Біологічне та медичне значення похідних імідазолу та тіазолу
Біологічне та медичне значення похідних імідазолу та тіазолу
Імідазол та тіазол – п'ятичленові гетероцикли з двома гетероатомами. У імідазолу два атоми азоту, а у тіазолу – один атом азоту та один атом сірки. Значення похідних імідазолу та тіазолу дуже велике. На їх основі виготовлені препарати, що застосовуються для лікування багатьох захворювань, у тому числі онкологічних. Імідазольне ядро входить до складу таких важливих для людини речовин, як основи азоту, вітаміни, ферменти, амінокислоти.
Мета даної курсової роботи – показати важливість цих двох сполук, узагальнивши матеріал із різних галузей науки (хімія, фармакологія, медицина), застосування похідних цих речовин у лікувальній практиці та повсякденному житті.
У цьому курсової було вирішено такі задачи:
1) Розглянуто основні способи отримання імідазолу та тіазолу, а також їх похідних;
2) Проаналізовано будову імідазолу та тіазолу, і на основі будови були зроблені висновки про можливі хімічні властивості цих сполук;
3) Проведено класифікацію похідних імідазолу та тіазолу;
4) Наведено основні похідні імідазолу та тіазолу та описано їх значення та застосування.
Ця тема може бути застосована на факультативних заняттях з гетероциклічних сполук, для розширення знань з гетероциклічних сполук і як науково-пізнавальний матеріал.
Імідазол одержують конденсацією гліоксалю з аміаком у присутності формальдегіду:
Похідні імідазолу отримують аналогічно, дію аміаком та формальдегідів на похідні гліоксалю:
У молекулі імідазолу є 2 сполучені подвійні зв'язки. Ці зв'язки з 4 π-електронами доповнюються нез'язуючими електронними парами атомів азоту, і виникає єдина6π-електронна ароматична система. У π-електронному поєднанні атоми азоту беруть неоднакову участь: один атом азоту (під номером 3) має вільну електронну пару і є нуклеофільним центром. Він називається імідазольним атомом азоту. Інший атом азоту (під номером 1) віддає 2 електрони і характеризується дефіцитом електронів. Він називається пірольним атомом азоту. Подвійні зв'язки нерівномірно розподіляються по кільцю. Нижче наведено резонансні структури імідазолу:
Молекулярна діаграма імідазолу наочно показує все перелічене вище:
Молекули імідазолу утворюють між собою водневі зв'язки:
Хімічні властивості імідазолу:
Імідазол – сильніша основа, ніж пірол. Амфотерність призводить до того, що його участь у тій чи іншій реакції залежить від середовища: у кислому середовищі кільце заряджається позитивно, у лужному – негативно.
Реакції електрофільного заміщення протікають або атомами азоту, або атомами вуглецю, але найбільш кращий перший варіант.
Такий механізм реакції потребує найменших енергетичних витрат.
Похідні імідазолу можуть вступати в реакцію з галоїдним алкілом з утворенням солей:
Однак, крім реакцій електрофільного заміщення, молекула імідазолу може вступати і в реакції нуклеофільного заміщення:
Для імідазолу можливі специфічні реакції: металування та карбоксилювання:
Імідазол також може вступати в конденсацію з альдегідами:
НЕКОНДЕНСОВАНІ ВИРОБНИЧІ ІМІДАЗОЛУ:
Природним похідним імідазолу є амінокислота гістидин, яка при декарбоксилюванні перетворюється на гістамін.
Гістамін токсичний. Він викликає спазм гладкої мускулатури та розширення капілярів зі збільшенням проникності їхстінок, що викликає падіння кровного тиску.
Амінокислота гістидин входить до складу деяких препаратів: один із них – рифотироїн.
Рифатироїн або піроглутаміл-гістиділ-пролінамід (трипептид). Інша назва - тіроліберін. Це білий або трохи жовтуватий аморфний порошок, добре розчинний у воді. Є гіпоталамічним фактором, що вивільняє тиреотропний гормон гіпофіза, потужний стимулятор секреції пролактину. Застосовують при діагностиці гіпотиреозу для оцінки стану гіпоталамо-гіпофізарно-тиреоїдної системи при різних ендокринних захворюваннях.
До найпростіших похідних імідазолу відносять:
1) 2-нітороімідазол. Це біла кристалічна речовина, що розчиняється у воді та органічних розчинниках. Є дуже сильним антибіотиком, проте через свою токсичність нині у медицині не застосовується.
2) Мерказоліл або 1-метил-2-меркаптоімідазол. Інша назва цієї речовини – тіамазол. Це білий або жовтуватий кристалічний порошок зі слабким специфічним запахом та гірким смаком. Є синтетичним антитиреоїдним засобом, тобто викликає зменшення синтезу тироксину в щитовидній залозі, завдяки чому має специфічну лікувальну дію при її гіперфункції. Застосовують при дифузному токсичному зобі.
До більш складних похідних імідазолу належать:
1) Нафтизин або 2-(α-нафтилметил)-імідазоліну нітрат. Інша назва речовини – санорин. Це білий з жовтуватим відтінком кристалічний порошок, що важко розчинний у воді. Нафтизин – прекрасний судинозвужувальний засіб, тому його в основному застосовують при гострих ринітах, при запаленні гайморових пазух, для зупинки носових кровотеч, при алергічних кон'юнктивітах.
