异喹啉

title: 物理性质.
content: 异喹啉是无色低熔点片状结晶、固体或液体,有类似茴香油和苯甲醛混合物的香味,通常存放后颜色会发黄。存在于煤焦油和骨油中。微溶于水,溶于稀酸,能与多种有机溶剂混溶。能随水蒸气蒸发。具吸水性。有碱性,p"K" = 5.4,碱性较喹啉强,比吡啶略强,能与各种酸成盐,其盐酸盐熔点 209°C。
title: 历史.
content: 1885年 Hoogewerff 和 van Dorp从煤焦油喹啉馏分中用分级结晶法获得了硫酸异喹啉。同年 Gabriel完成了异喹啉的合成。1914年 Weißgerber利用异喹啉和喹啉之间的碱性差异,发展了一种更为有效的分离方法。
title: 生产.
content: 工业上主要以煤焦油粗喹啉馏分为原料,通过磺化、分级结晶、过滤、重结晶、氨水分解、洗涤和精馏生产异喹啉。
title: 化学性质.
content: 异喹啉的化学性质与吡啶和喹啉相似,质子化、烷基化、酰化以及被过氧酸氧化都在 "N" 原子上进行,亲电芳香取代和亲核芳香取代反应主要在环上的 "C" 原子上进行。
title: 取代反应.
content: 异喹啉的亲电芳香取代活性高于吡啶,优先发生在异喹啉环的 5- 和 8-位,以 5-位产物为主。通过"N"-质子化进行苯环上"C"-质子化然后进行质子交换,需要硫酸这样的强酸,而且反应在 C-5 上比 C-8 上快。亲核芳香取代在异喹啉的杂环进行,优先发生在 1-位。例如,异喹啉经过 Chichibabin反应可得1-氨基异喹啉;与正丁基锂发生 Ziegler反应得到1-正丁基异喹啉,这个反应的一级加成产物1-正丁基-1,2-二氢异喹啉受稠合苯环的影响而得到稳定,可被分离出来,经硝基苯氧化可在碳上取代,并恢复异喹啉环的芳香性。  异喹啉可以在高温下通入氢气流与氢氧化钾反应而直接羟基化,产物是1-异喹啉酮。  异喹啉 3-位的卤素表现出与卤代苯相似的性质,但 1-位的卤素具有与 α- 和 γ-卤代吡啶相似的敏感性,很容易发生亲核芳香取代。例如,1,3-二氯异喹啉可选择性地被甲氧基取代为 1-甲氧基-3-氯异喹啉。然而,3-卤代异喹啉惰性的一个明显例外是 3-溴代异喹啉与氨基钠通过ANRORC机理发生的取代反应,在这个反应中环氮原子变为取代基上的氮原子,生成3-氨基异喹啉。  异喹啉在苯甲酰氯等酰化试剂的作用下,与氰化钾或三甲基氰硅烷发生 Reissert反应,生成 Reissert 化合物 2-酰基-1-氰基-1,2-二氢异喹啉。Reissert 化合物可以发生一系列在合成上有用的转换。  异喹啉可以与过氧化苯甲酰作用,生成多种苯基异喹啉的混合物。如果用异喹啉正离子为作用物,则可通过它在酸性溶液中与亲核性更强的自由基的取代反应,在异喹啉的 1-位引入酰基和酰胺基。
title: 氧化还原反应.
content: 异喹啉被碱性高锰酸钾氧化,两个环都可被降解,得到的是吡啶-3,4-二甲酸和邻苯二甲酸的混合物。而在中性介质中用高锰酸钾氧化,不氧化苯环,只生成邻苯二甲酰亚胺。苯环上的取代基可以影响氧化反应的结果。  用过氧酸氧化异喹啉,得异喹啉"N"-氧化物。  异喹啉可以被催化氢化、氢化试剂或金属还原;也可以实现选择性完全还原或部分还原异喹啉的吡啶环或苯环。催化氢化的产物受反应介质酸性的影响很大:在乙酸中,吡啶环选择性还原生成1,2,3,4-四氢异喹啉;而在浓盐酸中,苯环被选择性还原生成5,6,7,8-四氢异喹啉,进一步还原则生成顺式和反式十氢异喹啉的混合物。  异喹啉用二乙基氢化铝或氢化铝锂还原可以得到很活泼的1,2-二氢异喹啉;在液氨中用锂还原则得到3,4-二氢异喹啉。异喹啉𬭩离子被质子溶剂中的硼氢化钠迅速还原生成1,2,3,4-四氢异喹啉,该反应是确定生物碱结构的一个重要反应。杂环部分迅速被还原,其它可被还原的官能团如羰基可以不受影响。
title: 其他反应.
content: 异喹啉杂环上的甲基具有 CH 酸性,1-位甲基氢酸性大于3-位,因此能够发生酸或碱催化的 C-C 键形成反应。  异喹啉𬭩盐中的吡啶𬭩环较容易进行亲核加成,可与富电子的亲双烯体如乙烯基乙醚发生环加成反应。
title: 合成.
content: 从异喹啉 1 的逆合成分析可以看出,如果从亚胺键的断裂回推,可以通过二羰基化合物 10 作为环合原料。如果算上还原步骤,可用氨基羰基化合物 8 和 4 作为二氢异喹啉的制取原料。另一方面,3,4-二氢异喹啉 5 的 C-1 和 C-4 键断裂可以产生合成子 α-亲电性烯胺 7 以及 β-亲电性烯胺 6,它们也可用作亲电芳香取代环化的原料。  因此,异喹啉及其衍生物的合成方法有:  1、(2-甲酰苯基)乙醛及类似的二羰基化合物与氨发生环化反应生成异喹啉(合成子 10)。如果用羟胺、肼或伯胺代替氨,则可分别得到异喹啉"N"-氧化物、"N"-内铵盐和"N"-取代的异喹啉𬭩离子。  2、Bischler-Napieralski反应:2-芳基乙胺与酰氯或酸酐反应生成酰胺,然后在失水剂作用下环化生成3,4-二氢异喹啉,然后脱氢生成1-取代的异喹啉(合成子 7)。  Pictet-Gams反应:上述反应的改进法,用 β-甲氧基或 β-羟基芳乙胺进行反应,可不经氧化或脱氢,直接得到异喹啉类化合物。反应中有恶唑啉中间体生成。  3、Pictet-Spengler反应:2-芳基乙胺与醛在酸催化下生成亚胺,然后亚胺在酸催化下环化生成1,2,3,4-四氢异喹啉,脱氢得到异喹啉(合成子 7)。  4、Pomeranz-Fritsch合成:芳醛与氨基乙缩醛缩合生成亚胺,亚胺在酸催化下环化为杂环上无取代基的异喹啉(合成子 6)。
title: 用途.
content: 用作合成药物、染料、杀虫剂的中间体及气相色谱固定液。  异喹啉衍生物广泛存在于自然界中,目前已知的异喹啉生物碱有1000多种,是已知生物碱中最大的一类。它们多以异喹啉或四氢异喹啉为母核,又可根据连接基团而细分为异喹啉类、苄基异喹啉类、双苄基异喹啉类、阿扑芬类、原小檗碱类、普罗托品类、吐根碱类、α-萘菲啶类和吗啡类生物碱等九类。  有许多药物是异喹啉的衍生物。著名的异喹啉类生物碱罂粟碱,至今仍是重要的解痉药。抗抑郁药诺米芬辛和抗血吸虫药吡喹酮是从四氢异喹啉衍生而来。

Summary: 异喹啉(Isoquinoline)即苯并formula_1formula_2formula_3吡啶,是由萘中的一个 β-CH 基团被氮替换衍生出来的杂环化合物,与喹啉互为同分异构体,有芳香性。

Isoquinoline: Isoquinoline is a heterocyclic aromatic organic compound. It is a structural isomer of quinoline. Isoquinoline and quinoline are benzopyridines, which are composed of a benzene ring fused to a pyridine ring. In a broader sense, the term isoquinoline is used to make reference to isoquinoline derivatives. 1-Benzylisoquinoline is the structural backbone in naturally occurring alkaloids including papaverine. The isoquinoline ring in these natural compound derives from the aromatic amino acid tyrosine.