Imidazolo

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Imidazolo
formula di struttura
Nomi alternativi
1,3-diazaciclopenta-2,4-diene,

1,3-diazolo, gliossalina (arcaico)

Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare C3H4N2
Massa molecolare (u) 68,077 g/mol
Aspetto solido, da incolore a giallo
Numero CAS 288-32-4
Numero EINECS 206-019-2
PubChem 795
SMILES C1=CN=CN1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 1,23 g/cm³
Costante di dissociazione acida (pKa) a 298 K 7,0
Solubilità in acqua 633 g/l (20 °C)
Temperatura di fusione 90 °C (363 K)
Temperatura di ebollizione 256 °C (529 K)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma 135 °C (>408 K)
Temperatura di autoignizione 480 °C (753 K)
Simboli di rischio chimico
corrosivo tossico a lungo termine irritante

pericolo

Frasi H 302 - 314 - 361d
Consigli P 280 - 301+330+331 - 305+351+338 - 309+310 [1]

L'imidazolo (1,3-diazaciclo-penta-2,4-diene) è un composto eterociclico, classificato come un diazolo e 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[modifica | modifica wikitesto]

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. Alcune delle sue strutture di risonanza sono le seguenti:

Resonance-imidazole.svg

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 donare 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. La protonazione dà il catione imidazolio, che è un ione simmetrico.

Presenza in natura[modifica | modifica wikitesto]

Caratterizza l'amminoacido istidina e l'ormone 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:

Histidine decarboxylase.svg

L'imidazolo è parte della molecola teofillina, presente nelle foglie di tè e caffè, uno stimolante del sistema nervoso centrale.

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

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 legano 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[modifica | modifica wikitesto]

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[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ scheda dell'imidazolo su IFA-GESTIS
  2. ^ Karitzky, A. R.; Rees, Comprehensive Heterocyclic Chemistry, 1984, p. 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, nº 8, 1° 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, nº 11, 1° 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, nº 4, 1° 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, nº 1, 1° 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, nº 9, 16 gennaio 2014, pp. 924–931, DOI:10.1177/0040517513515312. URL consultato il 23 gennaio 2017.

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