Глава 8. Ароматические одноядерные соединения
Бензол и его производные
Любой химик знает, что очень многие соединения, которые называются ароматическими, начиная с их родоначальника бензола, обладают отвратительным запахом. Но мало кто из химиков задумывается об этом «противоречии». Забавно, что редактор одной энциклопедии для детей упорно пытался заменить в статьях слово «ароматический» на «приятно пахнущий» или «с приятным запахом» – чтобы, по его словам, «на одной странице не было частого повторения одного и того же термина». У профессионального же химика термин «ароматический» ассоциируется прежде всего с правилом ароматичности Хюккеля или же со специфическими химическими свойствами ароматического кольца. Откуда же взялось такое странное определение этих соединений?
В Средние века арабские торговцы привозили с острова Ява смолу, которую выделяют растущие там деревья. При горении от этой смолы исходит приятный запах. Арабы называли эту смолу luban jawi – ладаном яванским. Европейские купцы, покупавшие ладан у арабов, не знали арабского языка. Но первый слог «лу» напоминал им определенный артикль в некоторых европейских языках – lo в итальянском или le и la во французском. Поэтому европейцы стали называть это вещество lu banjawi, а потом, отбросив «артикль», просто «банджави». Со временем, как это часто бывает с иностранными словами, произношение изменилось на «бенджами», затем на «бенджоин», а с середины XVII века – на «бензоин» (по‑русски эту смолу называли росным ладаном). Английское же название benzoin, а также benjamin, было дано по ассоциации с древнееврейским именем Benjamin (Бенджамин, Вениамин), дословно «сын правой руки», то есть «счастливой руки».
|
|
|
В 1557 году итальянский химик Алессио Пьемонтский при сухой перегонке этой ароматической смолы выделил кристаллическое, легко возгоняющееся вещество. Поэтому не удивительно, что со временем, когда выяснили, что это вещество – органическая кислота, ее назвали бензойной. В 1832 году Ю. Либих и Ф. Вёлер опубликовали статью «О радикале бензойной кислоты», в которой установили состав этой кислоты. А радикал С6Н5СО, присутствующий без изменений в ряде веществ, например в бензоилхлориде и бензальдегиде, они назвали бензоилом. Бензальдегид входит в состав горькоминдального масла со специфическим запахом, довольно приятным при малых концентрациях. Приятно пахнут и многие другие соединения, выделенные из растительных эфирных масел и содержащих в молекуле бензольное кольцо. Отсюда и название «ароматический», данное немецким химиком Фридрихом Августом Кекуле (1829–1896) соединениям этого типа, начиная с бензойной кислоты. Так, бензальдегид используется в парфюмерно-косметических композициях и как пищевой ароматизатор. Эфиры бензойной кислоты (от метилового до амилового) также обладают сильным запахом и применяются в парфюмерной промышленности. Метиловый эфир называют ниобовым маслом, поскольку он содержится в эфирном масле растения ниобе (оно относится к рододендронам). Приятным запахом гиацинта обладает фенилэтаналь, который применяется в парфюмерии под названием гиацинтин. Сама же бензойная кислота не пахнет.
|
|
|
В качестве консервантов в косметической, фармацевтической и пищевой промышленности широко используются сложные эфиры пара -гидроксибензойной кислоты – парабены (от англ. para-hydroxy benzoate ). Чаще других используются метилпарабен (пищевая добавка E218), этилпарабен (E214), пропилпарабен (E216) и натриевые соли парабенов.
Интересно, что в конце XVIII века ряд химиков, в том числе К. В. Шееле, утверждали, что бензойная кислота содержится в моче животных, питающихся растительной пищей. Однако в 1829 году Либих показал, что эта кислота из мочи, в отличие от бензойной, содержит азот. Он назвал ее гиппуровой, от греч. hippos – «лошадь»; этот же корень в словах «ипподром» и «гиппопотам» (дословно – «речная лошадь», а второй корень можно найти также в англ. potamic – «речной»). Гиппуровая кислота С6Н5СОNHCH2COOH содержится в лошадиной моче, и при ее гниении кислота гидролизуется с выделением свободной бензойной кислоты (что и объясняет ошибку Шееле).
|
|
|
У слова бензол тоже длинная история. В 1833 году немецкий химик Эйльхард Мичерлих (1794–1863), нагревая бензойную кислоту с известью, получил жидкое вещество, не содержащее кислорода и идентичное веществу, полученному ранее Фарадеем из отстоя светильного газа (газ для освещения улиц получали пиролизом угля). Мичерлих назвал эту жидкость бензином (нем. Benzin, читается «бенцин»). Однако Либих указал, что суффикс «ин» химики применяют для обозначения органических веществ, содержащих атом азота (например, пиридин); он предложил название Benzol (немцы произносят «бенцол»). Корень «бенз» взялся из бензойной кислоты и ее производных, а окончание – от нем. Öl – «масло» (вещество имеет маслообразный характер). Не все химики были с этим согласны, и суффикс «ол» со временем закрепился за спиртами (метанол, этанол и др.). Однако в немецком и русском языке сохранилось название «бензол», тогда как по‑английски «бензол» – это benzene (читается «бензин»). Корень «бенз» в настоящее время присутствует в огромном множестве ароматических соединений, родоначальником которых считается не бензойная кислота, а бензол.
|
|
|
Теоретически у бензола существует шесть так называемых валентных изомеров; в них каждый атом углерода связан с одним атомом водорода, а сами атомы углерода связаны друг с другом разными способами. Реально существуют только пять таких изомеров (или их производных). Один из них получил название бензвалена – сокращение от бенз ол и вален тность. Остальные четыре – это обычный бензол (бензол Кекуле); бензол Дьюара, предложенный еще в 1867 году английским физиком и химиком Джеймсом Дьюаром (1842–1923), который в «чистом виде» не получен, а его три-трет -бутильное производное синтезировали только в 1962 году; синтезированный в 1973 году призман (в форме призмы) и бициклопропенил (его синтезировали в 1989 году).
Ближайший гомолог бензола – толуол. Это вещество впервые было выделено в 1838 году из продуктов переработки каменного угля. Через три года французский химик Анри Этьен Сент-Клер Девиль (1818–1881) получил это вещество из толуанского бальзама – желтовато-коричневой приятно пахнущей смолы южноамериканского дерева Toluifera balsamum . Вероятно, название дерева связано с названием города Сантьяго‑де-Толу в Колумбии. Самое известное производное толуола – взрывчатый тринитротолуол; сокращенные его названия – тротил или тол. Радикал толилсульфонил называется сокращенно тозилом (tosyl, Ts, Tos, от англ. tolyl sulfon yl).
Три изомерных диметилбензола называются ксилолами. Корень «ксил» нам уже встречался в названии пятиатомного спирта ксилита. Впервые ксилол был выделен французским химиком Огюстом Кауром (1813–1891) в 1850 году из сырого древесного спирта, откуда и получил свое название. Содержится он и в древесном дегте – продукте сухой перегонки древесины. Соответственно, изомерные карбоксильные производные ксилола называются ксилиловой и изоксилиловой кислотами.
Один из изомерных триметилбензолов, 1,3,5‑триметилбензол с симметричным расположением заместителей, имеет тривиальное название мезитилен. Как указывалось (см. окись мезитила ), происходит этот термин от греч. mesos – «средний, срединный»; как и окись мезитила, мезитилен можно получить из ацетона. Другой изомер, 1,2,3‑триметилбензол, называется гемимеллитолом (гемеллитолом). Название происходит от гемимеллитовой (1,2,3‑бензолтрикарбоновой) кислоты. По-гречески hemi – «полу-„: в этой кислоте содержится вдвое меньше карбоксильных групп, чем в мелитовой (бензолгексакарбоновой) кислоте; другое ее написание – меллитовая. Эта кислота получила название от минерала меллита (мелита), который встречается в ископаемых углях. Меллит – алюминиевая соль мелитовой (меллитовой) кислоты, кристаллогидрат состава Al2[C6(COO)6].18Н2О (часть воды может выветриваться). Это редкий пример минерала с „органической начинкой“. Его название происходит от лат. mel – „мед“: минерал имеет медово-желтый цвет, недаром его называют также медовым камнем. Соответственно, гексаметилбензол имеет тривиальное название меллитол, а 2,3‑диметилбензойная кислота получила название гемеллитиловой. При пиролизе меллитовой кислоты получается 1,2,4,5‑бензолтетракарбоновая кислота, которая по методу ее получения была названа пиромеллитовой. Еще одна кислота с тем же корнем, 1,2,3,5‑бензолтетракарбоновая, называется мелофановой (она же меллофановая; вторая часть этого термина происходит от греч. phainein – „показывать“).
Интересно, что в латинском названии меда (mel), а также в греческом (µέλι) никакого удвоения согласной нет. В то же время и в русских, и в иноязычных изданиях нередко эту букву (л, l ) удваивают. Например, по‑английски пишут и melic acid, и mellic acid; и melite, и mellite (второй термин встречается намного чаще). По-немецки также можно встретить оба написания: Melitsäure и Mellitsäure, причем второе также значительно чаще. Возможно, написание mellitic (меллитовая) связано с латинским прилагательным mellitus – „медовый“. Однако в таких терминах (также произошедших от „меда“), как melissic acid – „мелиссиновая кислота“, melissyl alcohol – „мелиссиловый спирт“, удвоения согласной „л“ нет. В английском названии злака перловник (melic grass) тоже нет удвоения. Причем латинское название этого растения (Melica) объясняется сладковатым вкусом стеблей некоторых видов, то есть также образовано от лат. mel („мед“). Возможно и другое объяснение: в английском термине melliс удвоили букву, чтобы не путать со старым словом melic – „предназначенный для вокального исполнения“ (в греческой лирической поэзии). Этимология тут другая, от греч. melos – „песня“, отсюда и интернациональное слово „мелодия“. Наконец, третья версия: удвоение могло произойти под воздействием таких терминов, как allyl – „аллил“, colloid – „коллоид“, gallic acid – „галловая кислота“ и т. п. Кстати, в украинском языке, в том числе в химических терминах, удвоенные согласные, как правило, не используются: алил, колоїд, галiй, телур, паладий, галова кислота, фулерен и т. д. (исключение составляют только сложные термины типа „метиллаурат“).
Но вернемся к алкилзамещенным бензолам. Из тетраметилбензолов тривиальные названия имеют так называемый рядовой (то есть 1,2,3,4‑изомер) и симметричный (1,2,4,5‑изомер). Первый называется пренитолом. Его название происходит от соответствующей бензолтетракарбоновой кислоты – пренитовой. Очень похожи названия прегнитиловой (пренитиловой) кислоты (2,3,4‑триметилкарбоновой) и прегнитовой (пренитовой) кислоты (1,2,3,4‑бензолтетракарбоновой). Происхождение этих названий не совсем обычное: при кристаллизации указанных кислот из растворов образуются таблички, похожие по форме на минерал пренит Ca2Al2Si3O10(OH)2. Минерал же был назван в честь нидерландского полковника Хендрика ван Прена (1733–1785), который командовал вооруженными силами нидерландской колонии на мысе Доброй Надежды. В 1774 году Прен привез неизвестный минерал в Германию, где его проанализировали и назвали в честь Прена. Разное же написание в справочниках, энциклопедиях и учебниках упомянутых выше кислот происходит из‑за разного прочтения слова prehnit – со звучащим и немым h.
Симметричный изомер тетраметилбензола называется дуролом, а его гидроксильное производное – дуренолом. Ничего „дурацкого“ в них нет: эти названия (как и у дуралюмина) происходят от лат. durus – „твердый“: дурол – единственный твердый при комнатной температуре тетраметилбензол (плавится при 79,2 °C). Непривычно звучат также названия некоторых производных дурола. Так, несимметричный 1,2,3,5‑тетраметилбензол называется изодуролом, твердым он становится лишь при охлаждении до –23,7 °C. Гидроксильное производное изодурола (тетраметилфенол) называется изодуренолом, изомерные триметилбензойные кислоты называются дуриловой и изодуриловой, а аминопроизводное изодурола – изодуридином.
Изопропилбензол называется кумолом. Он образуется при перегонке со щелочью куминовой кислоты (пара -изопропилбензойной). Ее производное, куминовый альдегид (4‑изопропилбензальдегид), содержится в куминовом масле из семян травянистого растения зиры (так называемого римского тмина Cuminum cyminum, название которого восходит к др.‑евр. kammon – „тмин“). Семена зиры очень похожи на семена тмина, хотя вкус у них разный. А псевдокумол – это изомер кумола, несимметричный 1,2,4‑триметилбензол. Соответственно, его аминопроизводное называется псевдокумидином. Наконец, три изомерных метилизопропилбензола имеют тривиальные названия орто -, мета – и пара -цимолов (их иногда неправильно называют цименами, от англ. cymene ). „Обычный“ цимол – это пара- изомер, бесцветная прозрачная жидкость с приятным запахом. Он также содержится в эфирных маслах из тмина, кориандра, аниса, эвкалипта и др. Так что названия „кумол“ и „цимол“ имеют одно происхождение (латинская буква c в разных положениях и в разное время читалась как „к“ и как „ц“). Если в молекулу кумола ввести в пара- положение аминогруппу, получится 4‑изопропиланилин, который называется кумидином.
Из непредельных производных бензола самое известное – стирол (фенилэтилен). Его получил в 1831 году французский химик Ж. Ф. Бонастр перегонкой стиракса – ароматического бальзама, который выделяется из надрезов на коре тропических деревьев рода Styrax . В смоле из корней стиракса в больших количествах находится сложный эфир коричного спирта и коричной кислоты (циннамилциннамат). Поэтому не удивительно, что коричный спирт имеет тривиальное название стирон, а его сложный эфир циннамилциннамат назван стирацином.
В молекуле капиллена (2,4‑гексадиинилбензола) содержатся две ацетиленовые связи. Это вещество было выделено из полыни волосовидной Artemisia capillaries .
Интересно „рыбное“ название ротан у аналога ДДТ – инсектицида ДДД (дихлордифенилдихлорэтана). Его тривиальное название происходит от лат. rota – „колесо“, с углеводородным суффиксом „ан“. Тот же корень в слове „ротор“. Вероятно, придумавший такое название имел в виду вращение дихлорметильной группы вокруг связи С – С.
Фенолы и хиноны
Гидроксилпроизводное бензола называется фенолом. В 1837 году французский химик Огюст Лоран предложил название «фено» для маслянистой жидкости, которую в 1825 году Майкл Фарадей выделил из остатка со дна баллонов, в которых держали светильный газ (по‑гречески phaino – «показываю, освещаю»). Однако эта жидкость получила в конце концов название «бензол», а термин «фенол» закрепился за гидроксибензолом С6Н5ОН. Фенол и его водный раствор иногда называют карболовой кислотой; в этом названии легко усмотреть лат. carbo – «уголь».
Три изомерных метилфенола называются крезолами. Они содержатся в креозотовом (древесносмоляном) масле, которое образуется при пиролизе древесины. Это название происходит от греч. kreas – «мясо» и sozein – «спасать, сохранять». Очищенный креозот из буковой смолы в настоящее время применяется как антисептик (но, конечно, не для пищевых продуктов), а каменноугольный креозот – для пропитки шпал, деревянных опор и т. п., чтобы предохранить их от гниения. Введение в молекулу одного из изомеров крезола карбоксильной группы дает изомер крезотиновой кислоты (всего таких изомеров может быть 10).
Шесть замещенных диметилфенолов называются ксиленолами; название произведено от терминов ксил ол и фенол . Слабым антисептическим действием обладает также тимол (2‑изопропил-5‑метилфенол), который не следует путать с цимолом. Тимол содержится в некоторых эфирных маслах, в том числе в тимьяновом (Thymus vulgaris). Если в молекулу тимола ввести карбоксильную группу, получится тимотиновая (тимотовая) кислота. Еще один антисептик, висмутовая соль 2,4,6‑трибромфенола, называется ксероформом. Название происходит от греч. xeros – «сухой» (тот же корень в термине «ксерокопирование» – «сухое копирование») и лат. forma – «вид».
2‑Метил-5‑изопропилфенол называется карвакролом. Это вещество с характерным острым ароматом присутствует в эфирных маслах ряда растений. Его название происходит от лат. carvi – «тмин» и acer – «острый, едкий». В названии мезитола (2,4,6‑триметилфенола) тот же корень, что и в «мезитилене», от греч. mesos – «средний, срединный»: в этом феноле гидроксил находится между метильными группами.
Метиловый и этиловый эфиры фенола называются анизолом и фенетолом. Первый термин произошел от греч. anison – «анис» или «сладкий укроп». Анизол образуется при перегонке анисовой (4‑метоксибензойной) кислоты, он обладает приятным запахом и используется, как и фенетол, в производстве душистых веществ. Второй же термин, фенетол (он же этоксибензол), – это просто сокращение от «фенил» и «этил» с «масленым» суффиксом «ол». Аналогичным способом этоксианилины получили название фенетидинов, с «пиридиновым» суффиксом. Если в молекуле анизола в пара -положении присутствует пропенильный радикал, то транс -изомер такого вещества называется анетолом. Это ароматическое вещество содержится в эфирных маслах разных растений, в том числе в анисовом, а название получило от греч. anethon – «укроп». Если в молекуле анетола заменить метоксильную группу гидроксильной, получится анол (4‑пропенилфенол). Изомер анетола, пара -аллиланизол, называется эстраголом, поскольку является основным компонентом эфирного масла многолетнего травянистого растения эстрагона. Если же в молекуле анизола в пара -положении находится аминогруппа, то получается анизидин (суффикс «идин» в азотсодержащих соединениях используется по аналогии с «пиридином», например в таких названиях, как «акридин», «бензидин», «гуанидин», «пиперидин», «пиримидин», «пирролидин», «толуидин», «уридин» и др.).
Два производных фенола – хавикол (4‑пропенилфенол) и хавибетол (2‑метокси-5‑пропенилфенол) содержатся в масле, получаемом из листьев бетеля (Chavica betle) рода Перец. На санскрите «перец» – cavika.
Этиламинопроизводное фенола HOC6H4CH2CH2NH2 – алкалоид тирамин, влияющий на процессы возбуждения и торможения в нервной системе. Тирамин найден в спорынье, гниющих тканях, сыре. Его название получено сокращением терминов «тирозин» и «амин». Введение в молекулу тирамина диметиламиногруппы HOC6H4CH2CH2N(СH3)2 дает алкалоид гордеин, который содержится в проростках ячменя («ячмень» на латыни hordeum ).
Из нитропроизводных фенола самое важное – 2,4,6‑тринитрофенол, он же пикриновая кислота. Такое название ей дал французский химик Жан Батист Андре Дюма (1800–1884), произведя его от греч. pikros – «горький»: водный раствор этой твердой кислоты имеет нестерпимо горький вкус. Как сама кислота, так и ее соли взрывчаты; ко времени Русско-японской войны эта кислота под названием мелинит (от греч. melinos – «цвета айвы») получила очень широкое распространение в военном деле. Вот как описал действие этой взрывчатки Луи Буссенар в популярной когда‑то книге «Капитан Сорви-голова»: «…буры навели свою прекрасно замаскированную ветками пушку на большое орудие бронепоезда… Бронированная стена корпуса была снята, словно резцом, а снаряд, начиненный этим дьявольским веществом – мелинитом, взорвался на левой цапфе английского орудия. Страшный удар вдребезги разбил мощный стальной лафет, смял механизм наводки и припаял пушку к башне». Мелинит называли также лиддитом – от города Лидда в английском графстве Кент, в окрестностях которого были произведены первые опыты с этим взрывчатым веществом. При действии на пикриновую кислоту хлорной извести происходит полное расщепление ее молекулы, и образуется трихлорнитрометан CCl3NO2, который получил название хлорпикрина. Дополнительный гидроксил между двумя нитрогруппами в молекуле пикриновой кислоты дает стифниновую кислоту (тринитрорезорцин); как и многие многоатомные фенолы, это вещество обладает вяжущими свойствами, откуда и получило свое название (от греч. stryphnos – «терпкий, вяжущий»). А если одну нитрогруппу в пикриновой кислоте (которая находится в орто -положении к гидроксильной) восстановить до аминогруппы, получится пикраминовая кислота.
Сульфопроизводное фенола (группы ОН и SO3H в орто -положении) обладает сильным дезинфицирующим действием и раньше применялось вместо карболовой и салициловой кислот при хирургических операциях. Отсюда тривиальные названия этого вещества – асептол (от греч. sepsis – «нагноение» с отрицательной приставкой) и со-цоловая кислота (от греч. sozein – «спасать, избавлять»).
Тривиальные названия имеют многие многоатомные фенолы и их производные. Самый известный 1,4‑изомер называется гидрохиноном, поскольку он получается при гидрировании хинона (бензохинона). Впервые гидрохинон получили в 1820 году французские химики Пьер Жозеф Пеллетье (1788–1842) и Жозеф Бьенеме Каванту (1795–1877) путем сухой перегонки хинной (1,3,4,5‑тетрагидроксициклогексанкарбоновой) кислоты, которая впервые была выделена из цинхоны – коры хинного дерева (на кечуа, языке перуанских индейцев, – kinakina ). Тот же корень в словах хинин, хиноидный, «хинолин» и др. При восстановлении гидрохинона образуется 1,4‑циклогександиол, который назвали хинитолом. Следует упомянуть, что Пеллетье в течение своей не очень долгой жизни впервые выделил хлорофилл, стрихнин, бруцин, колхицин, вератрин, хинин, цинхонин, кониин, нарцеин и ряд других алкалоидов. В его честь назван алкалоид пельтьерин, содержащийся в коре гранатового дерева.
Специалистам по свободным радикалам хорошо известен гальвиноксил, но мало кто знает, что это название дано по имени американского химика Гальвина М. Коппингера, который синтезировал радикал в 1957 году, а назвать его так предложил в 1960 году Нил Бартлет (1932–2008), прославившийся открытием соединений благородных газов.
Многие производные хинона (обычно 1,4‑бензохинона) найдены в природе. Их названия отражают источник выделения. Так, из грибка Penicillium spinulosum был выделен спинулозин; из Penicillium phoeniceum – феницин (он же фоэницин ); на латыни phoenicius – «пурпурно-красный», а Phoenicia – Финикия, где из раковин добывали драгоценную пурпурную краску. Из черных плесневых грибов (их называют дымчатыми) Aspergillus fumigatus выделен фумигатин (2‑гидрокси-6‑метил-3‑метоксибензохинон). атроментин выделен из толстой свинушки (Paxillus atrotomentosus); телефоровая кислота – из грибов семейства Телефоровые, растущих на гнилых деревьях; волюкриспорин – из грибов Volucrispora aurantiaca . К хинонам относится также очень горькое вещество, выделенное из хмеля обыкновенного (Humulus lupulus); из латинского названия возникло два синонима этого вещества: гумулон и лупулиновая кислота. Во многих грибах находится полипоровая кислота (2,5‑дигидрокси-3,6‑дифенилхинон); она была выделена из гриба Polyporus nidulans, паразитирующего на дубе. Дигидроксибензохинон с длинной тридециловой боковой цепью называется рапаноном; к моллюсками рапанам он не имеет отношения, а выделен из растения рода Рапанея (Rapanea). Более короткая ундециловая цепь содержится в родственном рапанону эмбелине, выделенном из ягод индийского кустарника эмбелия кислая (Embelia ribes) . Очень редкий сесквитерпеновый хинон был выделен из эфирного масла корней мексиканского растения акуртия мелкоголовчатая (Acourtia microcephala, другое название – Perezia microcephala ) и потому был назван перезоном. Это растение впервые описал испанский ботаник XVI века Лоренсо Перес (Lorenzo Pérez). При замыкании в цикл боковой цепи перезона образуется перезинон.
Один из самых известных хинонов – убихинон, он же кофермент Q (Q – от англ. quinon ). Убихинон содержится практически во всех живых клетках, откуда и его название, от лат. ubique – «везде».
Очень сильный акцептор электронов 2,3,5,6‑тетрахлор-п -бензохинон имеет тривиальное название хлоранил, потому что был получен действием хлора на анилин. 2,5‑Диметилбензо-1,4‑хинон был найден в буковом дегте и назван флороном (по‑гречески phloios – «кора»); его гидрированное производное называется гидрофлороном. Метилбензохинон с эпоксидной и гидроксильной группой в молекуле получил название терреевой кислоты (хотя это вовсе не кислота) – от патогенных плесневых грибов Aspergillus terreus, обитающих также в земле (лат. terra ).
В хиноне два атома кислорода, поэтому вещество, в котором к шестичленному циклогексановому кольцу присоединено шесть атомов кислорода, получило название трихиноила. В 1839 году немецкий химик Гуго Райнш (1809–1884) получил 1,2- ‑ дигидроксибензол, который назвали пирокатехином (другое название – катехол ). В этих терминах – греческий корень pyr («огонь») и малайское название акации катеху (Acacia catechu), в экстракте которой находятся дубильные вещества. Среди них – несколько изомеров полифенола катехина (они являются сильными антиоксидантами и содержатся в чае, черном шоколаде, многих плодах и ягодах). При сухой перегонке экстракта катеху и был получен пирокатехин. Последний изомер, 1,3‑дигидроксибензол, был синтезирован только в 1864 году австрийскими химиками Генрихом Глазивецем (1825–1875) и Людвигом Бартом (1839–1890). Этот изомер называется резорцином, от лат. resina – «смола» и «орцин» (орсин, орсейль) – темно-фиолетовый краситель, извлекаемый из некоторых лишаев. Резорцин действительно применяется при изготовлении красителей. орсином (или орцином ) называется также 3,5‑дигидрокситолуол, который образуется при сухой перегонке орселлиновой кислоты. Триметилрезорцин называется мезорцином; по‑гречески mesos – «средний, промежуточный»: в мезорцине одна метильная группа расположена между двумя гидроксильными.
Из коры дерева Vatica rassak, растущего на Филиппинах и в других тропических азиатских странах, группа японских химиков выделила в 2000 году полифенол, который, в соответствии с латинским названием дерева, получил необычное название ватиканол.
В продуктах сухой перегонки древесины некоторых деревьев содержится монометиловый эфир пирокатехина – гваякол (2‑метоксифенол), который применяется для синтеза ванилина и лекарственных средств. Этот термин пришел в европейские языки через испанский (guayaco); на острове Гаити гваяковым называют дерево, из древесины которого был получен гваякол. По-английски «гваякол» пишется по шаблону испанского: guaiacol. По этому поводу американский химик Айра Ремсен (1846–1927), в лаборатории которого был открыт сахарин, считал, что химики должны быть грамотными и человек, пишущий с ошибкой название гваякола, не может считаться хорошим химиком-органиком. В этом смысле русским химикам повезло.
Если в молекулу гваякола ввести (в положении 5) винильную группу, получится 5‑винил-2‑метоксифенол. Это вещество получило название гесперетола, потому что содержится (в виде глюкозида) в ярко-оранжевой кожуре цитрусового растения померанца (Hesperidium). В греческой мифологии Геспериды – дочери Геспера, охраняющие золотые яблоки (слово «померанец» – искаженное новолат. pomum aurantium, в переводе «золотое яблоко»). Соответствующая гесперетолу кислота (карбоксил в боковой цепи) называется гесперетиновой. Ее изомер называется феруловой кислотой; она содержится во многих растениях, в том числе в феруле – многолетнем травянистом растении семейства Зонтичные. Любопытно, что на латыни ferula – «прут, розга»: сухие стебли растений употреблялись в античной и средневековой школе для наказания учеников. Еще одна метоксильная группа превращает феруловую кислоту в синаповую (4‑гидрокси-3,5‑диметоксикоричную). Последняя содержится (в виде эфира) в горчичном масле, откуда и получила свое название (на латыни «горчица» – sinapis, см. также синигрин ). Соответствующий спирт называется синапиловым.
В куркуме содержится куркумин, в молекуле которого две «гваякольные» группы соединены таким мостиком: –СН=СН – СО – СН2–СО – СН=СН–. Куркумином окрашивают в желтый цвет кондитерские изделия, масло, сыры (пищевая добавка Е100). Название растения происходит от араб. kurkum – «шафран» (он же крокус).
Необычно природное производное пирокатехина, содержащее в боковой цепи неразветвленную цепочку из 15 атомов углерода. Оно содержится в японском лаке и называется урушиолом: уруши – по‑японски «лак». Диметиловый эфир пирокатехина (1,2‑диметоксибензол) называется вератролом. Это вещество образуется при декарбоксилировании вератровой кислоты (диметилового эфира пирокатехиновой кислоты). вератровая кислота присутствует в свободном состоянии в семенах растений рода Veratrum (к ним относится, например, сабадилла) и образуется при расщеплении многих алкалоидов. В чемерице белой (Veratrum album) содержится алкалоид иервин, название которого происходит от jervina – одного из названий чемерицы белой. В кукольнике – чемерице Лобеля (Veratrum lobelianum) – содержатся алкалоиды вератрин и вератридин. Ядовитые алкалоиды морозника – чемерицы черной – вызывают чихание и кашель. Интересно, что латинское название растений veratrum (от verus – «правда», verax – «говорящий правду») происходит от идущей с античных времен веры в то, что чихание после сказанных слов подтверждает их истинность.
В кожуре винограда и других фруктов, в какао, орехах, в красном вине содержится ресвератрол (3,5,4'-тригидроксистильбен). Некоторые растения выделяют это вещество для защиты от паразитов. А назвали его, просто «объединив» слова «резорцин» и «вератрол».
Многим знаком сильный гвоздичный запах аллильного производного гваякола – эвгенола (4‑аллил-2‑метоксифенола), потому что он входит в состав пасты для временного пломбирования зубного канала; его используют также в парфюмерии. Эвгенол – основная составная часть гвоздичного масла, он содержится также в масле лавра. А назван он так потому, что в эфирном масле из высушенных бутонов тропического гвоздичного дерева Eugenia aromatica его содержание достигает 95 %. Интересно, что растение получило название в честь австрийского генералиссимуса принца Евгения Савойского (1663–1736). изоэвгенол отличается от эвгенола только положением двойной связи в боковой цепи (пропенил вместо аллила); при этом запах вещества изменяется от гвоздичного до мускатного.
Еще одно производное пирокатехина – сафрол (3,4‑метилендигидрокси-1‑аллилбензол) – является главным компонентом сассафрасового масла, которое получают перегонкой с водяным паром древесины, коры и плодов деревьев и кустарников семейства Лавровые, рода Sassafras . Молекула сафрола отличается от молекулы упомянутого ранее миристицина только отсутствием группы OCH3. Близкий по строению к сафролу 2,5‑диметокси-3,4‑метилендиги-дрокси-1‑аллилбензол, главная составная часть эфирного масла плодов петрушки, называется апиолом или камфорой петрушки. На латыни apium – «петрушка», а также «сельдерей». Аромат цветущего сельдерея привлекает пчел, отсюда его латинское название, от лат. apis – «пчела». А еще апиол – сильный спазмолитик. Если в молекулу апиола ввести четвертую гидроксильную группу, получится четырехатомный фенол, 1,2,3,4‑тетрагидроксибензол, который соответственно назвали апинолом (апионолом).
Из трехатомных фенолов самый известный – пирогаллол (1,2,3‑тригидроксибензол). Он образуется при пиролизе (декарбоксилировании) галловой кислоты, которая в виде ее эфиров содержится в чернильных орешках – галлах. Для получения чернил к соку из галлов добавляли железный купорос или другие соли железа. На воздухе полученный раствор приобретал глубокий фиолетово-черный цвет. Реакция эта очень чувствительная: окраска появляется даже с очень малым количеством железа. Еще в XVII веке британский физик и химик Роберт Бойль (1627–1691) установил, что «одна крупинка купороса, растворенная в таком количестве воды, которое в шесть тысяч раз превышает ее вес, способна дать с дубильным орешком пурпурную настойку». Добавление к чернилам камеди – густого сока некоторых деревьев, например вишневого – придавало чернилам красивый блеск. Чернила эти очень устойчивы; сохранились, например, написанные ими средневековые рукописи. Действием на галловую кислоту концентрированной серной кислотой получают руфигалловую кислоту (руфигаллол) красного цвета, откуда и название (от лат. rufus – «ярко-красный»).
Ранее была упомянута орселлиновая (дигидроксиметилбензойная) кислота. При замене в ней одной гидроксильной группы на метоксильную получается эверниновая кислота (2‑гидрокси-6‑метил-4‑метоксибензойная), выделенная из так называемого дубового моха (Evernia prunastri) – лишайника, растущего на дубе и других деревьях. А сложный эфир орселлиновой кислоты (по гидроксилу) и эверниновой кислоты (по карбоксилу) называется эверновой кислотой.
Родственна орселлиновой 3,5‑диметокси-4‑гидроксибензойная (сиреневая) кислота, которая получается при окислении сиреневого альдегида. Несмотря на название, эта кислота (как и сиреневый альдегид) бесцветна и содержится в виде глюкозида в коре многих деревьев, например белой акации или сирени (род Syringa ). Латинское же название сирени произошло от греч. syrinx – «свирель, рожок пастуха» (цветы сирени напоминают трубочки, из которых была сделана свирель Пана).
Группа макромолекулярных фенольных соединений с большим числом гидроксильных групп называется танинами (старое написание – таннины). Они относятся к так называемым дубильным веществам (лат. tannica ), которые используют для дубления кожи и меха. Очищенный танин – пищевая добавка Е181 (эмульгатор и стабилизатор). Одним из наиболее простых веществ этого класса является маклурин, порошок желтого цвета, название которого происходит от растения Maclura, названного, в свою очередь, по имени американского геолога Уильяма Маклура (1763–1840). Из древесины желтого дерева Morus tinctoria (красильное тутовое дерево) был выделен морин (он используется в химии в качестве индикатора и комплексообразователя). Дубильным свойством обладает и основной галлат (соль галловой кислоты) висмута, который под названием дерматол (от греч. derma – «кожа») применяется в медицине как вяжущее средство при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек. Многие дубильные вещества относятся к классу депсидов – сложных эфиров фенолокислот; этот термин, как и «полипептиды», а также множество других, ввел Эмиль Фишер, произведя его от греч. depsein – «дубить кожу». Дубящим и сильным антиокислительным действием обладает эллаговая кислота (она же краситель ализариновый желтый). Ее название интересно тем, что получено перестановкой букв в слове «галловая» (написанном на английском) с добавлением буквы e: gallic acid → ellagic acid. Один из танинов был назван корилагином, так как был выделен из наружной оболочки плодов древесных растений Caesalpinia coriaria рода Цезальпиния, а при гидролизе образует эллаговую кислоту. Название одного из танинов, энотеина, происходит не от чая, а от растения энотеры красночашечной (Oenothera erythrosepala), из которой он был выделен. По-гречески oinos – «вино», ther – «дикий зверь». Считалось, что зверь, понюхавший растение, опрыснутое вином, настоянным на корне энотеры, сразу же становится ручным.
Симметричный 1,3,5‑тригидроксибензол – флороглюцин в виде глюкозидов (отсюда «глюцин») входит в состав пигментов, определяющих окраску цветов. В виде глюкозидов он содержится также в коре и корнях некоторых растений, отсюда «флоро»: по‑гречески phloios – «кора». Так, в коре яблони, груши, вишни и других плодовых деревьев содержится флорицин (он же флоридзин ). Вторая часть этих терминов происходит от греч. rhiza – «корень» и указывает на то, что вещество содержится также в корнях плодовых деревьев. Интересно, что если в молекуле резорцина в положении 5 находится аминогруппа, то такое соединение называется не аминорезорцином, а флорамином. В то же время 4‑метилзамещенный резорцин как производное крезола имеет «правильное» тривиальное название крезорцин.
Одно из сложных производных 4‑циклогексен-1,3‑диона с глюкопиранозильными заместителями называется картамином. Как следует из строения, он не относится к аминам; это красящее вещество сафлора красильного (Carthamus) . Из-за кислого характера картамин называют также картаминовой кислотой. Это вещество применяется для окраски хлопка, шелка и шерсти в красный цвет. В пищевой промышленности используется как красный пигмент.
Многие фенолоспирты также получают из природных веществ, отсюда и их название. Так, непредельное производное фенола, конифериловый спирт (3‑метоксигидроксикоричный спирт), получило название от фенольного гликозида кониферина, выделенного из сока хвойных растений (Coniferales). Молекулы кониферилового и других фенолоспиртов входят в состав широко распространенного природного полимера лигнина.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 497; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!