Акридин и его производные

Акридин – это система из трех конденсированных шестичленных колец:

_{8 9 1}

_{7 2}

14 π-электронов

_{6 3}

N N

^{5 10 4}

акридин

Акридин, как и хинолин, входит в состав каменноугольной смолы. Он представляет собой кристаллы бледно-желтого цвета с температурой плавления 108⁰С, является слабым основанием. Растворы акридина имеют фиолетовую флуоресценцию.

Акридиновые соединения используют в качестве лекарственных препаратов, например, риванол (2-этокси-6,9-диаминоакридин) для лечения гнойных инфекций:

NH₂

OCH₂CH₃

H₂N N

риванол

Некоторые производные аминоакридина являются антибактериальными средствами, например, акрихин (соль, производное 9-аминоакридина), обладающий антималярийным действием:

CH₃

NHCHCH₂CH₂CH₂N⁺H(C₂H₅)₂Cl^–

CH₃O

N Cl

акрихин

Соединения акрихина применяют в аналитической химии как флуоресцирующие индикаторы и для различных микро- и полумикрохимических определений.

Алкалоиды

Многие азотсодержащие гетероциклические производные, преимущественно растительного происхождения, относятся к важному классу природных соединений, называемых алкалоидами. Пути биосинтеза алкалоидов и их биологическая роль до конца не выяснены. Они могут находиться в любой части растений. Например, опий содержится в семенах, никотин – в листьях, аконит – в клубнях, хинин – в коре и т. д. Содержание алкалоидов в растениях, в которых они находятся преимущественно в виде органических или минеральных солей, невелико, обычно 1-2%. Однако в некоторых растениях, например хинное дерево, их содержание повышается до 10-15%. В большинстве случаев алкалоиды – кристаллические соединения. Они оптически активны и вращают плоскость поляризации света преимущественно влево.

Классификация алкалоидов, весьма разнообразных по химическому строению, основана на характере гетероциклических колец, входящих в их состав. Поэтому алкалоиды рассматриваются как гетероциклические производные пирролидина, пирролизидина, индола, пиридина и пиперидина, хинолина и изохинолина, хиноксалина, акридина, имидазола, пурина. Менее распространены стероидные и алициклические алкалоиды.

Алкалоиды группы пиридина и пиперидина – конин, никотин, анабазин и др. Конин содержится в растениях семейства болиголовых. Это бесцветная жидкость с температурой кипения 165,9⁰С и удельным вращением [α]_D = +15,7⁰, очень ядовита, вызывает паралич дыхательных органов, действует на центральную нервную систему. Конин – первый алкалоид, полученный синтетически в 1886 г. А. Ланденбургом конденсацией α-пиколина с уксусным альдегидом:

[H]

+ CH₃CHO

–H₂O *

N CH₃ N CH = CH – CH₃ N CH₂CH₂CH₃

H

α-пиколин α-пропенилпиридин конин

(α-пропилпиперидин)

Никотин содержится в листьях табака наряду с анабазином, N-метиланабазином и др. Общее содержание алкалоидов в сухих листьях табака составляет 4-6%. В свободном виде никотин – бесцветная маслянистая жидкость с запахом табака, удельное вращение [α]_D = +169,3⁰. Никотин крайне токсичен, смертельная доза для человека ~ 40 мг,в малых концентрациях возбуждает центральную нервную систему и повышает кровяное давление. Он обладает также инсектицидными и фунгицидными свойствами, поэтому используется в сельском хозяйстве для опрыскивания растений.

Строение никотина было установлено его ступенчатым расщеплением. Так, окисление оксидом хрома (VI) привело к никотиновой кислоте (β-пиридинкарбоновой кислоте), что указывало на наличие в никотине пиридинового кольца, связанного в β-положении с кольцом состава С₅Н₄N. Строение последнего было установлено окислением иодметилата в щелочной среде в производное пиридона – метилникотон, который, в свою очередь, был окислен оксидом хрома (VI) в N-метилпирролидин-α-карбоновую кислоту – гигриновую кислоту (П. Каррер, 1925 г.):

COOH

[O] N CH₃J N J

CH₃ CH₃

N N N

никотиновая CH₃

кислота никотин N-иодметилат никотина

K₃[Fe(CN)₆] N CrO₃

(HO^–) N CH₃ HOOC N

CH₃ O CH₃

N-метилникотин гигриновая кислота

Строение никотина было подтверждено его синтезом.

Кокаин содержится в листьях кока (1,5 – 2%) наряду с другими алкалоидами. Это кристаллическое соединение с удельным вращением [α]_D = – 15,8⁰. Применяется в медицине как местное анестезирующее средство. Большой недостаток кокаина – сначала возбуждающее, а затем тормозящее действие на центральную нервную систему. Синтез кокаина из простейших элементов осуществлен Р. Робинсоном (1917 г.).

Алкалоиды коры хинных деревьев, из которых наиболее важен хинин, содержат хинолиновое ядро.

Хинин – бесцветное кристаллическое соединение горького вкуса, токсичное, с удельным вращением [α]_D = 284⁰. Как лечебное средство против малярии хинин применялся жителями горных районов Анд задолго до испанского завоевания. Ввезенная в Европу в XVII веке хинная корка менялась на золото (по массе). После выделения хинина (В. Пелльтье, Ж. Кавенту, 1820 г.) П. Рабе в 1908 г., суммируя накопленные данные, предложил его структурную формулу:

CH = CH₂

CH₂

HO CH₂

C N

H₃CO H CH = CH₂

или

N

H

N H

C

R OH

хинин (R – остаток хинолина)

В 1944 г. Р. Вудворд и В. Деринг синтезировали хинин. До 30-х годов XX века хинин был единственным противомалярийным средством. Однако сейчас многочисленные синтетические препараты ряда хинолина (плазмохин и плазмоцид) и акридина (акрихин) с успехом заменяют хинин. Плазмохин, введенный в медицинскую практику в 1926 г., явился первым синтетическим заменителем хинина:

H₃CO

N

NH – CH – CH₂ – CH₂ – CH₂N(C₂H₅)₂

CH₃

плазмохин