книги / Органическая химия.-1

В этом ряду число изомерных продуктов замещения очень велико. Некоторые гомологи хинолина имеют тривиальные названия:

2-метилхинолин обычно называют хинальдином, 4-метилхинолин— лепидином.

Хинолин впервые выделен из продуктов перегонки каменноуголь­ ной смолы (Рунге, 1834 г.). Большое число производных хинолина было выделено из некоторых нефтей.

Цикл хинолина является основной частью молекул большой груп­ пы алкалоидов, главные из которых относятся к группе хинина.

Хинолиновые основания — бесцветные жидкости с характерным запахом, летучие с паром. Они менее растворимы в воде, чем пириди­ новые основания.

Способы получения хинолина и его производных. Строение хино­ лина подтверждается рядом его синтезов, из которых наиболее важ­ ным является реакция Скраупа. Эта реакция заключается в нагрева­ нии анилина с глицерином и концентрированной серной кислотой в присутствии нитробензола или ванадиевой кислоты в качестве окисли­ телей.

В результате дегидратации серной кислотой глицерин превраща­ ется в акролеин, который конденсируется с анилином с образованием р-анилинопропионового альдегида (I), последний теряет воду и дает дигидрохинолин (II), окисляющийся в хинолин нитробензолом*:

п

Конденсацией акролеина с гомологами анилина или его замещен­ ными и производными, такими, как галогено-, нитрозамещенные, а также аминокарбоновые кислоты, аминосульфокислоты и аминофенолы, получают самые разнообразные производные хинолина, содер­ жащие заместители в бензольном ядре.

* Приведен один из многих предложенных для реакции Скраупа механиз­

мов.

(при окислении гидроперекисью бензоила):

j / y S |

I-

N

Хинолин и его производные вступают в хорошо известные для бензола и пиридина реакции, модифицированные только присутствием

молекулы хинолина.

Активными положениями в реакциях замещения являются поло­

2. Сульфированию подвергается также бензольное кольцо. С кон­ центрированной кислотой при 220—230° С замещение идет в положе­

Ч/Ч**'

N

3. Незамещенный хинолин не ацилируется; при наличии в поло­ жении 8 заместителя ацилирование происходит в положение 5.

4. Окисление хинолина щелочным перманганатом дает хиноли­ новую кислоту (2,3-пиридиндикарбоновую кислоту). Даже если бен-

зольная половина стабилизирована нитрогруппой, пиридиновое коль­ цо сохраняется:

NN

2.С едким кали при 250—260° С образуется а-оксихинолин, так называемый карбостирил:

3. Литийалкилы алкилируют хинолин также в а-положение:

/ \ / Ч RLJ j / S / Ч

I + L iH

—R

% /Y N

Как и в случае пиридина, метильная группа хинолинового ядра, находя­ щаяся в а - или ^-положениях, характеризуется способностью вступать в реак­ ции конденсации. С формалином хинальдин образует спирт (I), с бензальдегидом — бензилиденхинальдин (II):

СН СН

Ряд замещенных хинолина используется в синтезе лекарственных препаратов и красителей.

8-0 к с и х и н о л и н , о к с и н , получаемый по реакции Скраупа, широко применяется в качестве реагента в аналитической химии. Пространственная близость гидроксильной группы и неподеленной

пары электронов атома азота обусловливает возникновение водород­ ной связи между этими группами.

СН СН

НС С СН

НС1C11сС СН 8-оксихинолин, оксин

\ / \ f

СN

Это проявляется в низкой температуре плавления (75—76° С) и летучести с паром. С рядом металлов 8-оксихинолин образует нераство­ римые координационные комплексы («хелаты»):

СN

он

Это свойство 8-оксихинолина используется в анализе.

3. Изохинолин

Изохинолин, подобно хинолину, содержит конденсированные пи­ ридиновые и бензольные кольца. В этом случае, однако, они соедине­ ны не в а-, (5-, a в (5-, ^-положениях пиридинового кольца:

Изохинолин можно рассматривать как нафталин, в котором СН-группа в Р -положении замещена атомом азота.

Такое строение подтверждается как реакциями распада, так и синтезом. Изохинолин выделяют из сырой хинолиновой фракции каменноугольной смо­ лы (содержание около 1%), используя большую его основность или же переводя

его в кислый сульфат, не растворимый в этиловом спирте. Кислые сульфаты хи­ нолина и хинальдина хорошо растворимы в спирте. Изохинолин был также изолирован из основных фракций погонов нефти с т.кип. 236—280° С. Он бес­ цветен, т.пл. 23° С, т.кип. 240° С. По запаху и другим свойствам очень похож на хинолин. Большое количество алкалоидов являются производными изохинолина.

Одним из наиболее важных методов синтеза изохинолина является дегидра­ тация ацильных производных р-фенилэтиламина Р2О5 в кипящем ксилоле (реак­ ция Бишлера—Напиральского):

Полученное дигидропроизводное подвергается дегидрированию, чаще всего над палладием.

При окислении изохинолина перманганатом разрушаются как бензольное, так и пиридиновое ядра и образуется смесь фталевой и цинхомероновой кислот:

4.Акридин

Акридин является дибензопиридином и относится к хинолину так же, как антрацен к нафталину. Его можно рассматривать как антра­

Светится при трении (триболюминесценция). Разбавленные растворы име­ ют синюю флуоресценцию. Соли акридина в разбавленных растворах обладают зеленой флуоресценцией. При дальнейшем разбавлении, вызывающем гидролиз, флуоресценция переходит в синюю, характерную для свободного акридина. Обладает характерным запахом, вызывает раздражение дыхательных путей, раздражает кожу, откуда и произошло его название (асег — едкий).

Акридиновое ядро составляет основу некоторых алкалоидов. Многие син­ тетические производные акридина являются ценными лекарственными препа­ ратами и красителями.

Способ получения. Несмотря на то, что акридин содержится в каменно­ угольной смоле, его производные и сам акридин получаются синтетически из производных бензола.

1. Наиболее общим способом получения акридина является циклизация о-анилинобензойной кислоты:

HI

Замыкание цикла может быть достигнуто с помощью серной кислоты и в этом случае образуется 9-оксиакридин (I) (акридон II), который может быть восстановлен амальгамой натрия в дигидроакридин (III), (акридан), который затем окисляют хлоридом железа в акридин.

Однако чаще всего циклизацию производят с помощью РОС1з и при этом получают 9-хлоракридин:

Cl

СН N СН

Хлор, находящийся в мезо-положении, отличается большой реакционной способностью и легко может быть замещен алкокси-, аминогруппой или водо­ родом. Используя замещенные о-анилинобензойные кислоты, можно пригото­ вить различные производные акридина.

2. Другой метод ограничен получением 3- и 6 -диаминоакридинов. Он за­ ключается в конденсации ж-фенилендиамина с муравьиной кислотой или фор­ мальдегидом:

Химические свойства. Акридин является слабым основанием, образует соли, такие, как хлоргидрат, нитрат, пикрат и т. п., окрашенные четвертичные аммониевые соли (соединения акридиния) и N-окись (при обработке гидропе­ рекисью бензоила).

Акридин кипит при высокой температуре без разложения и не изменяется при сплавлении с едким кали. Окисление перманганатом частично разрушает молекулу с образованием акридиновой кислоты (2,3-хинолиндикарбоновая кис­ лота) (I), однако дихромат в уксусной кислоте не разрушает циклической струк­

и

N

К2СгаО, + CHjCOOH

Ч Л / V

LI

О

111

Имеется сходство между акридином и антраценом, которое выражается в восстановлении акридина натрием в водных или спиртовых растворах или при каталитическом гидрировании в 9,10-дигидроакридин (ср. стр. 508).

Присоединение натрия с образованием 9,.10-динатриевого производного, которое со спиртом дает акридан, напоминают реакцию натрия с антраценом.

Некоторые реакции акридина напоминают реакции пиридина и его произ­ водных. Литийалкилы присоединяются к акридину в положения 9, 10, т. е. по концам сопряженной системы. Последующий гидролиз дает производное 9,10дигидроакридина.

Мезо-метилакридин, подобно 4-пиколину, конденсируется с альдегидами. 9-Хлоракридин в отличие от изомеров проявляет большую реакционную

IV. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ

Наибольший интерес из этой группы циклических соединений представляют ароматические системы, содержащие два атома азота,

Пиридазины в природе не найдены. Некоторые соединения с таким циклом имеют практическое значение. Так, например, гидразид малеи­ новой кислоты применяется как избирательный ингибитор роста расте­ ний (борьба с сорняками).

Некоторые производные пиразина встречаются в природе, например антибиотик аспергиловая кислота. Пиразиновый цикл лежит в основе ряда синтетических лекарственных веществ.

Производные пиримидина играют исключительно важную роль во многих биологических процессах. Они являются, например, фраг­ ментами нуклеиновых кислот (стр. 597), некоторых витаминов и коэнзимов. Пиримидиновое кольцо является составной частью кольца распространенных в природе пуринов, например мочевой кислоты (стр. 263). Многие синтетические производные пиримидина приме­ няются в качестве лекарственных веществ (сульфодиазин и др.). Поэто­ му из всех диазинов в данном учебнике рассматривается только пири­ мидин.

1. Пиримидин

Пиримидин — бесцветное кристаллическое соединение. Т. пл. 21° С. Т. кип. 124° С. Легко растворим в воде.

Один из наиболее важных методов приготовления пиримидина основан на таутомерном поведении барбитуровой кислоты, которая может существовать в кето- и енольной форме и в последней реагиру­ ет с хлорокисью фосфора с образованием трихлорпиримидина, кото­ рый при восстановлении дает пиримидин: