uprins III.2.2. Derivați ai indolului... 2 III.3. arbazolul (dibenzopirol)... 5 III.3.1. Metode de preparare... 5 Inele de cinci atomi poliheteroatomice... 6 A. icluri de cinci atomi cu doi heteroatomi identici... 6 1. Pirazol (1,2-diazol)... 6 2. Imidazol (1,3-diazol)... 9 1
III.2.2. Derivați ai indolului 1. -metil indolul 2. Gramina ( -[-dimetilaminometil]-indol) 3. Triptamina ( -(2-etilamino)-indol) 4. Serotonina (5-hidroxitriptamina) 5. Melatonina (-metil--acetil serotonina) 6. Acidul 3-indolilacetic 7. Indoxilul (3-hidroxiindol) Poate prezenta două forme tautomere: forma indolică I și forma cetonică II. Este un compus cristalin, colorat în galben și care se rezinifică în contact cu acizii. Prin oxidare în mediu alcalin se transformă în indigo (de aceea metodele lui de preparare vor fi prezentate odată cu ale indigoului). În reacții indoxilul participă cu ambele forme tautomere. Acetilarea indoxilului cu anhidridă acetică dă -acetilindoxil (1). Atunci când acetilarea se face cu anhidridă acetică în prezența a rezultă -acetilindoxilul (2), iar acetilarea energică în prezența 3 a conduce la,-diacetilindoxil (3). 2
Gruparea 2 din poziția 2 a indoxilului este foarte reactivă și poate da reacții de condensare. u acid azotos formează un izonitrozoderivat. u aldehidele sau cetonele aromatice dă produși de condensare frumos colorați denumiți indogenide. 8. Indigoul (indigoina) Inițial a fost izolat din plante aparținând speciei Indigofera Tinctoria. Metode de obținere: a) Prin oxidarea indoxilului cu oxigen din aer. b) Din acid antranilic și acid monocloracetic. 2 acid antranilic + l 2 - l acid cloroacetic - 2 2 acid fenil-glicin-o-carboxilic t - 2 acid indoxilic c) Din anilină și acid monocloracetic. 3
d) Din anilină și etilenoxid. 2 anilina + 2 2 2 2 etilen oxid -hidroxietilanilina 200 (a + a 2 ) - 3-2 Prezența dublei legături între cele două nuclee indoxilice face posibilă existența unei izomerii cis - trans. Indigoul solid sau în soluție se prezintă exclusiv sub forma izomerului trans, fapt dovedit prin măsurători cu raze X. Forma trans este preferată întrucât ea este stabilizată prin două legături de hidrogen intramoleculare, așa cum este prezentat în structura II. Indigoul se prezintă ca o pulbere cristalină colorată în albastru insolubilă în apă, alcool sau benzen. Prin reducerea indigoului se formează dihidroindigoul, compus incolor, denumit și alb de indigo (leucoderivat). Reducerea se face cu ditionit de sodiu în mediu alcalin. 4
Pe această reacție se bazează vopsirea cu indigo. Indigoul insolubil este redus cu ditionit de sodiu în mediu alcalin, iar soluția galbenă, numită cadă de indigo, servește în vopsitorie. Prin oxidarea dihidroindigoului direct pe fibră în contact cu oxigenul din aer se reface indigoul albastru. III.3. arbazolul (dibenzopirol) Este un sistem heterociclic ce conține două nuclee benzenice condensate cu unul pirolic. Se găsește în gudroanele cărbunilor de pământ și anume în fracțiunea care conține antracen și fenantren. III.3.1. Metode de preparare a) Prin trecerea difenilaminei prin tuburi de oțel încălzite la roșu. b) Din 2,2 -diaminodifenil, prin încălzire cu 2 S 4 concentrat. c) Prin încălzirea fenotiazinei cu cupru metalic. d) Din fenilhidrazona ciclohexanonei. Se formează intermediar tetrahidrocarbazolul care prin dehidrogenare în prezența unor acceptori de hidrogen (fenoli, acid cinamic, olefine) trece în carbazol. 5
Este un produs cristalin, incolor, solubil în solvenți organici. Prin încălzirea carbazolului cu acetilenă la 150, în prezența unor cantități mici de K rezultă - vinilcarbazol. Polimerizarea -vinilcarbazolului dă o masă transparentă utilizată ca polimer conductor a cărui conductivitate este foton-dependentă. ompusul este utilizat în fotoreceptorii din fotocopiatoare. Inele de cinci atomi poliheteroatomice A. icluri de cinci atomi cu doi heteroatomi identici 1. Pirazol (1,2 diazol) Face parte din categoria heteroaromatelor bogate în electroni și prezintă următoarele structuri limită: 6
Metode de preparare a) Prin adiția diazoderivaților alifatici la hidrocarburi cu triplă legătură (alchine). Din acetilenă și diazometan rezultă pirazolul. b) Prin ciclizarea vinildiazometanului în soluție eterică la temperatura camerei. c) Din 1,3-dicetone prin încălzire cu hidrazină rezultă derivați ai pirazolului. Proprietăți fizice Este un produs cristalin cu miros slab de piridină, este stabil și nu prezintă tendințe de polimerizare. Proprietăți chimice a) Are caracter slab acid și caracter bazic. Formează cu acizii săruri care la încălzire sau în contact cu apa se descompun. ationul sărurilor de pirazoliu poate prezenta următoarele structuri limită: b) Derivații substituiți cu grupe alchil pot prezenta fenomenul de tautomerie, tautomerii nefiind izolabili. 7
c) Dă reacții de substituție electrofilă în poziția 4: l 2 - l l 4-cloropirazol 3 S 2 S 4-2 acid pirazol-4-sulfonic 2 3-2 4-nitropirazol d) Prin reducere cu sodiu și alcool se formează 2 -pirazolina, iar prin reducere energică pe catalizator de nichel conduce la pirazolidină: Un derivat al pirazolinei este 1-fenil-3-metil-5-pirazolona care se obține din ester acetil acetic și fenilhidrazină. 1-Fenil-3-metil-5-pirazolona poate reacționa după trei formule, întrucât ea adoptă trei forme tautomere și anume: Aceste trei forme tautomere au fost puse în evidență astfel: 8
Forma metilenică s-a dovedit prin sinteză și prin tratare cu acid azotos când se formează un izonitrozoderivat. Forma fenolică se întâlnește în derivatul -metilat rezultat prin tratarea pirazolonei cu diazometan. Prin înlocuirea hidrogenului de la atomul de azot cu gruparea metil la tratarea pirazolonei cu iodură de metil în soluție alcoolică s-a evidențiat forma iminică. Un exemplu îl constituie sinteza antipirinei folosită în medicină ca analgezic, antipiretic și antireumatic. Prin nitrozarea antipirinei se obține 4-nitrozoantipirina care redusă conduce la 4- aminoantipirină. Prin înlocuirea atomului de hidrogen de la grupa aminică cu grupe metil se formează 4-dimetilaminoantipirina (piramidonul). 3 3 6 5-2 3 3 6 5 4-nitrozoantipirina 3 4[] - 2 3 2 6 5 4-aminoantipirina 2 3 I -2I 3 3 3 3 6 5 4-dimetilaminoantipirina (piramidon) 2. Imidazol (1,3 diazol) Este un heterociclu aromatic cu următoarele structuri limită: 9
Metode de preparare a) Prin încălzirea dialdehidelor sau dicetonelor cu 3 și 2, în funcție de combinația dicarbonilică rezultând imidazol sau derivații săi. b) Prin tratarea acidului dicetosuccinic cu 3 și 2 rezultă imidazol. c) Prin condensarea -halogencetonelor cu amidine. Proprietăți fizice Este o substanță cristalină, incoloră, solubilă în solvenți polari insolubilă în solvenți nepolari. Proprietăți chimice a) Are caracter bazic mai pronunțat decât pirolul și piridina (bazicitatea este dictată de atomul de azot terțiar din poziția 3). b) Formează săruri cu acizii. c) Are caracter slab acid (atomul de hidrogen de la azot poate fi înlocuit cu metale alcaline și hidruri ale metalelor alcaline). d) iclul imidazolic este stabil și nu poate fi degradat nici chiar prin încălzire cu l la 300. 10
e) Este stabil față de acidul cromic, însă alți agenți oxidanți (KMn 4 sau 2 2 ) îl degradează conducând la oxamidă (amida acidului oxalic), amoniac și aldehidă formică. f) Dă reacții de substituție electrofilă în poziția 4 sau 5. 2 S 4-2 3-2 l 2 - l 3 S 2 l acid imidazol-4-sulfonic 4-nitroimidazol 4-cloroimidazol g) Prin tratarea -alchil imidazolului cu halogenură de alchil se obțin săruri cuaternare la atomul de azot nesubstituit. h) Prezintă tautomerie prototropică. Are loc transferul intermolecular al unui proton de la o moleculă la alta în timpul unei reacții de ionizare. Derivați ai imidazolului a) istidina (imidazolil-4-alanina) Se obține prin tratarea 4-formilimidazolului cu acid hipuric (-benzoilglicină). 11
Este un aminoacid care intră în structura multor proteine. Este precursor al histaminei. b) istamina (imidazolil-4-etilamina) Se obține prin decarboxilarea histidinei o reacție catalizată de enzima L-histidin decarboxilază. Este o amină vasoactivă hidrofilă. Deși histamina este mică în comparație cu alte molecule biologice (conținând doar 17 atomi), ea joacă un rol important în organism. Este cunoscut faptul că este implicată în 23 de funcții fiziologice diferite datorită proprietăților chimice (capabilă să transporte o sarcină electrică, conformatională și flexibilă) care îi permit să fie versatilă în legare. istamina este un compus organic implicat în răspunsurile imunitare locale, precum și reglarea funcției fiziologice în intestin și care acționează ca un neurotransmițător pentru creier, măduva spinării și uter. istamina este implicată în răspunsul inflamator și are un rol central ca mediator al pruritului. a parte a unui răspuns imun la agenții patogeni străini, histamina este produsă de bazofili și de celulele mastocite găsite în țesuturile conjunctive din apropiere. istamina mărește permeabilitatea capilarelor la celulele albe din sânge și la unele proteine, pentru a le permite să angajeze agenți patogeni în țesutul infectat. c) 2-Imidazolina Se obține prin tratarea etilendiaminei cu acid formic în prezența unor mici cantități de l. 2 2 2 2 etilen diamina + acid formic (l) -2 2 2-imidazolina 2 -imidazolina) Este o bază tare intră în compoziția unor medicamente vasodilatatoare, iar unii derivați în structura detergenților cu caracter cationic și proprietăți bacteriostatice. d) 2-Imidazolidona Se obține din etilendiamină și 2 la 230 și 100 atmosfere. 12
Este un produs cristalin solubil în apă caldă. Prin hidroliză acidă sau alcalină trece în produșii inițiali. e) idantoina (2,5-dioxoimidazolidina) Se obține prin tratarea clorurii acidului bromacetic cu uree. Scheletul hidantoinic se găsește în mai mulți compuși importanți cu activitate biologică. În produsele farmaceutice, derivații de hidantoină formează o clasă de anticonvulsivante; phenytoin și fosphenytoin ambele conțin fragmente de hidantoină și ambele sunt utilizate ca anticonvulsivante în tratamentul tulburărilor de convulsii. Dantrolenul, derivat de hidantoină este utilizat ca relaxant muscular pentru a trata hipertermia malignă, sindromul neuroleptic malign, spasticitatea și intoxicația cu ecstasy. Ropitoina este un exemplu de hidantoină antiaritmică. idantoina este o substanță cristalină, solubilă în apă caldă, insolubilă în eter. Prin hidroliză alcalină se transformă în acid hidantoinic. hidantoina f) Acid parabanic (2,3,5-trioxoimidazolidina) Se obține prin tratarea clorurii de oxalil cu uree. 2 / - 2 2 acid hidantoinic 13
Este un produs cristalin, solubil în solvenți organici. Prin hidroliză cu soluții de hidroxizi alcalini trece în acid oxaluric. g) Biotina (vitamina ) Este un biciclu care conține un nucleu tiofenic condensat cu unul imidazolidonic. Biotina este o componentă importantă a enzimelor implicate în metabolizarea grăsimilor și a carbohidraților, influențând creșterea celulelor și afectând aminoacizii implicați în sinteza proteinelor. Biotina contribuie la diferite reacții metabolice care implică transferul de dioxid de carbon. De asemenea, poate fi utilă în menținerea unui nivel constant de zahăr din sânge. Biotina este adesea recomandat ca supliment alimentar pentru întărirea părului și a unghiilor, deși datele științifice care susțin aceste rezultate sunt slabe. u toate acestea, biotina se găsește în multe produse cosmetice și de sănătate pentru păr și piele. h) Benzimidazol Este un sistem heterociclic care conține un nucleu benzenic condensat cu unul imidazolic. 5 6 4 7 3 2 1 14 benzimidazol Metode de preparare Prin încălzirea o-fenilendiaminei cu acid formic 80-90%, sau cu alți acizi carboxilici când se obțin derivați substituiți în poziția 2 a benzimidazolului. 2 + R R -2 2 2 R=, acid formic R=, benzimidazol o-fenilendiamina R= 3, acid acetic R= 3, 2-metilbenzimidazol
Prin tratarea o-fenilendiaminei cu cetone rezultă derivați ai benzimidazolului. Prin încălzirea o-fenilendiaminei cu tiouree sau tiofosgen se obțin 2- mercaptobenzimidazoli. 15