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Tetrazol

Los tetrazoles son una clase de compuestos heterocíclicos orgánicos sintéticos , que consisten en un anillo de 5 miembros de cuatro átomos de nitrógeno y un átomo de carbono . El nombre tetrazol también se refiere al compuesto original con fórmula CH 2 N 4 , del cual se pueden formular tres isómeros.

Estructura y unión

Existen tres isómeros del tetrazol original, que difieren en la posición de los dobles enlaces: 1 H -, 2 H - y 5 H -tetrazol. Los isómeros 1 H - y 2 H - son tautómeros , con el equilibrio del lado del 1 H -tetrazol en la fase sólida. [3] [4] [5] En la fase gaseosa, domina el 2 H -tetrazol. [4] [6] [7] Estos isómeros pueden considerarse aromáticos , con 6 electrones π, mientras que el isómero 5 H - no es aromático.

Tautomerización de los isómeros aromáticos 1 H -tetrazol (izquierda) y 2 H -tetrazol (centro) en comparación con el no aromático 5 H -tetrazol (derecha)

Los análogos del fósforo no tienen la misma naturaleza electrónica, ya que el 1 H -tetrafosfolo tiene una geometría más piramidal del fósforo en la posición 1. En cambio, son los tetrafosfolidos aniónicos los que son aromáticos. [8]

Los grupos funcionales que atraen electrones de forma fuertemente inductiva unidos a un tetrazol pueden estabilizar un equilibrio de apertura de anillo tautomérico con una forma de azidoimina. [9]

Síntesis

El 1H - tetrazol se preparó por primera vez mediante la reacción de ácido hidrazoico anhidro y cianuro de hidrógeno bajo presión. El tratamiento de nitrilos orgánicos con azida de sodio en presencia de yodo o bisulfato de sodio soportado en sílice como catalizador heterogéneo permite una síntesis ventajosa de 1H- tetrazoles 5-sustituidos . Otro método es la desaminación del 5-aminotetrazol , que se puede obtener comercialmente o preparar a su vez a partir de aminoguanidina . [10] [11]

Los 2-aril- 2H -tetrazoles se sintetizan mediante una reacción de cicloadición [3+2] entre un aril diazonio y trimetilsilildiazometano . [12]

Usos

Existen varios agentes farmacéuticos que son tetrazoles, incluidos varios antibióticos de la clase de las cefalosporinas . Los tetrazoles pueden actuar como bioisósteros para los grupos carboxilato porque tienen un pKa similar y se desprotonan a pH fisiológico. Los bloqueadores del receptor de angiotensina II, como losartán y candesartán , a menudo son tetrazoles. Un tetrazol bien conocido es el bromuro de dimetiltiazolildifeniltetrazolio (MTT). Este tetrazol se utiliza en el ensayo MTT para cuantificar la actividad respiratoria del cultivo de células vivas , aunque generalmente mata las células en el proceso. Algunos tetrazoles también se pueden utilizar en ensayos de ADN. [13] Los estudios sugieren que VT-1161 y VT-1129 son posibles fármacos antimicóticos potentes, ya que alteran la función enzimática de los hongos, pero no las enzimas humanas. [14] [15]

Se han investigado algunos derivados de tetrazol con alta energía como explosivos de alto rendimiento en reemplazo del TNT y también para su uso en formulaciones de combustible sólido para cohetes de alto rendimiento. [16] [17] Estos incluyen las sales de azidotetrazolato de bases nitrogenadas.

Otros tetrazoles se utilizan por sus propiedades explosivas o comburentes, como el propio tetrazol y el 5-aminotetrazol , que a veces se utilizan como componente de generadores de gas en airbags de automóviles . Los materiales energéticos basados ​​en tetrazol producen productos de reacción no tóxicos de alta temperatura, como agua y gas nitrógeno, [18] y tienen una alta tasa de combustión y relativa estabilidad, [19] todas las cuales son propiedades deseables. La energía de deslocalización en tetrazol es 209 kJ/mol.

El 1H - tetrazol y el 5-(benciltio)-1H - tetrazol (BTT) se utilizan ampliamente como activadores ácidos de la reacción de acoplamiento en la síntesis de oligonucleótidos . [20]

Los 2-tetrazoles pueden sufrir una descomposición térmica controlada para formar nitriliminas altamente reactivas . [21] [22] Estas a su vez pueden sufrir una variedad de reacciones de cicloadición 1,3-dipolar . [23]

Esquema 2. Formación de nitrilimina
Esquema 2. Formación de nitrilimina

Heterociclos relacionados

Referencias

  1. ^ Satchell, Jacqueline F.; Smith, Brian J. (2002). "Cálculo de las constantes de disociación acuosa de 1,2,4-triazol y tetrazol: una comparación de modelos de solvatación". Phys. Chem. Chem. Phys. 4 (18): 4314–4318. Bibcode :2002PCCP....4.4314S. doi :10.1039/b203118c.
  2. ^ Mihina, Joseph S.; Herbst, Robert M. (1950). "La reacción de nitrilos con ácido hidrazoico: síntesis de tetrazoles monosustituidos". J. Org. Chem. 15 (5): 1082–1092. doi :10.1021/jo01151a027.
  3. ^ Goddard, R.; Heinemann, O.; Krüger, C. (15 de mayo de 1997). "α-1H-1,2,3,4-Tetrazol". Acta Crystallographica Sección C. 53 (5): 590–592. Código Bib : 1997AcCrC..53..590G. doi :10.1107/S0108270197000772. ISSN  0108-2701.
  4. ^ ab Kiselev, Vitaly G.; Cheblakov, Pavel B.; Gritsan, Nina P. (10 de marzo de 2011). "Tautomería y descomposición térmica del tetrazol: estudio ab initio de alto nivel". The Journal of Physical Chemistry A . 115 (9): 1743–1753. Bibcode :2011JPCA..115.1743K. doi :10.1021/jp112374t. ISSN  1089-5639. PMID  21322546.
  5. ^ Razynska, A.; Tempczyk, A.; Malinski, E.; Szafranek, J.; Grzonka, Z.; Hermann, P.: en J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1983, 379.
  6. ^ Wong, Ming Wah; Leung-Toung, Regis; Wentrup, Curt (1993-03-01). "Equilibrio tautomérico y desplazamientos de hidrógeno del tetrazol en fase gaseosa y en solución". Journal of the American Chemical Society . 115 (6): 2465–2472. doi :10.1021/ja00059a048. ISSN  0002-7863.
  7. ^ Rażyńska, Anna; Tempczyk, Anna; Maliński, Edmund; Szafranek, Janusz; Grzonka, Zbigniew; Hermann, Peter (1983-01-01). "Aplicación de la espectrometría de masas al estudio de equilibrios prototrópicos en tetrazoles 5-sustituidos en fase gaseosa; evidencia experimental y consideraciones teóricas". Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2 (3): 379–383. doi :10.1039/P29830000379. ISSN  1364-5471.
  8. ^ Collier, SJ (2004). "Clase de producto 24: tetrafosfoles". En Storr, RC; Gilchrist, TL (eds.). Science of Synthesis . Vol. 13: Categoría 2, Hetarenos y sistemas de anillos relacionados. Thieme. doi :10.1055/sos-SD-013-01194. ISBN 978-3-13-112281-0.
  9. ^ Burke, Luke A. (25 de abril de 1983). "Posible causa de la explosión del 5-triclorometiltetrazol" (carta al editor), Chemical & Engineering News . p. 2. doi : 10.1021/cen-v061n017.p002 ; pero véase Beck, Wolfgang y Geisenberger, Josef (5 de marzo de 1984). "5-Triclorometiltetrazol", Ibid . p. 39. doi : 10.1021/cen-v062n010.p002 , que indica que el derivado triclorometilo no exhibe tal equilibrio.
  10. ^ Henry, Ronald A.; Finnegan, William G. (1 de enero de 1954). "Un procedimiento mejorado para la desaminación del 5-aminotetrazol". Revista de la Sociedad Química Americana . 76 (1): 290–291. doi :10.1021/ja01630a086. ISSN  0002-7863.
  11. ^ Kurzer, F.; Godfrey, LEA (1963). "Síntesis de compuestos heterocíclicos a partir de aminoguanidina". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 2 (8): 459–476. doi :10.1002/anie.196304591. ISSN  1521-3773.
  12. ^ Patouret, Remi; Kamenecka, Theodore M. (6 de abril de 2016). "Síntesis de 2-aril-2H-tetrazoles mediante una reacción de cicloadición regioselectiva [3+2]". Tetrahedron Letters . 57 (14): 1597–1599. doi :10.1016/j.tetlet.2016.02.102. PMC 4810784 . PMID  27041776. 
  13. ^ S Berner; K Mühlegger y H Seliger (11 de febrero de 1989). "Estudios sobre el papel del tetrazol en la activación de las fosforamiditas". Nucleic Acids Res . 17 (3): 853–864. doi :10.1093/nar/17.3.853. PMC 331708 . PMID  2922273. 
  14. ^ Warrilow, AGS; Hull, CM ; Parker, JE; Garvey, EP; Hoekstra, WJ; Moore, WR; Schotzinger, RJ; Kelly, DE; Kelly, SL (diciembre de 2014). "El candidato clínico VT-1161 es un inhibidor muy potente de la CYP51 de Candida albicans, pero no logra unirse a la enzima humana". Agentes antimicrobianos y quimioterapia . 58 (12): 7121–7127. doi :10.1128/AAC.03707-14. PMC 4249504. PMID 25224009  . 
  15. ^ Lockhart, Shawn R.; Fothergill, Annette W.; Iqbal, Naureen; Bolden, Carol B.; Grossman, Nina T.; Garvey, Edward P.; Brand, Stephen R.; Hoekstra, William J.; Schotzinger, Robert J.; Ottinger, Elizabeth; Patterson, Thomas F.; Wiederhold, Nathan P. (abril de 2016). "El inhibidor de Cyp51 fúngico en investigación VT-1129 demuestra una potente actividad contra Cryptococcus neoformans y Cryptococcus gattii". Agentes antimicrobianos y quimioterapia . 60 (4): 2528–2531. doi :10.1128/AAC.02770-15. PMC 4808209 . PMID  26787697. 
  16. ^ "Los explosivos más ecológicos son prometedores". Chemistry World. 2 de octubre de 2008.
  17. ^ Niko Fischer; Konstantin Karaghiosoff; Thomas M. Klapötke ; Jörg Stierstorfer (abril de 2010). "Nuevos materiales energéticos con tetrazoles y nitraminas: síntesis, caracterización y propiedades". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 636 (5): 735–749. doi :10.1002/zaac.200900521.
  18. ^ Tore Brinck, Thomas M. Klapötke y Jörg Stierstorfer (2014). "Energetic Tetrazole N-oxides". Energetic Tetrazole N-oxides . págs. 133–178. doi :10.1002/9781118676448.ch06. ISBN 9781118676448. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  19. ^ Nicholas Piekiel y Michael R. Zachariah (2012). "Descomposición de materiales energéticos basados ​​en aminotetrazol en condiciones de alta velocidad de calentamiento". J. Phys. Chem. A . 116 (6): 1519–1526. Bibcode :2012JPCA..116.1519P. doi :10.1021/jp203957t. PMID  22214278.
  20. ^ Xia Wei (6 de mayo de 2013). "Activadores de acoplamiento para la síntesis de oligonucleótidos mediante el método de fosforamidita". Tetrahedron . 69 (18): 3615–3637. doi :10.1016/j.tet.2013.03.001.
  21. ^ Huisgen, Rolf; Seidel, Michael; Sauer, Juergen; McFarland, James; Wallbillich, Guenter (junio de 1959). "Comunicaciones: La formación de iminas de nitrilo en la descomposición térmica de tetrazoles 2,5-disustituidos". The Journal of Organic Chemistry . 24 (6): 892–893. doi :10.1021/jo01088a034.
  22. ^ Bertrand, Guy; Wentrup, Curt (17 de marzo de 1994). "Nitrilo iminas: de la caracterización de la matriz a compuestos estables". Angewandte Chemie International Edition en inglés . 33 (5): 527–545. doi :10.1002/anie.199405271.
  23. ^ Huisgen, Rolf (octubre de 1963). "Cicloadiciones 1,3-dipolares. Pasado y futuro". Angewandte Chemie Edición Internacional en Inglés . 2 (10): 565–598. doi :10.1002/anie.196305651.