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| 名前 | |||
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| 推奨されるIUPAC名
1 H-イミダゾール[1] | |||
| その他の名前
1,3-ジアゾール
グリオキサリン（古語） | |||
| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| 103853 | |||
| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ドラッグバンク |
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| ECHA 情報カード | 100.005.473 | ||
| EC番号 |
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| 1417 | |||
| ケッグ |
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パブケム CID
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| RTECS番号 |
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| ユニ |
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| 国連番号 | 3263 | ||
CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| Ｃ３Ｈ４Ｎ２ | |||
| モル質量 | 68.077 グラム/モル | ||
| 外観 | 白色または淡黄色の固体 | ||
| 密度 | 1.23 g/cm 3、固体 | ||
| 融点 | 89～91℃（192～196℉、362～364K） | ||
| 沸点 | 256 °C (493 °F; 529 K) | ||
| 633グラム/リットル | |||
| 酸性度（p Ka） | 6.95 （共役酸の場合）[2] | ||
| 紫外線可視光線（λmax） | 206 nm | ||
| 構造 | |||
| 単斜晶系 | |||
| 平面5員環 | |||
| 3.61デイ | |||
| 危険 | |||
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |||
主な危険
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腐食性 | ||
| GHSラベル: [4] | |||
  
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| 危険 | |||
| H302、H314、H360D | |||
| P263、P270、P280、P301+P310、P305+P351+P338、P308+P313 [3] | |||
| 引火点 | 146 °C (295 °F; 419 K) | ||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
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イミダゾール(ImH) は、化学式 C 3 N 2 H 4の有機化合物です。白色または無色の固体で、水に溶けて弱アルカリ性の溶液を生成します。化学的には、芳香族複素環であり、ジアゾールに分類され、隣接しない窒素原子がメタ置換されています。
多くの天然物、特にアルカロイドにはイミダゾール環が含まれています。これらのイミダゾールは 1,3-C 3 N 2環を共有していますが、置換基は多様です。この環系は、ヒスチジンや関連ホルモンのヒスタミンなどの重要な生物学的構成要素に存在します。特定の抗真菌薬、ニトロイミダゾールシリーズの抗生物質、鎮静剤のミダゾラムなど、多くの薬剤にイミダゾール環が含まれています。[5] [6] [7] [8] [9]
ピリミジン環と縮合するとプリン環を形成し、これは自然界で最も広く存在する窒素含有複素環である。[10]
「イミダゾール」という名前は、1887年にドイツの化学者アーサー・ルドルフ・ハンチュ（1857-1935）によって造られました。[11]
構造と特性
イミダゾールは平面5員環で、水素がいずれかの窒素原子に結合できるため、2つの同等の互変異性体として存在します。イミダゾールは、電気双極子モーメントが3.67 D [12]であることからもわかるように極性の高い化合物であり、水に非常に溶けやすいです。この化合物は、6つのπ電子（プロトン化された窒素原子からの電子1対と環の残りの4つの原子からそれぞれ1つずつ）を含む平面環が存在するため、芳香族に分類されます。イミダゾールの共鳴構造をいくつか以下に示す。
両性愛
イミダゾールは両性で、酸としても塩基としても機能します。酸としてのイミダゾールのp Kaは14.5 で、カルボン酸、フェノール、イミドよりも酸性が低く、アルコールよりもわずかに酸性が強いです。酸性のプロトンは窒素に結合しているものです。脱プロトン化により、対称形のイミダゾリドアニオンが得られます。塩基としての共役酸の p Ka (両者の混同を避けるため、p K BH + と表記)は約 7 で、イミダゾールはピリジンよりも約 60 倍塩基性が強いことになります。塩基性部位は孤立電子対を持つ窒素です (水素に結合していません)。プロトン化により、対称形のイミダゾリウムカチオンが得られます。
準備
イミダゾールは1858年にドイツの化学者ハインリッヒ・デブスによって初めて報告されましたが、1840年代にはすでにさまざまなイミダゾール誘導体が発見されていました。グリオキサール、ホルムアルデヒド、アンモニアが縮合してイミダゾール（当初の名称はグリオキサリン）が形成されることが示されました。[13]この合成法は、収率が比較的低いものの、C置換イミダゾールの生成に現在でも使用されています。
マイクロ波を用いたある改良法では、反応物はベンジル、ベンズアルデヒド、アンモニアであり、氷酢酸中で2,4,5-トリフェニルイミダゾール（「ロフィン」）を形成する。[14]
イミダゾールは、デバス法以外にもさまざまな方法で合成できます。これらの合成法の多くは、反応物の官能基を変えることで、さまざまな置換イミダゾールやイミダゾール誘導体にも適用できます。これらの方法は、イミダゾール環を形成するためにどの結合がいくつ形成されるかによって一般的に分類されます。たとえば、デバス法では、各反応物を環のフラグメントとして使用して、イミダゾールに (1,2)、(3,4)、(1,5) 結合を形成するため、この方法は 3 つの結合を形成する合成法になります。これらの方法のほんの一部を以下で示します。
一つの結合の形成
(1,5) または (3,4) 結合は、イミデートとα-アミノアルデヒドまたは α-アミノアセタールの反応によって形成されます。以下の例は、R 1 = R 2 = 水素の場合のイミダゾールに適用されます。
2つの結合の形成
(1,2)および(2,3)結合は、1,2-ジアミノアルカンを高温でアルコール、アルデヒド、またはカルボン酸で処理することによって形成されます。アルミナ担持白金などの脱水素触媒が必要です。
2つの結合の形成
(1,2) および (3,4) 結合は、N置換 α-アミノケトンとホルムアミドを加熱することでも形成できます。生成物は 1,4-二置換イミダゾールですが、ここでは R 1 = R 2 = 水素であるため、イミダゾール自体が生成物です。この反応の収率は中程度ですが、1,4 置換を行う最も効果的な方法であると思われます。
3つの結合の形成
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4つの結合の形成
これは、置換イミダゾールを良好な収率で得ることができる一般的な方法です。本質的には、デブス法を応用したデブス-ラジシェフスキーイミダゾール合成法です。出発物質は、置換グリオキサール、アルデヒド、アミン、およびアンモニアまたはアンモニウム塩です。[15]
アルドゥエンゴイミダゾール
他の複素環からの形成
イミダゾールは、 1-ビニルテトラゾールの光分解によって合成できます。この反応では、1-ビニルテトラゾールが2-トリブチルスタンニルテトラゾールなどの有機スズ化合物から効率的に生成される場合にのみ、かなりの収量が得られます。以下に示す反応では、R 1 = R 2 = R 3 = 水素のときにイミダゾールが生成されます。
イミダゾールは気相反応でも生成されます。この反応は、アルミナ上の白金上でホルムアミド、エチレンジアミン、水素によって起こり、340 ～ 480 °C の温度で起こる必要があります。これにより、非常に純粋なイミダゾール生成物が生成されます。
- ヴァン・ルーゼン反応[16]
ヴァンルーゼン反応は、TosMICとアルジミンからイミダゾールを生成するためにも使用できます。ヴァン ルーゼン イミダゾール合成では、トシルメチルイソシアニド (TosMIC) との反応によりアルジミンからイミダゾールを調製できます。この反応は後に、アルジミンがその場で生成される 2 段階合成に拡張されました。ヴァン ルーゼン 3 成分反応 (vL-3CR) です。
生物学的意義と応用
イミダゾールは多くの重要な生物学的化合物に組み込まれています。最も普及しているのは、イミダゾール側鎖を持つアミノ酸の ヒスチジンです。ヒスチジンは、 例えばヘモグロビンに見られるように、金属補因子と結合することによって、多くのタンパク質や酵素に存在します。
イミダゾール系ヒスチジン化合物は細胞内緩衝作用において非常に重要な役割を果たしている。[17]ヒスチジンは脱炭酸されてヒスタミンになる。アレルギー反応中にヒスタミンが生成されると蕁麻疹を引き起こす可能性がある。
イミダゾール置換基は多くの医薬品に含まれています。合成イミダゾールは多くの殺菌剤、抗真菌薬、抗原虫薬、降圧薬に含まれています。イミダゾールは、茶葉やコーヒー豆に含まれるテオフィリン分子の一部で、中枢神経系を刺激します。また、 DNA の活動を阻害することで白血病と闘う抗癌剤メルカプトプリンにも含まれています。
クロトリマゾールを含む多くの置換イミダゾールは、一酸化窒素合成酵素の選択的阻害剤であり、炎症、神経変性疾患、神経系の腫瘍における興味深い薬物標的となっている。[18] [19]イミダゾール薬理基の他の生物学的活性は、細胞内Ca 2+およびK +フラックスのダウンレギュレーション、および翻訳開始の阻害に関連している。[20]
医薬品誘導体
置換イミダゾール誘導体は、多くの全身性真菌 感染症の治療に有用である。[21]イミダゾールは、ケトコナゾール、ミコナゾール、クロトリマゾールを含むアゾール系抗真菌剤のクラスに属する。
比較すると、アゾールの別のグループにはトリアゾールがあり、これにはフルコナゾール、イトラコナゾール、ボリコナゾールが含まれます。イミダゾールとトリアゾールの違いは、シトクロムP450酵素の阻害メカニズムにあります。イミダゾール化合物のN3は鉄シトクロムP450のヘム鉄原子に結合するのに対し、トリアゾールのN4はヘム基に結合する。トリアゾールはイミダゾールよりもシトクロムP450に対する特異性が高く、そのためイミダゾールよりも強力であることが示されています。[22]
いくつかのイミダゾール誘導体は昆虫に効果を示し、例えば、硝酸スルコナゾールはケラチン分解性のオーストラリアカーペットビートルの幼虫Anthrenocerus australisに対して強い摂食阻害効果を示し、硝酸エコナゾールは一般的な衣類の蛾Tineola bisselliellaに対しても同様の効果を示します。[23]
産業用途
イミダゾール自体には直接的な用途はほとんどなく、エニルコナゾール、クリンバゾール、クロトリマゾール、プロクロラズ、ビホナゾールなど、さまざまな農薬の原料として使用されています。[24]
錯体化学
イミダゾールとその誘導体は金属陽イオンに対して高い親和性を持っています。イミダゾールの用途の 1 つは、固定化金属親和性クロマトグラフィー(IMAC)におけるHis タグ付き タンパク質の精製です。イミダゾールは、クロマトグラフィーカラム内のビーズ表面に付着したニッケルイオンに結合したタグ付きタンパク質を溶出するために使用されます。過剰のイミダゾールがカラムを通過すると、His タグがニッケル配位から外れ、His タグ付きタンパク質が解放されます。
生物学研究での使用
イミダゾールはpH6.2～7.8に適した緩衝液です。[25]純粋なイミダゾールはタンパク質に関連する波長（280 nm）で本質的に吸光しませんが、[26] [27]純度の低いイミダゾールは280 nmで顕著な吸光を示すことがあります。イミダゾールはローリータンパク質アッセイに干渉する可能性があります。[28]
イミダゾールはタンパク質の精製によく使用され、ポリヒスチジン タグを持つ組み換えタンパク質がニッケル樹脂上に固定化され、高濃度のイミダゾールで溶出されます。
イミダゾール塩
イミダゾール環が陽イオンであるイミダゾールの塩は、イミダゾリウム塩（例えば、イミダゾリウム塩化物または硝酸塩）として知られている。[29]これらの塩は、イミダゾールの窒素でのプロトン化または置換から形成される。これらの塩は、イオン液体および安定したカルベンの前駆体として使用されている。脱プロトン化されたイミダゾールが陰イオンである塩もよく知られており、これらの塩はイミダゾレート（例えば、イミダゾリウムナトリウム、NaC 3 H 3 N 2） として知られている。
関連する複素環
- ベンズイミダゾール、縮合ベンゼン環を持つ類似体
- ジヒドロイミダゾールまたはイミダゾリン、4,5-二重結合が飽和している類似体
- ピロール、 1位に窒素 原子が1つだけある類似体
- オキサゾールは、1位の窒素原子が酸素に置き換えられた類似体である。
- チアゾール、1位の窒素原子が硫黄に置き換えられた類似体
- ピラゾール、隣接する2つの窒素原子を持つ類似体
- トリアゾール、3つの窒素原子を持つ類似体
安全性
イミダゾールはLD50が970mg/kg（ラット、経口）と低い急性毒性を示す。[ 24 ]
参照
- 1-メチルイミダゾール
- 4-メチルイミダゾール
- イミダゾリン（ジヒドロイミダゾール）
参考文献
- ^ 「前書き」。有機化学命名法：IUPAC勧告および推奨名称2013（ブルーブック）。ケンブリッジ：王立化学協会。2014年。p.140。doi ：10.1039/9781849733069- FP001。ISBN 978-0-85404-182-4。
- ^ Walba, H.; Isensee, RW (1961). 「いくつかのアリールイミダゾールとそのカチオンの酸性定数」J. Org. Chem . 26 (8): 2789–2791. doi :10.1021/jo01066a039.
- ^ 「イミダゾール」。molekula.com。Molekulaグループ。2018年10月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年10月19日閲覧。
- ^ “イミダゾール”. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . 2023年5月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。2024年2月17日閲覧。
- ^ Karitzky, AR ; Rees, CWR; Scriven, EFV (1984).包括的複素環化学. 第5巻. pp. 469–498. ISBN 978-0-08-042072-1。
- ^ Grimmett, M. Ross (1997).イミダゾールとベンズイミダゾールの合成. Academic Press. ISBN 978-0-08-053445-9。
- ^ Brown, EG (1998).環窒素と重要な生体分子. Kluwer Academic Press. ISBN 978-94-011-4906-8。
- ^ ポジャルスキー、AF;他。 （1997年）。生命と社会における複素環。ジョン・ワイリー＆サンズ。ISBN 978-0-471-96033-1。
- ^ ギルクリスト、TL（1985）。ヘテロ環化学。バスプレス。ISBN 978-0-582-01421-3。
- ^ Rosemeyer, H. (2004). 「天然物の構成成分としてのプリンの化学多様性」.化学と生物多様性. 1 (3): 361–401. doi :10.1002/cbdv.200490033. PMID 17191854. S2CID 12416667.
- ^ Hantzsch, A. and Weber, JH (1887) "Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe)" 2020-05-30 にウェイバック マシンにアーカイブ(チアゾール (チオフェン シリーズのピリジン) の化合物について、Berichte der deutschen chemischenゲゼルシャフト、20 : 3118–3132、p. 3119 も参照。Hantzsch, A. (1888) "Allegemeine Bemerkungen über Azole" 2020 年 5 月 30 日にウェイバック マシンにアーカイブ(アゾールに関する一般的な観察)、Annalen der Chemie、249 : 1-6. Hantzsch は、アゾール化合物の命名法（複素環をCと呼ぶ提案を含む）3 H 3 (NH)N「イミダゾール」；2ページと4ページを参照。
- ^ Christen, Dines; Griffiths, John H.; Sheridan, John (1981). 「イミダゾールのマイクロ波スペクトル：核四重極結合テンソルと双極子モーメント配向による完全な構造と電子分布」Zeitschrift für Naturforschung A . 36 (12): 1378–1385. Bibcode :1981ZNatA..36.1378C. doi : 10.1515/zna-1981-1220 . S2CID 3522351.
- ^ デブス、ハインリヒ (1858)。 「Ueber die Einwirkung des Ammoniaks auf Glyoxal」[グリオキサールに対するアンモニアの反応について]。化学と薬局のアナレン。107 (2): 199–208。土井：10.1002/jlac.18581070209。 2020-05-30 のオリジナルからアーカイブされました。2016 年 10 月 1 日に取得。p. より205: "Die gereinigte Substanz stellt das oxalsaure Salz einer Basis dar, die ich mit Glyoxalin bezeichenen werde" (精製された物質は塩基のシュウ酸塩を構成し、これを「グリオキサリン」と呼ぶことにします。)
- ^ Crouch, R. David; Howard, Jessica L.; Zile, Jennifer L.; Barker, Kathryn H. (2006). 「マイクロ波によるロフィンの合成：生成物を説明するメカニズムの開発」J. Chem. Educ . 83 (11): 1658. Bibcode :2006JChEd..83.1658C. doi :10.1021/ed083p1658.
- ^ 米国特許 6,177,575、Arduengo, AJ、「イミダゾールの製造方法」、2001 年 1 月 23 日発行
- ^ Van Leusen, Albert M.; Wildeman, Jurjen; Oldenziel, Otto H. (1977). 「スルホニルメチルイソシアニドの化学。12. スルホニルメチルイソシアニドの炭素、窒素二重結合への塩基誘導環化付加。アルジミンおよびイミドイルクロリドからの1,5-二置換および1,4,5-三置換イミダゾールの合成」。Journal of Organic Chemistry。42 ( 7 ): 1153–1159。Bibcode :1977JOrgC..42.1153A。doi :10.1021/jo00427a012。
- ^ Hochachka, PW; Somero, GN (2002).生化学的適応：生理学的進化のメカニズムとプロセス。ニューヨーク：オックスフォード大学出版局。
- ^ Castaño, T.; Encinas, A.; Pérez, C.; Castro, A.; Campillo, NE; Gil, C. (2008). 「一酸化窒素合成酵素の潜在的阻害剤の設計、合成、評価」(PDF) . Bioorg. Med. Chem. (提出原稿). 16 (11): 6193–6206. doi :10.1016/j.bmc.2008.04.036. hdl :10261/87090. PMID 18477512. 2023-03-06 にオリジナルからアーカイブ(PDF) . 2018-07-24に取得。
- ^ Bogle, RG; Whitley, GS; Soo, SC; Johnstone, AP; Vallance, P. (1994). 「抗真菌イミダゾールのmRNAレベルおよび誘導性一酸化窒素合成酵素の酵素活性に対する影響」. Br. J. Pharmacol . 111 (4): 1257–1261. doi :10.1111/j.1476-5381.1994.tb14881.x. PMC 1910171. PMID 7518297 .
- ^ Khalid, MH; Tokunaga, Y.; Caputy, AJ; Walters, E. (2005). 「クロトリマゾール投与後の頭蓋内神経膠腫ラットの腫瘍増殖抑制および生存期間延長」J. Neurosurg . 103 (1): 79–86. doi :10.3171/jns.2005.103.1.0079. PMID 16121977.
- ^ レオン・シャーゲル (2007).総合薬学レビュー(第 6 版). リッピンコット・ウィリアムズ & ウィルキンス. p. 930. ISBN 9780781765619。
- ^ Davis, Jennifer L.; Papich, Mark G.; Heit, Mark C. (2009) 「第 39 章: 抗真菌薬と抗ウイルス薬」 Riviere, Jim E.; Papich, Mark G. (編)獣医薬理学と治療(第 9 版) Wiley-Blackwell。pp. 1019–1020。ISBN 978-0-8138-2061-3。
- ^ Sunderland, MR; Cruickshank, RH; Leighs, SJ (2014). 「ウールをケラチン分解昆虫の幼虫から守る抗真菌アゾールと抗原虫化合物の有効性」Textile Res. J. 84 ( 9): 924–931. doi :10.1177/0040517513515312. S2CID 135799368.
- ^ ab Ebel, K.、Koehler, H.、Gamer, AO、および Jäckh, R. (2002)。 「イミダゾールと誘導体」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.a13_661。ISBN 978-3527306732。
{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ ドーソン、RMC (1986)。生化学研究のためのデータ。オックスフォード：クラレンドンプレス。p. 325。ISBN 978-0-19-855299-4. OCLC 11865673.
- ^ “1H-イミダゾール”. 2021年4月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年5月13日閲覧。
- ^ 「ヒスチジンタグタンパク質の精製の最適化」。2021年5月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年5月13日閲覧。
- ^ Molina, F; Rueda, A; Bosque-Sendra, JM; Megias, L (1996). 「イミダゾール緩衝液存在下でのタンパク質の測定」. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis . 14 (3). Elsevier BV: 273–280. doi :10.1016/0731-7085(95)01615-5. ISSN 0731-7085. PMID 8851751.
- ^ Zolfigol, Mohammad A.; Khazaei, Ardeshir; Moosavi-Zare, Ahmad R.; Zare, Abdolkarim; Kruger, Hendrik G.; Asgari, Zhila; Khakyzadeh, Vahid; Kazem-Rostami, Masoud (2012-04-06). 「酸性媒体中でのNO2のin Situ生成による芳香族化合物のニトロ化試薬としてのイオン液体3-メチル-1-スルホン酸イミダゾリウム硝酸塩の設計」。The Journal of Organic Chemistry。77 ( 7): 3640–3645。doi : 10.1021/jo300137w。ISSN 0022-3263。PMID 22409592 。