Шестичленные гетероциклы
Два изомерных шестичленных гетероцикла с атомом кислорода и двумя двойными связями получили название α– и γ-пиранов, а их кетопроизводные – α– и γ-пиронов. История этих названий берет начало от природных производных γ-пирона – хелидоновой и меконовой кислот (вторая содержит одну гидроксильную группу). Хелидоновая кислота (γ-пирон-1,6-дикарбоновая кислота) была выделена в 1839 году из млечного сока чистотела большого (Chelidonium majus). Из него же были выделены алкалоиды хелидонин и хелеритрин. Вторая часть названия хелеритрина происходит от греч. erythros – «красный»: на изломе высокий стебель чистотела выделяет капли густого млечного сока, который на воздухе немедленно окрашивается в оранжево-красный цвет. Меконовая же кислота была выделена в 1805 году из алкалоидов опийного мака уже упоминавшимся (в связи с морфином) Ф. Сертюрнером; на латыни «маковый сок» – meconium, а mekon по-гречески – «мак». При длительном кипячении меконовая кислота теряет одну карбоксильную группу; образующуюся кислоту назвали (путем перестановки букв) коменовой кислотой. При ее нагреве происходит отщепление второй карбоксильной группы и образуется вещество, которое вначале назвали пирокоманом (отсюда и «пир» в названиях пиранов и пиронов, от греч pyr – «огонь»), а затем, путем сокращения этого названия, – пироном (γ-пироном). Одно из его производных, 3-гидрокси-2-метилпирон, называется мальтолом (от лат. maltum – «солод»), поскольку образуется при поджаривании солода. Мальтол содержится также в хвойных растениях (в хвое сибирской пихты – до 2 %) и является ароматизирующей пищевой добавкой Е636. Еще одно производное γ-пирона, 5-гидрокси-2-гидроксиметил-γ-пирон, называется койевой кислотой. Это название имеет японское происхождение. Койевая кислота была впервые выделена в 1907 году токийским профессором физиологии растений Кендо Сайто как побочный продукт ферментации вареного риса плесенью: по-японски koji – «плесень кодзи», плесневые грибки, которые используют, например, при производстве сакэ. Пирановое кольцо имеется в циклической форме молекул сахаров, например в глюкозе, сахарозе и др.
Полностью гидрированный пиран (тетрагидропиран) имеет систематическое название оксан. Одно из самых известных его производных (с метильной и метилпропенильной группами) называется розоксидом (розовым оксидом). Розоксид содержится в эфирном масле жимолости и в розовом масле; он обусловливает запах и вкус плодов личи.
При нагревании яблочной кислоты с концентрированной серной кислотой образуется α-пиронкарбоновая кислота, которую назвали кумалиновой кислотой; соответственно, 2-пиранон называется кумалином – по аналогии с известным ранее бензо-α-пироном (кумарином). А дегидрацетовая кислота (3-ацетил-6-метилпиран-2,4-дион) одновременно относится и к α-, и к γ-пиронам. Она образуется путем конденсации двух молекул ацетоуксусного эфира, от чего и получила свое название.
Конденсация γ-пиронового кольца с бензольным дает молекулу хромона. Название связано с греч. chroma – «окраска, цвет», хотя сам хромон бесцветен. Однако его дигидропроизводное хроман имеет желтый цвет. Окрашены и производные хромана. Важнейшие из них – витамины группы Е, токоферолы (от греч. tokos – «роды» и pherein – «нести»). В желтых почках тополя содержится производное хромена (двойная связь в пирановом кольце) желтого цвета хризин (от греч. chrysos – «золото»). Другое производное хромена – глюкозид фраксин встречается в соке ясеня (манне), и название свое это вещество получило от лат. fraxinus – «ясень». Некоторые лекарственные средства содержат производные кетона хромона. К ним относятся виснагин, содержащийся в семенах травянистого растения амми зубная, она же виснага морковевидная (Ammi visnaga) семейства Зонтичные, а также келлин из того же растения, но названный не по латинскому, а по арабскому его названию – akhillah. К производным хромона относятся и некоторые содержащиеся в листьях конопли каннабиноиды (от лат. сannabis – «индийская конопля»). Красящие свойства бразильского сандала обусловлены другим производным хромана (его молекула сконденсирована с индановым циклом), который был назван бразилином.
Фенилпроизводные хромона (фенильное кольцо в положении 2 или 3) называются флавоном и изофлавоном (от лат. flavus – «светло-желтый»). Они принадлежат к флавоноидам – многочисленной группе природных соединений желтого, оранжевого или красного цвета. В растениях они обычно присутствуют в виде глюкозидов. Много флавоноидов в цедре цитрусовых, зеленом чае, облепихе, красном вине, шоколаде. Один из самых известных цитрусовых флавоноидов – нарингин – придает плодам грейпфрута горьковатый вкус; на санскрите naranga – «апельсиновое дерево». В кожуре цитрусовых содержится пентаметоксифлавон тангеритин, от фр. tangerine – сорт мандарина. Танжеринами называли мандарины, привезенные в Европу из марокканского портового города Танжер (слово арабского происхождения). К флавоноидам относятся также тетра– и пентагидроксифлавоны: физетин (от нем. Fisettholz – «физетовое дерево», оно же красильное); лутеолин из листьев резеды желтенькой, она же резеда красильная (Reseda luteola), этот флавоноид окрашивает и хризантемы; кверцетин из коры североамериканского красильного дуба (Quercus tinctoria), он содержится также во многих желтых цветах. Кверцетин можно выделить из бутонов лекарственного растения софоры японской, отсюда еще одно название этого вещества – софороретин. Глюкозид кверцитина называется кверцитрином. Из ягод крушины (род Rhamnus) получены флавоноид рамнетин (эти ягоды под названием «грушка» применяли для крашения) и уже упоминавшиеся морин и маклурин. Необычно название флавоноидов байкалина и байкалеина, которые содержатся в экстракте из корней шлемника байкальского. Эти вещества не следует путать с баикаином (о нем чуть ниже). В соевых бобах (по-японски – daidzu) содержится производное изофлавона даидзеин. В сое, а также в кормовых бобах, кофе и ряде других растений содержится еще один изофлавоноид – генистеин. Впервые он был выделен в 1899 году из дрока красильного (Genista tinctoria), от которого и получил свое название. апигенин – от лат. apium («петрушка, сельдерей»); датисцетин выделен из растений рода Datisca; ороксилин – из растений рода Oroxylum, название которого происходит от греч. oros («гора») и xylon («древесина»); ака-цетин – от «акации»; цитроптен содержится в кожуре цитрусовых, а вторая часть названия происходит от греч. ptenos («крылатый»): две метоксильные группы в молекуле этого вещества напоминают крылья. А вот распространенный флавоноид кемпферол назван не по растению, а по имени немецкого врача и путешественника Энгельберта Кемпфера (1651–1716). Кемпфер привез из Японии семена растения гинкго двулопастный (Ginkgo biloba), в котором и были впоследствии обнаружены многие флавоноиды. «Непроизносимое» название этого растения объясняется опиской Кемпфера: записывая со слуха японское слово, он написал ginkgo вместо ginkjo (гинкё). Ошибку «закрепил» знаменитый Линней…
К красителям группы флавонов близки растительные пигменты антоцианы, благодаря которым цветы окрашены в разные цвета. Этот термин произошел от греч. anthos – «цветок» и kyanos – «темно-синий», а придумал его еще в 1835 году немецкий фармацевт Людвиг Кламор Маркват (1804–1881). Антоцианином он назвал пигмент из васильков. Антоцианы – гликозиды, дающие при гидролизе сахара и красящие вещества – антоцианидины. В цветах присутствуют главным образом три их вида – цианидин, пеларгонидин (от цветов пеларгонии) и дельфинидин (от садового растения дельфиниум семейства Лютиковые, оно же живокость или шпорник – бутоны этих цветков сходны по форме с серым дельфином; того же происхождения и название алкалоида дельфинина). Антоцианидины и их метиловые эфиры в зависимости от их соотношения и кислотности среды дают самую разную окраску. Так, цианидин окрашивает спелые ягоды ежевики, черной смородины, малины, земляники, вишни, кожуру яблок. При этом в кислой среде цианидин красный, а в щелочной синий. Поэтому разные цвета имеют, например, голубой василек и красный мак, хотя их лепестки окрашены одним и тем же пигментом: сок василька щелочной, а мака – кислый. Метиловый эфир цианидина называется пеонидином, это пигмент цветов пиона (род Paeonia). Свое название цветок получил по имени греческого бога Пеона, врачевателя богов, излечившего Аида и Ареса. И это не случайно: со времен античного мира пион известен не только как декоративное, но и как лекарственное растение.
Соединение, в молекуле которого с циклом γ-пирона сконденсированы два бензольных кольца, называется за свой желтый цвет ксантоном. эйксантон (4,6-дигидроксиксантон), название которого происходит от греч. eu – «легко, хорошо» и xanthos – «желтый», представляет собой темно-желтый природный краситель.
Производными пиронов являются и многие растительные инсектициды. Примером могут служить бергаптен, содержащийся в корке бергамота (Citrus bergamia); желтый ксантотоксин, содержащийся в плодах и семенах ряда растений; пейцеданин (он же пеуцеданин), содержащийся в растении горичник русский (Peucedanum ruthenicum) семейства Зонтичные, латинское название произошло от греч. peukedanos – «колючий, острый»; ротенон (от япон. roten – ядовитое бобовое растение деррис, которым можно глушить рыбу); дерисовая кислота и дегелин (от лат. Deguelia – «деррис»).
Самый известный шестичленный гетероцикл (в нем один атом азота) – пиридин. Впервые он был выделен в середине XIX века учеником Либиха шотландским химиком Томасом Андерсоном (1819–1874) при исследовании костяного масла (оно получается сухой перегонкой необезжиренных костей). Отсюда и название пиридина, от греч. pyr – «огонь». Сейчас основным источником для получения пиридина является каменноугольная смола.
Интересны названия многочисленных замещенных пиридинов. Метилзамещенные называются пиколинами, название происходит от лат. pix – «смола, деготь» и oleum – «масло» (а пиридин-2-карбоновая кислота называется пиколиновой). Еще интереснее название 2,3-диметилпиридина – лутидина, который открыл тот же Андерсон. Поскольку диметилпиридин – изомер метиланилина (толуидина), название «лутидин» получено просто перестановкой букв (с вычеркиванием буквы "о") в слове «толуидин». Два изомерных замещенных пиридина (3,5-диметил-2-этил– и 2,3,4,6-тетраметил-) из-за своей малой летучести получили название α– и β-парволинов, от лат. parum – «мало, незначительно» и англ. volatile – «летучий» (это слово тоже имеет латинское происхождение: на латыни volatilis – «крылатый, летающий»). Ряд производных пиридина был обнаружен в продуктах сухой перегонки животного клея. Отсюда произошло название коллидинов, изомерных триметилпиридинов (от греч. kolla – «клей»); коллидинами называют также два изомерных 2-метил-4-этил– и 4-метил-3-этилзамещенные пиридина. Другой изомер, 2-метил-5-этилпиридин, получил название альдегидина, несколько странное для химика, поскольку в нем нет альдегидной группы. Дело в том, что альдегидин впервые синтезировали путем конденсации (с отщеплением воды) четырех молекул ацетальдегида и молекулы аммиака. Такая конденсация альдегидаммиаков – один из самых старых способов получения гомологов пиридина. В данном случае альдегидом служил ацетальдегид, а в результате реакции получился альдегидколлидин, название которого сократили до альдегидина. В парфюмерии применяются композиции под названием альдегидин-7, альдегидин-50, альдегидин-120. Как отмечалось ранее, среди подобных «парфюмерных альдегидов» есть вещества, вовсе не содержащие альдегидной группы. 2-Пропилпиридин получил название конирин, потому что был получен восстановлением алкалоида кониина, содержащегося в болиголове (Conium maculatum).
Исключительно важное значение имеет одно из производных пиридина, 4,5-дигидроксиметил-2-метилпиридин-3-ол, сокращенное название – пиридоксин. Это витамин В6, один из синонимов которого, адермин, является сокращением английского термина antidermatitis vitamin – «противодерматический витамин». На самом деле этим свойством обладает другое вещество – рибофлавин (витамин В-2), но раньше витамины В2 и В6 плохо различали. Установил их отличие в 1934 году Альберт Сент-Дьёрдьи. Строение же витамина В6 было установлено только в 1939 году, а витамина В2 – в 1935-м.
Замещение в 3-положении пиридинового кольца вторым кольцом, частично или полностью гидрированным, дает анатабин и анабазин. Анабазин содержится не только в табаке, но и в ежовнике безлистном (Anabasis aphylla), откуда и получил свое название. Это лекарственное средство, снижающее влечение к курению.
Если в молекуле стильбена одно из бензольных колец заменить пиридиновым, то получится вещество, названное по аналогии стильбазолом (а его гидрированный аналог называется стильбазолином).
Важнейшую роль играют некоторые карбоксильные производные пиридина. Так, пиридин-3-карбоновая кислота называется никотиновой. Этот термин произведен от названия табака Nicotiana, а он, в свою очередь, еще в XVI веке был назван в честь французского посла в Португалии Жана Нико (Nicot), который привез в Париж нюхательный табак. Внутренняя соль N-метилникотиновой кислоты называется тригонеллином; это вещество было выделено из растения пажитника семейства Бобовые (его латинское название – Trigonella: у этого растения тройчатые листья). Тригонеллин содержится и в других растениях, в том числе в кофе (отсюда его другое название – коффеарин). При обжаривании кофейных зерен тригонеллин превращается в пиридин, что объясняет появляющийся при этом запах. Сам же никотин является очень ядовитым алкалоидом; его молекула построена из пиридинового и метилпирролидинового циклов. В табаке обнаружен также алкалоид котинин; его название представляет собой анаграмму слова «никотин». Если пирролидиновый цикл в молекуле никотина заменить на пиррольный, получится еще один алкалоид – никотирин (он также содержится в табачных листьях).
Синоним никотиновой кислоты, ниацин, – это сокращенное английское название nicotinic acid. Никотиновая кислота и ее амид – важный для нормальной жизнедеятельности витамин РР (он же В3). А РР – это сокращение от англ. pellagra preventing, то есть «средство от пеллагры», одного из видов авитаминозов. Диэтиламид никотиновой кислоты – широко известный препарат кордиамин (от лат. cor, род. падеж cordis – «сердце»), стимулирующий центральную нервную систему и повышающий артериальное давление (иногда используют его сокращенное название корамин). Применяется в медицине (как противотуберкулезное средство) и одно из производных пиридин-4-карбоновой кислоты под названием фтивазид (от греч. phthisis – «туберкулез легких» + «азот»). К лекарствам относится и дагенан (2-сульфаниламидопиридин, сульфидин), названный по месту его производства – району Дагенем (англ. Dagenham) на северо-востоке Большого Лондона.
Гидрированная 1-метилзамещенная никотиновая кислота называется арекаидином (от порт. areca – бетельная пальма, растущая в Юго-Восточной Азии; в португальский язык слово пришло из малайского). Соответственно, ее метиловый эфир называется ареколином. В этой же пальме (Areca catechu) содержатся алкалоиды арекадин и ареколин (N-метил-1,2,5,6-тетрагидроникотиновая кислота и ее метиловый эфир), а также гувацин (тетрагидропиридин-3-карбоновая кислота). Последний термин связан с древним индийским названием этой пальмы – гувака. Частично гидрированная 2-пиридинкарбоновая кислота была выделена из родезийского красного дерева баикии (Baikiaea plurijuga) и получила название баикаин.
Хинолин-4-карбоновая кислота называется цинхониновой, а пиридин-3,4-дикарбоновая – цинхомероновой. Во втором названии «мер» – от греч. meros – «доля, часть», а «цинхо» – от «цинхоны» (хинного дерева). Интересно происхождение названия этого дерева, как и ряда химических терминов (помимо указанной кислоты, это цинхонин, цинхонамин, цинхонидин, цинхофен, а также хинин, хинолин, хинон и многие другие). Недалеко от Мадрида находится небольшой городок Чинчон (исп. Chinchón). В XVII веке четвертый граф Чинчона был назначен вице-королем в Перу. По одной из легенд, его жена, графиня Чинчон, лечила заболевших малярией отваром из коры хинного дерева, которое Линней в ее честь назвал Cinchona. Стереоизомер хинина – алкалоид хинидин; он имеет совершенно другие свойства и применяется в медицине как антиаритмическое средство. Из коры дерева China cuprea был выделен алкалоид купреин, который отличается от хинина только гидроксильной группой на месте метильной. Понятно, что никакой меди в купреине нет, а название дерева дано по красному («медному») цвету его коры. Если же мысленно отрезать от молекулы хинина хинолиновый каркас, останется молекула алкалоида мерохинена (от греч. meros – «доля, часть»). В коре хинного дерева содержится также глюкозид хиновин и дезоксисахар с необычно звучащим по-русски названием хиновоза.
Очень интересно вещество, образующееся в реакции сульфата хинина с иодом в виде изумрудно-зеленых с золотым блеском пластинок, которые обладают очень сильным поляризующим действием на свет. Вещество это называется герапатитом. Ничего общего с минералом апатитом оно не имеет. Его получил в 1852 году английский физик Уильям Берд Герапат (Herapath, 1820–1868), в честь которого и был назван сульфат иодхинина.
В составе молекул хинина, цинхонина, других родственных алкалоидов входит бицикл, состоящий из двух конденсированных пиперидиновых циклов, который называется хинуклидином (от лат. nucleus – «ядро»). При окислении мерохинена образуются лойпоновая кислота и цинхолойпоновая кислота, от греч. loipon – «остаток» (то есть то, что осталось после окисления).
Пиридин-2,4,5-трикарбоновая кислота называется бербероновой. Она была получена окислением алкалоида берберина, который содержится во многих растениях, в том числе в корнях барбариса обыкновенного (Berberis vulgaris). В нем содержится также алкалоид бербамин. Название же растения происходит от Берберии – северо-западной части Африки. В барбарисе найден и алкалоид со странным названием колумбамин. Это название не имеет никакого отношения ни к Христофору Колумбу, ни к старому американскому названию элемента ниобия (колумбий), ни к федеральному округу в США со столицей этого государства, ни к колумбарию. Барбарис – небольшое растение, а на языке хауса (народа в Западном Судане) kalumba – «маленькое дерево». Из барбариса выделены и другие алкалоиды, в числе которых иатрорицин, от греч. iatros – «врач» + «рицин».
Важное значение в современной химии имеет дипиридил (бипиридил), особенно его 2,2'-изомер; для этого лиганда даже принято сокращенное обозначение bipy. Его комплексы с металлами используют в аналитической химии для фотометрического определения ионов металлов. Этот лиганд широко применяется также в координационной химии; например, рутениевый комплекс [Ru(bipy)3]Cl2 является люминофором и может служить фотокатализатором разложения воды. Некоторые производные дипиридила используют в качестве пестицидов. Это дикват (1,1′-этилен-2,2′-бипиридилийдибромид) и паракват (N,N'-диметил-4,4'-дипиридилийдихлорид). В их названиях – стандартные префиксы «ди» и «пара», а «кват» происходит от термина «кватернизация» – образование четвертичной аммониевой соли.
Гидрированный пиридин называется пиперидином – по алкалоиду пиперину, так как пиперидин получается при нагревании пиперина со щелочью. Названия многих гидрированных производных пиридина были «сконструированы» путем вставки морфемы «пе» в уже существовавшие термины. Так были образованы такие «странные» названия, как нипекотиновая кислота, пипеколин, лупетидин, копеллидин, парпеволин… На эту тему уместно процитировать задачу, которая предлагалась в 2006 году школьникам на XXXVII Традиционной олимпиаде по лингвистике и математике (ее автор – химик Сергей Валерьевич Цитовский). Вот эта задача.
Органическое соединение под названием пиридин в результате определенной химической реакции (присоединения трех молекул водорода) превращается в вещество X. Названия пиридина и вещества X не родственны: первое из них происходит от греческого pyr – «огонь», второе – от латинского слова, означающего «перец» (это слово послужило источником для названий перца в современных европейских языках – ср. французское poivre, английское pepper, немецкое Pfeffer, финское pippuri). В результате той же реакции из Y-овой кислоты получается соединение под названием нипекотиновая кислота, а из пиколиновой кислоты – Z-овая кислота.
Задание 1. Напишите названия химических соединений, обозначенных выше как вещество X, Y-овая кислота и Z-овая кислота. Поясните ваше решение.
Задание 2. Объясните, каким образом возникли названия нипекотиновой кислоты и Z-овой кислоты.
Примечание. Знание химии для решения задачи НЕ ТРЕБУЕТСЯ.
А вот решение этой задачи, написанное лингвистом Ильей Борисовичем Иткиным.
В названии нипекотиновой кислоты явно угадывается название такого хорошо известного вещества, как никотин. Предположим, что Y-овая кислота – это никотиновая кислота. Если это так, присоединение к никотиновой кислоте шести атомов водорода обозначается вставкой слога -пе– после первых двух букв (или, что то же самое, после первого слога) названия. Столь странная номенклатура могла возникнуть только в том случае, если такое же соотношение между исходным и производным веществами было свойственно пиридину и веществу Х. В таком случае вещество Х – это пиперидин, Z-овая кислота – пипеколиновая кислота. Итак, названия нипекотиновой кислоты и пипеколиновой кислоты возникли в результате переосмысления структуры названия «пиперидин». В слове «пиперидин» корень «пипер» от латинского piper – «перец». Связано это с тем, что пиперидин был получен из пиперина – вещества, придающего жгучесть перцу. Случайное звуковое сходство между словами «пиридин» и «пиперидин» привело к тому, что слог -пе– был воспринят как особая морфема, вставляющаяся внутрь корня и обозначающая присоединение шести атомов водорода. Далее в соответствии с пропорцией «пиридин: пиПЕридин = никотиновая кислота:? = пиколиновая кислота:?» были построены названия нипекотиновой и пипеколиновой кислот.
История, которая послужила основой для этой задачи, может показаться курьезом, однако это вовсе не так. Морфемы, которые не присоединяются к корню слова слева, как приставки, или справа, как суффиксы, а вставляются внутрь него, существуют во многих языках; они называются инфиксами. Что касается переосмысления слова "пиперидин" как содержащего тот же корень, что слово "пиридин", и инфикс -пе-, то и такие случаи в истории языков не редкость. Один из самых известных примеров подобного рода – судьба слова "гамбургер": образованное от названия города Гамбурга в английском языке – опять-таки в силу случайного звукового сходства – было воспринято как состоящее из корня ham («ветчина») и суффикса -burger, что привело (по той же точно схеме, что и при создании терминов «нипекотиновая кислота» и «пипеколиновая кислота») к появлению таких неологизмов, как «чизбургер» (гамбургер с сыром), «фишбургер» (гамбургер с рыбой) и т. д.
Однако было бы ошибкой считать, что буквы «пе» в середине названия химического соединения всегда являются такой вставкой – инфиксом. Например, встретив в тексте термин непеталактон (а также непетовая кислота, непеталовая кислота и др.), бесполезно искать «исходный» термин «неталактон», поскольку такового не существует. В данном случае все иначе: непеталактон – это монотерпеноидный лактон, один из основных компонентов эфирного масла котовника кошачьего (кошачьей мяты) Nepeta cataria. Латинское название этого растения происходит от Непи – небольшого города в Центральной Италии, который во времена Древнего Рима назывался Непет или Непете. Ну а cataria происходит от лат. cattus – «кот».
Но вернемся к гетероциклам. Пиперидиновый цикл содержится во многих алкалоидах. Среди них – 2-пропилпиперидин (кониин). Кониин – сильный яд нервно-паралитического действия, ядовитое начало болиголова пятнистого (Conium maculatum). В Древней Греции сок болиголова использовали как «официальный» яд, которым отравляли осужденных на смерть. Считается, что ядом болиголова был отравлен Сократ. Того же происхождения и названия родственных алкалоидов болиголова – коницеина и конгидрина, а также полученного восстановлением кониина 2-пропилпиридина, названного конирином. N-Метилпиперидиновый цикл содержится в алкалоиде лобелине и продукте его окисления лобеланине. Лобелин был выделен из однолетнего травянистого растения лобелия вздутая (Lobelia inflata), названного так по плоду – вздутой коробочке.
Бициклическое основание, содержащее конденсированные пиперидиновый и пирролидиновый циклы, называется тропаном. Его гидроксильное производное называется тропином, кетопроизводное – тропиноном, а частично дегидрированное – тропидином. Все эти названия произведены от уже упоминавшегося алкалоида атропина. Сложным эфиром спирта тропина и бензойной кислоты является алкалоид кокаин (слово испанского происхождения, от южноамериканского кустарника коки, Erythroxylon coca). В листьях коки содержится также алкалоид экгонин (тропин-2-карбоновая кислота). Структура экгонина родственна структуре кокаина, отсюда и его название: по-гречески ekgonos – «порожденный, берущий начало от чего или кого-либо». Еще один родственный атропину алкалоид скополамин содержится вместе с атропином в растениях семейства Пасленовые (скополии, красавке, белене, дурмане и некоторых других; род растений Scopolia назван в честь тирольского натуралиста XVIII века Джованни Скополи).
Молекула пиридина, сконденсированная с одним бензольным кольцом, дает молекулу хинолина. Хинолин и его производные содержатся в каменноугольном дегте, в некоторых сортах нефти. Но свое название это вещество получило по тому же принципу, что и хинон, хинин, цинхонин и т. п.: производные хинолина – алкалоиды, содержащиеся в коре хинного дерева («ол» в названии, как это часто бывает, указывает на маслообразный характер вещества). Если провести реакцию анилина с кротоновым альдегидом, образуется α-метилхинолин, который поэтому назвали хинальдином. Тетрагидрохинальдин называется кайролином; когда-то его использовали в качестве жаропонижающего средства, а название, вероятно, происходит от греч. kairos – «надлежащая мера». Одно из производных хинолиламина обладает противомалярийным действием, поэтому его назвали плазмоцидом (убивает малярийных плазмодиев).
Интересно название таллина – частично гидрированного (по пиридиновому кольцу) 6-метоксихинолина. Никакого отношения к столице Эстонии он не имеет. Это вещество, имеющее сильный кумариновый запах, синтезировал в 1885 году родившийся в Праге австрийский химик Зденко Ханс Скрауп (1850–1910). Будучи основанием, таллин с кислотами образует хорошо кристаллизующиеся соли светло-желтого цвета. Их водные растворы в присутствии некоторых металлов (например, хлорного железа) окрашиваются в зеленый цвет, откуда и произошло название, от греч. thallos – «зеленая ветвь» (по тому же принципу был назван элемент таллий).
В корнях и надземной части кресс-салата (Lepidium sativum) содержится горькое вещество, которое назвали лепидином; по строению это γ-метилхинолин. При нагревании γ-гидроксихинолин-β-карбоновой кислоты (кинуреновой кислоты) происходит ее декарбоксилирование с образованием γ-гидроксихинолина (кинурина). Эта кислота была найдена в моче (по-гречески ouron) собаки и койота. А «собака» по-гречески – kyon (род. падеж kynos). Тот же греческий корень в слове «кинология» (наука о собаках). Но более известен 8-гидроксихинолин (он же 8-оксихинолин, сокращенно оксин). В аналитической химии это реактив для осаждения тяжелых металлов и алюминия, а в фармакологии его производные – антибактериальные, противопаразитные и противогрибковые средства. Один из самых известных – 5-хлор-7-иод-8-гидроксихинолин, он же энтеросептол (от греч. enteron – «кишка» и sepsis – «нагноение»).
Если к молекуле хинолина присоединить "под углом" молекулу пиридина – так, чтобы образовалась структура фенантрена, а два атома азота были в положении 1 и 10, то получится широко применяемый в аналитической химии комплексообразователь, который прочно связывает катионы со степенью окисления +2. Название этого комплексообразователя – 1,10-фенантролин – «сконструировано» из названий фенантрена и хинолина.
Перемещение атома азота в хинолине в β-положение кольца дает изохинолин. Синоним изохинолина – лейколин; термин произошел от греч. leukos – «белый» и лат. oleum – «масло». Хинолин тоже бесцветный, но на свету в присутствии влаги желтеет. В природе распространены производные изохинолина. Среди них – опийные алкалоиды морфин, папаверин (от лат. papaver – «мак») и др.; эметин (от греч. emetos – «рвота»); сосудорасширяющий алкалоид сальсолин, выделенный в 1933 году А. П. Ореховым и Н. Ф. Проскуриной из кустарника Salsola Richteri (солянка Рихтера); цефаэлин, который, как и эметин, содержится в растениях рода Cephaelis; галлюциноген гигантин, выделенный в 1967 году из кактуса Carnegiea gigantea. Но самый известный из них – нервно-паралитический яд кураре (от kurari, что на языке индейцев тупи-гуарани означает «тот, к кому это приходит, падает»). Того же происхождения и название другого нервно-паралитического яда тубокурарина («тубо» – от лат. tubus – «трубка»: когда-то кураре перевозили в пустотелых стволах бамбука).
Два бензольных кольца, сконденсированных с молекулой пиридина, образуют азотный аналог антрацена акридин (от лат. acer – «острый, едкий, раздражающий»); акридин раздражает кожу. Это название предложили немецкие химики Карл Гребе (1841–1927) и Генрих Каро, которые в 1870 году обнаружили новое вещество в каменноугольной смоле. Хорошо известно производное акридина – лекарственный антималярийный препарат акрихин (от акридин + хинин). А частично гидрированный акридин называется акриданом.
Введение второго атома азота в молекулу пиридина дает диазины (суффикс "азин" – по модели "гидразин"). Диазинов может быть три: 1,2-диазин (пиридазин), 1,3-диазин (пиримидин) и 1,4-диазин (пиразин). Первое название «сконструировано» из терминов "пиридин" и "гидразин". Сочетание молекулы пиридазина с бензольным кольцом (в положении 3,4) дает молекулу хинолина со вторым (соседним) атомом азота. Это вещество называется циннолином (англ. cinnoline). Впервые его получил в 1883 году немецкий химик Виктор фон Рихтер (1862–1891) в результате реакции, носящей теперь его имя. Термин «циннолин» происходит от немецкого названия хинолина (Chinolin), с заменой буквы h на n и ее перестановкой на две позиции вправо; на что только не идут химики ради благозвучности названия! Если же бензольное кольцо присоединить к молекуле пиридазина в положении 4,5, получится фталазин; термин происходит от фталевой кислоты (ее можно получить, если мысленно разорвать в молекуле фталазина связь между атомами азота и заменить каждый на карбоксильную группу).
Самый известный из диазинов, конечно, пиримидин (от "пиридин" + "амидин"), поскольку его производные, пиримидиновые основания, являются важнейшими физиологически активными веществами. Так, в состав РНК входит пиримидин-2,4-дион – урацил (англ. uracil, uracyl), названный по его лабораторному синтезу из мочевины (urea) и акриловой кислоты (acrylic acid). В состав всех молекул ДНК в качестве одного из четырех оснований входит 5-метилурацил, или тимин, выделенный впервые в 1854 году из зобной железы теленка; отсюда и название (от греч. thymos – «тимус», зобная, она же вилочковая, железа). Входящий в состав ДНК дезоксирибозид тимина называется тимидином. Выделенная в 1905 году из молока урацилкарбоновая кислота (витамин В13) называется оротовой (от греч. oros – «сыворотка»). Забавно, что в англоязычной научной литературе иногда вместо orotic acid пишут erotic acid. Вначале этот термин появился из-за опечатки, но потом стал фактически синонимом!
К производным пиримидина относятся и остальные три азотистых основания, на основе которых природа создала генетический код; это аденин, гуанин и цитозин. Все они относятся к пуринам. Пурин – двухъядерный гетероцикл, в котором сконденсированы молекулы пиримидина и имидазола. Название пурин происходит от лат. purus acidum uricum – «чистая мочевая кислота». Мочевая кислота – это пурин-2,6,8-трион. У птиц и пресмыкающихся мочевая кислота – главная составная часть экскрементов: так они избавляются от конечных продуктов азотного обмена (интересно, что рыбы удаляют их через жабры в виде хорошо растворимого в воде аммиака, а многие млекопитающие, включая человека, – в виде растворенной в моче мочевины). В группу пурина входят многие важные вещества. Среди них ксантин – пурин-2,6-дион, который содержится в чае и кофе, орехах кола; название происходит от греч. xanthos – «желтый» (сам пурин бесцветный, но образует соли желтого цвета). Отсутствие у ксантина одной карбонильной группы дает гипоксантин (другое его название – сардин: гипоксантина много в сардинах); связанный с остатком рибозы гипоксантин образует инозин (от греч. is, род. падеж inos – «мышца, жила, сухожилие»). Инозин – нуклеозид, выделенный в 1908 году из мясного экстракта. нуклеозиды состоят из азотистого основания и сахара (рибозы или дезоксирибозы, отсюда «озид»). А инозинмонофосфат (стандартное сокращение ИМФ), называемый также инозиновой кислотой, является нуклеотидом (от лат. nucleus – «ядро»: нуклеотиды были выделены из клеточных ядер), играющим важную роль в метаболизме. Нуклеотиды отличаются от нуклеозидов тем, что содержат также остаток фосфорной кислоты; «тид» взято по аналогии со словом «фосфатид». Инозиновая кислота и ее соли – пищевые добавки Е630 – Е633. Метилированные по атому азота производные ксантина – это широко известные кофеин (от араб. qahwa – «кофе»), теобромин (от лат. названия шоколадного дерева – Theobroma, которое Карл Линней дал ему, произведя от греч. theos – «бог» и broma – «пища») и теофиллин (от лат. thea – «чай» и греч. phyllon – «лист»); теофиллин содержится также в какао. От латинского thea произошли также названия содержащихся в чае теофлавина (он придает чаю золотисто-желтый цвет, на латыни flavus – «светло-желтый») и теарубигина (от лат. rubeus – «красный»; он окрашивает чай в красно-коричневый оттенок).
К пуриновым основаниям относятся также аденин (6-аминопурин) и гуанин (2-аминопурин-6-он). аденин (от греч. aden – «железа») был выделен в 1885 году из препаратов поджелудочной железы свиньи немецким биохимиком и физиологом, лауреатом Нобелевской премии Альбрехтом Косселем (1853–1927). В соединении с рибозой аденин дает нуклеозид аденозин; это сокращенное название из слов "аденин" и "рибоза". Название цитозин происходит от греч. kytos – «ячейка, клетка», а также «пустой сосуд». Нуклеозид, образующийся при соединении цитозина с рибозой, называется, соответственно, цитидином; он является компонентом РНК.
Последний из трех диазинов – пиразин (1,4-диазин). Этот термин, как и «пиридазин», сконструирован из названий "пиридин" и "гидразин", только с использованием меньшего числа букв. Производные пиразина встречаются в природе; так, 2-метокси-4-метилпиразин отвечает за запах плодов арахиса. Тетрафенилпиразин называется амароном, от лат. amarus – «горький» (того же происхождения название ликера «Амаретто»). Полностью гидрированный пиразин называется пиперазином; название сконструировано с помощью того же инфикса «пе», о котором говорилось на примере пипеколина и нипекотиновой кислоты. Циклический диамин пиперазин, его соли и производные применяются в медицине. Комбинация (и химическая, и словесная) пиразинового кольца с двумя антраценовыми дает антразин. Замена в молекуле антрацена двух атомов углерода в 9,10-положениях на атомы азота дает феназин (название – от «фенола» и «азота»). Производные антразина и феназина – красители, среди которых индантрон (торговое название «индантрен» – от "индиго" и "антрацена") и дигидроиндантрон, индулины (от "индиго" и латинского уменьшительного суффикса -ulus), сафранины (от араб. zafaran – «шафран»). К сафранинам относится и один из первых синтетических красителей мовеин (от фр. mauve – «мальва», по сходству окраски).
Комбинация из циклов пиримидина и пиразина называется птеридином; его гидроксипроизводные – птерины. В 1895 году из крыльев бабочки-капустницы было выделено белое кристаллическое вещество, названное лейкоптерином. Все эти термины произведены от греч. pteron – «крыло», а в «лейкоптерине» первый корень восходит к греч. leukos – «белый». Соответственно, желтый пигмент из крыльев бабочки-лимонницы был назван ксантоптерином (от греч. xanthos – «желтый»). Строение этих соединений было установлено только в 1940 году. К птеринам принадлежит и фолиевая (птероилглутаминовая) кислота (витамин Вс), выделенная в 1941 году из листьев шпината, отсюда и название: на латыни folium – «лист».
В молекулах многих природных соединений один из атомов азота в гетероциклах замещается атомом кислорода или серы. Так, пятичленный гетероцикл с атомами азота и кислорода называется оксазолом, среди производных которого алкалоиды и лекарственные средства. Более важен серный аналог оксазола – тиазол. Этот цикл (наряду с пиримидиновым) присутствует в молекуле витамина В1 – тиамина (от греч. theion – «сера» + «амин»). Этот витамин предохраняет от ряда заболеваний, в том числе от полиневрита, отсюда его другое название – аневрин. Тиазоловый цикл присутствует также в молекулах ряда лекарственных средств – норсульфазола, фталазола, пенициллина и др.
Аналогично замена одного атома азота в молекуле пиразина на атом кислорода дает оксазин; гидрированный оксазин называется морфолином. Это вещество было синтезировано в 1889 году немецким химиком-органиком Людвигом Кнорром. Он же и дал ему название (от "морфин" и "хинолин"), причем по ошибке: Кнорр считал, что в морфине содержится такой же шестичленный цикл с атомами азота и кислорода, как в морфолине. Ошибочное название исправлять не стали. В последующем оказалось, что некоторые производные морфолина являются местными анестетиками, однако главное применение морфолина – ингибирование коррозии, в том числе на АЭС.
Одно из производных оксазина – синий краситель рез-азурин, который при окислении обратимо превращается в розовый резоруфин. Оба названия происходят от «резорцина» и указывают на цвет индикатора: лат. azura – «ультрамарин», rufus – «красный».
Из шестичленных гетероциклов с тремя атомами азота самые известные – симметричные 1,3,5-триазины. Они образуются в результате тримеризации нитрилов. Так, из циановой кислоты получается циануровая кислота (2,4,6-тригидрокси-1,3,5-триазин). Вторая часть ее названия (от греч. ouron – «моча») появилась потому, что циануровая кислота образуется при нагревании мочевины. При тримеризации цианамида H2N – CN образуется триаминопроизводное симметричного триазина, который получил название меламина. Это произвольно придуманный торговый термин, который не имеет ничего общего с меланином; как указывалось, название этого черного пигмента происходит от греч. melas – «черный», пигмент феомеланин дословно означает «темно-черный», от греч. phaios – «темный». Меламин же белого цвета (но со словом «мел» он никак не связан). Впервые его получил в 1834 году Юстус Либих при сплавлении тиоцианата калия с хлоридом аммония. Меламин используется в производстве синтетических смол.
От "мелама" и "циана" произошло (с сокращением) и название циамелида, производного циклического 1,3,5-триоксана с тремя иминовыми группами.
