İmidazol

İmidazol
Ümumi
Kimyəvi formulu	C3H4N2
Molyar kütlə	68.08 q/mol q/mol
Fiziki xassələri
Sıxlıq	1.23 q/sm q/sm³
Termik xüsusiyyətlər
Ərimə nöqtəsi	89-91  °S
Qaynama nöqtəsi	256  °S
Təsnifatı
CAS-da qeyd. nöm.	288-32-4
PubChem	795
RTECS	NI3325000
ChEBI	16069
ChemSpider	773

İmidazol- 2 atom azotdan və 3 atom karbondan ibarət heterotsiklik üzvi birləşmələr sinfinə daxil olan, pirazolla izomer olan 5 həlqəli birləşmədir.

İmidazol C₃N₂H₄ düsturuna malik, suda həll olunan, yüngül qələvi məhlul yaradan ağ və ya rəngsiz bərk maddədir. Kimyada diazol kimi təsnif edilən aromatik heterosikldir və meta-əvəzetmədə bitişik olmayan azot atomlarına malikdir. Bir çox təbii məhsullar, xüsusilə alkaloidlər, imidazol halqasını ehtiva edir. Bu imidazollar 1,3-C₃N₂ halqasında yerləşir, lakin müxtəlif əvəzedicilərə malikdir. Bu halqa sistemi histidin və əlaqəli histamin hormonu kimi mühüm bioloji maddələrdə mövcuddur. Bir çox dərman- müəyyən göbələk əleyhinə dərmanlar, nitroimidazol seriyalı antibiotiklər və sedativ midazolam kimi dərmanlar imidazol halqasını ehtiva edir.^{[1][2][3][4][5]}

İmidazol pirimidin halqasına birləşdirildikdə, təbiətdə ən geniş yayılmış azot tərkibli heterosikl olan purin əmələ gətirir.^[6]

“İmidazol” adı 1887-ci ildə alman kimyaçısı Artur Rudolf H. (1857-1935) tərəfindən yaradılmışdır.^[7]

Tarixi

İlk dəfə olaraq imidazol 1858-ci ildə Henrix Debyus tərəfindən, qlioksalın ammonyak və formaldehidlə kondensləşməsindən alınmışdır. Bu metod əvəzolunmuş imidazolların sintezində də istifadə olunur.

Laboratoriya şəraitində imidazol benzimidazolun oksidləşməsindən alınan 4,5-imidazoldikarbon turşusunun dekarboksilləşməsi ilə alınır.

Quruluşu və xassələri

İmidazol iki ekvivalent tautomerik formada mövcud olan müstəvi 5 üzvlü halqadır, çünki hidrogen bu və ya digər azot atomuna bağlana bilər. İmidazol yüksək qütblü birləşmədir, 3,67 D elektrik dipol momentinə ^[8] malikdir və suda yüksək dərəcədə həll olunur. Tərkibində 6 π-elektron (protonlanmış azot atomundan bir cüt elektron və halqanın qalan dörd atomunun hər birindən bir elektron) olan müstəvi halqanın olması səbəbindən birləşmə aromatik kimi təsnif edilir. İmidazolun bəzi rezonans strukturları aşağıda göstərilmişdir:

Amfoterizm

İmidazol amfoterdir, yəni həm turşu, həm də əsas kimi fəaliyyət göstərə bilir. Turşu olaraq, imidazolda pK_a 14,5-dir, turşuluğu karboksilik turşulardan, fenollardan və imidlərdən az, lakin spirtlərdən bir qədər yüksəldir. Turşu proton azotla əlaqəlidir. Deprotonasiya simmetrik olan imidazolid anionunu verir. Əsas olaraq, pK_a (ikisi arasında çaşqınlığın qarşısını almaq üçün pK_BH+ kimi qeyd olunur) təxminən 7-dir və imidazolun əsaslığı piridindən təxminən altmış dəfə daha yüksəkdir. Əsas hissə tək cüt olan azotdur (və hidrogenlə bağlı deyil). Protonasiya simmetrik olan imidazolium kationunu verir.

Kimyəvi xassələri

İmidazolun quruluşunda 4və5 vəziyyətində olan karbon atomları tautomer vəziyyətdədirlər. Aromatik xassələrə malikdir və diazon duzları ilə reaksiyaya daxil olur.Turş mühitdə nitratlaşma və sulfolaşma 4 vəziyyətində, halogenləşmə qələvi mühitdə 2 vəziyyətində, turş mühitdə isə 4 vəziyyətində gedir. Quvvətli turşu və peroksid məhlullarında asanlıqla alkilləşir və asetilləşir. Nəticədə həlqənin N hissəsindən tsikl açılır. Mürəkkəb efirlərin və karbon turşularının amidlərinin hidrolizində katalizatorluq edir.

Bioloji əhəmiyyəti və tətbiqi

İmidazol bir çox mühüm bioloji birləşmələrə daxil edilir. Ən geniş yayılanı imidazol yan zəncirinə malik olan histidin amin turşusudur. Histidin bir çox zülal və fermentlərdə, məsələn, hemoqlobində göründüyü kimi metal kofaktorları bağlayaraq mövcuddur.

İmidazol əsaslı histidin birləşmələri hüceyrədaxili tamponlamada çox mühüm rol oynayır.^[9] Histidin histaminə dekarboksilləşə bilər. Histamin allergik reaksiya zamanı əmələ gəldiyində ürtikerə (ürtiker) səbəb ola bilər.

İmidazol əvəzediciləri bir çox dərman preparatlarında tapılır. Sintetik imidazollar bir çox funqisid və antifungal, antiprotozoal və antihipertenziv dərmanlarda mövcuddur. İmidazol çay yarpaqlarında və qəhvə dənələrində olan teofilin molekulunun bir hissəsidir və mərkəzi sinir sistemini stimullaşdırır. DNT fəaliyyətlərinə müdaxilə edərək lösemi ilə mübarizə aparan antikanser dərmanı olan merkaptopurində mövcuddur.

Bir sıra əvəz edilmiş imidazollar, o cümlədən klotrimazol, azot oksid sintazasının selektiv inhibitorlarıdır ki, bu da onları iltihab, neyrodegenerativ xəstəliklər və sinir sisteminin şişlərində maraqlı dərman hədəflərinə çevirir.^[10][11] İmidazol farmakoforunun digər bioloji fəaliyyətləri hüceyrədaxili Ca²⁺ və K⁺ axınının aşağı tənzimlənməsi ilə əlaqədardır.^[12]

Törəmələrinin bioloji əhəmiyyəti

Əvəz edilmiş imidazol törəmələri bir çox sistemik göbələk infeksiyalarının müalicəsində geniş istifadə olunur.^[13] İmidazollar ketokonazol, mikonazol və klotrimazol daxil olan azol antifungallar sinfinə aiddir.

Müqayisə üçün qeyd edək ki, başqa bir azol qrupu triazollardır ki, bunlara flukonazol, itrakonazol və vorikonazol daxildir. Triazolların imidazollara nisbətən P450 sitoxromu üçün daha yüksək spesifikliyə malik olduğu göstərilmişdir və bu da onları imidazollardan daha güclü edir.^[14]

Bəzi imidazol törəmələri həşəratlara təsir göstərir, məsələn, sulkonazol nitrat keratini həzm edən Avstraliya xalça böcəyi sürfələri “Anthrenocerus australis”, adi paltar güvəsi “Tineola bisselliella” ilə ekonazol nitrat kimi güclü qidalanma əleyhinə təsir göstərir.^[15]

Sənaye tətbiqləri

İmidazol bir neçə birbaşa tətbiqə malikdir. Enilkonazol, klimbazol, klotrimazol, proxloraz və bifonazol daxil olmaqla, müxtəlif aqrokimyəvi maddələrin xəbərçisidir.^[16]

Proxloraz bir neçə imidazol mənşəli kənd kimyəvi maddələrindən biridir.

İmidazol duzları

Sadə imidazolium katyonu

İmidazol halqasının kation olduğu imidazol duzları imidazolium duzları adlanır (məsələn, imidazolium xlorid və ya nitrat).^[17] Bu duzlar imidazolun azotunun protonasiyası və ya əvəzlənməsi nəticəsində əmələ gəlir. Bu duzlar ion mayeləri və stabil karbenlərin prekursorları kimi istifadə edilmişdir. Deprotonlaşdırılmış imidazolun anion olduğu duzlar da məlumdur; bu duzlar imidazolatlar kimi adlanır (məsələn, natrium imidazolat, NaC₃H₃N₂).

Əlaqədar heterosikllər

• Benzimidazol, əridilmiş benzol halqası olan analoqdur
• Dihidroimidazol və ya imidazolin, 4,5-ikiqat bağın doyduğu bir analoq
• Pirol, 1-ci mövqedə yalnız bir azot atomu olan analoq
• Oksazol, oksigenlə əvəz olunan 1-ci mövqedə olan azot atomunun analoqu
• Tiazol, kükürdlə əvəz edilmiş 1-ci mövqedə olan azot atomunun analoqudur
• Pirazol, iki bitişik azot atomu olan bir analoq
• Triazollar, üç azot atomu olan analoqlar.

Mənbə

• Heinrich Debus (1858). «Ueber die Einwirkung des Ammoniaks auf Glyoxal». Annalen der Chemie und Pharmacie 107 (2): 199 – 208. DOI:10.1002/jlac.18581070209
• Химический Энциклопедический Словарь. под ред. И.Л.Кнунянца
• А. Ф. Пожарский, В. А. Анисимова, Е. Б. Цупак Практические работы по химии гетероциклов. Изд-во Ростовского Университета, 1988, стр. 115
• М. В. Рубцов, А. Г. Байчиков. Синтетические химико-фармацевтические препараты. Москва, Медицина, 1971, стр. 168

İstinadlar

1. Karitzky, A. R.; Rees, C.W.R.; Scriven, E.F.V. Comprehensive Heterocyclic Chemistry. 5. 1984. 469–498. ISBN 978-0-08-042072-1.
2. Grimmett, M. Ross. Imidazole and Benzimidazole Synthesis. Academic Press. 1997. ISBN 978-0-08-053445-9.
3. Brown, E. G. Ring Nitrogen and Key Biomolecules. Kluwer Academic Press. 1998. ISBN 978-94-011-4906-8.
4. Pozharskii, A. F.; və b. Heterocycles in Life and Society. John Wiley & Sons. 1997. ISBN 978-0-471-96033-1.
5. Gilchrist, T. L. Heterocyclic Chemistry. Bath Press. 1985. ISBN 978-0-582-01421-3.
6. Rosemeyer, H. "The Chemodiversity of Purine as a Constituent of Natural Products". Chemistry & Biodiversity. 1 (3). 2004: 361–401. doi:10.1002/cbdv.200490033. PMID 17191854.
7. Hantzsch, A. and Weber, J. H. (1887) "Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe)" Arxivləşdirilib 2020-05-30 at the Wayback Machine (On compounds of thiazole (pyridines of the thiophene series), Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 20 : 3118–3132, see p. 3119. See also: Hantzsch, A. (1888) "Allegemeine Bemerkungen über Azole" Arxivləşdirilib 2020-05-30 at the Wayback Machine (General observations about azoles), Annalen der Chemie, 249 : 1–6. Hantzsch proposed a reform of the nomenclature of azole compounds, including a proposal to call the heterocyclic ring C₃H₃(NH)N "imidazole" ; see pp. 2 and 4.
8. Christen, Dines; Griffiths, John H.; Sheridan, John. "The Microwave Spectrum of Imidazole; Complete Structure and the Electron Distribution from Nuclear Quadrupole Coupling Tensors and Dipole Moment Orientation". Zeitschrift für Naturforschung A. 36 (12). 1981: 1378–1385. Bibcode:1981ZNatA..36.1378C. doi:10.1515/zna-1981-1220.
9. Hochachka, P. W.; Somero, G. N. Biochemical Adaptation: Mechanisms and Process in Physiological Evolution. New York: Oxford University Press. 2002.
10. Castaño, T.; Encinas, A.; Pérez, C.; Castro, A.; Campillo, N. E.; Gil, C. "Design, synthesis, and evaluation of potential inhibitors of nitric oxide synthase" (PDF). Bioorg. Med. Chem. (Submitted manuscript). 16 (11). 2008: 6193–6206. doi:10.1016/j.bmc.2008.04.036. hdl:10261/87090. PMID 18477512. 2023-03-06 tarixində arxivləşdirilib (PDF). İstifadə tarixi: 2023-06-11.
11. Bogle, R. G.; Whitley, G. S.; Soo, S. C.; Johnstone, A. P.; Vallance, P. "Effect of anti-fungal imidazoles on mRNA levels and enzyme activity of inducible nitric oxide synthase". Br. J. Pharmacol. 111 (4). 1994: 1257–1261. doi:10.1111/j.1476-5381.1994.tb14881.x. PMC 1910171. PMID 7518297.
12. Khalid, M. H.; Tokunaga, Y.; Caputy, A. J.; Walters, E. "Inhibition of tumor growth and prolonged survival of rats with intracranial gliomas following administration of clotrimazole". J. Neurosurg. 103 (1). 2005: 79–86. doi:10.3171/jns.2005.103.1.0079. PMID 16121977.
13. Leon Shargel. Comprehensive Pharmacy Review (6th). 2007. 930. ISBN 9780781765619.
14. Sunderland, M. R.; Cruickshank, R. H.; Leighs, S. J. "The efficacy of antifungal azole and antiprotozoal compounds in protection of wool from keratin-digesting insect larvae". Textile Res. J. 84 (9). 2014: 924–931. doi:10.1177/0040517513515312.
15. Davis, Jennifer L.; Papich, Mark G.; Heit, Mark C. Chapter 39: Antifungal and Antiviral Drugs // Riviere, Jim E.; Papich, Mark G. (redaktorlar ). Veterinary Pharmacology and Therapeutics (9th). Wiley-Blackwell. 2009. 1019–1020. ISBN 978-0-8138-2061-3.
16. Şablon:Ullmann
17. Zolfigol, Mohammad A.; Khazaei, Ardeshir; Moosavi-Zare, Ahmad R.; Zare, Abdolkarim; Kruger, Hendrik G.; Asgari, Zhila; Khakyzadeh, Vahid; Kazem-Rostami, Masoud. "Design of Ionic Liquid 3-Methyl-1-sulfonic Acid Imidazolium Nitrate as Reagent for the Nitration of Aromatic Compounds by in Situ Generation of NO2 in Acidic Media". The Journal of Organic Chemistry. 77 (7). 2012-04-06: 3640–3645. doi:10.1021/jo300137w. ISSN 0022-3263. PMID 22409592.