Еще в начале хх в. Было найдено, что реакция хинолина (изохинолина, фенантридина) с хлорангидридами кислот и цианидом натрия дает устойчивые соединения Райсерта (реакция Райсерта):
При кислотном гидролизе протон -аддукта смещается к атому кислорода карбонильной группы, образуется хинолинкарбоновая кислота и альдегид. Это превращение позволяет получать широкий круг альдегидов.
N-Оксиды азинов легко вступают в реакции нуклеофильного замещения водорода. Так при взаимодействии хинолин-N-оксида с тозилхлоридом и спиртами в присутствии триэтиламина образуются 2-алкоксихинолины:
Аналогично N-оксиды реагируют с N-, P- и С-нуклеофилами.
Реакция с С-нуклеофилом используется в синтезе промежуточного продукта при получении диазепама. Препарат диазепам (седуксен, реланиум, сибазон, валиум) является транквилизатором. Полный синтез препарата приведен в разделе 2.7.
При взаимодействии п-нитрохлорбензола с цианистым бензилом в щелочной среде в условиях реакции нитрил фенилуксусной кислоты, как СН-кислота, образует анион, который атакует молекулу нитрохлорбензола с получением -аддукта. Его стабилизация происходит за счет отщепления цианистого натрия, дегидратация приводит к производному бензоизоксазола. Выход бензоизоксазола составляет 70 %.
Кине-, телезамещение водорода. Как уже отмечалось, при взаимодействии нуклеофила с ареном быстро образуются -аддукты Сервиса. Это объясняет аномальное течение реакций нуклеофильного замещения, когда нуклеофил встает в о- или м-положение к нуклеофугной группе (кине- и теле-замещение).
Так при взаимодействии 2,3-динитронафталина с гидразин гидратом, в отличие от о-динитробензола, образуется 1-гидразино-3-нитронафталин:
При взаимодействии о-нитробензонитрила с цианид ионом также наблюдается нуклеофилное замещение:
В Н-аддукте происходит атака кислорода нитрогруппы с образованием оксазиридиноксида. Его расщепление дает 2,6-дицианофенол и оксид азота.
В качестве примера теле-замещения можно привести реакцию амида калия в жидком аммиаке с 8-хлор-1,7-нафтиридином:
В отличие от классической реакции Чичибабина, в данном случае отщепляется хлороводород, а не водород.
2.2.3.5. Замещение гидроксигрупп
Фенолы, не содержащие электроноакцепторных группировок, вступают в реакцию аминирования при высоких температурах. Так фенол реагирует с аммиаком в паровой фазе при давлении 20 МПа и температуре 400 оС на стационарном алюмосиликатном катализаторе, давая анилин с выходом 98 %.
C6H5-OH → C6H5-NH2
Метод может конкурировать с традиционным способом получения анилина из нитробензола. Следует отметить, что в этом варианте практически нет отходов.
Стабилизатор каучуков 2-фениламинонафталин получают из анилина и нафтола-2 при 240 – 250 оС в расплаве с добавкой хлорида анилиния или бензолсульфокислоты:
Процесс ведут в течение 6 ч при отгонке воды. Полученный продукт перегоняют в вакууме. При более низкой температуре идет замещение в полигидроксипроизводных. Пропускание аммиака в расплав резорцина при 160 оС приводит к м-аминофенолу. Реакцией с диметил- и диэтиламинами получают соответствующие производные м-аминофенола:
Важное промышленное значение имеет замещение гидроксигруппы на аминогруппу в присутствии солей сернистой кислоты (реакция Бухерера). Эта группа реакций не относится к нуклеофильному замещению в ароматическом ряду, т. к. механизм процесса другой. Он представлен на схеме:
Гидросульфит натрия присоединяется по двойной связи молекулы 1-окси-нафталина с получением 1-оксотетралин-3-сульфокислоты. Амины реагируют с кетогруппой по механизму присоединения-отщепления (см. раздел 2.2.2). После отщепления воды уходит также и сульфогруппа. При получении неозона Д по этому способу реакция идет в воде уже при 110 – 120 оС вместо 240 – 250 оС в отсутствии гидросульфита натрия. Данным методом синтезируют азосоставляющие: Гамма-кислоту, кислоту Тобиаса и Н-кислоту (аминонафталинсульфокислоты). Способ используется при получении препарата митоксантрон, который является синтетическим аналогом антрациклиновых антибиотиков. Митоксантрон используют для лечения рака молочной железы с локальными и отдаленными метастазами, острого лейкоза и миелолейкоза. Препарат нарушает структуру и функции ДНК, блокирует топоизомеразу II в раковых клетках.
Восстановленный тетрагидроксиантрахинон (лейкотетрагидроксиантрахинон) может находиться в двух таутомерных формах. С амином в бутаноле при 100 оС реагирует форма диона, образующееся аминопроизводное окисляют кислородом воздуха до целевого продукта.
Следует отметить то, что препарат окрашивает животные ткани и может вызвать мутации. Поэтому при его синтезе необходима тщательная защита персонала от контакта с веществом.