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Imidazool
Imidazol
Strukturformel und Molekülmodell
Strukturformel von Imidazol
Allgemeines
MolekularformelC3huh4Nein2
IUPAC-Name1huh-Imidazol
Andere Namen1,3-Diazacyclopenta-2,4-dien, Glyoxalin, Iminazol, 1,3-Diazol
Molmasse68,07726 G/Maulwurf
LÄCHELN
C1=CN=CN1
in Chile
1/C3H4N2/c1-2-5-3-4-1/h1-3H,(H,4,5)/f/h4H
CAS-Nummer288-32-4
EG-Nummer206-019-2
PubChem795
BeschreibungWeiße bis hellgelbe Kristalle mit süßem Duft
Warnungen und Sicherheitsvorkehrungen
ÄtzendSchädlichGesundheitsschädlich
Achtung
H-SätzeH302 - H314 - H360d
EUH-SätzeNein
P-SätzeP201 - P280 - P305 P351 P338 - P310
UN-Nummer2923
ADR-KlasseGefahrenklasse 8
LD50 (Ratten)(Oral) 970 mg/kg
LD50 (Mäuse)(oral) 880 mg/kg
Physikalische Eigenschaften
AggregatzustandFest
Farbeweiß-hellgelb
Dichte1,03 g/cm²
Schmelzpunkt88-92°C
Siedepunkt256 °C
Flammpunkt145 °C
Selbstentzündungstemperatur480 °C
Dampfdruck0,3 × 10−4 pa
Löslichkeit im Wasser633 g/l
Gut löslich inWasser, Ethanol, Chloroform, Diethylether, Pyridin
Geometrie und Kristallstruktur
Kristallstrukturmonoklin
Dipolmoment3,61 d
Gleichgewichtskonstante(n)pkein = 14,5
Wenn nicht anders angegeben normale Bedingungen gebraucht (298.15k oder 25 °C, 1 Bar).
Portal  Portalsymbol  Chemie

Imidazol ist ein heterozyklische aromatische Verbindung Mit als Bruttoformel C3huh4Nein2. Imidazol wird manchmal als . bezeichnet Alkaloid beschrieben. Der Name Imidazol bezieht sich auch auf die Gruppe von Verbindungen, bei denen ein Imidazolring Teil des Moleküls ist. Der Stoff kommt als weiß bis hellbraun vor kristallinsolide mit angenehm süßem Geruch, der leicht löslich ist in Wasser und verschiedene Polar-organische Lösungsmittel.

Der Imidazolring ist der Baustein vieler biologisch wichtiger Verbindungen, wie z Histidin und das damit verbundene Histamin. Imidazol kann verwendet werden als Base und wenn schwache Säure treten in Reaktionen auf. Imidazol kann in zwei unterteilt werden tautomere Formen verhindert, indem das Wasserstoffatom von einem Stickstoffatom zum anderen verschoben wird. Dies ist im Grunde eine schnelle Balance ohne wirkliche Präferenz für eines der Stickstoffatome, aber alle Substituenten kann entweder Tautomere begünstigen. Der Imidazolring ist in der Struktur vieler Medikamente zu erkennen, zum Beispiel in Antimykotika (Econazol, Miconazol und Sulconazol).[1][2][3][4][5]

Geschichte

Die erste beschriebene Synthese von Imidazol selbst wurde von Heinrich Debus im 1858,[6] aber anders Derivate von Imidazol sind bereits in der 1940er Jahre des 19. Jahrhundert beschrieben. Aus der Mischung aus Glyoxal und Formaldehyd im Ammoniak Debus erhielt Imidazol. Obwohl die Ausbeute dieser Synthese recht gering ist, wird sie heute noch zur Herstellung von C-substituierten Imidazolen verwendet:

Synthese nach Debus

In der Variante, die verwendet Mikrowellen reagieren bensil, Formaldehyd und Ammoniak im Eisessig bis um 2,4,5-Triphenylimidazol.[7]

Synthese

Neben der Debus-Methode gibt es viele andere Synthesewege zu dieser Verbindung.[2] Die Synthesen sind meist auf eine ganze Klasse von Verbindungen anwendbar, wobei durch Wahl der richtigen Ausgangsstoffe substituierte Imidazole hergestellt werden können. In Literaturübersichten werden die verschiedenen Methoden oft danach geordnet, wie viele und welche Bindungen beim Schließen des Imidazolrings gebildet werden.

Bildung einer Bindung

Die Reaktion von a imidieren mit einer -Aminoaldehyd oder -Aminoacetal führt zur Bildung eines azyklischen Amidin, das dann zum substituierten Imidazol cyclisiert.

Bildung von zwei Bindungen

Durch ein 1,2-Diaminoalkan bei hoher Temperatur mit a antworten Alkohol, Aldehyd oder Carbonsäure der gesättigte Imidazolring wird gebildet. Dies sollte nachher erfolgen dehydriert mit Platin und Aluminiumoxid:

Synthese von Imidazol

Eine alternative Methode ist die Reaktion von N-substituierten α-Aminoketone mit Formamid. Das Ausbeute dieser Antwort ist moderat.

Bildung von vier Anleihen

Die Ausgangsstoffe für diese Synthese sind substituiert Glyoxal, ein Aldehyd, ein Amin und Ammoniak oder ein Ammoniumsalz:[8]

Synthese von Imidazol

Bildung aus anderen heterocyclischen Verbindungen

Imidazol ist erhältlich über Photolyse entstehen aus 1-Vinyltetrazol. Auf diesem Weg kann Imidazol nur effizient hergestellt werden, wenn das Vinyltetrazol leicht zu synthetisieren ist. Hiermit werde Organozinnverbindungen verwendet wie 2-Tributylstannyltetrazol.

Gasphasensynthese

Imidazol ist auch in der Gasphase stammen. Die Reaktion erfolgt als eine Mischung aus Formamid, Ethylendiamin und Wasserstoffgas Über Platin auf Aluminium wird geführt bei a Temperatur zwischen 340 und 480 °C. Dabei entsteht sehr reines Imidazol.

Struktur und Eigenschaften

Imidazol besteht aus einem planaren Ring mit 5 Atomen. Die Verbindung ist löslich in Wasser und andere Polar- Lösungsmittel. Die Verbindung hat a aromatisches System, bei der die beiden Stickstoffatome eine unterschiedliche Rolle spielen. Es freies Elektronenpaar an einem Stickstoffatom ist am aromatischen System beteiligt, an dem anderen Stickstoffatom nicht. Eine Anzahl von Resonanzstrukturen sind unten abgebildet:

Resonanz mit Imidazol

Imidazol ist eine Base und ein sehr gutes Nukleophil. Es reagiert über das aromatische Stickstoffatom mit alkylierend und acylieren Reagenzien. Die meisten der auftretenden Reaktionen stören die Aromatik nicht im Ring. Imidazole reagieren im Allgemeinen schlecht mit Nukleophilen.

Biologische Aspekte und Anwendungen

Imidazol kommt als Baustein in einer Vielzahl biologisch wichtiger Verbindungen vor. Das wichtigste ist es AminosäureHistidin. Histidin wird in eine Vielzahl von Proteine, oft im reaktiven Zentrum von Enzyme und es spielt eine wichtige Rolle für die strukturelle Integrität von Hämoglobin. Histidin kann decarboxyliert zu werden Histamin, auch eine imidazolhaltige biologisch aktive Verbindung:

Decarboxylierung von Histidin zu Histamin

Histamin ist einer der Bestandteile in der Toxin Welche Nesselsucht Ursachen. Nesselsucht ist eigentlich eine allergische Reaktion.

Eine der Anwendungen von Imidazol ist die Reinigung von Histidin-markiertem Proteine in der immobilisierten Metallaffinitätschromatographie (IMAC). Imidazol wird verwendet, um die Histidin-markierten Proteine ​​zu synthetisieren, die Nickelionen (die wiederum auf dem Trägermaterial des Säule) gekoppelt werden, um die Metallionen auszutreiben. Ein Überschuss an Imidazol wird über die Säule geleitet, wobei Imidazol an die Stelle des Histidins tritt. Imidazol wirkt somit als Komplexbildner Reagens. Dadurch wird das Protein freigesetzt.

Imidazol ist für viele ein wichtiger Baustein Medikamente. Die Bewerbungen liegen im Bereich Fungizide und Antimykotika (einschließlich Ketoconazol und Sulconazol), Antiprotozoen und blutdrucksenkende Medikamente. Imidazol ist ein Baustein von theophyllin, das unter anderem in Teeblättern und Kaffeebohnen zu finden ist. Es ist ein Stimulator für die Das zentrale Nervensystem. Imidazol ist ein Bestandteil des AntizytostatikaMercaptopurin, die verwendet werden kann, um zu bekämpfen Leukämie aufgrund von Störungen mit DNA-Aktivität.

Industrielle Anwendungen

Imidazol wird verwendet, um Korrosion mit einigen kämpfen Übergangsmetalle, wie Kupfer. Der Korrosionsschutz von Kupfer ist besonders in feuchten Umgebungen wichtig. Schließlich wirkt sich Korrosion negativ auf die Leitfähigkeit von Kupfer aus.

Viele technische und industrielle Verbindungen enthalten Imidazolringe. Am thermisch stabilen Polybenzimidazol (PBI) ist ein an a . kondensierter Imidazolring Benzolring bis um Benzimidazol. Die Verbindung wird wie flammhemmend benutzt. Darüber hinaus gibt es Anwendungen in der Fotografie und der Elektronik.

Salze von Imidazol

Strukturformel eines Imidazoliumions.

Salze, bei denen der Imidazolring Teil des Kations ist, sind Imidazoliumsalze erwähnt. Ein Beispiel ist Imidazoliumchlorid. Die Salze werden gebildet durch Protonierung der Stickstoffatome oder durch Alkylierung davon. Imidazoliumsalze werden verwendet als ionische Flüssigkeiten und als Ausgangsmaterial für stabile Carben.

Salze, in denen der Imidazolring der Anion Auch Formen sind möglich. Diese Salze sind unter dem Namen bekannt Imidazolidsalze (wie Natriumimidazolid). Sie werden gebildet von Deprotonierung mit einem sehr starke Basis, wie Cyclopentadienylnatrium.

Verwandte heterocyclische Verbindungen

Externe Links