Хинолин и изохинолин: Скрауп и Бишлер — Напиральский
Хинолины
linkОпора
- Урок 357. Пиридин: строение и основность — объяснять основность и ароматичность пиридина
- Урок 184. Активирующие и дезактивирующие заместители — сравнивать скорости замещения
Хинолин — бензольное кольцо, сочленённое с пиридином (урок 357); его ядро входит в хинин и многие противомалярийные лекарства. Пиридиновое кольцо хинолина собирают на готовом анилине: аминогруппа присоединяется к карбонильному соединению, а замыкание кольца идёт электрофильным замещением в орто-положение. Разные карбонильные партнёры дают разные заместители в пиридиновом кольце.
Как получить хинолин
- В синтезе Скраупа анилин нагревают с глицерином, концентрированной серной кислотой и нитробензолом (окислителем); сульфат железа(II) смягчает реакцию.
- Глицерин отщепляет воду и превращается в акролеин, анилин присоединяется к нему по Михаэлю и даёт 3-(фениламино)пропаналь, кольцо замыкается электрофильным замещением в орто-положение, после отщепления воды образуется 1,2-дигидрохинолин, и он окисляется в хинолин.
- Пара-заместитель анилина оказывается в положении 6 хинолина, орто-заместитель — в положении 8, а мета-заместитель даёт смесь 5- и 7-изомеров.
- В синтезе Дёбнера — Миллера анилин с еналем \(\ce{RCH=CHCHO}\) даёт 2-R-хинолин, в синтезе Комба анилин с 1,3-дикетоном \(\ce{RCOCH2COR}\) — 2,4-диR-хинолин, а в синтезе Фридлендера 2-аминобензальдегид с кетоном \(\ce{RCOCH2R'}\) (в основании) — хинолин с R у C2 и R′ у C3.
Примеры
1. 8-Гидроксихинолин. 2-Аминофенол по Скраупу даёт 8-гидроксихинолин (оксин) — реагент на ионы металлов: орто-заместитель анилина оказывается в положении 8.
2. Синтез Дёбнера — Миллера. Анилин с 2-метилпент-2-еналем в кислоте с окислителем даёт 2-этил-3-метилхинолин: β-атом еналя становится атомом C2, а α-атом — атомом C3.
errorРеакция Скраупа бурная
Смесь анилина, глицерина и серной кислоты при нагревании разогревается сама и может выбросить содержимое колбы. Добавки сульфата железа(II) или борной кислоты делают реакцию спокойнее.
edit_noteПопробуйте сами
Какой хинолин получится по Скраупу из 2-метиланилина?
expand_moreПоказать решение
8-Метилхинолин.
Изохинолины и реакции
В изохинолине атом азота стоит в положении 2, и его кольцо собирают иначе — на β-арилэтиламине. Замыкание кольца и здесь идёт электрофильным замещением в ароматическом кольце (урок 184), поэтому доноры вроде метоксигрупп сильно облегчают реакцию. Так построены многие алкалоиды, например папаверин.
Как получить изохинолин
- В синтезе Бишлера — Напиральского β-арилэтиламин превращают хлорангидридом в амид, амид при нагревании с \(\ce{POCl3}\) или \(\ce{P2O5}\) замыкается в 3,4-дигидроизохинолин, а палладий на угле при нагревании отщепляет водород и даёт изохинолин.
- В синтезе Пикте — Шпенглера β-арилэтиламин с альдегидом RCHO в кислоте даёт 1-R-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин; триптамин реагирует особенно легко и даёт тетрагидро-β-карболины.
- Доноры (OMe, OH) в пара-положении к месту замыкания ускоряют реакцию, а кольцо замыкается на свободный орто-атом к цепи.
- Электрофил атакует хинолин и изохинолин в бензольное кольцо (положения 5 и 8), а нуклеофил — в пиридиновое: хинолин — в положения 2 и 4, изохинолин — в положение 1. Азот алкилируется и окисляется в N-оксид, как у пиридина, а \(\ce{KMnO4}\) разрушает бензольное кольцо хинолина.
Примеры
1. Нитрование хинолина. Хинолин с азотной и серной кислотами при 0 °C даёт смесь 5- и 8-нитрохинолинов: электрофил атакует бензольное кольцо.
2. Синтез Пикте — Шпенглера. Гомовератриламин с ацетальдегидом в кислоте даёт 6,7-диметокси-1-метил-1,2,3,4-тетрагидроизохинолин (салсолидин): атом C1 приходит из альдегида.
errorКакой атом становится C1
В синтезе Бишлера — Напиральского атом C1 изохинолина — бывший карбонильный атом ацильной группы: ацетил даёт 1-метилизохинолин, а формил — незамещённый изохинолин. В синтезе Пикте — Шпенглера атом C1 приходит из альдегида.
edit_noteПопробуйте сами
Какой изохинолин получится по Бишлеру — Напиральскому из N-[2-(3,4-диметоксифенил)этил]формамида после дегидрирования?
expand_moreПоказать решение
6,7-Диметоксиизохинолин: формильная группа даёт незамещённый атом C1.
push_pinГлавное
Скрауп: анилин + глицерин + концентрированная \(\ce{H2SO4}\) + окислитель (нитробензол): глицерин дегидратируется в акролеин, анилин присоединяется по Михаэлю, альдегид замыкает кольцо на орто-атом, 1,2-дигидрохинолин окисляется. Пара-замещённый анилин даёт 6-замещённый хинолин, орто — 8-замещённый. Дёбнер — Миллер: вместо акролеина — еналы (кротоновый альдегид → 2-метилхинолин); Комб: анилин + 1,3-дикетон → 2,4-дизамещённый хинолин; Фридлендер: 2-аминобензальдегид + карбонильное соединение с группой \(\ce{CH2}\) → хинолин. Бишлер — Напиральский: N-ацил-β-арилэтиламин + \(\ce{POCl3}\) → 3,4-дигидроизохинолин (C1 — бывший карбонил ацила), затем дегидрирование (Pd); Пикте — Шпенглер: β-арилэтиламин + альдегид, кислота → 1,2,3,4-тетрагидроизохинолин. Электрофил атакует хинолин и изохинолин в бензольное кольцо (C5 и C8), нуклеофил — в пиридиновое (хинолин — C2 и C4, изохинолин — C1).
Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.