異喹啉

{{Chembox
| ImageFile = Isoquinoline numbered.svg
| ImageSize = 180px
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| ImageSize2 = 400px
| IUPACName = Isoquinoline
| OtherNames = 苯并[''c'']吡啶
| Section1 = {{Chembox Identifiers
| CASNo = 119-65-3
| EINECS = 204-341-8
| SMILES = C1(C=NC=C2)=C2C=CC=C1
  }}
| Section2 = {{Chembox Properties
| Formula = C<sub>9</sub>H<sub>7</sub>N
| MolarMass = 129.16
| Appearance = 無(wú)色片狀低熔點(diǎn)固體
| Density = 1.099 g/cm3
| MeltingPt = 26～28 °C
| BoilingPt = 242 °C
| VaporPressure = 5 Pa (20°C)
| RefractIndex = 1.62078 (30°C)
| Solubility = 微溶于水
  }}
| Section3 = {{Chembox Hazards
| EUHazardSymbol = {{Chembox EUHazardSymbol|T}}
| RPhrases = {{R22}}, {{R24}}
| SPhrases = {{S24/25}}, {{S36/37}}, {{S45}}
| LD50 = 360 mg/kg (大鼠經(jīng)口)<ref>Smyth ''et al.'', ''Arch. Ind. Hyg. Occup. Med.'' '''4''', 119 (1951)</ref> 180 mg/kg (大鼠經(jīng)皮)
| FlashPt = 107 °C
  }}
}}

'''異喹啉'''（Isoquinoline）即[[苯并]]<math>\rm \ [</math><math>\ c</math><math>\rm \ ]</math>[[吡啶]]，是由萘中的一個(gè) β-CH 基團(tuán)被氮替換衍生出來(lái)的[[雜環(huán)化合物]]，與[[喹啉]]互為[[同分異構(gòu)體]]，有芳香性。

== 物理性質(zhì) ==

異喹啉是無(wú)色低熔點(diǎn)片狀結(jié)晶、固體或液體，有類(lèi)似茴香油和[[苯甲醛]]混合物的香味，通常存放后顏色會(huì)發(fā)黃。存在于[[煤焦油]]和骨油中。微溶于水，溶于[[稀酸]]，能與多種有機(jī)溶劑混溶。能隨[[水蒸氣蒸餾|水蒸氣蒸發(fā)]]。具吸水性。有[[堿性]]，[[pKa|p''K''<sub>a</sub>]] = 5.4，堿性較喹啉強(qiáng)，比吡啶略強(qiáng)，能與各種酸成鹽，其鹽酸鹽熔點(diǎn) 209°C。

== 歷史 ==

1885年 Hoogewerff 和 van Dorp<ref>S. Hoogewerff and W. A. van Dorp, ''Rec. Trav. Chim. Pays-Bas'', '''4''', 125 (1885).</ref> 從煤焦油喹啉餾分中用分級(jí)結(jié)晶法獲得了[[硫酸]]異喹啉。同年 Gabriel<ref>{{cite journal en|title=Synthese von Derivaten des Isochinolins|author=S. Gabriel|journal=[[Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft]]|year=1885|volume=18|issue=2|pages=3470–3480|doi=10.1002/cber.188501802334 }}</ref> 完成了異喹啉的合成。1914年 Wei?gerber<ref>{{cite journal en|title=über das Isochinolin im Steinkohlenteer|author=R. Wei?gerber|journal=Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft|year=1914|volume=47|issue=3|doi=3175–3181|doi=10.1002/cber.191404703123}}</ref> 利用異喹啉和喹啉之間的堿性差異，發(fā)展了一種更為有效的分離方法。

== 生產(chǎn) ==

工業(yè)上主要以煤焦油粗喹啉餾分為原料，通過(guò)磺化、分級(jí)結(jié)晶、過(guò)濾、[[重結(jié)晶]]、氨水分解、洗滌和精餾生產(chǎn)異喹啉。

== 化學(xué)性質(zhì) ==

異喹啉的化學(xué)性質(zhì)與吡啶和喹啉相似，質(zhì)子化、烷基化、[[?；痌]以及被[[過(guò)氧]]酸氧化都在 ''N'' [[原子]]上進(jìn)行，親電芳香取代和親核芳香取代反應(yīng)主要在環(huán)上的 ''C'' 原子上進(jìn)行。

=== 取代反應(yīng) ===

異喹啉的親電芳香取代活性高于吡啶，優(yōu)先發(fā)生在異喹啉環(huán)的 5- 和 8-位，以 5-位產(chǎn)物為主。<ref>{{cite journal en|title=Electrophilic substitution. Part XI. Nitration of some six-membered nitrogen-heterocyclic compounds in sulphuric acid|author=M. J. S. Dewar and P. M. Maitlis|journal=[[J. Chem. Soc.]]|year=1957|pages=2521–2528|doi=10.1039/JR9570002521}}</ref><ref>{{cite journal en|title=A short synthesis of several gambir alkaloids |author=J. A. Beisler|journal=[[Tetrahedron]]|year=1970|volume=26|issue=8|pages=1961–1965|doi=10.1016/S0040-4020(01)92772-3}}</ref> 通過(guò)''N''-質(zhì)子化進(jìn)行苯環(huán)上''C''-質(zhì)子化然后進(jìn)行質(zhì)子交換，需要硫酸這樣的[[強(qiáng)酸]]，而且反應(yīng)在 C-5 上比 C-8 上快。<ref>{{cite journal en|title=Kinetics and mechanism of electrophilic substitution of heteroaromatic compounds. Part XXIII. Acid-catalysed hydrogen exchange of quinoline, isoquinoline, and their ''N''-oxides|author=U. Bressel, A. R. Katritzky and J. R. Lea|journal=J. Chem. Soc. (B)|year=1971|pages=4–10|doi=10.1039/J29710000004}}</ref> 親核芳香取代在異喹啉的雜環(huán)進(jìn)行，優(yōu)先發(fā)生在 1-位。例如，異喹啉經(jīng)過(guò) Chichibabin反應(yīng)可得1-氨基異喹啉；<ref>{{cite journal en|title=Die direkte Einführung von Aminogruppen in den aromatischen und heterocyclischen Ring. II. Die Reaktion von Iso-chinolin mit Alkali- und Erdalkali-amiden in flüssigem Ammoniak|author=F. W. Bergstrom|journal=[[Justus Liebigs Ann. Chem.]]|year=1935|volume=515|issue=1|pages=34–42|doi=10.1002/jlac.19355150105}}</ref> 與[[正丁基]]鋰發(fā)生 Ziegler反應(yīng)得到1-正丁基異喹啉，這個(gè)反應(yīng)的一級(jí)加成產(chǎn)物1-正丁基-1,2-二氫異喹啉受稠合苯環(huán)的影響而得到穩(wěn)定，可被分離出來(lái)，經(jīng)[[硝基苯]]氧化可在碳上取代，并恢復(fù)異喹啉環(huán)的芳香性。

異喹啉可以在高溫下通入氫氣流與[[氫氧化鉀](méi)]反應(yīng)而直接[[羥基化]]，產(chǎn)物是1-異喹啉酮。<ref>{{cite journal en|title=Notiz über eine verbesserte Darstellung von Isocarbostyril und Carbostyril|author=Jan J. M. Vandewalle, Ernest de Ruiter, Hans Reimlinger, René A. Lenaers|journal=[[Chemische Berichte]]|year=1975|issue=108|issue=12|pages=3898–3899|doi=10.1002/cber.19751081223}}</ref>

異喹啉 3-位的鹵素表現(xiàn)出與鹵代苯相似的性質(zhì)，但 1-位的鹵素具有與 α- 和 γ-鹵代吡啶相似的敏感性，很容易發(fā)生親核芳香取代。例如，1,3-[[二氯]]異喹啉可選擇性地被[[甲氧基]]取代為 1-甲氧基-3-氯異喹啉。然而，3-鹵代異喹啉惰性的一個(gè)明顯例外是 3-溴代異喹啉與[[氨基鈉]]通過(guò)ANRORC機(jī)理發(fā)生的取代反應(yīng)，在這個(gè)反應(yīng)中環(huán)氮原子變?yōu)閇[取代基]]上的氮原子，生成3-氨基異喹啉。<ref>Sanders, G. M., van Dijk, M., and den Hertog, H. J., ''Recl. Trav. Chim. Pays-Bas'', '''93''', 198 (1974).</ref>

異喹啉在苯甲酰氯等酰化[[試劑]]的作用下，與氰化鉀或三甲基氰硅烷發(fā)生 Reissert反應(yīng)，生成 Reissert [[化合物]] 2-?；?1-氰基-1,2-二氫異喹啉。Reissert 化合物可以發(fā)生一系列在合成上有用的轉(zhuǎn)換。<ref>{{cite journal en|title=Reissert compound studies. XV. preparation and reaction of the reissert anion at room temperature|author=Frank D. Popp, John M. Wefer|journal=[[J. Heterocycl. Chem.]]|year=1967|volume=4|issue=2|pages=183–187|doi=10.1002/jhet.5570040204}}</ref><ref>{{cite journal en|title=Reissert compound studies. LXV. Preparation of reissert compounds derived from α,β-unsaturated acid chlorides|author=Jung-Tai Hahn, Joydeep Kant, Frank D. Popp, Siri Ram Chhabra, Barrie C. Uff|journal=J. Heterocycl. Chem.|year=1992|volume=29|issue=5|pages=1165–1176|doi=10.1002/jhet.5570290521}}</ref>

異喹啉可以與[[過(guò)氧化苯甲酰]]作用，生成多種苯基異喹啉的混合物。如果用異喹啉正離子為作用物，則可通過(guò)它在[[酸性]]溶液中與親核性更強(qiáng)的[[自由基]]的取代反應(yīng)，在異喹啉的 1-位引入酰基和[[酰胺]]基。

=== [[氧化還原反應(yīng)]] ===

異喹啉被堿性[[高錳酸鉀](méi)]氧化，兩個(gè)環(huán)都可被降解，得到的是吡啶-3,4-二[[甲酸]]和[[鄰苯二甲酸]]的混合物。<ref>{{cite journal en|title=Sur les Produits de l'oxydation de l'isoquinoléine par le permanganate de potassium|author=S. Hoogewerff, W. A. van Dorp|journal=Rec. Trav. Chim. Pays-Bas|year=1885|volume=4|pages=285–293}}</ref> 而在中性介質(zhì)中用高錳酸鉀氧化，不氧化苯環(huán)，只生成鄰苯二[[甲酰]][[亞胺]]。苯環(huán)上的取代基可以影響[[氧化反應(yīng)]]的結(jié)果。

用過(guò)氧酸氧化異喹啉，得[[異喹啉N-氧化物|異喹啉''N''-氧化物]]。

異喹啉可以被[[催化]]氫化、氫化試劑或金屬還原；也可以實(shí)現(xiàn)選擇性完全還原或部分還原異喹啉的吡啶環(huán)或苯環(huán)。催化氫化的產(chǎn)物受反應(yīng)介質(zhì)酸性的影響很大：在[[乙酸]]中，吡啶環(huán)選擇性還原生成1,2,3,4-四氫異喹啉；而在[[濃鹽酸]]中，苯環(huán)被選擇性還原生成5,6,7,8-四氫異喹啉，進(jìn)一步還原則生成[[順式]]和[[反式]]十氫異喹啉的混合物。

異喹啉用二乙基氫化鋁或氫化鋁鋰<ref>Jackman, L. M. and Packham, D. I., ''Chem. Ind. (London)'', '''1955''', 360.</ref> 還原可以得到很活潑的1,2-二氫異喹啉；在液氨中用鋰還原則得到3,4-二氫異喹啉<ref>{{cite journal en|title=Reduktionen in flüssigem Ammoniak, XI. Isochinolin|author=Walter Hückel, Gerhard Graner|journal=Chemische Berichte|year=1957|volume=90|issue=9|pages=2017–2023|doi=10.1002/cber.19570900945}}</ref>。異喹啉鎓離子被質(zhì)子溶劑中的硼[[氫化鈉]]迅速還原生成1,2,3,4-四氫異喹啉，該反應(yīng)是確定[[生物堿]]結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要反應(yīng)。雜環(huán)部分迅速被還原，其它可被還原的官能團(tuán)如羰基可以不受影響。

=== 其他反應(yīng) ===

異喹啉雜環(huán)上的甲基具有 CH 酸性，1-位甲基氫酸性大于3-位，因此能夠發(fā)生酸或堿催化的 C-C 鍵形成反應(yīng)。

異喹啉鎓鹽中的吡啶鎓環(huán)較容易進(jìn)行親核加成，可與富電子的親雙烯體如[[乙烯基乙醚]]發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)。<ref>{{cite journal en|title=Cycloaddition reactions of some 5-substituted isoquinolinium salts|author=F. Howard Day, Charles K. Bradsher, Teh-Kuei Chen|journal=[[J. Org. Chem.]]|year=1975|volume=40|issue=9|pages=1195–1198|doi=10.1021/jo00897a002}}</ref>

== 合成 ==

[[File:Isoquinoline retrosynthetic analysis.svg|center|560px|異喹啉的逆合成分析]]

從異喹啉 1 的逆合成分析可以看出，如果從亞胺鍵的斷裂回推，可以通過(guò)二羰基化合物 10 作為環(huán)合原料。如果算上還原步驟，可用氨基羰基化合物 8 和 4 作為二氫異喹啉的制取原料。另一方面，3,4-二氫異喹啉 5 的 C-1 和 C-4 鍵斷裂可以產(chǎn)生合成子 α-親電性[[烯胺]] 7 以及 β-親電性烯胺 6，它們也可用作親電芳香取代環(huán)化的原料。

因此，異喹啉及其[[衍生物]]的合成方法有：

1、(2-甲酰苯基)乙醛及類(lèi)似的二羰基化合物與氨發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成異喹啉（合成子 10）。如果用羥胺、肼或伯胺代替氨，則可分別得到異喹啉''N''-氧化物、''N''-內(nèi)銨鹽和''N''-取代的異喹啉鎓離子。

[[File:Isoquinoline synthesis 1.svg|center|560px|從二羰基化合物制取異喹啉]]

2、Bischler-Napieralski反應(yīng)：2-芳基乙胺與酰氯或酸酐反應(yīng)生成酰胺，然后在失[[水劑]]作用下環(huán)化生成3,4-二氫異喹啉，然后脫氫生成1-取代的異喹啉（合成子 7）。

[[File:Bischler-Napieralski reaction.svg|center|650px|Bischler-Napieralski反應(yīng)]]

Pictet-Gams反應(yīng)：上述反應(yīng)的改進(jìn)法，用 β-甲氧基或 β-羥基芳乙胺進(jìn)行反應(yīng)，可不經(jīng)氧化或脫氫，直接得到異喹啉類(lèi)化合物。反應(yīng)中有惡唑啉中間體生成。

[[File:Pictet-Gams reaction.svg|center|470px|Pictet-Gams反應(yīng)]]

3、Pictet-Spengler反應(yīng)：2-芳基乙胺與醛在酸催化下生成亞胺，然后亞胺在酸催化下環(huán)化生成1,2,3,4-四氫異喹啉，脫氫得到異喹啉（合成子 7）。

[[File:Pictet-Spengler Isoquinoline Synthesis Scheme.png|center|640px|Pictet-Spengler反應(yīng)制取四氫異喹啉]]

4、Pomeranz-Fritsch合成：芳醛與氨基乙縮醛縮合生成亞胺，亞胺在酸催化下環(huán)化為雜環(huán)上無(wú)取代基的異喹啉（合成子 6）。

[[File:Pomeranz-Fritsch einfach.svg|center|800px|Pomeranz-Fritsch合成]]

== 用途 ==

用作合成藥物、染料、[[殺蟲(chóng)劑]]的中間體及[[氣相色譜]]固定液。

異喹啉衍生物廣泛存在于自然界中，<ref>{{cite book en|author=Hesse, Manfred|title=Alkaloide|year=2000|edition=1st ed.|publisher=Wiley-VHC|location=Weinheim}} ISBN 978-3-906390-19-2.</ref> 目前已知的異喹啉生物堿有1000多種，是已知生物堿中最大的一類(lèi)。它們多以異喹啉或四氫異喹啉為母核，又可根據(jù)連接基團(tuán)而細(xì)分為異喹啉類(lèi)、芐基異喹啉類(lèi)、雙芐基異喹啉類(lèi)、阿撲芬類(lèi)、原[[小檗堿]]類(lèi)、普羅托品類(lèi)、[[吐根堿]]類(lèi)、α-萘菲啶類(lèi)和[[嗎啡]]類(lèi)生物堿等九類(lèi)。

有許多藥物是異喹啉的衍生物。著名的異喹啉類(lèi)生物堿[[罌粟堿]]，至今仍是重要的[[解痙]]藥。[[抗抑郁藥]][[諾米芬辛]]和抗[[血吸蟲(chóng)]]藥[[吡喹酮]]是從四氫異喹啉衍生而來(lái)。

== 內(nèi)文注釋 ==

{{reflist}}

== 參考資料 ==

<div class="references-small">
# {{cite book|pages=287–298|title=雜環(huán)化學(xué)--結(jié)構(gòu)、反應(yīng)、合成與應(yīng)用（''The Chemistry of Heterocycles: Structures, Reactions, Synthesis and Applications''）|author=T. Eicher, S. Hauptmann 著，李潤(rùn)濤、葛澤梅、王欣 譯|edition=第二版|publisher=化學(xué)工業(yè)出版社|location=北京|year=2005|month=11|isbn=7-5025-7960-5}}
# {{cite book|pages=131–163|title=雜環(huán)化學(xué)（''Heterocyclic Chemistry''）|edition=4th ed.|author=J. A. Joule, K. Mills 著，由業(yè)誠(chéng)、高大彬等譯|isbn=7-03-012736-6|location=北京|publisher=科學(xué)出版社|year=2004|month=7}}
# {{cite book|pages=102–119|author=陳敏為，甘禮騅|title=有機(jī)雜環(huán)化合物|edition=第一版|location=北京|publisher=高等教育出版社|year=1990|month=6|isbn=7-04-001122-0/O.699}}
# {{cite book en|pages=3–251|title=The Total Synthesis of Isoquinoline Alkaloids|author=T. Kametani, Edited by John ApSimon|year=1977|publisher=John Wiley & Sons, Inc.|location=from "The Total Synthesis of Natural Products", Volume 3. Toronto}} ISBN 0-471-02392-2.
# {{cite book|pages=115–127|title=《天然產(chǎn)物化學(xué)》（第二版）|author=徐仁生主編，葉陽(yáng)、趙維民副主編|publisher=科學(xué)出版社|location=北京|isbn=7-03-012518-5|year=2004|month=9}}</div>
{{環(huán)狀化合物}}

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==參考來(lái)源==
*[http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%82%E5%96%B9%E5%95%89 維基百科-異喹啉]