Imidazolo

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Imidazolo
formula di struttura
formula di struttura
Nome IUPAC
1,3-diazaciclopenta-2,4-diene
Nomi alternativi
1,3-diazolo, 1H-imidazolo
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC3H4N2
Massa molecolare (u)68,08
Aspettosolido, da incolore a giallo
Numero CAS288-32-4
Numero EINECS206-019-2
PubChem795
DrugBankDBDB03366
SMILES
C1=CN=CN1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)1,23
Costante di dissociazione acida (pKa) a 298 K7,0
Solubilità in acqua633 g/l (20 °C)
Temperatura di fusione90 °C (363 K)
Temperatura di ebollizione256 °C (529 K)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma135 °C (>408 K)
Temperatura di autoignizione480 °C (753 K)
Simboli di rischio chimico
corrosivo tossico a lungo termine irritante
pericolo
Frasi H302 - 314 - 361d
Consigli P280 - 301+330+331 - 305+351+338 - 309+310 [1]
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L'imidazolo (1,3-diazolo o 1H-imidazolo) è un composto eterociclico aromatico, avente due atomi di azoto separati da un CH all'interno di un anello a cinque termini. A temperatura ambiente si presenta come un solido di tonalità da incolore a giallo e dall'odore di ammina; è solubile in acqua dando una soluzione leggermente basica.[2]

In chimica analitica veniva utilizzato nel metodo di Karl Fischer per l'analisi quantitativa dell'acqua.

Struttura e proprietà

Presenta carattere aromatico poiché, come nel pirrolo, l'azoto (quello a cui è legato anche un atomo di idrogeno) condivide il suo doppietto elettronico nella delocalizzazione. Presenta anche carattere basico, poiché l'altro azoto non condivide il suo doppietto nella delocalizzazione e risulta quindi disponibile a legarsi con un H+ ceduto da un acido. Alcune delle sue strutture di risonanza sono le seguenti:

L'imidazolo è anfiprotico, cioè può funzionare sia come un acido che come una base, grazie al fatto che l'NH può cedere l'H+ mentre l'N libero può riceverlo con il suo doppietto. Come acido, la pKa dell'imidazolo è 14,5,[3] rendendolo molto meno acido di acidi carbossilici, meno acido di fenoli e immidi, ma leggermente più acido degli alcoli. Come base, la pKa dell'acido coniugato è di circa 7,[3] rendendo l'imidazolo circa sessanta volte più basico della piridina e circa 27.000 volte più basico del suo isomero pirazolo (pKb = 11,48). La protonazione dà il catione imidazolio, che è uno ione simmetrico, particolarmente stabilizzato per risonanza dato che la carica positiva può ripartirsi nei due atomi di azoto senza intaccare l'aromaticità.

Presenza in natura

Caratterizza l'amminoacido istidina e l'istamina, e grazie al suo carattere basico e all'abbondante presenza dell'istidina nell'emoglobina, il gruppo imidazolico costituisce, con il suo equilibrio di dissociazione, uno dei tre sistemi tampone che stabilizzano il pH del sangue.[4] L'istidina può essere convertita in istamina per decarbossilazione:

La struttura dell'imidazolo è parte della molecola teofillina, presente nelle foglie di tè e caffè, uno stimolante del sistema nervoso centrale, come anche della teobromina, presente nel cacao.

Applicazioni

L'imidazolo è diventato una parte importante di molti prodotti farmaceutici. Anelli imidazolici sintetici sono presenti in molti fungicidi, antiprotozoici e farmaci antipertensivi.

Un certo numero di imidazoli sostituiti, tra cui clotrimazolo, sono inibitori selettivi della ossido nitrico sintasi, che li rende bersagli interessanti in disturbi infiammatori, malattie neurodegenerative e tumori del sistema nervoso.[5][6]Altre attività biologiche del farmacoforico imidazolo riguardano la down-regulation intracellulare dei flussi degli ioni calcio (Ca2+) e potassio (K+), e l'interferenza con l'inizio della trasduzione.[7]

I derivati dell'imidazolo sostituiti sono utili nel trattamento di molte infezioni fungine sistemiche.[8] Gli imidazoli appartengono alla classe degli antimicotici azolici, che comprende ketoconazolo, miconazolo e clotrimazolo.

Per confronto, un altro gruppo di azoli sono i triazoli, che comprende fluconazolo, itraconazolo e voriconazolo. La differenza tra gli imidazoli e i triazoli comporta il meccanismo di inibizione dell'enzima citocromo P450. L'azoto basico in posizione 3 del composto imidazolico si lega all'atomo di ferro del gruppo eme del citocromo P450, mentre l'azoto in 4 dei triazoli si lega al gruppo eme direttamente. I triazoli hanno dimostrato di avere una maggiore specificità per il citocromo P450 degli imidazoli, rendendoli più potenti.[9]

Alcuni derivati dell'imidazolo mostrano effetti sugli insetti, ad esempio il nitrato di sulconazolo presenta un forte effetto anti-alimentazione sulle larve di scarabeo australiano Anthrenocerus australis, così come l'econazolo nitrato con la tarma comune dei vestiti Tineola bisselliella.[10]

Industriali

L'imidazolo è stato ampiamente utilizzato come inibitore di corrosione su alcuni metalli di transizione, come il rame. Impedire la corrosione del rame è importante, specialmente in sistemi acquosi, in cui la conduttività del rame diminuisce a causa della corrosione.

Molti composti di rilevanza industriale e tecnologica contengono derivati dell'imidazolo. Il termostabile polibenzimidazolo (PBI) contiene imidazolo fuso con un anello di benzene e collegato a un altro benzene, e agisce come un ignifugo (flame retardant).

Note

  1. ^ scheda dell'imidazolo su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
  2. ^ Katritzky, A. R.; Rees, C. W., Comprehensive Heterocyclic Chemistry, 1984, pp. 469-498.
  3. ^ a b Harold Walba, Robert Isensee, Acidity Constants of Some Arylimidazoles and Their Cations, in The Journal of Organic Chemistry, vol. 26, n. 8, 1º agosto 1961, pp. 2789-2791, DOI:10.1021/jo01066a039. URL consultato il 23 gennaio 2017.
  4. ^ Hochachka, P. W.; Somero, G. N., Biochemical Adaptation: Mechanisms and Process in Physiological Evolution, New York, Oxford University Press., 2002.
  5. ^ Tania Castaño, Arantxa Encinas e Concepción Pérez, Design, synthesis, and evaluation of potential inhibitors of nitric oxide synthase, in Bioorganic & Medicinal Chemistry, vol. 16, n. 11, 1º giugno 2008, pp. 6193-6206, DOI:10.1016/j.bmc.2008.04.036. URL consultato il 23 gennaio 2017.
  6. ^ R. G. Bogle, G. S. Whitley e S. C. Soo, Effect of anti-fungal imidazoles on mRNA levels and enzyme activity of inducible nitric oxide synthase, in British Journal of Pharmacology, vol. 111, n. 4, 1º aprile 1994, pp. 1257-1261. URL consultato il 23 gennaio 2017.
  7. ^ M. Humayun Khalid, Yoshiharu Tokunaga e Anthony J. Caputy, Inhibition of tumor growth and prolonged survival of rats with intracranial gliomas following administration of clotrimazole, in Journal of Neurosurgery, vol. 103, n. 1, 1º luglio 2005, pp. 79-86, DOI:10.3171/jns.2005.103.1.0079. URL consultato il 23 gennaio 2017.
  8. ^ Leon Shargel, Comprehensive Pharmacy Review (6th ed.), Lippincott Williams & Wilkins, 2006, p. 930, ISBN 0781765617.
  9. ^ Jim E. Riviere,Mark G. Papich, Veterinary Pharmacology and Therapeutics (9th ed.), Wiley-Blackwell, 2009, pp. 1119-1120, ISBN 978-0-8138-2061-3.
  10. ^ (EN) Matthew Richard Sunderland, Robert Hamish Cruickshank e Samuel James Leighs, The efficacy of antifungal azole and antiprotozoal compounds in protection of wool from keratin-digesting insect larvae, in Textile Research Journal, vol. 84, n. 9, 16 gennaio 2014, pp. 924-931, DOI:10.1177/0040517513515312. URL consultato il 23 gennaio 2017.

Voci correlate

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Collegamenti esterni

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