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吖啶

化合物

吖啶（英語：Acridine，漢語發音為「阿定」）是一種含氮的雜環有機化合物，其化學式為C13H9N。吖啶的分子結構與蒽類似，可視作蒽的中間環系上的一個CH被氮取代後形成的物質，因此也被稱為氮蒽、一氮蒽或夾氮蒽。吖啶可以從煤焦油中提取，也可以通過其他方法合成。吖啶的衍生物多為染料，也是製取某些殺菌劑和藥物的母體。

吖啶
IUPAC名
acridine
吖啶 或 10-氮雜蒽
別名 氮蒽，氮雜蒽，雜氮蒽，一氮蒽，二苯並吡啶，2,3-苯並喹啉
識別
CAS號 260-94-6  checkY
PubChem 9215
ChemSpider 8860
SMILES
 
  • n1c3c(cc2c1cccc2)cccc3
InChI
 
  • 1/C13H9N/c1-3-7-12-10(5-1)9-11-6-2-4-8-13(11)14-12/h1-9H
InChIKey DZBUGLKDJFMEHC-UHFFFAOYAF
ChEBI 36420
性質
化學式 C13H9N
摩爾質量 179.217 g·mol⁻¹
外觀 無色或淺黃色片狀或針狀結晶
密度 1.005
熔點 107 °C
沸點 346.726 °C
溶解性（水） 微溶於水
溶解性（其他溶劑） 易溶於乙醇、乙醚、烴類和二硫化碳
危險性
警示術語 R：R22
安全術語 S：S22, S36
歐盟分類 有害 Xn
主要危害 刺激性，致癌
閃點 153.796 °C
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

發現與命名

天然的吖啶和結構相似的蒽共存於煤焦油中。1870年德國化學家卡爾·格雷貝和海因里希·卡羅從煤焦油中的蒽組分里第一次分離出了吖啶，他們用的是如下的方法：

  1. 用稀硫酸洗滌粗煤焦油
  2. 洗滌後的酸溶液加入重鉻酸鉀，生成重鉻酸吖啶沉澱
  3. 在沉澱物中加入氨水，重新溶解，得到吖啶[1]

分離出的吖啶帶有刺激性氣味，並且對皮膚有刺激性，故採用「acris」（意為刺激性的）來為之命名，之後研究者採用了多種編號方式來標記吖啶上的碳原子和氮原子。後來，格雷貝於1893年提出的方式被廣泛承認，即以氮原子的位置為10，氮原子的對位為9，之後依次標記1-8位[2]。

合成方法

除了從煤焦油中提取吖啶以外，還有多種合成吖啶的途徑。

  • A·Bernthsen和F·Bender發現在氯化鋅的作用下，二苯胺可以和羧酸發生脫水反應，生成9位上有取代的吖啶，當所用羧酸為甲酸時，所得即為吖啶，這被稱為伯恩特森吖啶合成。[3]
 
  • 鄰氯苯甲酸和苯胺在鹼性條件下反應，可以得到二苯胺-2-羧酸(diphenylamine-2-carboxylic acid，簡稱DPC)。用硫酸並環後可得吖啶酮，用戊醇和鈉還原吖啶酮可以得到9,10-二氫吖啶，之後用三氯化鐵氧化，得到吖啶[4]。
  • 2-硝基苯甲醛可以與苯發生Lehmstedt-Tanasescu反應，生成吖啶酮，之後經過類似的還原和氧化過程，生成吖啶。
  • 可以用鄰羥甲基二苯胺（Hydromethyldiphenylamine）進行乾餾得到[5]。

性質

物理性質

吖啶是無色或淺黃色片狀或針狀結晶，屬於斜方晶系。吖啶的針狀晶體會在110 °C熔化。吖啶微溶於熱水，可溶於1,4-二噁烷[6]。吖啶分子的共振能大概是105kcal/mol。

化學性質

吖啶的水溶液呈弱鹼性，pKa為5.6, 與吡啶相仿，其中的氮可以與比較強的酸反應，形成可溶性的銨鹽。因此在煤焦油中加入稀硫酸後，吖啶可以形成鹽而被溶解，與蒽分離開。吖啶鹽的稀溶液有藍綠色熒光，稀的吖啶鹽溶液顯露綠色熒光，繼續稀釋時，由於鹽的水解，吖啶的成分增多，逐漸變為紫色熒光[4]。由於溶液的顏色會隨溶液的pH值產生變化，變色範圍是4.5~5.5，所以可以用來做酸鹼指示劑。吖啶中的氫被氨基取代後生成氨基吖啶，由於共軛效應增強，氨基吖啶的鹼性較強。

吖啶結構中的9和10兩個位置的化學性質較其他位置活潑，比如氫化時，會首先生成9,10-二氫吖啶。由於10位上氮的影響，吖啶的9位上的電子密度較低，易於發生親核取代，如吖啶可以在液氨中與氨基鈉反應，生成9-氨基吖啶[5]。吖啶中的苯環上較難發生親電取代反應，但高溫下可與溴發生溴化反應、生成2-溴吖啶和2,7-二溴吖啶。吖啶也可以發生硝化和磺化反應等，但硝化產物為混合物，以9-硝基吖啶居多。

應用

 
吖啶黃

吖啶的衍生物多為染料、1912年保羅·埃爾利希以吖啶黃為母體合成了治療非洲錐蟲病的藥物，開創了將吖啶染料用於合成殺菌劑和藥物的研究領域[7]。在吖啶的常見衍生物中，9-氨基吖啶是種染料，可作局部殺菌劑，也是抗瘧疾藥阿的平（英語：Quinacrine）的母體。吖啶3和6兩個位置的氫被氨基取代後是藥物普羅黃素（英語：Proflavine）的主要成分。3,6-二氨基吖啶的季銨鹽吖啶黃是一大類吖啶染料的母體[4]。

危害

吖啶有辛辣刺激性氣味，對皮膚、眼和鼻都有刺激性，被認為是一種致癌物。吖啶可以與DNA作用，產生多餘的鹼基，引起讀碼框移位。[8]如果這種移位發生編碼序列，會造成編碼後的蛋白質失去活性。

參考文獻

  1. ^ Graebe, C; H. Caro. Ann. Chem. 1871, 187: 265–283.  缺少或|title=為空 (幫助)
  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.  缺少或|title=為空 (幫助)
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 中国大百科全书（第二版）. 北京: 中國大百科全書出版社. 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]. （原始內容存檔於2019-05-17）. 
  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. May 1971, 106 (2): 543–50 [2013-01-15]. PMC 285129  . PMID 4929867. 
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