吖啶

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吖啶
IUPAC名
acridine
吖啶 或 10-氮杂蒽
别名 氮蒽,氮杂蒽,杂氮蒽,一氮蒽,二苯并吡啶,2,3-苯并喹啉
识别
CAS号 260-94-6
PubChem 9215
ChemSpider 8860
SMILES
InChI
InChIKey DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYAF
ChEBI 36420
性质
化学式 C13H9N
摩尔质量 179.217 g·mol⁻¹
外观 无色或浅黄色片状或针状结晶
密度 1.005
熔点 107 °C
沸点 346.726 °C
溶解性 微溶于水
溶解性(其他溶剂) 易溶于乙醇乙醚烃类二硫化碳
危险性
警示术语 R:R22
安全术语 S:S22, S36
欧盟分类 有害 Xn
主要危害 刺激性,致癌
闪点 153.796 °C
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

吖啶英语Acridine,汉语发音为“阿定”)是一种含杂环有机化合物,其化学式为C13H9N。吖啶的分子结构与类似,可视作蒽的中间环系上的一个CH被氮取代后形成的物质,因此也被称为氮蒽、一氮蒽或夹氮蒽。吖啶可以从煤焦油中提取,也可以通过其他方法合成。吖啶的衍生物多为染料,也是制取某些杀菌剂和药物的母体。

发现与命名[编辑]

天然的吖啶和结构相似的蒽共存于煤焦油中。1870年德国化学家卡尔·格雷贝海因里希·卡罗从煤焦油中的蒽组分里第一次分离出了吖啶,他们用的是如下的方法:

  1. 用稀硫酸洗涤粗煤焦油
  2. 洗涤后的酸溶液加入重铬酸钾,生成重铬酸吖啶沉淀
  3. 在沉淀中加入氨水,重新溶解,得到吖啶[1]

分离出的吖啶带有刺激性气味,并且对皮肤有刺激性,故采用“acris”(意为刺激性的)来为之命名,之后研究者采用了多种编号方式来标记吖啶上的碳原子和氮原子。后来,格雷贝于1893年提出的方式被广泛承认,即以氮原子的位置为10,氮原子的对位为9,之后依次标记1-8位[2]

合成方法[编辑]

除了从煤焦油中提取吖啶以外,还有多种合成吖啶的途径。

  • A·Bernthsen和F·Bender发现在氯化锌的作用下,二苯胺可以和羧酸发生脱水反应,生成9位上有取代的吖啶,当所用羧酸为甲酸时,所得即为吖啶,这被称为伯恩特森吖啶合成[3]
Bernthsen Acridine Synthesis Scheme.png
  • 邻氯苯甲酸苯胺在碱性条件下反应,可以得到二苯胺-2-羧酸(diphenylamine-2-carboxylic acid,简称DPC)。用硫酸并环后可得吖啶酮,用戊醇和钠还原吖啶酮可以得到9,10-二氢吖啶,之后用三氯化铁氧化,得到吖啶[4]
  • 2-硝基苯甲醛可以与苯发生Lehmstedt-Tanasescu反应,生成吖啶酮,之后经过类似的还原和氧化过程,生成吖啶。
  • 可以用邻羟甲基二苯胺(Hydromethyldiphenylamine)进行干馏得到[5]

性质[编辑]

物理性质[编辑]

吖啶是无色或浅黄色片状或针状结晶,属于斜方晶系。吖啶的针状晶体会在110 °C熔化。吖啶微溶于热,可溶于1,4-二噁烷[6]。吖啶分子的共振能大概是105kcal/mol。

化学性质[编辑]

吖啶的水溶液呈弱碱性,pKa为5.6, 与吡啶相仿,其中的氮可以与比较强的酸反应,形成可溶性的铵盐。因此在煤焦油中加入稀硫酸后,吖啶可以形成盐而被溶解,与蒽分离开。吖啶盐的稀溶液有蓝绿色荧光,稀的吖啶盐溶液显露绿色荧光,继续稀释时,由于盐的水解,吖啶的成分增多,逐渐变为紫色荧光[4]。由于溶液的颜色会随溶液的pH值产生变化,变色范围是4.5~5.5,所以可以用来做酸碱指示剂。吖啶中的氢被氨基取代后生成氨基吖啶,由于共轭效应增强,氨基吖啶的碱性较强。

吖啶结构中的9和10两个位置的化学性质较其他位置活泼,比如氢化时,会首先生成9,10-二氢吖啶。由于10位上氮的影响,吖啶的9位上的电子密度较低,易于发生亲核取代,如吖啶可以在液氨中与氨基钠反应,生成9-氨基吖啶[5]。吖啶中的苯环上较难发生亲电取代反应,但高温下可与发生溴化反应、生成2-溴吖啶和2,7-二溴吖啶。吖啶也可以发生硝化和磺化反应等,但硝化产物为混合物,以9-硝基吖啶居多。

应用[编辑]

吖啶黄

吖啶的衍生物多为染料、1912年保罗·埃尔利希以吖啶黄为母体合成了治疗非洲锥虫病的药物,开创了将吖啶染料用于合成杀菌剂和药物的研究领域[7]。在吖啶的常见衍生物中,9-氨基吖啶英语9-Aminoacridine是种染料,可作局部杀菌剂,也是抗疟疾阿的平英语Quinacrine的母体。吖啶3和6两个位置的氢被氨基取代后是药物普罗黄素英语Proflavine的主要成分。3,6-二氨基吖啶的季铵盐吖啶黄是一大类吖啶染料的母体[4]

危害[编辑]

吖啶有辛辣刺激性气味,对皮肤、眼和鼻都有刺激性,被认为是一种致癌物。吖啶可以与DNA作用,产生多余的碱基,引起读码框移位。[8]如果这种移位发生编码序列,会造成编码后的蛋白质失去活性。

参考文献[编辑]

  1. ^ Graebe, C; H. Caro. Ann. Chem. 1871, 187: 265–283. 
  2. ^ R. Morrin Acheson. The Chemistry of Heterocyclic Compounds, Acridines. John Wiley & Sons. 2009: 1–2. ISBN 9780470188095. 
  3. ^ Bernthsen, A; F. Bender. Chem. Ber. 1883, 16: 1971. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 中国大百科全书(第二版). 北京: 中国大百科全书出版社. 2009: 1–1. 
  5. ^ 5.0 5.1 Raj K. Bansal. Heterocyclic Chemistry 3rd. New Age International limited (P) ltd. 1999: 360–363. ISBN 81-224-1212-2. 
  6. ^ chemical book. [2013-01-15]. 
  7. ^ K. R. Mahadik. Concise Organic Pharmaceutical Chemistry (phar.Che-Ii). Pragati Books Pvt. Ltd. 2008: 2.3. 
  8. ^ Herman RK, Dworkin NB. Effect of gene induction on the rate of mutagenesis by ICR-191 in Escherichia coli. Journal of Bacteriology. 1971-05, 106 (2): 543–50 [2013-01-15]. PMC 285129. PMID 4929867.