Tiazolo: sintesi, reazioni

Il tiazolo è un composto eterociclico aromatico che contiene sia zolfo che azoto. Si presenta come un liquido giallo pallido con odore simile a quella della piridina. I suoi derivati appartengono alla classe degli azoli a cui appartiene l’imidazolo e l’ossazolo.

L’anello tioazolico è planare ed è caratterizzato da una delocalizzazione degli elettroni p con conseguente spiccata aromaticità. In particolare la maggiore densità elettronica si trova sul C5 che costituisce il sito elettivo nelle sostituzioni elettrofile aromatiche.

struttura tiazolo
struttura tiazolo

Molti prodotti naturali possiedono la struttura dell’anello tiazolico, che contiene eteroatomi di zolfo e azoto. La tiamina (vitamina B1) è il più importante derivato tiazolico presente in natura in cui sono presenti sia gli anelli pirimidinici che quelli tiazolici.

Il tiazolo e i suoi derivati costituiscono un componente essenziale di prodotti naturali che hanno attività biologica tra cui quella antitumorale, antivirale e antibiotica. La possibilità di  essere presenti nei peptidi e di legarsi alle proteine, al DNA , all’RNA hanno indotto a studiare tali eterocicli in relazione alle possibili applicazioni.

L’anello tioazolico è stato identificato come l’elemento centrale di molte sostanze di notevole interesse  quali gli epotiloni che mostrano una spiccata attività nel bloccare la proliferazione di cellule tumorali inibendo il processo di divisione cellulare.

Derivati del tiazolo sono i benzotiazoli contenuti nelle luciferine, sostanze che emettono luce presenti in diversi organismi tra cui le lucciole in cui si osserva bioluminescenza.

Metodi di sintesi del tiazolo

Tra i metodi di sintesi utilizzati per la formazione dell’anello tioazolico si ricordano:

–          La sintesi di Hantzsch dovuta al chimico tedesco  Arthur Rudolf Hantzsch in cui un α-alogenocarbonile reagisce con una tioammide o un derivato dell’acido ditiocarbammico. Ad esempio il 2,4-dimetiltiazolo è sintetizzato da acetammide, pentasolfuro di fosforo e cloroacetone.

Un altro esempio è il seguente:

sintesi
sintesi

 

in cui un α-alogenocarbonile reagisce con una tioammide o un derivato dell’acido ditiocarbammico. Ad esempio il 2,4-dimetiltiazolo è sintetizzato da acetammide, pentasolfuro di fosforo e cloroacetone.

Un altro esempio è il seguente:

Hantsch

–          Reazione di α-acilamminochetoni con pentasolfuro di fosforo

–          Sintesi di Cook-Heibron tra α-amminonitrili con solfuro di carbonio per dare 5-ammino-2-mercapto-tiazoli

Cook-Heilbron

Reazioni

Nelle reazioni di sostituzione elettrofila il tiazolo richiede condizioni molto energiche e la posizione di attacco preferenziale è la 4 e, in subordine la 5. Calcoli dell’energia di localizzazione indicano la posizione 2 come preferenziale all’attacco di elettrofili, ma poiché tali reazioni avvengono in ambiente acido la specie reattiva diventa quella N-protonata per cui la posizione di attacco diviene la 4 (e la 5) e non più la 2.

Come nel benzene la presenza di sostituenti elettrondonatori attiva gli anelli alla sostituzione elettrofila, mentre i sostituenti elettronattrattori li disattivano.

La bromurazione in cloroformio porta alla formazione di un perbromuro ovvero contenente lo ione Br3 mentre la nitrazione e la solfonazione danno i corrispondenti 5-derivati. Se nel tiazolo sono contenuti gruppi alchilici in posizione 4 o 2 e 4, per bromurazione si ottengono i 5-bromo-derivati.

Il tiazolo dà reazioni di sostituzione nucleofila data la notevole stabilità dell’anello all’azione delle basi.

Il tiazolo può reagire in reazioni i cicloaddizioni ad elevate temperature

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