Пояснения к синтезу
Первая стадия реакции состоит в нуклеофильном присоединении азота гидразина по двойной связи С=О. Далее отщепляется молекула воды и образуется моногидразид ацетилацетона I, который за счет неподеленной электронной пары второго атома азота вступает в аналогичные внутримолекулярные превращения с образованием промежуточного продукта II. Атомы азота соединения II обладают сильными электроноакцепторными свойствами и ослабляют связи С-Н центрального метиленового звена. Миграция одного из атомов водорода группы СН2 к атому азота ведет к образованию стабильной ароматической системы π-связей, что является движущей силой реакции изомеризации:
Бензимидазол
В 0,5 л колбу помещают 54,0 г (0,5 моль) орто-фенилендиамина и добавляют 32 мл (34,6 г, 0,75 моль) 90 %-ной муравьиной кислоты. Смесь нагревают на водяной бане в течение 2 час, после охлаждения к ней медленно приливают 10 %-ный раствор гидроксида натрия до щелочной реакции на лакмус. Сырой бензимидазол отсасывают на воронке Бюхнера и промывают холодной водой. Далее его растворяют в 750 мл кипящей воды, нагревают с 2 г активированного угля 15 мин и быстро фильтруют через обогреваемую воронку. Фильтрат охлаждают до 10 – 15 °С, продукт отфильтровывают, промывают холодной водой и высушивают при 100 °С. Выход 49,0 – 50,5 г (83 – 85 %). Тпл170 – 172 °С.
Пояснения к синтезу
Первая стадия – образование замещенного амида муравьиной кислоты. Вторая – разрыв двойной связи С=О с внутримолекулярным нуклеофильным присоединением аминогруппы и последующим отщеплением молекулы воды:
1,2,3,4-Тетрагидрокарбазол
В 1 л трехгорлой колбе, снабженной обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, смешивают 98 г (1,0 моль) циклогексанона и 360 г (6,0 моль) уксусной кислоты. Содержимое колбы нагревают до кипения и при перемешивании добавляют за 1 час 108 г (1,0 моль) фенилгидразина. Смесь кипятят еще 1 час и переливают в стакан при перемешивании до затвердевания. Смесь охлаждают до 5 °С, фильтруют, осадок промывают водой (100 мл), а затем 75 %-м спиртом (100 мл). Сырой препарат сушат на воздухе в течение ночи и перекристаллизовывают из 700 мл метанола с активированным углем. Выход 120 – 135 г (76 – 85 %). Тпл 115 – 116 °С.
Пояснения к синтезу
Реакция циклоконденсации при внутримолекулярной нуклеофильной атаке по эндо-положению активированной двойной связи орто-положением бензольного кольца с последующим элиминированием аммиака и образованием ароматической системы индола (синтез индолов по Фишеру).
Хинолин (синтез Скраупа)
В 0,5 л колбу помещают 10,0 г нитробензола, 15,5 г анилина и 50,0 г глицерина. В смесь постепенно при сильном встряхивании вводят 12 мл серной кислоты (d = 1,84 г/мл). Затем колбу снабжают обратным холодильником и осторожно нагревают газовой горелкой до начала реакции. После этого через холодильник порциями по 0,5 – 1,0 мл вводят 12 мл серной кислоты, нагревая смесь после внесения каждой порции, и кипятят в течение 3 часов. К смеси добавляют небольшое количество воды и отгоняют непрореагировавший нитробензол с водяным паром. Содержимое колбы охлаждают и добавляют 40 %-й раствор гидроксида натрия до щелочной реакции по фенолфталеину. Суспензию хинолина и непрореагировавшего анилина подкисляют серной кислотой, охлаждают, и диазотируют концентрированным раствором нитрита натрия до положительной реакции на присутствие азотистой кислоты (около 2,5 г насыщенного раствора нитрита натрия). Реакционную смесь нагревают на водяной бане до прекращения выделения азота, доводят до щелочной реакции 40 %-м раствором гидроксида натрия и отгоняют хинолин с водяным паром. Дистиллят экстрагируют эфиром, эфирный раствор обезвоживают гидроксидом калия, отгоняют эфир на водяной бане и остаток перегоняют при пониженном давлении (10 мм рт. ст.)с дефлегматором, собирая фракцию с температурой кипения 105 – 110 °С. Выход 12,0 – 13,0 г (~55%).