Азетидин

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
SMILES	развернуть   C1NCC1
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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

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

Методы синтеза

Из монопропаноламина и этилакрилата.

Из 3-хлорпропиламина.

Из 1,3-дибромпропана и тозиламида.

Из 1,3-диаминпропана под действием соляной кислоты:

[math]\displaystyle{ \mathrm{NH_2(CH_2)_3NH_2 \ \xrightarrow {HCl} \ C_3H_7N + \ NH_3}. }[/math]

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:

[math]\ce{ 2(CH2)3NH + CS2 -> (CH2)3NCS2^-.(CH2)3NH2+ }[/math].

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:

[math]\ce{ (CH2)3NH + HX -> X(CH2)3NH2 }[/math],

[math]\ce{ X }[/math] — галоген или гидроксильная группа [math]\ce{ OH }[/math].

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.

При взаимодействии азетидина с перекисью водорода образуются акролеин и аммиак:

[math]\ce{ (CH2)3NH + H2O2 -> CH2=CHCHO + NH3 + H2O }[/math].

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.

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

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.