Heterocyclische Bausteine

Azaindole haben eine bicyclische Struktur, die aus einem Pyridinring besteht, der an einen Pyrrolring anelliert ist. Diese Verbindungen weisen eine signifikante biologische Aktivität auf und tragen dazu bei, die Generierung neuer therapeutischer Leitstrukturen zu erleichtern. Die Azaindol-Einheit weist ein ausgezeichnetes Potenzial als Bioisoster des Indolringsystems auf und unterscheidet sich nur durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Stickstoffrings von Indol.  7-Azaindole sind wegen ihrer Fähigkeit, Purine in ihrer Rolle als Wasserstoffbindungspartner zu imitieren, von besonderem Interesse.

Ein Benzimidazol ist eine heterocyclische aromatische organische Verbindung, die aus einer Anellierung von Benzol und Imidazol besteht. Benzimidazole werden als Erweiterung des gut erforschten Imidazolsystems, als Kohlenstoffgerüst für N-heterocyclische Carbene und als Ligand für Übergangsmetallkomplexe verwendet. Pharmakologische Verbindungen von Benzimidazolderivaten sind hochwirksame Inhibitoren für eine Vielzahl von Enzymen. Benzimidazole werden in vielen therapeutischen Anwendungen eingesetzt. Hierzu gehören antitumorale, antimykotische, antiparasitäre, schmerzstillende, antivirale und antihistaminische Aktivitäten. Darüber hinaus werden sie bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, in der Neurologie, Endokrinologie und Augenheilkunde eingesetzt.

Benzodioxanderivate, bicyclische heterocyclische Systeme, die aus einem an einen heterocyclischen Dioxanring anellierten Benzolring bestehen, repräsentieren eine Reihe synthetischer und natürlicher Verbindungen, die in der Medizin von erheblicher Bedeutung sind. Verbindungen, die den Dioxan- oder den 1,4-Benzodioxan-Anteil enthalten, weisen verschiedene biologische Aktivitäten auf, wie z. B. antihepatotoxische (hepatoprotektive), α-adrenerge Blockierungsmittel, entzündungshemmende, antigastrische, spasmolytische, antipsychotische, anxiolytische und D2-Antagonisten/5-HT1A-Teilagonisten-Aktivitäten.

Benzofuran, auch als Cumaron bekannt, ist eine heterocyclische Verbindung, die aus anellierten Benzol- und Furanringen besteht. Benzofuranderivate verfügen über biologische Aktivitäten, die von antimykotischen und antimikrobiellen Eigenschaften bis hin zur Wirkung als Antagonisten für den H3-Rezeptor und Angiotensin II reichen.

Benzopyrane, auch Chromene genannt, sind bicyclische heterocyclische Systeme, die aus einem Benzolring bestehen, der an einen heterocyclischen Pyranring anelliert ist. Benzopyranderivate (Chromone und Flavone) sind aufgrund ihrer Fähigkeit, Proteinkinase-abhängige Signaltransduktionswege zu hemmen, potentiell nützliche entzündungshemmende Mittel. Darüber hinaus weisen einige natürliche Benzopyranderivate eine hemmende Wirkung auf die Produktion von Prostaglandin E2 (PGE2) auf. Benzopyranderivate sind auch ein attraktives Template für die Identifizierung potenzieller Antikrebsmittel.

Benzothiophene, die aus einem mit einem Thiophenring anellierten Benzolring bestehen, sind eine wichtige Klasse von Heterocyclen mit privilegierten Strukturen. Sie werden als Ausgangsmaterial für die Synthese bioaktiver Strukturen verwendet und sind in Pharmazeutika, wie z. B. selektiven Östrogenrezeptor-Modulatoren, Leukotrien-Synthese-Inhibitoren und Antimykotika sowie in vielen Naturstoffen enthalten. Unterschiedliche Substitutionsmuster in diesen Heterocyclen bieten neue Möglichkeiten für die Arzneimittelforschung und andere Anwendungen in der Materialwissenschaft.

Benzotriazole, bicyclische heterocyclische Systeme, die drei Stickstoffatome und einen anellierten Benzolring enthalten, weisen ein breites Spektrum an biologischen und pharmakologischen Aktivitäten sowie Anwendungen in der Materialwissenschaft auf. Sie werden in der Industrie als Fixiermittel in Fotoemulsionen, als Anlaufschutz für Kupfer und seine Legierungen, als Korrosionshemmer und in Frostschutz- und Kühlwassersystemen verwendet. Zu einigen synthetischen Methoden von Benzotriazol gehören die N-Alkylierung von Benzotriazol unter lösungsmittelfreien Bedingungen und kupferfreie "Click"-Methoden, die Herstellung von α-Nitroketonen, Oxazolinen und Thiazolinen unter Mikrowellenbestrahlung und verschiedene Anwendungen mit N-Acylbenzotriazolen.

Benzotriazolderivate werden üblicherweise als Abgangsgruppe eingesetzt und werden weitreichend als neuartige synthetische Hilfsstoffe verwendet. Sie sind deshalb so attraktiv, weil sie während der Synthese leicht eingefügt und entfernt werden können und in der Lage sind, andere Teile des Moleküls zu aktivieren.

Es wurde über eine Vielzahl von Methoden zur Bildung der Peptidbindung berichtet. Die erfolgreichsten heute bekannten Ansätze beinhalten die Aktivesterbildung mit Uronium/Guanidinium-Salzen. Die populärsten Mitglieder dieser Familie sind Peptidsynthesereagenzien auf der Basis von Benzotriazolderivaten wie HOBt oder HOAt, die beide auch häufig als Additive bei der Carbodiimid-vermittelten Peptidkupplung verwendet werden.

Carbazolderivate sind tricyclische aromatische Heterocyclen, die aus zwei Benzolringen bestehen, die auf beiden Seiten eines stickstoffhaltigen Fünfrings anelliert sind. Die faszinierenden strukturellen Merkmale und vielversprechenden pharmakologischen Aktivitäten dieser Naturstoffe haben zu einem enormen Wachstum in der Carbazolchemie geführt. Carbazol-Alkaloid-Derivate sind bekannt für ihre verschiedenen pharmakologischen Aktivitäten, einschließlich Anti-HIV-, Antikrebs-, antibakterieller und antimykotischer Aktivitäten. Carbazolderivate wie N-Vinylcarbazol und Poly(vinylcarbazol) finden als optoelektronische Materialien auch in der Industrie und Materialwissenschaft Anwendung.

Cumarine sind eine Gruppe von Polyphenolverbindungen pflanzlichen Ursprungs. Sie gehören zur Familie der Benzopyrone und können in einem breiten Spektrum pharmazeutischer Anwendungen eingesetzt werden. Hierzu gehören zytoprotektive und modulatorische Funktionen, die in ein therapeutisches Potenzial für verschiedene Krankheiten umgesetzt werden können. Cumarinderivate sind in antibiotischen, antimitotischen, immunmodulierenden, antiviralen, krebsbekämpfenden, entzündungshemmenden, gerinnungshemmenden, antimykotischen, antioxidativen und zytotoxischen Mitteln sowie in einigen biologischen Assays enthalten.

Darüber hinaus werden Cumarine in industriellen Anwendungen eingesetzt. Die Fluoreszenz von Cumarinen, wie z. B. 7-Hydroxycumarin, wird häufig in der Polymerwissenschaft als Forschungsinstrument eingesetzt. Cumarine werden als Laserfarbstoff-sensibilisierte Photoinitiatoren, für den Einbau in Polymerketten durch Copolymerisation, zur Abschätzung von Polymer-Lösungsmitteleffekten, für verschiedene strukturelle Charakterisierungen, zur Überwachung der Freisetzungseigenschaften von Poly(methylmethacrylat)-Nanosphären und für polymere fluoreszierende Sonnenkollektoren verwendet.

Furane bestehen aus einem fünfgliedrigen aromatischen Ring mit einem Sauerstoffatom und sind eine wichtige Klasse heterocyclischer Verbindungen, die über wichtige biologische Eigenschaften verfügen. Das Furanringsystem ist das Grundskelett zahlreicher Verbindungen mit kardiovaskulären Aktivitäten. Iodierte lipophile Furanderivate werden häufig zur Behandlung von Kammer- und Arterienflimmern eingesetzt. Diese Bestandteile sind in antibakteriellen, antiviralen, entzündungshemmenden, antimykotischen, antitumoralen, antihyperglykämischen, analgetischen, antikonvulsiven und anderen Agenzien weit verbreitet. Leichte Veränderungen in den Substitutionsmustern im Furankern führen zu erkennbaren Unterschieden in ihren biologischen Aktivitäten. Furanderivate haben sich als Inhibitoren bei der Biofilmbildung für mehrere Bakterienarten erwiesen und besitzen darüber hinaus Quorum sensing inhibitorische Aktivitäten. Derivate sind allerdings nicht nur synthetische Bausteine, sondern auch vielversprechende lignozellulosehaltige Biokraftstoffe.

Homopiperidine, auch als Azepane bekannt, sind gesättigte Heterocyclen, die ein Stickstoffatom in einem Siebenring enthalten, und sind Vorläufer für verschiedene Wirkstoffe und Pestizide. Sie werden als kleinmolekulare Modulatoren kalziumaktivierter Kaliumkanäle erforscht.

Ein Imidazol ist ein planarer Fünfring, der zwei Stickstoffatome (C3N2H4) enthält. Während andere Azol-Heterocyclen in einer Vielzahl bioaktiver Naturstoffe vorherrschen, tritt der Imidazolring weitgehend im Zusammenhang mit der natürlichen Aminosäure Histidin auf. Darüber hinaus ist der Imidazolring ein Bestandteil künstlicher zyklischer Peptide und wird als Ester-Isoster in peptidomimetischen Studien verwendet. Die Anwendung von Imidazol ist jedoch nicht auf Peptide und Peptidomimetika beschränkt. Imidazole kommen in der großen Familie der Brompyrrol-Imidazol-Alkaloide vor, die aus Meeresschwämmen isoliert werden, welche den gemeinsamen Metaboliten Oroidin enthalten und signifikante biologische Aktivitäten aufweisen. Der Imidazolring kommt auch in den Pilocarpin-Alkaloiden vor, die potenzielle Therapeutika für den Einsatz bei Thrombose, Krebs und Entzündungskrankheiten sind.

Imidazoline und Imidazolidine sind wichtige Heterocyclen, die in vielen biologisch aktiven Verbindungen vorkommen. Imidazoline werden als chirale Katalysatoren, chirale Hilfsstoffe und Liganden für die asymmetrische Katalyse verwendet. Sie weisen eine Reihe biologischer Aktivitäten auf, darunter antihyperglykämische, entzündungshemmende, blutdrucksenkende, krebsbekämpfende und antihypercholesterinämische sowie antiulzeröse, antivirale, antimykotische, antibakterielle, antituberkuläre, antiasthmatische, antidiabetische und antiprotozoische Aktivitäten. Imidazoline, wie z. B. Fettsäure-Imidazoline, werden in der Industrie als Korrosionshemmer eingesetzt.

Indazol-Einheiten sind heterocyclische aromatische Verbindungen mit einem an ein Pyrazol anellierten Benzol. Sie unterscheiden sich vom Indol nur durch das Vorhandensein eines zusätzlichen Stickstoffrings und weisen daher ein hervorragendes Potenzial als Bioisostere des Indolringsystems auf. Verschiedene Indazole zeigen eine signifikante Aktivität als Antimykotika, entzündungshemmende Mittel, Antiarrhythmika, Analgetika und Stickstoffmonoxid-Synthase-Hemmer auf.

Indole sind mit einem Pyrrolring anellierte Benzolringe. Die Untereinheit Indol ist eine nahezu allgegenwärtige Komponente biologisch aktiver Naturstoffe und seit Generationen ein wichtiger Forschungsschwerpunkt. Sie sind in der Lage, sich mit hoher Affinität an mehrere Rezeptoren zu binden, sodass sie in vielen therapeutischen Bereichen Anwendung finden. Aufgrund dieser Aktivität ist es nicht überraschend, dass das Indolringsystem zu einem wichtigen Baustein oder Zwischenprodukt in der heterocyclischen Synthese geworden ist.

Indoline sind aromatische bicyclische Heterocyclen, die aus einem Benzolring bestehen, der mit einem stickstoffhaltigen Fünfring anelliert ist. Indolalkaloide werden umfassend auf ihre biologischen Aktivitäten in verschiedenen pharmazeutischen Bereichen, wie z. B. in der Behandlung von Krebs und Tumoren, untersucht. Innerhalb dieser chemischen Familie zeigt Indolinon sehr vielversprechende Antitumoreigenschaften, da es verschiedene Kinasefamilien hemmt. Diese kleinen Moleküle haben ein niedriges Molekulargewicht und die meisten von ihnen binden an Proteinkinasen und konkurrieren mit ATP um die ATP-Bindungsstelle. Indoline sind aber nicht nur Bausteine in der heterocyclischen Synthese, sondern finden auch Anwendung in der Industrie als Sensibilisatoren in Solarzellen.

Isochinoline, Strukturisomere von Chinolinen, sind Benzopyridine, die aus einem Benzolring bestehen, der an einen Pyridinring anelliert ist. Wegen ihres breiten Wirkungsbereichs ist die Synthese von Isochinolinen von großem Interesse und viele synthetische Ansätze ermöglichen den Zugang zu diesen Strukturen.

Derivate von Isoxazol, einem Azol mit einem Sauerstoff, sind in einigen Naturstoffen, wie z. B. Ibotensäure, sowie in mehreren Arzneimitteln, darunter ein COX-2-Hemmer und Furoxan, einem Stickoxid-Donator enthalten. Isoxazole sind nützliche Isostere von Pyridin und hemmen nachweislich spannungsgesteuerte Natriumkanäle zur Schmerzkontrolle, ermöglichen den Aufbau von antibiotischen Tetracyclin-Derivaten und werden zur Behandlung von Depressionen eingesetzt.

Morpholine sind sechsgliedrige Heterocyclen, die funktionelle Amin- und Ethergruppen aufweisen. Substituierte Morpholinderivate sind das Kernstück verschiedener Naturstoffe und biologisch aktiver Verbindungen. Diese Verbindungsklasse ist in Anwendungen in der Pharmazie und in der Landwirtschaft von großer Wichtigkeit. Chirale Morpholinderivate werden häufig in der asymmetrischen Synthese als chirale Hilfsstoffe und als chirale Liganden eingesetzt. Morpholinderivate aus synthetischen und Naturstoffen zeigen eine Wirkung als Antidepressivum, Appetitzügler, Antitumormittel, Antioxidantien, Antibiotika, selektive α1-Agonisten bei der Behandlung von Demenz und anderen Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS), die durch Symptome einer noradrenergenen Insuffizienz gekennzeichnet sind, sowie potente lang wirkende humane Neurokinin-1- (hNK-1) Rezeptorantagonisten auf. Morpholine werden in der Industrie in mehreren Bereichen eingesetzt, wie z. B. als Korrosionshemmer, optische Bleichmittel, in der Textilvorbereitung für die Färbung und zur Konservierung von Obst.

Oxadiazole sind heterocyclische aromatische Verbindungen, die in einem Fünfringsystem neben einem Sauerstoffatom zwei Stickstoffatome und zwei Kohlenstoffatome enthalten. Abhängig von der Anordnung der Stickstoffatome im Ring gibt es verschiedene Isomere wie 1,2,4-; 1,2,5- und 1,3,4-Oxadiazole. Oxadiazole bilden mit einem heterocyclischen Kern eine wichtige Klasse von Verbindungen für die Arzneimittelentwicklung und gehörten zu den ersten wirksamen chemotherapeutischen und antibiotischen Wirkstoffen. Das Interesse an Oxadiazolen reicht von der medizinischen Chemie bis hin zur Polymerindustrie. Oxadiazole weisen u.a. antibakterielle, entzündungshemmende, krampflösende, krebsbekämpfende, antituberkulöse, antidiabetische, anthelminthische und analgetische ZNS-dämpfende Aktivitäten auf. Aufgrund ihres breiten biologischen Aktivitätspotentials ist die Synthese von Oxadiazolderivaten für Chemiker in der Medizin, die in der Arzneimittelentwicklung tätig sind, von Interesse.

Oxazole sind heterocyclische aromatische Verbindungen, die ein Sauerstoffatom und ein Stickstoffatom enthalten, die durch ein Kohlenstoffatom getrennt sind. Oxazolderivate haben wegen ihrer Verwendung als Zwischenprodukte für die Herstellung neuer biologischer Materialien zunehmend an Bedeutung gewonnen. Der Oxazolring ist in zahlreichen pharmakologisch wichtigen Verbindungen vorhanden, darunter auch in solchen, die als Antibiotika und antiproliferative Agenzien eingesetzt werden. Das breite Spektrum der biologischen Aktivitäten von Oxazolen umfasst entzündungshemmende, schmerzstillende, antibakterielle, antimykotische, hypoglykämische, antiproliferative, antituberkulöse, muskelentspannende und HIV-hemmende Wirkungen. Darüber hinaus sind Oxazolderivate nützliche synthetische Zwischenprodukte und können aufgrund ihrer Gerüstdiversität in der kombinatorischen Chemie und als Peptidomimetika verwendet werden.

Oxazoline bestehen aus einem fünfgliedrigen heterocyclischen Ring, der ein Sauerstoff- und ein Stickstoffatom enthält. Oxazolidine (auch 1,3-Oxazolidine genannt) sind die reduzierte Form der Oxazoline. Isoxazolidine sind Isomere von Oxazolidinen, bei denen die Stickstoff- und Sauerstoffatome benachbart sind. Oxazoline sind attraktive heterocyclische Verbindungen, nicht nur wegen ihrer einzigartigen Strukturen und vielfältigen Anwendungsbereiche, sondern auch, weil sie als Strukturelemente in einer Vielzahl von Naturstoffen und Arzneimitteln dienen. Beispiele für diese Verbindungen sind ein antimykobakterielles oxazolhaltiges Alkaloid, ein Tubulin-Polymerisationshemmer und Antikrebsmittel, die 2,5-disubstituierte Oxazolinelemente enthalten. Darüber hinaus können Oxazolinderivate auch als Korrosionshemmer im industriellen Umfeld und als chirale Liganden in der asymmetrischen Synthese eingesetzt werden. Polymere aus 2-Oxazolin gelten als pseudopeptidische bioinspirierte Polymere. Wegen der bedeutenden Einsatzbereiche von Oxazolinderivaten wurden verschiedene synthetische Methoden für die Herstellung dieser Verbindungen entwickelt. Im Allgemeinen werden Oxazolderivate anhand drei typischer Verfahren synthetisiert: Cyclisierung der acyclischen Vorläufer, Oxidation der Oxazoline und Kupplung der präfunktionalisierten Oxazole mit anderen metallorganischen Reagenzien. Chirale Bis(oxazolin) (BOX)-Liganden werden in der asymmetrischen Katalyse einer Vielzahl von Reaktionen eingesetzt.

Oxetane, bestehend aus einem Vierring mit drei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom, sind enge Homologe von Epoxiden und attraktive Bausteine für die Arzneimittelforschung. Rogers-Evans, Carreira und Mitarbeiter berichteten, dass das Ersetzen einer Gem-Dimethyleinheit durch eine Oxetaneinheit verbesserte physikalisch-chemische und biochemische Eigenschaften eines molekularen Gerüsts mit sich brachte. Sie zeigten auch die Verwendung von 1,6-substituierten Azaspiro[3.3]heptanen mit einem Oxetanring als Alternativen zu instabilen 1,3-Heteroatom-substituierten Cyclohexanen auf. Der Oxetanring kann auch als Surrogat für eine Carbonylgruppe fungieren. In den meisten Fällen war 3-Oxetanon der Hauptbaustein, den die Autoren für den Einbau der Oxetaneinheit verwendeten.

Das Vorhandensein des Oxetananteils in wirkstoffähnlichen und biologisch aktiven Molekülen ist in der synthetischen und medizinischen Chemie nicht neu. Die vielleicht bekanntesten Beispiele für oxetanhaltige Arzneimittel sind der Naturstoff Paclitaxel (Taxol®) und dessen synthetisches Analogon Docetaxel. Joëlle Dubois und Mitautoren untersuchten die Wirkung der Deletion des Oxetanrings in Analoga von Docetaxel und stellten fest, dass die Analoga in biologischen Assays weniger aktiv waren als Docetaxel. Merrilacton A ist als nicht-peptidisches neurotropes Agenz vielversprechend und die β-Aminosäure Oxetin hat sowohl herbizide als auch antibiotische Wirkung gezeigt.

Das Piperazingerüst ist ein Sechsring mit zwei Stickstoffatomen in entgegengesetzten Positionen und kommt häufig in biologisch aktiven Verbindungen in verschiedenen therapeutischen Bereichen vor. Zu einigen dieser therapeutischen Bereiche gehören Antimykotika, Antidepressiva, antivirale Mittel und Serotoninrezeptor (5-HT)-Antagonisten/Agonisten. Einfache N-substituierte Piperazine kommen in zahlreichen Arzneimittelmolekülen vor. Zu industriellen Anwendungen von Piperazinen gehören die Herstellung von Kunststoffen, Harzen, Pestiziden und Bremsflüssigkeit.

Piperidine und ihre Derivate werden als Bausteine für eine Vielzahl von Synthesemethoden immer beliebter. Der Piperidinring, ein Sechsring, der ein Stickstoffatom enthält, ist nicht nur in der Struktur von mehr als der Hälfte der heute bekannten Alkaloide zu erkennen, sondern auch in vielen natürlichen oder synthetischen Verbindungen mit interessanten biologischen Wirkungen. 1-Boc-2-(Aminomethyl)piperidin wird in einem post-Ugi-Carbonylierungs-/intramolekularen Amidierungsansatz für eine Reihe von achtgliedrigen Makrolactamen mit mehreren Diversitätspunkten verwendet. Zusätzlich wird das ungeschützte Analogon in der Synthese von Melanocortin-4-Rezeptorantagonisten eingesetzt. Diese Antagonisten sind potenziell nützlich bei der therapeutischen Behandlung von unbeabsichtigter Gewichtsabnahme. Fluorierte Piperidine sind ebenfalls Gegenstand eines anhaltenden Interesses in der medizinischen Chemie, wie z. B. bei der Synthese von selektiven Dipeptidylpeptidase-II- (DPP II) Inhibitoren. Piperidinderivate werden auch in der Festphasenpeptidsynthese (SPPS) und zahlreichen Abbaureaktionen eingesetzt.

Das Piperidon-Pharmakophor, ein stickstoffhaltiger Heterocyclus mit einer Carbonylgruppe, besitzt eine größere Affinität zu zellulären Thiolen als zu Amino- und Hydroxylgruppen. Daher können Verbindungen dieser Art frei von den genotoxischen Nebenwirkungen sein, die mit vielen Alkylierungsmitteln einhergehen. Als α,β-ungesättigte Ketone sind diese Verbindungen in der Lage, sich einer Michael-Addition zu unterziehen, was zur Alkylierung von zellulären Nukleophilen führt. Piperidone zeigen krebsbekämpfende, entzündungshemmende und antimikrobielle Wirkung und hemmen auch den NF-κB-Signalweg. 2-Piperidon und 4-Piperidon sind wichtige Zwischenprodukte in der Alkaloidsynthese und bei der Herstellung von Arzneistoffen. Mannich-Michael- und Aza-Diels-Alder-Reaktionen, an denen ein Iminodienophil und ein konjugiertes Dien und Enone beteiligt sind, wurden bei der Synthese von Piperidinderivaten angewandt.

Lebenswichtig für das Leben, wie wir es kennen – Pyrimidin- und Purinbasen sind in den Strukturen von DNA und RNA enthalten. Purin ist eine heterocyclische aromatische organische Verbindung und besteht aus einem Pyrimidinring, der an einen Imidazolring anelliert ist. Purine, einschließlich substituierter Purine und ihrer Tautomere, sind die am weitesten verbreitete Art stickstoffhaltiger Heterocyclen, die in der Natur vorkommen.

Pyran ist ein heterocyclischer, nicht aromatischer Sechsring, der aus fünf Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom besteht und zwei Doppelbindungen enthält. Pyranderivate, wie z. B. Pyranoflavonoide, sind biologisch wichtig. Monosaccharide mit einem Sechsring werden als Pyranosen bezeichnet.

Pyrazine (Paradiazine) sind heterocyclische sechsgliedrige aromatische Verbindungen, die para-Stickstoffatome enthalten. Pyrazinderivate sind bekannt durch antitumorale, antibiotische, antikonvulsive, antituberkulöse und diuretische Wirkungen sowie für Kinase-, enzymatische und potente Tubulin- und FtsZ-Polymerisationshemmung. Pyrazine sind flüchtige Verbindungen, die auch für die Kosmetik-, Lebensmittel-, Aroma- und Duftstoffindustrie von Interesse sind.

Pyrazol, ein fünfgliedriges heterocyclisches Diazol-Alkaloid, das aus drei Kohlenstoffatomen und zwei Stickstoffatomen in benachbarten Positionen besteht, ist ein weit verbreitetes Gerüst in Programmen zur Arzneimittelforschung. Pyrazolderivate werden aufgrund ihrer schmerzstillenden, entzündungshemmenden, fiebersenkenden, antiarrhythmischen, beruhigenden, muskelentspannenden, psychoanaleptischen, krampflösenden, monoaminoxidasehemmenden, antidiabetischen und antibakteriellen Wirkung verwendet. Der Pyrazolring ist als Kern in einer Reihe von führenden nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAR) und blutdrucksenkenden Arzneimitteln enthalten. Sie werden auch als bifunktionelle Liganden für die Metallkatalyse verwendet.

Pyridazin, manchmal auch 1,2-Diazin genannt, ist ein Sechsring, der zwei benachbarte Stickstoffatome enthält. Pyridazin kann als isosterischer Ersatz von Phenyl- oder heteroaromatischen Ringen verwendet werden. Pyridazine können die physiochemischen Eigenschaften von Wirkstoffmolekülen verbessern, indem sie ihre Wasserlöslichkeit erhöhen, sich als Akzeptanten von Wasserstoffbrückenbindungen beteiligen und weil sie aufgrund ihres Dipolmoments eine hohe Fähigkeit zur Komplexierung mit Targets besitzen. Pyridazin verleiht Bioverfügbarkeit, insbesondere dem ZNS, und kann die Toxizität verringern. Pyridazin ist Bestandteil mehrerer Wirkstoffmoleküle und das Pyridazin-Pharmakophor hat zu einer Vielzahl pharmakologisch aktiver Verbindungen geführt.

Pyridine sind heterocyclische sechsgliedrige aromatische Verbindungen, die ein einzelnes Stickstoffatom enthalten. Pyridine sind eine Klasse wichtiger Heterocyclen und kommen in vielen natürlich auftretenden bioaktiven Verbindungen, pharmazeutischen Molekülen und chiralen Liganden in polysubstituierten Formen vor. Die Pyridinkomponente ist in unzähligen Molekülen unterschiedlicher Anwendungen wie Katalyse, Wirkstoffdesign, molekularer Erkennung und Naturstoffsynthese vorhanden. Beispiele für Pyridine sind die bekannten Alkaloide Lycodin, der A3-Adenosinrezeptor-Antagonist und ein N,N-Dimethylaminopyridin- (DMAP) Analogon, das üblicherweise in der organischen Synthese eingesetzt wird. Pyridinderivate werden auch als niedermolekulare α-Helikalmimetika in die Hemmung von Protein-Protein-Interaktionen und funktionell selektive GABAA-Liganden eingebunden. Halogenierte Pyridine sind besonders attraktive Bausteine für verschiedene Kreuzkupplungsmethoden, einschließlich Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplungsreaktionen.

Pyrimidine sind heterocyclische aromatische organische Verbindungen, ähnlich wie Pyridin, enthalten jedoch zwei Stickstoffatome an den Positionen 1 und 3 des Sechsrings. Der Ring ist isomer mit zwei unterschiedlichen Diazinformen: Pyridazin mit den Stickstoffatomen in den Positionen 1 und 2 und Pyrazin mit den Stickstoffatomen in den Positionen 1 und 4. Als Nukleotide in DNA und RNA haben Pyrimidin-Nukleotidderivate einen enormen Einsatzbereich in biologischen Anwendungen. Zum Beispiel sind Pyrimidinderivate in der Forschung zur DNA-Reparatur mit Auswirkungen auf die Forschung zu Krebs und in der Epigenetik von Nutzen.

Pyrrole (1H-Pyrrole) sind heterocyclische aromatische Verbindungen, die aus einem Fünfring bestehen, der ein Stickstoffatom enthält. Pyrrole sind wichtige Synthone bei der Synthese von Naturstoffen. Sie weisen bemerkenswerte biologische Eigenschaften wie hypolipidämische, antimikrobielle, entzündungshemmende und antitumorale Aktivitäten auf und können retrovirale reverse Transkriptasen [d.h. das humane Immunschwächevirus Typ 1 (HIV-1)], zelluläre DNA-Polymerasen und Proteinkinasen hemmen. Darüber hinaus sind einige dieser Verbindungen nützliche Zwischenprodukte bei der Synthese von biologisch wichtigen natürlich vorkommenden Alkaloiden und künstlichen heterocyclischen Derivaten. Phosphinsubstituierte N-Arylpyrrole, eine neue Klasse sterisch anspruchsvoller und elektronenreicher Biaryl-Phosphinliganden, weisen hohe Umsatzraten und niedrige Katalysatorbeladungen auf.

Pyrrolidine sind cyclische sekundäre Amine mit einem Fünfring, der vier Kohlenstoffatome und ein Stickstoffatom enthält. Der Pyrrolidinring ist die Zentralstruktur der Aminosäure Prolin und ihrer Derivate. Chirale Pyrrolidine spielen sowohl als chirale Bausteine für Hilfsstoffe als auch als Schlüsselstrukturen für biologisch aktive Substanzen eine wichtige Rolle. Derivate des Methylpyrrolidinyl-Fragments sind häufig auftretende Strukturmotive, die in mehreren Inhibitoren und Antagonisten vorkommen, darunter eine Reihe von HIV-1-Reverse-Transkriptase-Inhibitoren und Histamin-H3-Rezeptor- und Dopamin-D4-Antagonisten. Die meisten der von uns angebotenen Pyrrolidine sind als Racemate oder in enantiomerer Form erhältlich.

Pyrroline, stickstoffhaltige fünfgliedrige Heterocyclen, sind häufig auftretende strukturelle Gerüste in Naturstoffen und pharmazeutischen Wirkstoffen. Pyrrolinderivate umfassen natürliche und synthetische Verbindungen mit bemerkenswerten biologischen und pharmakologischen Eigenschaften. Pyrroline sind Zwischenprodukte bei der Synthese von biologisch aktiven Pyrrolen und Pyrrolidinen. Beispiele für medizinisch wichtige Verbindungen auf Pyrrolinbasis sind der Proteinkinaseinhibitor Staurosporin und der Geranylgeranyltransferase-Hemmer.

Chinazolin, 1,3-Diazanaphthalin, besteht aus anellierten Benzol- und Pyrimidinringen. Aufgrund der vorhersehbaren Reaktivität der Ringe bei der elektrophilen und nukleophilen Substitution sind sie ein hervorragendes Gerüst für synthetische Manipulationen mit enormen pharmakologischen Aktivitäten. Chinazolinderivate werden als Malariamittel und in der Krebsbehandlung eingesetzt.

Chinolinderivate, bestehend aus einem mit einem Pyridinring anellierten Benzolring, haben antiseptische, fiebersenkende und antiperiodische Eigenschaften und werden als Malariamittel und zur Herstellung anderer Arzneimittel gegen Malaria verwendet. Durch die Entdeckung von Chloroquin, dem berühmtesten Arzneimittel, das dieses Gerüst enthält, kann Malaria seit Jahrzehnten kontrolliert und behandelt werden. Chinolin und seine Derivate werden häufig als Fungizide, Biozide, Antibiotika, Alkaloide, Farbstoffe, Kautschukchemikalien und Aromastoffe verwendet. Zu weiteren industriellen Anwendungsbereichen gehören ihre Verwendung als Korrosionshemmer, Konservierungsmittel, als Lösungsmittel für Harze und Terpene und in der Übergangsmetallkomplex-Katalyse als Basis für gleichmäßige Polymerisation und Lumineszenzchemie. Sie werden auch bei der Herstellung von öllöslichen Farbstoffen, Lebensmittelfarbstoffen, Pharmazeutika, pH-Indikatoren und anderen organischen Verbindungen verwendet. Chinolin ist ein Katabolit von Tryptophan, einer grundlegenden Struktur in einigen blutdrucksenkenden Mitteln wie den peripheren Vasodilatatoren Prazosin und Doxazosin.

Chinoxaline (auch 1,4-Diazanaphthaline oder Benzopyrine genannt) sind bicyclische Heterocyclen, die einen an einen Pyrazinring anellierten Benzolring enthalten. Chinoxalinderivate sind wichtige Bestandteile pharmakologisch aktiver Verbindungen, einschließlich antibakterieller, antibiotischer und antitumoraler Wirkstoffe und antimykotischer, entzündungshemmender und schmerzstillender Wirkungen. Sie werden darüber hinaus bei der Hemmung der RNA-Synthese, in reaktiven Farbstoffen und Pigmenten, Azofarbstoffen, Flurosceinfarbstoffen, in der Korrosionshemmung und photovoltaischen Polymeren eingesetzt.

Chinuclidin, ein bicyclisches Amin, hat zahlreiche Anwendungsbereiche gefunden, vor allem als Ligand, der in Studien über die OsO4-katalysierte Dihydroxylierung von Olefinen eingesetzt wird. Diese stickstoffhaltigen Heterocyclen wurden auch zur Bildung von Oniumsalzen verwendet, um die Aktivität von PAC-Antagonisten zu testen. 3-Chinuclidinol ist ein Synthon für die Herstellung von cholinergen Rezeptorliganden und Anästhetika sowie ein Katalysator für die Kondensation von Methylvinylketon mit Aldehyden.

Tetrazol, ein Fünfring mit vier Stickstoffatomen, findet sowohl in der Werkstoffwissenschaft als auch in der Pharmazie Anwendung. Tetrazole sind in der Lage, ein breites Spektrum chemischer Umgebungen zu tolerieren, von stark sauren bis hin zu basischen sowie oxidierenden und Reduktionsbedingungen. Tetrazole sind metabolisch stabile Bioisostere der Carbonsäuregruppe und können als Vorläufer für eine Vielzahl stickstoffhaltiger Heterocyclen durch die Huisgen-Umlagerung dienen. Sie fungieren auch als einfache lipophile Abstandshalter, die zwei Substituenten in geeigneter Weise darstellen, wobei die Verbindungsmuster der eingebetteten Tetrazoleinheiten eine auffallende Ähnlichkeit zu denen ihrer 1,2,3-Triazol-Analoga aufweisen.

Thiadiazolderivate, Fünfringe mit zwei Stickstoff- und einem Schwefelatom, werden auf antikonvulsive und antimikrobielle Wirkung hin untersucht. Von 1,3,4-Thiadiazolen-Derivaten ist bekannt, dass sie antibakterielle und antimykotische Aktivitäten aufweisen.

Thiazine (auch 1,4-Thiazine genannt) bestehen aus einem Sechsring, der ein Schwefel- und ein Stickstoffatom in para-Stellung zueinander enthält. Sie weisen vielfältige pharmakologische und biologische Aktivitäten auf, wie z. B. krebsbekämpfende, antimikrobielle, entzündungshemmende und fiebersenkende Aktivitäten, und wirken als Mittel zur Dämpfung des zentralen Nervensystems. Darüber hinaus werden Thiazinderivate auch für Farbstoffe, Beruhigungsmittel und Insektizide verwendet.

Thiazole, Fünfringe mit einem Stickstoffatom und einem Schwefelatom, weisen ein außergewöhnliches Spektrum an antitumoralen, antiviralen und antibiotischen Aktivitäten auf. Ihre Anwesenheit in Peptiden oder ihre Fähigkeit, an Proteine, DNA und RNA zu binden, haben den Weg in zahlreichen synthetischen Studien und neuen Anwendungen vorgegeben. Der Thiazolring wurde als ein zentrales Merkmal einer Vielzahl von Naturstoffen identifiziert, wobei die Epothilone vielleicht am bekanntesten sind. Darüber hinaus werden Thiazole häufig in der Peptidforschung eingesetzt. Thiazole können auch als geschützte Formylgruppe dienen, die in den späten Stadien einer komplexen Naturstoffsynthese freigesetzt werden kann.

Thiazoline sind fünfgliedrige heterocyclische Verbindungen, die ein Schwefelatom und ein Stickstoffatom enthalten. Thiazolidin ist die reduzierte Form des Thiazolins. Cysteinreste werden häufig posttranskriptional zu Thiazolinen modifiziert. Thiazolinderivate sind Aktivatoren von PPARγ, das die Insulinresistenz verbessert und den Blutzuckerspiegel bei Typ-2-Diabetes senkt, sowie Krebsbekämpfungsmittel durch Hemmung der Raf/MEK/extrazellulären signalregulierten Kinase (ERK) und Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K)/Akt Signalkaskaden.

Thiophene (Thiofurane) sind wichtige schwefelhaltige heterocyclische Verbindungen, die als Analoga von Furanen und Pyrrolen fungieren und als Bausteine in vielen Agrochemikalien und Pharmazeutika sowie in der Werkstoffwissenschaft weit verbreitet sind. Benzothiophen und Dibenzothiophen enthalten einen Thiophenring, der mit einem bzw. zwei Benzolringen anelliert ist. Aufgrund seiner Aromatizität weist Thiophen nicht die gleichen Eigenschaften auf wie herkömmliche Thioether. Das Schwefelatom in einem Thiophen widersteht zum Beispiel der Alkylierung und Oxidation. Thiophen kann auch als Bioisoster des Benzolrings dienen, wie z. B. im NSAID Lornoxicam, dem Thiophenanalogon von Piroxicam.

Triazinderivate bestehen aus einem sechsgliedrigen aromatischen Ring, der drei Stickstoffatome enthält. Zu den isomeren Formen gehören 1,2,3-; 1,2,4- und 1,3,5-Triazin. Trisubstituierte 1,3,5-Triazine sind eine der ältesten Klassen organischer Verbindungen, die aufgrund ihrer wirksamen pharmakologischen Eigenschaften weiterhin als wichtige Kernstrukturen in vielen pharmazeutischen Wirkstoffen verwendet werden. Sie weisen Antikrebs-, antiangiogenetische, Anti-HIV-, antimalarische, antibakterielle und antimikrobielle Aktivitäten auf. Diese Verbindungen werden auch als Untereinheiten bei der Bildung von supramolekularen Strukturen verwendet, da sie gute optische und elektronische Eigenschaften besitzen und in der Lage sind, multiple Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. Triazinderivate haben sich auch als PI3K- und mTOR-Hemmer sowie als wirksame Korrosionshemmer für Weichstahl in sauren Lösungen erwiesen.

Triazole, bestehend aus einem Fünfring mit drei Stickstoffatomen, weisen insbesondere als Antimykotika, Antibiotika und enzymatische Inhibitoren biologische Aktivitäten auf. Die Azid-Alkin-Huisgen-Cycloaddition ist eine milde und selektive Reaktion, bei der 1,2,3-Triazole als Produkte entstehen. Die Reaktion ist in der bioorthogonalen Chemie und in der organischen Synthese weit verbreitet. Triazolringe sind relativ stabile funktionelle Gruppen und Triazolbindungen können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z. B. als Ersatz des Phosphatrückgrats von DNA.