30.2. Хинолин и изохинолин.

Эти соединения впервые были выделены из каменноугольной смолы:

Хинолин хинальдин, изохинолин

2-метилхинолин

30.2.1. Методы синтеза.

Для примера приведем приведем синтез Дебнера-Миллера: конденсация смеси двух альдегидов (или --ненасыщенных альдегидов) с анилином в присутствии ZnCl₂ + HCl:

2 О=СНСН₃ СН₃СН=СНСОН кротоновый альдегид

 Н₂О

Н ₂С=О + СН₃ СН=О СН₂=СНСОН акролеин

 Н₂О

В качестве окислителя на последней стадии здесь применяют азометины RCH=NR’ (основания Шиффа), которые восстанавливаются до аминов RCH₂NHR’. Из кротонового альдегида получается хинальдин.

30.2.2. Химические свойства.

Хинолин и изохинолин – слабые основания, поэтому образуют соли с сильными кислотами.

30.2.2.1. Реакции электрофильного замещения.

Хинолиновые и изохинолиновые кольца дезактивированы, поэтому реакции идут в 6 и 8 положения конденсированного бензольного кольца (показано на примере хинолина), на что указывают резонансные структуры:

В случае нитрования и сульфирования азот сначала протонируется, а для протонированного хинолиниевого катиона возможны резонансные структуры, принципиально не отличающиеся от структур для нейтрального хинолина:

Из этих структур следует, что наибольшая электронная плотность должна быть в положениях 6 и 8, что и подтверждается реакциями:

30.2.2.2. Реакции восстановления и окисления.

Восстанавливается легче хинолиновое кольцо, окисляется легче бензольное кольцо:

1,2,3,4-тетрагидро- декагидрохинолин

хинолин

хинолиновая (или 2,3-пиридиндикарбоновая) кислота

30.2.2.3. Реакции по азоту:

N-метилхинолиний йодид

30.2.2.3. Реакции нуклеофильного замещения:

Нуклеофилы атакуют ядро, в котором имеет место электронодефицит, т.е. то ядро, где азот:

2 -гидроксихинолин 2-аминохинолин

Хинолин, изохинолин и их производные входят в структуру алкалоидов: хинина, морфина, героина, кодеина и др.

Лекция № 31. ШЕСТИЧЛЕННЫЕ ГЕТЕРОЦИКЛЫ С ДВУМЯ ГЕТЕРОАТОМАМИ

31.1. Одноядерные шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами.

Соединения, содержащие в цикле по одному атому азота и кислорода, называются оксазинами, азота и серы – тиазинами, кислорода и серы – оксатинами, два атома азота - диазинами:

1,4-оксазин 1,4-тиазин 1,2-окса- пиридазин пиримидин пиразин

тин 1,2-диазин 1,3-диазин 1,4-диазин

о-диазин м-диазин п-диазин

Из приведенных гетероциклов для биохимии имеют важное значение соединения с двумя атомами азота - диазины, входящие в состав важных природных веществ: ферментов, витаминов, нуклеиновых кислот, а также лекарств, гербицидов и др.

31.1.1. Методы синтеза диазинов.

Пиридазин можно синтезировать из малеинового диальдегида и гидразина:

Пиримидин может быть синтезирован из малонового эфира и мочевины (карбамида):

лактамная лактимная

таутомерные формы бар-

битуровой кислоты

Необходимо отметить, что производные барбитуровой кислоты (барбитураты) применяют в качестве снотворного.

Пиразин можно синтезировать из -аминокетонов:

31.1.2. Свойства пиримидина.

Пиразин и пиридазин используются в органическом синтезе, производные пиридазина используются в качестве гербицидов. Наиболее важное значение имеет пиримидин – он входит в состав ферментов, витаминов, нуклеиновых кислот. Последние берут участие в процессах синтеза белка в организме (программируют этот синтез) и ответственны таким образом за передачу наследственных признаков.

П иримидин, как и все азины, является ароматической системой, по свойствам напоминающей пиридин. Однако, вследствие наличия в кольце двух электроотрицательных атомов азота отличается от пиридина приблизительно так же, как пиридин от бензола. Пиримидин образует соли, но только по одному атому азота:

Пиримидинийхлорид

В реакции галогенирования, сульфирования и нитрования не вступает. Однако, такие реакции возможны, если пиримидиновое основание содержит активирующие заместители типа ОН или NH₂. Например, идет электрофильное замещение:

2-амино-5-бромпиримидин

Зато в реакции нуклеофильного замещения пиримидин вступает достаточно легко в положения 2, 4 и 6. Например:

4 -метилпири- 2,6-диамино-4-метил-

мидин пиримидин

31.1.3. Производные пиримидина.

Из производных пиримидина уже упоминались барбитуровая кислота и барбитураты.

В состав нуклеиновых кислот пиримидин входит в виде гидрокси- и аминопроизводных, которые называются пиримидиновыми основаниями. Их три.

Урацил (2,4-дигидроксипиримидин) представлен на следующей странице, он находится в лактам – лактимной таутомерии, причем, в растворе преобладает лактимнаяформа.

Л актимная и лактамная формы урацила

Тимин:

Ц итозин: