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異喹啉
化合物 来自维基百科，自由的百科全书
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異喹啉（英語：Isoquinoline）是由萘中的一個 β-CH 基團被氮替換衍生出來的雜環化合物，與喹啉互為同分異構體，有芳香性。
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物理性質
異喹啉是無色低熔點片狀結晶、固體或液體，有類似茴香油和苯甲醛混合物的香味，通常存放後顏色會發黃。存在於煤焦油和骨油中。微溶於水，溶於稀酸，能與多種有機溶劑混溶。能隨水蒸氣蒸發。具吸水性。有鹼性，pKa = 5.4，鹼性較喹啉強，比吡啶略強，能與各種酸成鹽，其鹽酸鹽熔點 209°C。
歷史
1885年 Hoogewerff 和 van Dorp[2]從煤焦油喹啉餾分中用分級結晶法獲得了硫酸異喹啉。同年 Gabriel[3]完成了異喹啉的合成。1914年 Weißgerber[4]利用異喹啉和喹啉之間的鹼性差異，發展了一種更為有效的分離方法。
生產
化學性質
異喹啉的化學性質與吡啶和喹啉相似，質子化、烷基化、酰化以及被過氧酸氧化都在 N 原子上進行，親電芳香取代和親核芳香取代反應主要在環上的 C 原子上進行。
異喹啉的親電芳香取代活性高於吡啶，優先發生在異喹啉環的 5- 和 8-位，以 5-位產物為主。[5][6]通過N-質子化進行苯環上C-質子化然後進行質子交換，需要硫酸這樣的強酸，而且反應在 C-5 上比 C-8 上快。[7]親核芳香取代在異喹啉的雜環進行，優先發生在 1-位。例如，異喹啉經過 Chichibabin反應可得1-氨基異喹啉；[8]與正丁基鋰發生 Ziegler反應得到1-正丁基異喹啉，這個反應的一級加成產物1-正丁基-1,2-二氫異喹啉受稠合苯環的影響而得到穩定，可被分離出來，經硝基苯氧化可在碳上取代，並恢復異喹啉環的芳香性。
異喹啉可以在高溫下通入氫氣流與氫氧化鉀反應而直接羥基化，產物是1-異喹啉酮。[9]
異喹啉 3-位的鹵素表現出與鹵代苯相似的性質，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明顯例外是 3-溴代異喹啉與氨基鈉通過ANRORC機理發生的取代反應，在這個反應中環氮原子變為取代基上的氮原子，生成3-氨基異喹啉。[10]
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生 Reissert反應，生成 Reissert 化合物 2-酰基-1-氰基-1,2-二氫異喹啉。Reissert 化合物可以發生一系列在合成上有用的轉換。[11][12]
異喹啉可以與過氧化苯甲酰作用，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，則可通過它在酸性溶液中與親核性更強的自由基的取代反應，在異喹啉的 1-位引入酰基和酰胺基。
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異喹啉被鹼性高錳酸鉀氧化，兩個環都可被降解，得到的是吡啶-3,4-二甲酸和鄰苯二甲酸的混合物。[13]而在中性介質中用高錳酸鉀氧化，不氧化苯環，只生成鄰苯二甲酰亞胺。苯環上的取代基可以影響氧化反應的結果。
用過氧酸氧化異喹啉，得異喹啉N-氧化物。
異喹啉可以被催化氫化、氫化試劑或金屬還原；也可以實現選擇性完全還原或部分還原異喹啉的吡啶環或苯環。催化氫化的產物受反應介質酸性的影響很大：在乙酸中，吡啶環選擇性還原生成1,2,3,4-四氫異喹啉；而在濃鹽酸中，苯環被選擇性還原生成5,6,7,8-四氫異喹啉，進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[14]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[15]。異喹啉鎓離子被質子溶劑中的硼氫化鈉迅速還原生成1,2,3,4-四氫異喹啉，該反應是確定生物鹼結構的一個重要反應。雜環部分迅速被還原，其它可被還原的官能團如羰基可以不受影響。
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異喹啉雜環上的甲基具有 CH 酸性，1-位甲基氫酸性大於3-位，因此能夠發生酸或鹼催化的 C-C 鍵形成反應。
合成
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，可以通過二羰基化合物 10 作為環合原料。如果算上還原步驟，可用氨基羰基化合物 8 和 4 作為二氫異喹啉的製取原料。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)乙醛及類似的二羰基化合物與氨發生環化反應生成異喹啉（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-內銨鹽和N-取代的異喹啉鎓離子。
2、Bischler-Napieralski反應：2-芳基乙胺與酰氯或酸酐反應生成酰胺，然後在失水劑作用下環化生成3,4-二氫異喹啉，然後脫氫生成1-取代的異喹啉（合成子 7）。
Pictet-Gams反應：上述反應的改進法，用 β-甲氧基或 β-羥基芳乙胺進行反應，可不經氧化或脫氫，直接得到異喹啉類化合物。反應中有噁唑啉中間體生成。
3、Pictet-Spengler反應：2-芳基乙胺與醛在酸催化下生成亞胺，然後亞胺在酸催化下環化生成1,2,3,4-四氫異喹啉，脫氫得到異喹啉（合成子 7）。
4、Pomeranz-Fritsch合成：芳醛與氨基乙縮醛縮合生成亞胺，亞胺在酸催化下環化為雜環上無取代基的異喹啉（合成子 6）。
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用途
用作合成藥物、染料、殺蟲劑的中間體及氣相色譜固定液。
異喹啉衍生物廣泛存在於自然界中，[17]目前已知的異喹啉生物鹼有1000多種，是已知生物鹼中最大的一類。它們多以異喹啉或四氫異喹啉為母核，又可根據連接基團而細分為異喹啉類、苄基異喹啉類、雙苄基異喹啉類、阿撲芬類、原小檗鹼類、普羅托品類、吐根鹼類、α-萘菲啶類和嗎啡類生物鹼等九類。
有許多藥物是異喹啉的衍生物。著名的異喹啉類生物鹼罌粟鹼，至今仍是重要的解痙藥。抗抑鬱藥諾米芬辛和抗血吸蟲藥吡喹酮是從四氫異喹啉衍生而來。
內文注釋
參考資料
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