Азетидин

Азетиди́н (1,3-пропиленими́н, азета́н, азациклобута́н, триметиленими́н, 1,3-пропиленимин) — насыщенный четырёхчленный гетероцикл с одним атомом азота.

Азетидин
Общие
Систематическое наименование	азетидин — предпочительное, также — азетан
Традиционные названия	азациклобутан, триметиленимин, 1,3-пропиленимин
Хим. формула	C3H7N
Физические свойства
Молярная масса	57,09 г/моль
Плотность	0,8436 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	-83 °C
• кипения	63 °C
Классификация
Рег. номер CAS	503-29-7
PubChem	10422
Рег. номер EINECS	207-963-8
SMILES	C1NCC1
InChI	InChI=1S/C3H7N/c1-2-4-3-1/h4H,1-3H2 HONIICLYMWZJFZ-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	30968
ChemSpider	9993
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

При нормальных условиях — легкокипящая жидкость с аммиачным запахом, смешивается с водой и спиртами.

Методы синтеза

Из монопропаноламина и этилакрилата^[1].

Из 3-хлорпропиламина^[2].

Из 1,3-дибромпропана и тозиламида^[2].

Из 1,3-диаминпропана под действием соляной кислоты^[3]:

${\displaystyle \mathrm {NH_{2}(CH_{2})_{3}NH_{2}\ {\xrightarrow {HCl}}\ C_{3}H_{7}N+\ NH_{3}} .}$

Реакционная способность

Азетидин проявляет типичные для алифатических аминов свойства: является сильным основанием (рКа 11,29 при 25°С), алкилируется, ацилируется и нитруется по атому азота, реагирует с сероуглеродом с образованием дитиокарбамата:

${\displaystyle {\ce {2(CH2)3NH + CS2 -> (CH2)3NCS2^-.(CH2)3NH2+}}}$.

Вместе с тем, из-за напряжённости четырёхчленного кольца, при действии нуклеофилов для азетидина характерны реакции с раскрытием цикла. Так, под действием галогеноводородов он образует соответствующие γ-галогенпропиламины, а в кислой среде присоединяет воду с образованием γ-аминопропанола:

${\displaystyle {\ce {(CH2)3NH + HX -> X(CH2)3NH2}}}$,

${\displaystyle {\ce {X}}}$ — галоген или гидроксильная группа ${\displaystyle {\ce {OH}}}$.

Азетидиновое кольцо может быть раскрыто другими нуклеофилами. В результате этой реакции возможен синтез веществ с амногруппами на концах молекулы. Например, реакция этилендиамина с азетидином на палладиевом катализатор с раскрытием цикла с получением триамина^[4].

При взаимодействии азетидина с перекисью водорода образуются акролеин и аммиак:

${\displaystyle {\ce {(CH2)3NH + H2O2 -> CH2=CHCHO + NH3 + H2O}}}$.

Биологическое значение производных

1 — пенициллины,
2 — цефалоспорины.
β-лактамное кольцо выделено красным

Азетидин и его производные редко встречаются в природных биохимических соединениях. Наиболее часто в организмах находится азетидин-2-карбоновая кислота — ядовитый аналог аминокислоты пролина, содержащаяся в существенной концентрации в корнях и листьях некоторых растений семейства спаржевых, например, в майском ландыше, чем в основном и обусловлены ядовитые свойства этих растений, особенно для животных семейства кошачьих. Следы азетидин-2-карбоновой кислоты также находятся в сахарной свёкле и в столовой свёкле^[5].

2-Оксоазетидиновый фрагмент (β-лактамный цикл) входит в состав β-лактамных антибиотиков — пенициллинов, цефалоспоринов, карбапенемов и монобактамов.

Примечания

1. Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p. 75, 1988 (Online (недоступная ссылка))
2. Химия. Справочное руководство. Пер. с нем. Л., Химия 1975, с. 359.
3. Ladenburg, Sieber in: Chem. Ber. 1890, 23, 2727.
4. S.-I. Murahashi, N. Yoshimura, T. Tsumiyama, T. Kojima in: J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 15, 5002-5011.
5. Seigler, David S. Plant secondary metabolism (англ.). — Kluwer Academic, 1998. — P. 222. — ISBN 0-412-01981-7.

Ссылки

• Pubchem Архивная копия от 1 марта 2014 на Wayback Machine
• ChemSynthesis Архивная копия от 26 октября 2020 на Wayback Machine

Литература

Cromwell N. H., Phillips В. "Chem. Rev.", 1979, v. 79, № 4, p. 332; Comprehensive heterocyclic chemistry, pt. 5, v. 8, L., 1984, p. 238.