какие гетероатомы содержит тиазол
Биологическое и медицинское значение производных имидазола и тиазола
Курсовая работа по органической химии
Кафедра химии и методики преподавания химии
Имидазол и тиазол – пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами. У имидазола два атома азота, а у тиазола – один атом азота и один атом серы. Значение производных имидазола и тиазола очень велико. На их основе изготовлены препараты, применяющиеся для лечения многих заболеваний, в том числе и онкологических. Имидазольное ядро входит в состав таких важных для человека веществ, как азотистые основания, витамины, ферменты, аминокислоты.
Цель данной курсовой работы – показать важность этих двух соединений, обобщив материал из разных отраслей науки (химия, фармакология, медицина), применение производных этих веществ в лечебной практике и повседневной жизни.
В данной курсовой были решены следующие задачи:
1) Рассмотрены основные способы получения имидазола и тиазола, а также их производных;
2) Проанализировано строение имидазола и тиазола, и на основе строения были сделаны выводы о возможных химических свойствах этих соединений;
3) Проведена классификация производных имидазола и тиазола;
4) Приведены основные производные имидазола и тиазола и описаны их значение и применение.
Данная тема может быть применена на факультативных занятиях по гетероциклическим соединениям, для расширения знаний по гетероциклическим соединениям и как научно-познавательный материал.
Имидазол получают конденсацией глиоксаля с аммиаком в присутствии формальдегида:
 обладает свободной электронной парой и является нуклеофильным центром. Он называется имидазольным атомом азота. Другой атом азота (под номером 1) отдаёт 2 электрона и характеризуется дефицитом электронов. Он называется пиррольным атомом азота. Двойные связи неравномерно распределяются по кольцу. Ниже приведены резонансные структуры имидазола:</p><p style=)
. Другое название – тиролиберин. Это белый или слегка желтоватый аморфный порошок, хорошо растворимый в воде. Является гипоталамическим фактором, высвобождающий тиреотропный гормон гипофиза, мощный стимулятор секреции пролактин. Применяют при диагностике гипотиреоза, для оценки состояния гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы при разных эндокринных заболеваниях.</p><p>К простейшим производным имидазола относят:</p><p style=)
 2-нитороимидазол. Это белое кристаллическое вещество, растворяющееся в воде и органических растворителях. Является очень сильным антибиотиком, однако из-за своей токсичности в настоящее время в медицине не применяется.</p><p style=)
 Мерказолил или 1-метил-2-меркаптоимидазол. Другое название этого вещества – тиамазол. Это белый или желтоватый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом и горьким вкусом. Является синтетическим антитиреоидным средством, то есть вызывает уменьшение синтеза тироксина в щитовидной железе, благодаря чему оказывает специфическое лечебное действие при её гиперфункции. Применяют при диффузном токсическом зобе.</p><p>К более сложным производным имидазола относятся:</p><p style=)
 Клофелин или 2-(2,6-дихлорфениламино)-имидазолина гидрохлорид. Другие названия: Гемитон, Катапресан. Это белый кристаллический порошок, растворимый в воде. Клофелин является хорошим α-адреноблокирующим средством, поэтому его назначают в качестве антигипертензивного средства при различных формах гипертонии, а в глазной практике – для лечения глаукомы.</p><p style=)
 Фентоламин или 2-[N-пара-толил-N-(мета-оксифенил)-аминометил]-имидзолина гидрохлорид. Это белый или кремовый порошок, мало растворимый в воде. Фентоламин как и клофелин относится к группе α-адреноблокаторов, то есть блокирует адренорецепторы., поэтому его применяют при расстройствах периферического кровообращения (болезнь Рейно, акроцианоз и др.), при лечении трофических язв конечностей, пролежней, отморожений и т.д. Фентоламин усиливает секрецию инсулина, вследствие чего может быть полезен больным сахарным диабетом.</p><p style=)
 Метиамид или 1-метил-2-[2-(5-метилимидазол-4-лил)-метилтиоэтил]мочевина. Является первым из известных Н2-блокатор, предложенный в качестве лекарственного препарата. Однако он не нашёл применения в связи с большим числом побочных явлений (агранулоцитз и др.)</p><p style=)
 Этимизол или бис-(метиламид)-1-этилимидазол-4,5-дикарбоновой кислоты. Это белый кристаллический порошок, мало растворимый в воде. Оказывает стимулирующее влияние на дыхательный центр и относится к группе дыхательных аналептиков, активизирует адренокортикотропную функцию гипофиза, что приводит к повышению уровня глюкокортикостероидов в крови, улучшает краткосрочную память, способствует повышению умственной работоспособности. Применяют при отравлении наркотиками, после хирургического наркоза, и др.</p><p style=)
 Миконазол или 1-[2,4-дихлор-β-(2,4,-дихлорбензолокси)-фенэтил]-имидазол. Другое название – альбистат, гонофит, дерманистат. Применяют при поражении кожи и ногтей дерматофитами и грибками, сопровождающихся воспалениями. Эффективен при микозах с суперинфекцией грамположительными бактериями.</p><p>8) Мазиндол или 5-(4-хлорфенил)-2,5,-дигидро-3Н-имидазол-[2,1-а]-изоиндол-5-ол. Другое название – теренак, теронак. Обладает анорексигенным и антидепрессивным действием, так как является эффективным α-адреноблокатором. Применяют в комплексной терапии ожирения.</p><p>К неконденсированным производным имидазола относится также и алкалоид пилокарпин.</p><p style=)
 Дибазол или 2-бензилбенимидазола гидрохлорид. Это белый со слегка сероватым оттенком кристаллический порошок с горько-солёным вкусом, трудно растворим в воде, легко – в спирте. Гигроскопичен. Обладает сосудорасширяющим, спазмолитическим и гипотензивным действием. Оказывает стимулирующее влияние на функции спинного мозга. Применяют при спазмах кровеносных сосудов и гладкой мускулатуры внутренних органов, при лечении нервных заболеваний.</p><p style=)
 Мебендазол или метил-5-бензоил-2-бензимидазол карбамат. Действует на разные виды гельминтов, наиболее эффективен при энтеробиозе.</p><p style=)
 Аденин или 6-аминопурин. Является обязательным компонентом нуклеиновых кислот, входит в состав некоторых коферментов, например, кофермента А.</p><p>2) Гипоксантин или 6-гидроксипурин образуется в организме в ходе метаболизма нуклеиновых кислот (при дезаминировании аденина).</p><p style=)
 Ксантин или 2,6-диоксипурин. Как и ксантин, образуется в ходе метаболизма нуклеиновых кислот, в частности при дезаминировании гуанина.</p><p style=)
 Гуанин или 2-амино-6-гидроксипурин. Как и аденин является важным компонентом нуклеиновых кислот.</p><p>Пуриновое ядро входит в состав некоторых алкалоидов, таких как кофеин, теофиллин и теобромин и биологически активных веществ, например, мочевая кислота</p><p style=)
 Кофеин или 1,3,7-триметилксантин – алкалоид, содержащийся в листьях чая, бобах кофе и других растениях. Это белые шелковистые игольчатые кристаллы или белый кристаллический порошок горьковатого вкуса без запаха, плохо растворим в воде. Возбуждает ЦНС, дыхание, повышает артериальное давление, стимулирует сердечную деятельность, повышает умственную работоспособность, уменьшает усталость и сонливость, понижает агрегацию тромбоцитов, повышает секрецию желудка. Большие дозы истощают нервные клетки. Применяется как стимулятор ЦНС, для повышения двигательной активности при инфекционных заболеваниях, сопровождающихся угнетением ЦНС, при отравлении наркотиками и другими ядами, при спазмах сосудов головного мозга.</p><p style=)
 Теобромин или 3,7-диметилксантин – алкалоид, добываемый из шелухи семян какао. Это белый кристаллический порошок, горький на вкус, мало растворим в воде. Оказывает стимулирующее влияние на сердечную деятельность, несколько расширяет венечные сосуды сердца и мускулатуру бронхов, усиливает мочеотделение. Применяется при спазмах сосудов мозга, при отёках сердечной и почечной природы.</p><p style=)
 Мочевая кислота или 2,6,8-тригидроксипурин – основной конечный продукт метаболизма азота у птиц и рептилий. Обычный промежуточный продукт метаболизма у животных. Мочевая кислота подвергается дальнейшему метаболизму в организме большинства млекопитающих, но не у человека, присутствует в моче всех плотоядных животных.</p><p>Пуриновое кольцо входит в состав так называемых антипуриновых оснований. Они по своему составу схожи с пуриновыми основаниями, но в отличие от них нарушают обмен веществ и тормозят биосинтез белков.</p><p>Антиподом пурина является 6-меркаптопурин и препараты на его основе.</p><p style=)
 6-меркаптопурин. Это жёлтый кристаллический порошок, не растворим в воде. Является антиметаболитом пуринов. Он активно вмешивается в пуриновый обмен вызывает нарушение синтеза нуклеиновых кислот. Применяют при лечении острого лейкоза, ретикулёза. Он обладает иммунодепрессивной активностью и иногда применятся для лечения аутоиммунных заболеваний – ревматоидного артрита, гепатита, волчанки.</p><p style=)
 Азатиоприн или 6-(1-метил-4-нитроимидазолил-5)-меркаптопурин. Другое название – имуран, имурел. Это светло-жёлтые с зеленоватым оттенком кристаллический порошок. Практически нерастворим в воде. Обладает цитостатической активностью и оказывает иммунодепрессивный эффект. В больших дозах угнетает функцию костного мозга, вызывает лейкопению. Применяют для подавления реакций тканевой несовместимости при пересадки органов, при заболеваниях полиартритом, язвенным колитом, красной волчанкой.</p><p style=)
 Фопурин или 6-диэтиленимидофосфамидо-2-диметиламино-7-метилпурин. Это белый со слегка зелёным оттенком порошок, растворим в воде. Обладает потивоопухолевой активностью, выражающейся в способности подавлять развитие лейкоза. В малых дозах препарат угнетает кроветворение. Применяют при остром лейкозе, при кожных ретикулитах и ретинобластоме.</p><p>Химия тиазола хорошо изучена и методы синтеза тиазола и его производных тщательно разработаны. Общий способ их получения является взаимодействие α-галогензамещённых альдегидов и кетонов с амидами тиокислот:</p><p style=)
-тиазол. Другое название – амидотиазол, асептоцил, азосептал и др. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок без запаха, мало растворим в воде. Эффективен при инфекциях, вызванных гемолитическим стрептококком, пневмококком, гонококком, кишечной палочкой. Применяют при пневмонии, церебральном менингите, сепсисах и др.</p><p style=)
 Тиамин (витамин B1) или 4-метил-5-β-оскиэтил-N-(2-метил-4-амино-5-метилпиримидил)-тиазолий хлорида гидрохлорид. Это белый кристаллический порошок, имеющий слабый запах дрожжей, легко растворим в воде. Применяют как специфическое средство для предупреждения и лечения гипо- и авитаминоза B1. В некоторых случаях применяют для лечения неврита, радикулита, невралгии, периферического паралича, при язве желудка и 12-перстной кишки, при атонии кишечника, заболевании печени, при дистрофии миокарда, дерматозах. Суточная доза – около 2 мг.</p><p style=)
 Фталазол или 2-(пара-фталаминобензосульфамидо)-тиазол. Это белый с желтоватым оттенком порошок, нерастворимый в воде. Применяют при дизентерии, колитах, гарстроэнтеритах, при оперативных вмешательствах на кишечнике, для предупреждения гнойных осложнений.</p><p>КОНДЕНСИРОВАННЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ТИАЗОЛА</p><p style=)
 2-меркаптобензтиазол. Это светло-жёлтые моноклинные иглы, растворим в воде. Ингибирует полифенолоксидазу путём образованием хелатных комплексов с медью. Используется с цистеином или меркаптоэтанолом при выделении митохондрий.</p><p style=)
 Амиказол или 2-диметиламино-6-диэтидаминоэтокси-бензтиазола дигидрохлорид. Другое название – астерол, ателор, димазол. Это белый или слегка желтоватый кристаллический порошок, легко растворимый в воде, гигроскопичен. Является противогрибковым препаратом, эффективным в отношении дерматофитов и дрожжеподобных грибов рода Кандида. Применяют при эпидермофите стоп и других грибковых поражениях гладкой кожи.</p><p style=)
 Дитиазанин или 3-этил-2-[5′-(3″-этил-2-бензотиазолинилиден)-1′,3′-пентадиенил]-бензотиазолий йодил. Другое название – делвес, нетоцид, телмецид. Относится к группе красителей (синий цианиновый). Применяется для лечения трихоцефализа, стронгилоидоза.</p><p style=)
 М.: 1986г</p><p>Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. «Начала органической химии» т.2 М.: 1974г</p><p>Перекалин А., Зонис Н. «Органическая химия» М.:1982г</p><p>Петров А. А., Бальян Х. В, Трощенко А. Т. «Органическая химия» М.: 1981г</p><p>Ресурсы Интернета: www.allbest.ru</p><p>Тюкавкина Н. Бауков Ю. «Биоорганическая химия» М.:1985г</p><p>Химический энциклопедический словарь М.: «Химия», 1991г</p><p>Д. Ким «Введение в химию гетероциклических соединений» /»Соросовский образовательный журнал» №11 2001г/</p><p><a href=)
 Витамин В12 или цианокобаламин Соα-[α-(5,6-диметилбензимидазолил)]-Соβ-кобамидцианид или α-(5,6диметилбензимидазолил)-кобамидцианид. Это кристаллический порошок тёмно-красного цвета без запаха. Гигроскопичен. Трудно растворим в воде. Обладает высокой биологической активностью. Он является фактором роста, необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов; участвует в синтезе лабильных метильных групп и в образовании холина, метионина, креатина нуклеиновых кислот; способствует накоплению в эритроцитах соединений, содержащих сульфгидрильных группы; оказывает благоприятное влияние на печень и нервную систему, активирует свёртывающую систему крови. Оказывает лечебный эффект при болезни Аддисона-Бирмера, при анемии, при дистрофии, заболевании печени (циррозы, гепатит). Содержится в мясе, рыбе, куриных яйцах, и других продуктах, содержащий животный белок.</p><p style=)
 Теофиллин или 1,3-диметилксантин – это алкалоид, содержащийся в чайных листьях и кофе. Это белый кристаллический порошок, мало растворимый в воде. Он стимулирует сокращение миокарда, расширяет мускулатуру бронхов, возбуждает ЦНС. Это один из сильнейших ингибиторов фосфодиэстеразы. Применяется как бронхолитическое средство, как мочегонное средство при застойных явлениях сердечного и почечного происхождения.</p><p style=)
ТИАЗОЛ
(1,3-тиазол), мол. м. 85,13; бесцв. жидкость с запахом пиридина; раств. в орг. р-рителях и в воде; т. кип. 117-118 °С;
1,198;
1,5969. Основание ( рК а 2,53); для 4-метилтиазола рК а >3,07. Т., как и др. азолы,-6 p-электронная гетероароматич. система. По хим. св-вам близок к пиридину и тиофену.
Производные Т. обычно с трудом вступают в р-ции электроф. замещения, что обусловлено N-протонированием или комплексообразованием с к-тами Льюиса в условиях р-ции. В условиях, исключающих эти р-ции, бромирование Вr 2 в бензоле и нитрование в уксусном ангидриде или тетрафтороборатом N-нитропиколиния в ацетонитриле идут в положение 5. Реакц. способность разл. положений тиазольного цикла при электроф. замещении, протекающем через катионный s-комплекс, уменьшается в ряду: 5->4-
2-положение. Важную роль в химии Т. играют р-ции электроф. замещения, идущие по т. наз. илидному механизму, напр. р-ция изотопного обмена:
В р-циях нуклеоф. замещения наиб. активно положение 2, по к-рому протекают прямое нуклеоф. замещение атома H на аминогруппу по Чичибабина реакции и металлирование.
Под действием окислителей (напр., надкислот) Т. и его замещенные окисляются в соответствующие N-оксиды, способные к 1,3-диполярному присоединению. Т. и его производные устойчивы к действию водорода в момент выделения, а также в присут. катализаторов, однако под действием NaBH 4 превращ. в тетрагидротиазолы (тиазолидины). При действии Ni-Ренея претерпевают десульфуризацию с образованием алифатич. соединений.
Важное синтетич. значение имеет подвижность атома водорода метилъной группы в положении 2 тиазолиевых солей, к-рая используется в синтезе цианиновых красителей, напр. по р-ции:
Лит.: Гетероциклические соединения, под ред. Р. Эльдерфильда, пер. с англ., т. 5, М., 1961, с. 395-584; Thiazole and its derivatives, ed. by J. V. Metzger, pt 1-3, N. Y., 1979; Comprehensive heterocyclic chemistry, ed. by A. R. Katritzky, C. W. Rees, v. 4, Oxf., 1984. Л. И. Беленький.