异喹啉

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物理性质

异喹啉是无色低熔点片状结晶、固体或液体，有类似茴香油和苯甲醛混合物的香味，通常存放后颜色会发黄。存在于煤焦油和骨油中。微溶于水，溶于稀酸，能与多种有机溶剂混溶。能随水蒸气蒸发。具吸水性。有碱性，pK_a = 5.4，碱性较喹啉强，比吡啶略强，能与各种酸成盐，其盐酸盐熔点 209°C。

历史

1885年 Hoogewerff 和 van Dorp从煤焦油喹啉馏分中用分级结晶法获得了硫酸异喹啉。同年 Gabriel完成了异喹啉的合成。1914年 Weißgerber利用异喹啉和喹啉之间的碱性差异，发展了一种更为有效的分离方法。

生产

工业上主要以煤焦油粗喹啉馏分为原料，通过磺化、分级结晶、过滤、重结晶、氨水分解、洗涤和精馏生产异喹啉。

化学性质

异喹啉的化学性质与吡啶和喹啉相似，质子化、烷基化、酰化以及被过氧酸氧化都在 N 原子上进行，亲电芳香取代和亲核芳香取代反应主要在环上的 C 原子上进行。

取代反应

异喹啉的亲电芳香取代活性高于吡啶，优先发生在异喹啉环的 5- 和 8-位，以 5-位产物为主。通过N-质子化进行苯环上C-质子化然后进行质子交换，需要硫酸这样的强酸，而且反应在 C-5 上比 C-8 上快。亲核芳香取代在异喹啉的杂环进行，优先发生在 1-位。例如，异喹啉经过 Chichibabin反应可得1-氨基异喹啉；与正丁基锂发生 Ziegler反应得到1-正丁基异喹啉，这个反应的一级加成产物1-正丁基-1,2-二氢异喹啉受稠合苯环的影响而得到稳定，可被分离出来，经硝基苯氧化可在碳上取代，并恢复异喹啉环的芳香性。

异喹啉可以在高温下通入氢气流与氢氧化钾反应而直接羟基化，产物是1-异喹啉酮。

异喹啉 3-位的卤素表现出与卤代苯相似的性质，但 1-位的卤素具有与 α- 和 γ-卤代吡啶相似的敏感性，很容易发生亲核芳香取代。例如，1,3-二氯异喹啉可选择性地被甲氧基取代为 1-甲氧基-3-氯异喹啉。然而，3-卤代异喹啉惰性的一个明显例外是 3-溴代异喹啉与氨基钠通过ANRORC机理发生的取代反应，在这个反应中环氮原子变为取代基上的氮原子，生成3-氨基异喹啉。

异喹啉在苯甲酰氯等酰化试剂的作用下，与氰化钾或三甲基氰硅烷发生 Reissert反应，生成 Reissert 化合物 2-酰基-1-氰基-1,2-二氢异喹啉。Reissert 化合物可以发生一系列在合成上有用的转换。

异喹啉可以与过氧化苯甲酰作用，生成多种苯基异喹啉的混合物。如果用异喹啉正离子为作用物，则可通过它在酸性溶液中与亲核性更强的自由基的取代反应，在异喹啉的 1-位引入酰基和酰胺基。

氧化还原反应

异喹啉被碱性高锰酸钾氧化，两个环都可被降解，得到的是吡啶-3,4-二甲酸和邻苯二甲酸的混合物。而在中性介质中用高锰酸钾氧化，不氧化苯环，只生成邻苯二甲酰亚胺。苯环上的取代基可以影响氧化反应的结果。

用过氧酸氧化异喹啉，得异喹啉N-氧化物。

异喹啉可以被催化氢化、氢化试剂或金属还原；也可以实现选择性完全还原或部分还原异喹啉的吡啶环或苯环。催化氢化的产物受反应介质酸性的影响很大：在乙酸中，吡啶环选择性还原生成1,2,3,4-四氢异喹啉；而在浓盐酸中，苯环被选择性还原生成5,6,7,8-四氢异喹啉，进一步还原则生成顺式和反式十氢异喹啉的混合物。

异喹啉用二乙基氢化铝或氢化铝锂还原可以得到很活泼的1,2-二氢异喹啉；在液氨中用锂还原则得到3,4-二氢异喹啉。异喹啉离子被质子溶剂中的硼氢化钠迅速还原生成1,2,3,4-四氢异喹啉，该反应是确定生物碱结构的一个重要反应。杂环部分迅速被还原，其它可被还原的官能团如羰基可以不受影响。

其他反应

异喹啉杂环上的甲基具有 CH 酸性，1-位甲基氢酸性大于3-位，因此能够发生酸或碱催化的 C-C 键形成反应。

异喹啉盐中的吡啶环较容易进行亲核加成，可与富电子的亲双烯体如乙烯基乙醚发生环加成反应。

合成

从异喹啉 1 的逆合成分析可以看出，如果从亚胺键的断裂回推，可以通过二羰基化合物 10 作为环合原料。如果算上还原步骤，可用氨基羰基化合物 8 和 4 作为二氢异喹啉的制取原料。另一方面，3,4-二氢异喹啉 5 的 C-1 和 C-4 键断裂可以产生合成子 α-亲电性烯胺 7 以及 β-亲电性烯胺 6，它们也可用作亲电芳香取代环化的原料。

因此，异喹啉及其衍生物的合成方法有：

1、(2-甲酰苯基)乙醛及类似的二羰基化合物与氨发生环化反应生成异喹啉（合成子 10）。如果用羟胺、肼或伯胺代替氨，则可分别得到异喹啉N-氧化物、N-内铵盐和N-取代的异喹啉离子。