Электрофильное замещение в пиразоле

Важнейшими представителями этой группы соединений являются гетероциклы, в которых один или оба гетероатома представлены атомами азота. К их числу относятся имидазол, пиразол и тиазол. Эти гетероциклы, как уже обсуждалось выше (см. 12.2), обладают ароматичностью. Наличие в них второго гетероатома, более электроотрицательного, чем атом углерода, приводит к уменьшению электронной плотности на атомах углерода. Это делает рассматриваемые гетероциклы менее активными в реакциях электрофильного замещения по сравнению с соединениями, имеющими только один гетероатом. [c.364]

Имидазол и пиразол представляют собой слабые основания и слабые кислоты, но имидазол сильнее и как основание, и как кислота. Так, имидазол — более сильное основание, чем пиридин, и более сильная кислота, чем пиррол его устойчивость к действию кислот резко отличается от неустойчивости, характерной для пиррола. Высокие температуры кипения имидазола (256 °С) и пиразола (187 °С), так же как и в случае пиррола (т. кип. 130 °С), отражают высокую степень молекулярной ассоциации вследствие образования водородных связей. Ароматический характер имидазольного и пиразольного циклов проявляется в их устойчивости к окислению, в отсутствии тенденции к реакциям присоединения, а также в легкости, с которой они вступают в реакции электрофильного замещения. В обоих циклах легче всего атакуется положение 4. [c.408]

Введение второго атома азота в пиррол сильно стабилизирует молекулу, понижая электронную плотность в цикле, поэтому пиразол вступает в реакцию электрофильного замещения намного труднее, чем пиррол. Он не боится кислой среды и при протонировании не полимеризуется, поэтому пиразол сульфируется серной кислотой (легче олеумом), нитруется, меркурируется, [c.692]

Для 1,2- и 1,3-азолов характерны свойства как пятичленных электроноизбыточных гетероциклических соединений, так и гетероциклических соединений, содержащих иминный атом азота. Присутствие иминного фрагмента в азолах понижает их активность в реакциях электрофильного замещения по атому углерода как в результате индуктивного, так и мезомерного влияния. Кроме того, присутствие основного атома азота способствует образованию солей азолов в кислых средах. Например, в зависимости от кислотности среды нитрование пиразола может проходить либо через предварительное образование пиразолиевого катиона [30], либо с участием свободного основания [31]. Изучение протонного обмена, катализируемого кислотой, обнаружило следующий порядок реакционной способности пиразол > изоксазол > изотиазол. Среди пятичленных гетероциклических соединений с одним гетероатомом порядок активности в реакциях протонного обмена следующий пиррол > фуран > тиофен, причем каждое из этих соединений более активно в таких превращениях, чем гетероциклические соединения, содержащие иминный атом азота. При этом азолы более активны в реакциях протонного обмена, чем бензол, парциальные факторы скоростей для реакций по положению 4 пиразола, изоксазола и изотиазола равны 6,3 10 , 2,0 10 и 4,0 10 соответственно. Нитрование тиофена проходит в 3 10 раз быстрее, чем нитрование 4-метилтиазола [32]. Относительная активность тиофенового и тиа-зольного циклов в реакциях нитрования иллюстрируется приведенной ниже реакцией [33] [c.39]

В реакциях электрофильного замещения имидазол напоминает пиразол. Замещение проходит в положении 4 или 5, в которых электронная плотность намного больше, чем в положении 2. [c.694]

Хотя не было проведено сопоставления относительной легкости электрофильного замещения 1,2-азолов, на основании экспериментальных данных можно заключить, что реакционная способность уменьшается в ряду пиразол > изотиазол > изоксазол. Следует отметить, что в этом ряду атака электрофильным агентом осуществляется в положение 4, так как при этом реализуется относительно более устойчивое переходное состояние. Предложенному [c.176]

Благодаря этой стабилизации такой карбкатион в реакциях электрофильного ароматического замещения сравнительно мало активен. В обычных условиях реакция Манниха хорошо идет только с такими ароматическими соединениями как фуран, тиофен, пиррол, некоторые производные пиразола, индол и другие гетерО циклы, а также фенолы бензольного, нафталинового и гетероциклического ряда и некоторые подобные соединения [28]. [c.207]

В реакциях электрофильного замещения (сульфирование, нитрование, галогенирование) пиразол ведет себя аналогично имидазолу Место электрофильной атаки зависит от условий реакции, но чаще всего электрофильный реагент вступает в положение 4 с наибольшей электронной плотностью. [c.366]

По-видимому, почти все реакции электрофильного замещения в пиразоле происходят в положение 4. К таким реакциям относятся нитрование, сульфирование и дейтерирование [96] в силь- [c.154]

Для нейтральной молекулы пиразола наибольшая электронная плотность в положении 5 (схема 8) также не соответствует химическим данным. Тот факт, что электрофильное замещение происходит в положение 4, пытались объяснить перемещением протона между 1 и 2 положениями во время приближения электрофильного агента. Считалось, что это ведет к выравниванию электронной плотности в 3 и 5 положениях, так что наибольшая электронная плотность оказывается в положении 4. Однако это не объясняет, почему галогенирование N-замещенных пиразолов также происходит в положение 4. [c.157]

Взаимодействие с электрофильными реагентами. Центром атаки электрофильного реагента является атом азота в пиразоле второй, в имидазоле третий. Образующиеся катионы пиразолия и имидазолия, в свою очередь, могут подвергаться действию сильного электрофила с образованием продукта электрофильного замещения. Так может быть осуществлено нитрование, сульфирование, галогенирование. В случае пиразола образуются продукты замещения в положении 4, в случае имидазола — в положениях 4 или 5. Ацилирование и алкилирование обычно дают продукты К-замещения. [c.678]

К сожалению, в настоящее время мы еще не достигли этой цели. Отчасти это объясняется недостаточным знанием механизмов реакций (например, роли иона металла при нуклеофильном замещении амидом натрия или металлалкилами вступающих в реакцию форм бензимидазола и пиразола при электрофильном замещении степени, в которой отщепление протона влияет на скорость иодирования ароматических гетероциклов). Подобных примеров можно было бы привести много. Но даже тогда, когда мы имеем достаточно сведений о переходном комплексе (например, при нитровании катионов гетероароматических соединений), корреляция теоретических и экспериментальных данных, оставляет желать лучшего (см. табл. VI). [c.169]

Как и 1,3-диазолы, пиразолы вступают в электрофильное замещение по углеродным атомам кольца или по пиридиновому азоту. Ориентация замещения существенно зависит от реакционных условий. [c.449]

Весьма сложен вопрос о связи л-избыточности и позиционной селективности. Известно много соединений, реагирующих с электрофилами по атому с наибольшим отрицательным л-заря-дом. Таковы, например, индол (С-3), пиразол (С-4), пиридин (С-3). Однако имеется и немало исключений. Так, в индолизине реакции электрофильного замещения, как правило, идут по положению 3, хотя отрицательный л-заряд в нем меньше, чем в положении 1. Пиррол и фуран атакуются электрофилами преимущественно по Са зтомам, несмотря на то, что л-избыточность р-положений выше (см. табл. 2.4). Все это свидетельствует о том, что реакционная способность гетероароматических систем в растворе зависит не только от электростатического фактора важную роль могут играть сольватационные и прочие эффекты. Отметим, кроме того, что квантово-механические расчеты я-зарядов относятся к изолированным молекулам и температуре О К. В то же время, реакции, которые мы пытаемся на основании этих расчетов объяснить, обычно отражают поведение вещества в растворе, в средах различной полярности, в широком диапазоне температур. [c.194]

Оба гетероцикла — кристаллические вещества (т. пл. соответственно 70 и 90°С), имеющие свойства слабых оснований и обладающие ароматичностью. Так, пиразол очень устойчив к действию окислителей, вступает в реакции электрофильного замещения (нитрование, сульфирование, бромирование). К числу важных производных этих гетероциклов относится жаропонижающее, противовоспалительное средство — антипирин и одна из белковых аминокислот — гистидин [c.418]

Пиразол сульфируется олеумом, хлорируется и бромируется, нитруется, меркурируется. Электрофильные замещения идут в положение 4. Он очень устойчив не только к действию кислот, но и к окислению. Как и в гомологах бензола, действием перманганата можно окислить в карбоксилы боковые цепи пиразола, не затрагивая гетероцикла. При окислении Ы-фенилпиразола разрушается фенил и образуется пиразол. [c.285]

Азолы обладают ароматическим характером, иногда очень резко выраженным. Ароматический характер проявляется в высокой стойкости к окислению и в легкости, с которой происходят реакции электрофильного замещения. Пиразол, имидазол, триазол и тетразол обнаруживают таутомерию особого типа — азолъную таутомерию, которая влияет характерным образом на химическое поведение этих соединений. [c.661]

В случае фенилзамещенных пиразолов электрофильное замещение может происходить в двух направлениях в зависимости от кислотности среды. Например, если бромирование соединения (XXI) приводит к замещению протона в гетероциклическом остатке, то при нитровании XXI происходит замещение в пара-положение бензольного кольца. Интересно отметить, что хлорсульфирова- [c.176]

Ориентация. По отношению к электрофильным атакам атомы углерода, находящиеся в а- и -положении, дезактивируются ато-мо.м азота, связанным кратной связью так, первоначальное замещение в 1,2- и 1,3-дигетеросоединениях должно происходить, как показано (200, 201). Пиразолы (200 2 = ЫН), изоксазолы (200 2 = 0), имидазолы (201 2 = ЫН могут существовать в таутомерных формах, так как положения 4 и 5 эквивалентны) и тиазолы (201 2 = 5), как и следовало ожидать, вступают в реакции электрофильного замещения. Известно мало примеров реакций замещения у изотиазолов (200 2 = 5), оксазолов (201 2 = = О) и соединений, содержащих в одном кольце три или более гетероатомов. Дезактивация положения 4 менее эффективна в 1,3-дигетеросоединениях вследствие частичной фиксации связей (ср. стр. 75, 239), и, если положение 5 занято, замещение происходит в положение 4 (202). [c.230]

Арильные группы. Арильные группы легко вступают в реакции электрофильного замещения, которые протекают преимущественио в / -положении (пример нитрование всех типов фепилтиазолов, фенилоксазолов и фенилимидазолов смесью азотной и серной кислот при 100° см. стр. 228—231). Если гетероциклическое кольцо содержит электроноакцепторные группы, то может происходить конкурирующее жега-замещение например, в 2-фенилимидазол-4,5-дикарбоновой кислоте отношение мета- и пара-замещений равно приблизительно 3 1, Фенильная группа, связанная с частично восстановленным кольцом (292), нитруется в лг-положение, В пиразолах связанные с углеродом фенильные группы под действием окислителей превращаются в карбоксильные группы, [c.239]

В пиразоле электрофильное замещение идет по положению 4, но в некоторых случаях электрофилы сначала атакуют атом азота. В триазолах и тетразолах электрофильное замещение по углеродному атому не типично. Нуклеофильное замещение у атома углерода происходит легче, чем в диазолах так, например, 5-хлоротетразол подвергается нуклеофильному замещению достаточно легко. 1,2,3-Триазолы и тетразолы, которые содержат группировку -Ы=Ы— могут разлагаться при нагревании или под действием света с потерей азота. [c.393]

К сожалению, при расчетах энергий локализации для нейтральных диазолов принималось, что кулоновские интегралы двух атомов азота равны, поэтому возможно, что такие расчеты требуют некоторого уточнения. Это не относится к соответствующим сопряженным кислотам и основаниям, где два азота действительно становятся эквивалентнымн. Расчет правильно предсказывает, что в нейтральной молекуле и в сопряженной кислоте пиразола электрофильное замещение происходит в положение 4 [17], а в нейтральной молекуле и сопряженной кислоте имидазола — в поло- [c.158]

Пиразол также обладает многими свойствами ароматических соединений он устойчив к различным химическим воздействиям, не изменяется при действии водного раствора перманганата калия, не полимеризуется. Он легко вступает в реакции электрофильного замещения в четвертое положение. Реакции галогенирования протекают без участия катализаторов. Нитрование и сульфирование идет менее гладко, по-видимому, из-за образования пиразолом солей с минеральными кислотами, которые с трудом подвергаются реакциям замещенш [c.568]

ВследстЕие электроноакцепторного действия второго атома азота пиразол менее регкционноспособен, чем пиррол, но также обладает многими свойствами ароматических соединений он устойчив к различным химическим ноздействиям, не изменяется при действии водного раствора перманганата калия, не полимеризуется. Пиразол легко вступает в реакции электрофильного замещения в четвертое положение. Реакции галогенирования протекают без участия катализаторов. Нитрование и сульфирование идет менее активно, по видимому, из-за образования пиразолом солей с минеральными кислотами, которые с трудом подвергаются реакциям замещения [c.566]

Взаимное положение гетероатомов. Согласно кинетическим данным, имидазол несколько активнее пиразола в реакциях электрофильного замещения, причем это относится как к катиону, так и к нейтральной молекуле. Парциальные факторы скорости для идущего через катион нитрования имидазола и пиразола равны соответственно 3-10 и 2,1-10 ° [211]. Скорости бромирования в воде наиболее активных положений имидазола (С-5) и пиразола (С-4), отражающие, как полагают, поведение нейтральных молекул, относятся как 5 3,8 [382]. Имидазол легче пиразола подвергается полинитрованию и по-либромированию. Однако при использовании качественных оценок следует соблюдать осторожность в выводах. Например, в отличие от пиразола имидазол вступает в реакцию азосочета- [c.204]

Число азагрупп. С увеличением числа азагрупп, например в ряду пиррол-пиразол-триазолы-тетразол, реакционная способность соединений по отношению к электрофилам последовательно понижается. Так, триазолы галогенируются в щелочной или нейтральной среде, но провести их прямое нитрование не удается. Тем удивительнее ацилирование 1,2,4-триазолов по "положению 3 при нагревании с ацилхлоридами [211]. Не исключено, что эта реакция идет по илидному механизму или же ей, как и в случае 1-арилпиразолов, благоприятствует низкая основность субстрата. Описано несколько примеров электрофильного замещения в тетразолах. В 1-этилтетразоле протон при С-5 обменивается на дейтерий при нагревании в дейтеро-метаноле в присутствии оснований 1-фенилтетразол при действии ацетата ртути и затем хлора дает 5-хлорзамещенное [211]. По-видимому, первая из этих реакций протекает по карбанион-ному механизму, вторая —через промежуточно образующееся ртутьорганическое соединение. [c.205]

В пиразоле, изоксазоле и изотиазоле гетероатомы действуют несогласованно. В то время как гетероатом пиррольного типа активирует положение 5, азагруппа его дезактивирует, так же как и положение 3. Более сильным оказывается направляющий эффект азагруппы, в результате чего реакции 1,2-азолов с электрофилами с очень высокой позиционной селективностью протекают по положению 4. Причины столь высокой селективности неочевидны и требуют анализа. Если проводить традиционную параллель между аза- и нитрогруппами, то следовало ожидать, что изоксазол по аналогии с 2-нитрофураном должен подвергаться электрофильному замещению исключительно по положению 5, тогда как для изотиазола и пиразола должен увеличиваться процент замещения в положение 4. Отсутствие продуктов 5-замещения, особенно для изоксазола, можно объяснить лишь с позиции его более высокой ароматичности по сравнению с фураном. В силу этого реакция идет не через [c.206]

После того как И. И. Грандбергом и А. Н. Костом был на11ден удобный способ дегидрирования пиразолинов до пиразолов с применением серы в качестве дегидрирующего агента [500—502], были начаты обширные и систематические работы по исследованию химических свойств пиразольных систем. Особый интерес представило изучение реакций электрофильного замещения в пиразольном цикле [503—507]. И. И. Грандберг показал, что реакции электрофильного замещения направляются только в положение 4 ииразольного ядра [504] [c.486]

Легкость реакции. Замещение СН=СН-группы в бензоле гетероатомом 2 усиливает чувствительность углеродных атомов кольца к электрофильной атаке в небольшой степени, если 2 — атом серы, и весьма заметно, если 2 — атом кислорода или ЫН-группа (ср. Стр. 166). Замещение одной СН-группы в бензоле атомом азота уменьшает легкость электрофильной атаки (см. стр. 47) замена двух СН-групп атомами азота уменьшает эту легкость еще больше (стр. 132). Эта дезактивация проявляется при нитровании, сульфировании и реакции Фриделя — Крафтса, которые протекают в сильнокислых средах, т. е. в условиях, когда атом азота большей частью протонизован (или связан в комплекс). Для реакций, протекающих в нейтральной среде, например для галогенирования и меркурирования, эффект дезактивации меньше. Если бы влияние нескольких гетероатомов в одном кольце являлось суммой эффектов отдельных гетероатомов, то пиразол, имидазол, оксазол и изоксазол должны были бы нитроваться и сульфироваться так же легко, как бензол тиазол и изотиазол должны были бы реагировап [c.229]

Пиразолы и имидазолы в нейтральных и щелочных растворах существуют частично в виде анионов (ср. 198, 199) в этих условиях они реагируют с электрофильными агентами так же легко, как фенол, Фенильные заместители и конденсированные бензольные кольца активируются, поэтому обычно нитруются и сульфируются именно они, а не гетерокольцо (см. стр. 239), о галогенирование часто происходит преимущественно в гетерокольце или дает смесь продуктов замещения. [c.230]

Нуклеофильные атаки на NH-гpyппы кольца. Пиразолы, имидазолы, тиазолы и тетразолы ведут себя как слабые кислоты. Они образуют соли металлов (например, с амидом натрия, реактивами Гриньяра), которые сильно гидролизуются водой (или нерастворимы, например производные Ад+) образующиеся анионы очень легко реагируют с электрофильными агентами. Замещение идет у атомов азота кольца или атомов углерода, как указывалось в предыдущих разделах (см. стр. 227). Наличие электроноакцепторных групп может повышать кислотный характер соединения так, 4-нитроимидазолы и 3-галогеноиндазолы растворяются в разбавленном растворе едкого натра. ЫН-Группы в азоло-нах также могут терять протон, образуя анионы, которые вступают в различные реакции (ср. анионы, образующиеся из пири-донов). Анионы реагируют очень легко с электрофильными агентами по атому углерода кольца (стр. 232), атому азота кольца (стр. 244) и по экзоциклическому атому кислорода (стр. 244). [c.237]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология