Katedra za farmaciju

Medicinski fakultet

Univerzitet u Novom Sadu

Seminarski rad iz predmeta Organska hemija II

IMIDAZOL

Prof. dr Marija Saka Asis. dr Ana Sebenji

Neboja Salaj

1163/12

Maj, 2014.

Novi Sad

SADRAJ

1. Uvod .............................................................................................................................. 1

2. Fizike osobine .............................................................................................................. 2 3. Dobijanje ....................................................................................................................... 3

4. Hemijske osobine ........................................................................................................... 4

5. Primena ......................................................................................................................... 6

1

UVOD

Imidazol je organsko jedinjenje sa molekulskom formulom C3H4N2. Drugi nazivi su:

1,3-diazol

glioksalin (arhaino)

1,3-diazaciklopenta-2,4-dien

Imidazol (Slika 1) je heterociklino, aromatino organsko jedinjenje. Kasnije je svrstan u grupu alkaloida. S obzirom da su azoli grupa jedinjenja kod kojih je makar jedan heteroatom

azot, onda se imidazol moe svrstati i u tu grupu jedinjenja.

Slika 1. Struktura imidazola

Imidazol je relativno stabilizovan postojanjem rezonancionog efekta postoji 5 rezonancionih struktura (Slika 2).

Slika 2. Rezonancione strukture imidazola

Ovaj prstenasti sistem je veoma vana bioloka komponenta koja ulazi u sastav histidina (Slika 3) i histamina (Slika 4). Takoe ulazi u sastav nekih alkaloida (pilokarpin).

NH2

N

NH

O

NH2

N

NH

OH

Slika 3. Histidin Slika 4. Histamin

2

FIZIKE OSOBINE

Imidazol je bezbojna vrsta supstanca koja rastvaranjem u vodi daje blago alkalnu reakciju. Moe da ima bazna svojstva (pKb = 7.0), kao i slabo kisela (pKa = 14.5), odnosno ima amfoteran karakter. Ostale fizike osobine prikazane su u tabeli 1. Postoji u dva tautomerna oblika (Slika 5.) sa vodonikovim atomom na jednom ili drugom

atomu azota. Zbog toga su, na primer, 4-, odnosno 5-metilimidazol u stvari jedno te isto

jedinjenje.

N

N

H

N

NH

Slika 5. Tautomerni oblici imidazola

.

Heterociklini molekul diamina, zasien sa dva atoma vodonika, koji korespondira molekulu imidazola naziva se imidazolin (Slika 6.) i ima hemijsku formulu C3H8N2.

NH

NH Slika 6. Imidazolin

Tabela 1. Fizike osobine imidazola

Molarna masa 68,077 g/mol

Agregatno stanje bela do bledo-uta vrsta supstanca

Gustina 1,23 g/cm3, vrst

Taka topljenja 89-91 C (362-364 K)

Taka kljuanja 256 C (529 K)

Rastvorljivost u vodi Rastvoran je

pKa 14,5 (za imidazol) i 7,05 (za konjugovanu kiselinu)

max 280 nm

Kristalna reetka/struktura monoklinina

Geometrija molekula planarni petolani prsten

Dipolni moment 3,61D

3

DOBIJANJE

Imidazol je prvi put otkriven 1858. iako su razliiti derivati imidazola otkriveni jo 1840. godine. Njegova sinteza (Slika 7.) zasniva se na reakciji glioksala i formaldehida u

amonijaku, pri emu nastaje imidazol. Iako se ovom sintezom dobija mali prinos ona se koristi za dobijanje C-supstituisanih derivata imidazola (Slika 8.).

CHO

CHO + H2O HCOOH + HO

H

CHO

CHO+ NH32 + H

O

HNH

N

+ 3 H2O

Slika 7. Sinteza imidazola

OO

R R1

+O

H R2

3 NH4OAc

- 3H2O

- 3 HOAc

NHNH

R R1

+NH

H R2

H+

- H+

NH2

NH

NR1

R

R2

H+

- H+

N

NH

R1 R2

NH2

R

- NH3

N

N

R1 R2

R

NH

N

R1 R2

R

Slika 8. Sinteza C-supstituisanih derivata imidazola

Imidazol moe da se sintetie brojnim metodama pored metode Debus. Mnoge od ovih sinteza se mogu primeniti na razliite supstituisane derivate imidazole variranjem funkcionalne grupe. Ove metode su podeljene na kategorije u zavisnosti gde i koliko veza

elimo da dobijemo u imidazolovom prstenu. Na primer, metoda Debus formira veze izmeu 1. i 2., 3. i 4. i 1. i 5. atoma u imidazolovom prstenu, koristei svaki reaktant kao fragment prstena.

4

HEMIJSKE OSOBINE

1) KISELO-BAZNE OSOBINE: Imidazolov sistem se ponaa i kao kiselina i kao baza (pKa = 14,5 i pKb = 7)

NH

N

NH

N+

H

N+

NH

H

N-

N

N

N-

N

N

N

N

N

N

NH

N NH

N+ H

N-

N

Cl-

imidazolijum-hlorid

natrijum imidazol-1-idNa

+

- -

-

OH-

H+

ClH

NaOH

2) ELEKTROFILNA SUPSTITUCIJA

Nitrovanje i sulfonovanje se izvodi dosta teko.

NH

NHNO3

NH

N+

H

NH

N+

HO2N

-H+ NH

NO2N

Halogenovanje se izvodi i u kiseloj i u baznoj sredini.

NH

N NH

N+

HBr

N-

N

Br

K+

Cl-

4-bromidazolijum-hlorid

kalijum 2-bromimidazol-1-id

Br2, HCl

Br2, KOH

3) NUKLEOFILNA SUPSTITUCIJA Odigrava se u poloaju 2.

4-nitroimidazol

5

NH

N

Br

NH

200 oCNH

N

N

4) ALKILOVANJE

NH

NRX

N

N

R

RX

N+

N

R

RX

-

5) REDUKCIJA Dosta teko se odigrava, obino se redukovani oblici dobijaju indirektnim putem.

NH

N

CH3

NH2

NH2+ CH3

O

OH

HCl ili TsOH+ OH22

2-metil 2-imidazolin

soli imidazola

6

PRIMENA

Imidazol i njegovi derivati nali su primenu: u proizvodnji smole zajedno sa ureom i fomaldehidom kao sirovina za

proizvodnju lepkova, premaza, guma,

u organskoj sintezi kao reagens, kao inhibitor korozije koja je izazvana bakrom, u proizvodnji pesticida, insekticida i fungicida (protiv plamenjae),

U farmaceutskoj industriji, imidazol je osnovna komponenta antimikotika za lokalnu

upotrebu kao to su ketokonazol (Slika 9), mikonazol (Slika 10) i klotrimazol i uspeno se koriste za leenje mnogih sistemskih gljivinih infekcija. Triazoli, grupa heterociklinih jedinjenja takoe su nali svoju primenu kao komponente antimikotika. Glavna razlika izmeu imidazola i triazola je u mehanizmu inhibicije citohrom P450 gljivinog enzima. Azot u poloaju 3 imidazola vezuje se za atom gvoa iz hem grupe citohroma a kod triazola ta veza je ostvarena preko azota u poloaju 4. Takoe, imidazol ulazi u sastav terapijskih agenasa za leenje bronhijalne astme i trihomonijaze.

O

ONN

O

H

O

H

Cl Cl

N

N

Slika 9. Ketokonazol

ON

N

ClCl

Cl

Cl

Slika 10. Mikonazol

imidazolov skelet

7

LITERATURA

1) Pavlov S.: Uvod u hemiju heterociklinih jedinjenja, Nauna knjiga, Beograd, 1997. 2) Vollhardt K. P., Schore N. E., Organska hemija, 4. izd., (urednik: dr Bogdan olaja),

Data status: Nauka, Beograd: Planeta print, 2004. 3) Internet sajtovi:

http://wikipedia.org

http://sr.swewe.com

http://organic-chemistry.org