Хинин. Часть 1

   Несмотря на то (ах, как это печально), что никто не захотел разделить со мной тяжкую писательскую ношу и поведать всему миру о перипетиях получения такой молекулы, как хинин, и даже несмотря на то, что голосовалка не собрала (увы и ах) нужного количества голосов, я всё же принял решение скакнуть немного в сторону той дисциплины, которая когда-то нравилась, а именно – сделать реверанс органической химии.
   В те далёкие времена, когда наконец-таки количественный и качественный состав хинина был установлен, у моих коллег не было в руках таких мощных физических методов анализа, как ЯМР-спектроскопия и рентгеноструктурный анализ. Как вы, может быть, помните немного из истории с таксолом, одним из способов структурного анализа сложных молекул было расщепление их на более мелкие фрагменты, которые уже можно было (по качественному и количественному составу, характерным реакциям, температурам плавления и кипения, вкусу цвету в конце концов) соотнести с известными веществами и втихую сложить непростой пазл.

   Итак, эмпирическую формулу хинина, т.е. формулу, отражающую только качественный и количественный состав, установил в 1854 году известный химик-органик Адольф Штреккер. Известный до такой степени, что его имя, коллеги, если помните, увековечено в одном из открытых им способов синтеза аминокислот: из альдегидов, синильной кислоты и аммиака – так называемом синтеза α-аминокислот по Штреккеру. И формула эта оказалось такой С₂₀H₂₄N₂О₄. Представляю читателям самим хотя бы подумать над тем, какое количество структур могут быть ей описаны. Хотя что и говорить! Установление структуры хинина заняло более 50 лет! Современные химики тратят на это не более 2-3 недель (в худшем случае), т.е. в 1000 раз меньше. Но вернёмся к хинину.

Адольф Штреккер. Источник: кликнуть.

   К середине 19 века было известно, что алкалоиды проявляют основные свойства, так как содержат аминные атомы азота, т.е. такие атомы азота, которые соединены с углеводородными радикалами:

   Тот же Штреккер в том же 1854 году, а также другой не менее известный моим коллегам австрийский химик Скрауп с интересным именем Зденко (да, и он тоже открыл способ синтеза одного из классов органических соединений, который назвали его именем: синтез хинолинов по Скраупу) гораздо позже, в году 1894, установили, что оба атома азота в молекуле хинина соединены только с атомами углерода, т.е. главный алкалоид коры хинного дерева – третичный амин дважды.

Зденко Скрауп. Источник: кликнуть.

   В молекуле хинина также 2 атома кислорода, и логично предположить (по аналогии с азотом), что они входят в состав гидроксильных групп -OH. Однако хинин реагирует с производными кислот, которые присоединяются к этим спиртовым группам (уксусный ангидрид, ацетилхлорид) в мольном соотношении 1:1, и лишь 1 его атом кислорода замещается на атом хлора при обработке хлоридом фосфора, т.е. гидроксильных групп в молекуле хинина не 2, а одна.
   Уже знакомый вам Скрауп, а также Кёнигс и Гессе обнаружили, что хинин легко присоединяет галогены, галогеноводородные кислоты, окисляется озоном с образованием альдегида, обесцвечивает раствор перманганата калия. Более того, в более жёстких условиях (это когда вещество подвергается некой экзекуции, чаще всего температурной или обработке агрессивным реагентом) в продуктах окисления удаётся откопать муравьиную кислоту. Если вы ещё не забыли школьный курс органической химии, то забудьте понимаете, что в выше приведённом абзаце перечислены характерные реакции алкенов, т.е. углеводородов с двойной связью. Образование же при окислении хинина муравьиной кислоты указывает на то, что эта двойная связь в молекуле хинина концевая, так как именно в этом случае от неё может отщепиться 1 атом углерода, лихо входящий в состав муравьиной кислоты.

   В 1884 году при обработке хинина разбавленной кислотой при определённых условиях Кёнигсу удалось отхватить от его молекулы фрагмент поувесистей – циклическое соединение, названное мерохинином.

   Ну и какой же теперь пришить кобыле хвост недостающий кусок к мерохинину? Вторую большую часть молекулы хинина идентифицировали, изучая продукты, как говорят химики, глубокой деструкции (т.е. разрушения) многострадального алкалоида.
   Так, при сплавлении с гидроксидом калия хинин дал 6-метоксихинолин, а при окислении азотной или хромовой кислотами в жёстких условиях – так называемую хининовую кислоту. И как раз положение карбоксильного хвостика в последней однозначно указывает на то, что именно через его атом углерода и осуществляется стыковка ароматического фрагмента (представленного 6-метоксихинолином) и мерохинонового. Кстати, образование 6-метоксихинолина и хининовой кислоты указывает на природу второго атома кислорода хинина - как вы можете видеть, он входит в состав метоксильной группы хинолиновой части молекулы.

   Я забыл упомянуть ещё один малозначительный для вас, уважаемые читатели, но важный для истории факт. Ещё в 1853 году Пастер (наш знаменитый коллега, один из отцов-основателей иммунологии, чьё имя ещё прозвучит в моей истории) получил при обработке хинина кислотой в контролируемых условиях

Луи Пастер. Источник: кликнуть.

хинотоксин. Это наблюдение важно с той точки зрения, что именно жонглируя структурами хинотоксина, мерохинина и хининовой кислоты, немецкий химик Пауль Рабе в 1908 году сумел воссоздать связи между атомами соединения, чью структуру пытались разгадать 50 лет.

Пауль Рабе. Источник: кликнуть.

   Продолжение следует.