Четыре и более конденсированных в ряд бензольных кольца называются просто греческими числительными: тетрацен (он же нафтацен, от нафталина и антрацена), пентацен, гексацен и т. д. Такое расположение называется аннелированием, от лат. annulus – «колечко» (уменьшительное от anus – «кольцо»). Частично гидрированный остов тетрацена – основа важных антибиотиков террамицина (от лат. terra – «почва, земля»; террамицин выделен из обитающих в почве актиномицетов), биомицина, тетрациклина и др. Тетрафенилантрацен за свой оранжево-красный цвет получил название рубрена (от лат. ruber – «темно-красный»). Если шестичленные кольца в молекулах таких углеводородов расположены под углом, они называются ангулярными (от англ. angular – «угловой»). Из четырех колец состоят молекулы таких веществ, как хризен (от греч. chrysos – «золото»: хотя чистый хризен бесцветен, первые его образцы были окрашены примесями в желтый цвет); пирен (от греч. pyr – «огонь»: пирен образуется в результате пиролиза угля); бензантрен (бензол + фенантрен). Некоторые из таких углеводородов канцерогенны. Намного больше возможностей при комбинации пяти и более колец. Примером может служить перилен – сокращение от устаревшего названия этого соединения пери-динафтилен. Шесть колец в молекуле коронена; его синтезировал в 1932 году швейцарский химик Роланд Генрих Шолль (1865–1945) и назвал так потому, что в этой молекуле наружные кольца бензола образуют кольцевую структуру в виде венца. Девять колец в молекуле виолантрена (от лат. viola – «фиалка», а также «фиолетовый цвет»; хотя сам виолан-трен красный, его дикетопроизводное виолантрон имеет торговое название «краситель кубовый темно-синий О»). В этих двух терминах вторая часть происходит от антраценовой структуры в составе молекул. Очень интересен оптически активный гексагелицен, молекула которого состоит из шести (отсюда «гекса») бензольных колец, соединенных в незамкнутый цикл. Из-за стерических препятствий (отталкивание крайних колец) цикл искажается, и получается хиральная спиралевидная структура, напоминающая шайбу Гровера. Отсюда и название: от греч. helix – «спираль». Симметричная молекула овалена содержит десять циклов, а названа так за свою овальную форму.
Молекулы, в которых бензольные кольца соединены алифатическими цепями в циклы, называются циклофанами; первая часть названия очевидна, а вторая происходит от "фенилен" + "алкан".
Глава 10. Гетероциклические соединения
Пятичленные гетероциклы
К ним относятся прежде всего фуран, тиофен и пиррол, содержащие в кольце атомы кислорода, серы и азота. Интересно происхождение названия первого из этих веществ. Задолго до открытия фурана были известны его производные. Еще в 1780 году шведский химик К. В. Шееле путем сухой перегонки слизевой кислоты получил новое соединение, как впоследствии выяснилось – фуран-2‑карбоновую (пирослизевую) кислоту. Другое ее название – пиромуциновая, от лат. mucus – «слизь».
В 1832 году немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер (1780–1849), прославившийся открытием катализа, перегонкой сахара с разбавленной серной кислотой в присутствии окислителя (MnO2) получил вещество с запахом свежего ржаного хлеба. Состав этого соединения был установлен в 1840 году шотландским химиком Джоном Стенхаузом (1809–1880), который получил его нагреванием отрубей с серной кислотой, поэтому вещество назвали фурфуролом (от лат. furfur – «шелуха, кожура, отруби»). Только спустя полвека было установлено, что альдегид фурфурол может количественно получаться при дегидратации пентоз. В 1870 году немецкий химик Генрих Лимприхт (1827–1909) нагреванием бариевой соли пирослизевой кислоты со щелочью получил наконец вещество, которое вначале называли фурфураном, а потом сократили до фурана. Лимприхт обнаружил фуран также в хвойной смоле. При окислительном хлорировании фурфурола цикл разрушается и образуется дихлорформилакриловая кислота, которую назвали мукохлорной за генетическое сродство с упомянутой выше пиромуциновой кислотой. Аналогично получается мукобромная кислота (она имеет циклическую форму). От «фурана» произведено и название стероида фуростана.
Интересно и название каррикана, одного из производных фуранона. Давно известно, что лесные пожары стимулируют прорастание семян деревьев. И только в 2004 году, изучив тысячи веществ, присутствующих в дыме сгоревшей древесины, обнаружили, что указанным свойством обладает каррикан. Это название подсказал химикам австралийский лингвист, произведя его от karrik – «дым» на языке аборигенов Западной Австралии.
Корень "фуран" вошел в систематические названия моносахаридов (например, фруктозы), находящихся в циклической форме и содержащих пятичленное кольцо. Они называются фуранозами. Одно из карбоксильных производных фуранозы называется ацеровой кислотой; она была обнаружена (как компонент полисахарида) в клеточных стенках клена (лат. acer).
Когда в дегте сосны (Pinus silvestris) был найден α-метилфуран, его назвали сильваном. В лабораторной практике широко применяется апротонный растворитель тетрагидрофуран – полностью гидрированный фуран, для которого даже есть стандартные сокращения: ТГФ и THF. Его ядовитое трициклическое производное, вызывающее нарывы на коже, называется кантаридином, от греч. kantharis – «шпанская мушка»; кантаридин содержится в ядовитых выделениях этих жуков. Другое производное тетрагидрофурана, кубебин, содержится в эфирном масле лекарственного растения Piper cubeba (перец кубеба).
Исключительно сильный запах имеет сотолон (гидроксидиметилфуранон); им пахнут индийская приправа карри, жженый сахар (карамель), кленовый сироп. Название было придумано недавно, в 1980 году, когда выяснилось, что это вещество содержится в неочищенном тростниковом сахаре (по‑японски он называется soto).
Присоединение к фурановому циклу бензольного кольца дает бензофуран, или кумарон, который содержится в каменноугольном дегте. Название этого вещества, как и упоминавшегося ранее кумарина, происходит от растения Coumarouna odorata. Однако кумарона (в отличие от кумарина) в нем нет, кумарин и кумарон связаны лишь цепочкой химических реакций. Если фурановое кольцо в кумароне прогидрировать, получится кумаран, а если присоединить карбоксильную группу, получится кумариловая кислота. Одно из производных бензофурана придает сильный запах эфирному маслу сельдерея; это масло обладает среди прочих седативным действием, отсюда и название вещества седанолид.
Два производных кумарона (с дополнительным метилциклогексановым кольцом) получили название какалон и какалол, поскольку их источником был растущий на севере Мексики кустарник Cacafea decomposita. Интересно также одно из производных частично гидрированного бензофурана, получившее название винного лактона. Это вещество с приятным запахом, которому принадлежит рекорд чувствительности. Как показал в 1996 году швейцарский химик Гельмут Гут, винный лактон придает красным и белым винам сладковатый «кокосовый» аромат. Поразительна чувствительность носа к этому веществу: его можно обнаружить при содержании всего 0,01 пикограмма (10–14, или одна стотриллионная грамма) в одном литре воздуха. Однако эта особенность свойственна только одному из пространственных изомеров лактона. Запах же его антипода можно почувствовать лишь при концентрации 1 мг/л, что в 100 миллиардов раз больше.
Одним из производных дибензофурана является усниновая кислота, найденная в лишайниках. Отсюда и название, от рода лишайников Уснея (Usnea).
В тиофене, как следует из названия, место кислорода занимает атом серы. Впервые тиофен был открыт случайно в 1882 году немецким химиком Виктором Мейером (1848–1897), обнаружившим во время «неудачного» лекционного опыта, что очень чистый бензол не дает цветной реакции, которую ранее давал недостаточно очищенный бензол. Примесь оказалась тиофеном, который кипит всего на 4 °C выше, чем бензол, и потому трудно от него отделяется. Намного раньше, в 1844 году, французский химик Огюст Лоран получил тетрафенилтиофен и назвал его тем самым тионессалем, который упоминал в своем докладе Кларенс Смит (см. введение). Однако Лоран не знал, что это производное тиофена. Остается гадать, почему Лоран выбрал для этого вещества такое название. Во всяком случае, он не мог назвать его в честь немецкого химика Юлиуса Несслера, которому в 1844 году было всего 17 лет. Полностью же гидрированный тиофен называется тетрагидротиофеном или тиофаном. В 2010 году группа японских химиков выделила из ацетонового экстракта луковой пульпы сложное производное тетрагидротиофена, которое назвали онионином, от англ. onion – «лук». Его систематическое название – 3,4‑диметил-5-(1Е-пропенил) – тетрагидротиофен-2‑сульфоксид-S-оксид. Соединенные в цепочку шесть молекул тиофена образуют секситиофен; «секси» в его названии происходит от лат. sexies – «шестикратно, шесть раз».
