トリアゾールとは
図1. 1,2,3-トリアゾールの基本情報
トリアゾールとは、窒素原子3つと炭素原子2つを有する五員環の化合物です。
トリアゾールの化学式は、C2H3N3と表されます。2種類の環異性体が存在し、1,2,3-トリアゾールと1,2,4-トリアゾールです。いずれも芳香族性を持っている複素環式化合物です。
トリアゾールは、医薬品として医療機関で使用されています。1,2,3-トリアゾールと1,2,4-トリアゾールは、それぞれ異なる医薬品の構成要素になっています。
トリアゾールの使用用途
1,2,3-トリアゾールは、抗生物質である注射用タゾバクタム・ピペラシリンの重要な構成要素です。タゾバクタム・ピペラシリンの適応症には、複雑性膀胱炎、腎盂腎炎、肺炎、腹膜炎、敗血症、発熱性好中球減少症などが挙げられます。
トリアゾールの性質
1,2,3-トリアゾールは結晶の形で存在し、甘みを有します。融点と沸点は、それぞれ23〜25°Cと203°Cです。水やエタノールによく溶けます。
真空中で1,2,3-トリアゾールは500°Cで熱分解し、窒素分子が脱離して、3員環のアジリジンが生成します。
トリアゾールの構造
複素環式化合物であるトリアゾールは、2つの炭素原子と3つの窒素原子により五員環を形成しています。1,2,3-トリアゾールはトリアゾールの位置異性体の1つであり、3つの窒素原子が隣接しています。
隣接した3個の窒素原子を持っている一般的な化合物と比較すると、非常に安定です。1H-1,2,3-トリアゾールとも呼ばれ、水溶液中では互変異性体である2H-1,2,3-トリアゾールを形成しています。
トリアゾールのその他情報
1. 1,2,3-トリアゾールの合成法
図2. 1,2,3-トリアゾールの合成
置換基を持つ1,2,3-トリアゾールは、アジドとアルキンの1,3-双極性環状付加反応であるヒュスゲン環化 (英: azide alkyne Huisgen cycloaddition) によって合成できます。高い基質直交性のために、クリックケミストリー (英: click chemistry) に利用可能です。クリックケミストリーとは、合成化学の分野で簡単かつ安定な結合を作る反応を利用して、新しい機能性分子を合成する手法のことです。
環鎖互変異性 (英: ring–chain tautomerism) により、比較的容易に切断されるトリアゾールもあります。環鎖互変異性の具体例は、ジムロート転位 (英: Dimroth rearrangement) です。ジムロート転位とは、環外にアミノ基を有する1,2,3-トリアゾールの窒素原子が、環内にある窒素原子と交換される転位反応のことです。
2. 1,2,4-トリアゾールの特徴
図3. 1,2,4-トリアゾールの基本情報
1,2,4-トリアゾールは無色の針状結晶で、融点と沸点はそれぞれ120°Cと260°Cです。平面分子で、N-NとC-Nの距離は132～136pmです。1,2,3-トリアゾールと同様に、1,2,4-トリアゾールも水やエタノールによく溶けます。水溶液中で1,2,4-トリアゾールは、N-プロトン化と脱プロトン化の両方が起こります。1,2,4-トリアゾリウム (C2N3H4+) のpKaは2.45で、中性分子のpKaは10.26です。
抗真菌薬であるフルコナゾールの重要な骨格に、1,2,4-トリアゾールが使用されます。フルコナゾールの主な適応症として、カンジダ属やクリプトコッカス属による呼吸器真菌症、消化管真菌症、尿路真菌症、真菌血症、真菌髄膜炎などが挙げられます。
3. 1,2,4-トリアゾールの合成法
無置換の1,2,4-トリアゾールは、チオセミカルバジドをギ酸でアシル化して、1-ホルミル-3-チオセミカルバジドの環化によって、1,2,4-トリアゾール-3(5)-チオールが生成します。硝酸または過酸化水素を用いてチオールを酸化すると、1,2,4-トリアゾールを合成可能です。
アインホルン・ブラナー反応 (英: Einhorn-Brunner reaction) やペリッツァーリ反応 (英: Pellizzari reaction) によっても、1,2,4-トリアゾールを合成できます。アインホルン・ブラナー反応ではアルキルヒドラジンとイミドから1,2,4-トリアゾールの異性体混合物が生じ、ペリッツァーリ反応ではヒドラジドとアミドから1,2,4-トリアゾールを生成可能です。
参考文献
https://www.kegg.jp/medicus-bin/japic_med?japic_code=00058681