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Síntesis de tiazol de Cook-Heilbron

Sistema de prioridad de numeración de posiciones de tiazol.

La síntesis de tiazol de Cook-Heilbron destaca la formación de 5-aminotiazoles a través de la reacción química de α-aminonitrilos o aminocianoacetatos con ditioácidos, disulfuro de carbono, oxisulfuro de carbono o isotiocianatos a temperatura ambiente y en condiciones suaves o acuosas . [1] [2] La variación de sustituyentes en la segunda y cuarta posición del tiazol se introduce seleccionando diferentes combinaciones de reactivos de partida. [2]

Esta reacción fue descubierta por primera vez en 1947 por Alan H. Cook, Sir Ian Heilbron y AL Levy, y marca uno de los primeros ejemplos de síntesis de 5-aminotiazol con un rendimiento significativo y diversidad en su alcance. [1] Antes de su descubrimiento, los 5-aminotiazoles eran una clase de compuestos relativamente desconocida, pero eran de interés y utilidad sintética. [1] [3] Su principal publicación ilustró la formación de 5-amino-2-benciltiazol y 5-amino-4-carbetoxi-2-benciltiazol mediante la reacción del ácido ditiofenilacético con aminoacetonitrilo y aminocianoacetato de etilo, respectivamente. [1] Los experimentos posteriores de Cook y Heilbron, detallados en su serie de publicaciones titulada "Estudios en la serie Azole", describen los primeros intentos de ampliar el alcance de la síntesis de 5-aminotiazol, así como emplear 5-aminotiazoles en la formación de purinas y piridinas . [3] [4] [5] [6]

Mecanismo

Mecanismo de síntesis de Cook-Heilbron de un 5-aminotiazol a partir de un a-aminonitrilo y disulfuro de carbono. Adaptación del mecanismo propuesto en Li, J. (2004). Reacciones de nombres. Una colección de mecanismos detallados y aplicaciones sintéticas.
Mecanismo de síntesis de Cook-Heilbron de un 5-aminotiazol a partir de un a-aminonitrilo y disulfuro de carbono. Adaptación del mecanismo propuesto en Li, J. (2004). Reacciones de nombres. Una colección de mecanismos detallados y aplicaciones sintéticas.

En el primer paso del mecanismo de reacción para la síntesis de un 5-aminotiazol a partir de un α-aminonitrilo y disulfuro de carbono, un par solitario en el nitrógeno del α-aminonitrilo [7] realiza un ataque nucleofílico en el carbono ligeramente electropositivo del disulfuro de carbono. Esta reacción de adición empuja electrones del doble enlace carbono-azufre hacia uno de los átomos de azufre. Actuando como una base de Lewis , el átomo de azufre dona sus electrones al átomo de carbono del nitrilo, formando un enlace sigma azufre-carbono en una ciclización intramolecular 5-exo-dig . Esta ciclización forma un compuesto de tiazolidina 5-imino-2-tiona que sufre una tautomerización cuando una base , como el agua, abstrae los hidrógenos en las posiciones 3 y 4. Los electrones del enlace sigma carbono-hidrógeno son empujados hacia el anillo de tiazol, formando dos nuevos enlaces dobles con los átomos de carbono adyacentes y catalizando la formación de dos nuevos enlaces sigma nitrógeno-hidrógeno y azufre-hidrógeno. Esta tautomerización ocurre porque es termodinámicamente favorable, produciendo el producto final aromático : 5-aminotiazol.

Aplicaciones

En la literatura se encuentran pocos ejemplos de aplicaciones de la síntesis de tiazol de Cook-Heilbron. [2] En los últimos años, las modificaciones de la síntesis de tiazol de Hantzsch son las más comunes, en parte debido a su facilidad para introducir diversidad de grupos R. [8]

Sin embargo, en 2008 Scott et al. emplearon una síntesis de Cook-Heilbron en su enfoque para sintetizar nuevos inhibidores de CSF-1R de bisamida de piridilo y tiazolilo para su uso en nuevas terapias contra el cáncer. [9] Un par de los compuestos que se analizaron para la actividad anticancerígena in vivo contenían derivados de tiazol que se habían sintetizado utilizando un enfoque de Cook-Heilbron. Por ejemplo, los 2-metil-5-aminotiazoles se prepararon mediante condensación y ciclización de aminoacetonitrilo y etilditioacetato como parte de la síntesis de bisaminas de tiazolilo : [9]

Ejemplo de una aplicación de la síntesis de tiazol de Cook-Heilbron. Se ilustra la síntesis de 2-metil-5-aminotiazoles que se prepararon mediante condensación y ciclización de aminoacetonitrilo y etilditioacetato como parte de un enfoque para sintetizar inhibidores de CSF-1R de piridilos y tiazolilbisamidas para su uso en nuevas terapias contra el cáncer. Adaptado del estudio de 12. Scott et al. (2008). Inhibidores de CSF-1R de piridilos y tiazolilbisamidas para el tratamiento del cáncer. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 18(17), págs. 4794-4797.
Ejemplo de una aplicación de la síntesis de tiazol de Cook-Heilbron. Se ilustra la síntesis de 2-metil-5-aminotiazoles que se prepararon mediante condensación y ciclización de aminoacetonitrilo y etilditioacetato como parte de un enfoque para sintetizar inhibidores de CSF-1R de piridilos y tiazolilbisamidas para su uso en nuevas terapias contra el cáncer. Adaptado del estudio de 12. Scott et al. (2008). Inhibidores de CSF-1R de piridilos y tiazolilbisamidas para el tratamiento del cáncer. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 18(17), págs. 4794-4797.

Pertinencia

Los tiazoles son componentes esenciales de muchos compuestos biológicamente activos, lo que los convierte en características importantes en el diseño de fármacos . [10] Los tiazoles se encuentran en varios compuestos farmacológicos como tiazofurina y dasatinib (agentes antineoplásicos), ritonavir (un fármaco contra el VIH), ravuconazol (agente antifúngico), meloxicam y fentiazac (agentes antiinflamatorios) y nizatidina (agente antiulceroso). [10]

En consecuencia, comprender y aplicar una variedad de enfoques para sintetizar tiazoles facilita una mayor flexibilidad tanto en el diseño de fármacos como en la optimización de las rutas sintéticas.

Referencias

  1. ^ abcd Cook, A. H; Heilbron, Ian (1947). "Estudios en la serie de los azoles. Parte I. Una nueva ruta hacia los 5-aminotiazoles". J. Chem. Soc . 1 : 1594–1598. doi :10.1039/JR9470001594. PMID  18898853.
  2. ^ abc Li, J (2013). Química heterocíclica en el descubrimiento de fármacos . Hoboken, Nueva Jersey: Wiley.
  3. ^ ab Cook, AH; Heilbron, Ian; Levy, AL (1947). "319. Estudios de la serie de los azoles. Parte II. La interacción de los α-aminonitrilos y el disulfuro de carbono". J. química. Soc. : 1598-1609. doi :10.1039/jr9470001598. ISSN  0368-1769.
  4. ^ Cook, AH; Heilbron, Ian; Mahadevan, AP (1949). "225. Estudios en la serie de los azoles. Parte XI. La interacción de α-amino-nitrilos, sulfuro de hidrógeno y cetonas". J. Chem. Soc. : 1061–1064. doi :10.1039/jr9490001061. ISSN  0368-1769.
  5. ^ Cook, AH; Heilbron, Ian; Macdonald, SF; Mahadevan, AP (1949). "226. Estudios en la serie de los azoles. Parte XII. Algunas tiazolopirimidinas". Journal of the Chemical Society (Resumen) : 1064. doi :10.1039/jr9490001064. ISSN  0368-1769.
  6. ^ Cocinero, AH; Davis, AC; Heilbron, Ian; Thomas, GH (1949). "228. Estudios de la serie de los azoles. Parte XIV. Una nueva síntesis de purinas". Revista de la Sociedad Química (reanudada) : 1071. doi :10.1039/jr9490001071. ISSN  0368-1769.
  7. ^ Li, J (2004). Reacciones de nombres. Una colección de mecanismos detallados y aplicaciones sintéticas, quinta edición . Springer International Publishing.
  8. ^ Hantzsch, A.; Weber, JH (julio de 1887). "Ueber Verbindungen des Thiazols (Pyridins der Thiophenreihe)". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 20 (2): 3118–3132. doi :10.1002/cber.188702002200. ISSN  0365-9496.
  9. ^ ab Scott, David A.; Aquila, Brian M.; Bebernitz, Geraldine A.; Cook, Donald J.; Dakin, Les A.; Deegan, Tracy L.; Hattersley, Maureen M.; Ioannidis, Stephanos; Lyne, Paul D. (2008). "Inhibidores de CSF-1R de piridilos y tiazolil bisamidas para el tratamiento del cáncer". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters . 18 (17): 4794–4797. doi :10.1016/j.bmcl.2008.07.093. ISSN  0960-894X. PMID  18694641.
  10. ^ ab Ayati, Adile; Emami, Saeed; Asadipour, Ali; Shafiee, Abbas; Foroumadi, Alireza (2015). "Aplicaciones recientes de la estructura del núcleo de 1,3-tiazol en la identificación de nuevos compuestos principales y el descubrimiento de fármacos". Revista Europea de Química Medicinal . 97 : 699–718. doi :10.1016/j.ejmech.2015.04.015. ISSN  0223-5234. PMID  25934508.