Hispanopedia WikiEl tiazol ( / ˈ θ aɪ . ə z oʊ l / ), o 1,3-tiazol , es un compuesto heterocíclico de 5 miembros que contiene azufre y nitrógeno. El término «tiazol» también se refiere a una gran familia de derivados. El tiazol en sí es un líquido amarillo pálido con un olor similar al de la piridina y la fórmula molecular C 3 H 3 NS. [ 2 ] El anillo de tiazol es notable por ser un componente de la vitamina tiamina (B 1 ).
Estructura molecular y electrónica
Los tiazoles pertenecen a la familia de los azoles , heterociclos que incluyen imidazoles y oxazoles . El tiazol también puede considerarse un grupo funcional cuando forma parte de una molécula más grande.
Debido a su estructura plana, los tiazoles se caracterizan por una importante deslocalización de electrones π y presentan un grado de aromaticidad mayor que el de los oxazoles correspondientes . Esta aromaticidad se evidencia en el desplazamiento químico de RMN de 1H de los protones del anillo, que muestran resonancias entre 7,27 y 8,77 ppm, lo que indica una fuerte corriente anular diamagnética . La densidad electrónica calculada señala a C5 como el sitio principal de sustitución electrofílica y a C2-H como susceptible a la desprotonación.
Presencia de tiazoles y sales de tiazolio
Los tiazoles se encuentran en una variedad de productos especializados, a menudo fusionados con derivados del benceno, los llamados benzotiazoles. Además de la vitamina B1 , el anillo de tiazol se encuentra en la epotilona . Otros derivados importantes del tiazol son los benzotiazoles , por ejemplo, la luciferina, un compuesto químico de las luciérnagas . Mientras que los tiazoles están bien representados en las biomoléculas , los oxazoles no lo están. Se encuentran en péptidos naturales y se utilizan en el desarrollo de peptidomiméticos (es decir, moléculas que imitan la función y la estructura de los péptidos). [ 3 ]
Los tiazoles de importancia comercial incluyen principalmente colorantes y fungicidas . La tifluzamida, el triciclazol y el tiabendazol se comercializan para el control de diversas plagas agrícolas. Otro derivado de tiazol ampliamente utilizado es el fármaco antiinflamatorio no esteroideo meloxicam . Los siguientes colorantes de antraquinona contienen subunidades de benzotiazol: Amarillo Algol 8 (CAS# [6451-12-3]), Amarillo Algol GC (CAS# [129-09-9]), Rubina de Indantreno B (CAS# [6371-49-9]), Azul de Indantreno CLG (CAS# [6371-50-2] y Azul de Indantreno CLB (CAS#[6492-78-0]). Estos colorantes de tiazol se utilizan para teñir algodón .
Síntesis
Existen varios métodos de laboratorio para la síntesis orgánica de tiazoles. Destaca la síntesis de tiazoles de Hantzsch, que es una reacción entre halocetonas y tioamidas . Por ejemplo, el 2,4-dimetiltiazol se sintetiza a partir de tioacetamida y cloroacetona . [ 4 ] En la síntesis de Cook-Heilbron , los tiazoles se obtienen por condensación de α-aminonitrilo con disulfuro de carbono . Los tiazoles también pueden obtenerse por acilación de 2-aminotiolatos, frecuentemente disponibles mediante la reacción de Herz .
Biosíntesis
Los tiazoles generalmente se forman mediante reacciones de cisteína , que proporciona la estructura NCCS del anillo. Sin embargo, la tiamina no sigue este patrón. Varias rutas de biosíntesis conducen al anillo de tiazol, necesario para la formación de tiamina. [ 5 ] El azufre del tiazol se deriva de la cisteína. En bacterias anaeróbicas, el grupo CN se deriva de la dehidroglicina.
Reacciones
Con un pK a de 2,5 para el ácido conjugado, los tiazoles son mucho menos básicos que el imidazol (pK a = 7). [ 6 ]
La desprotonación con bases fuertes (por ejemplo, bases de Hauser y compuestos de organolitio ) ocurre en C2-H. La carga negativa en esta posición se estabiliza como un iluro . Los 2-litiotiazoles también se generan por intercambio metal-halógeno a partir de 2-bromotiazol. [ 7 ]
La sustitución aromática electrofílica ocurre en C5 pero requiere grupos activadores como un metilo :
bromación de tiazol
La sustitución nucleofílica no requiere activación adicional:
Sustitución aromática nucleofílica del tiazol
La oxidación del nitrógeno produce el N- óxido de tiazol aromático . Muchos agentes oxidantes, como el mCPBA o el ácido hipofluoroso , son suficientes; pero parte de la oxidación tiene lugar en el azufre, lo que conduce a un sulfóxido / sulfona no aromático : [ 8 ]
Oxidación de tiazol
En las arilaciones de CH catalizadas por paladio , el N -óxido desplaza la reactividad para favorecer de manera confiable la posición 2 y permite condiciones de reacción mucho más suaves. [ 9 ]
Los tiazoles pueden reaccionar en cicloadiciones , pero en general a altas temperaturas debido a la favorable estabilización aromática del reactivo. Las reacciones de Diels-Alder con alquinos preceden a la extrusión de azufre, y el producto final es una piridina . Un estudio examinó el mecanismo de reacción entre 2-(dimetilamino)tiazol y dimetil acetilenodicarboxilato (DMAD) para formar una piridina. El primer intermedio, un zwitterión , apareció en una cicloadición formal [2+2] a un ciclobuteno. Luego sufrió una apertura de anillo electrocíclica de 4 electrones a una 1,3-tiazepina y luego un cierre de anillo electrocíclico de 6 electrones a un 7-tia-2-azanorcaradieno. Finalmente, extruyó el átomo de azufre: [ 10 ]
Cicloadición de tiazol
Los tiazoles son sintones de formilo , pero la conversión de un tiazol en un aldehído (R-Ar a R-COH) requiere múltiples pasos: [ 7 ] N -metilación con yoduro de metilo , reducción orgánica con borohidruro de sodio y, finalmente, hidrólisis con cloruro de mercurio(II) en agua.
sales de tiazolio
La alquilación de tiazoles en el nitrógeno forma un catión tiazolio . Las sales de tiazolio son catalizadores en la reacción de Stetter y la condensación de benzoína . La desprotonación de las sales de N -alquil tiazolio da lugar a los carbenos libres [ 11 ] y a complejos de carbeno de metales de transición .
Estructura de los tiazoles (izquierda) y de las sales de tiazolio (derecha).
Alagebrium es un fármaco a base de tiazolio.
Referencias
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- ↑ Eicher, T.; Hauptmann, S. (2003). La química de los heterociclos: estructura, reacciones, síntesis y aplicaciones . Wiley. ISBN 978-3-527-30720-3.
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- tiazoles
- Bases aromáticas
- Anillos aromáticos simples