アニリン

アニリンでは、C−N結合長は1.41 Åであり^{[ 8 ]}、シクロヘキシルアミンのC−N結合長1.47 Å ^{[ 9 ]}と比較すると、C(アリール)とNの間に部分的なπ結合が存在することを示している^{[ 10 ]。}アニリンのC(アリール)−NH2_の化学結合長は、置換基効果に非常に敏感である。2,4,6-トリニトロアニリンのC−N結合長は1.34 Åであるのに対し、 3-メチルアニリンでは1.44 Åである^{[ 11 ]}。

アニリンのアミン基はわずかにピラミッド型である。窒素の混成はsp ³とsp ²の中間である。窒素上の孤立電子対はp軌道性が高い。アニリンのアミノ基は脂肪族アミンのアミノ基よりも平坦である（つまり、「より浅いピラミッド」である）。この効果は孤立電子対とアリール置換基の共役によるものと考えられる。観察された幾何構造は、2つの競合する要因の妥協を反映している。1) s軌道性が強い軌道におけるN孤立電子対の安定化はピラミッド型化を促進する（s軌道性を持つ軌道はエネルギーが低い）、2) N孤立電子対のアリール環への非局在化は平面性を促進する（純粋なp軌道における孤立電子対はベンゼン環π系の軌道と最もよく重なり合う）。^{[ 12 ] [ 13 ]}

これらの要因と一致して、電子供与基を持つ置換アニリンはよりピラミッド型になり、電子求引基を持つ置換アニリンはより平面型になる。親アニリンでは、孤立電子対は約12%のs軌道性であり、sp7.3混成に対応する^。 [ ^{12 ] （比較のために、アルキルアミンは一般的にsp3}に近い軌道に孤立電子対を持つ。）

C–N結合とH–N–H角の二等分線の間のピラミッド化角は142.5°である。^{[ 14 ]}比較のために、メチルアミンのより強くピラミッド化したアミン基ではこの値は約125°であり、ホルムアミドのアミン基の角度は180°である。

フェニル基がさらに置換されたアニリンの類似体や誘導体は数多く知られている。これらには、トルイジン、キシリジン、クロロアニリン、アミノ安息香酸、ニトロアニリンなどが含まれる。また、これらは通常、置換芳香族化合物のニトロ化とその後の還元によって調製される。例えば、この方法はトルエンをトルイジンに、クロロベンゼンを4-クロロアニリンに変換するのに用いられる。^{[ 7 ]}あるいは、ブッフバルト-ハートウィッグカップリングまたはウルマン反応法を用いて、アリールハライドを水性または気体アンモニアでアミノ化することができる。^{[ 18 ]}

アニリンの酸化は盛んに研究されており、窒素原子に局在する反応、あるいはより一般的には新しいCN結合の形成をもたらす。アルカリ溶液ではアゾベンゼンが生成し、ヒ酸では紫色の着色物質であるビオラニリンが生成する。クロム酸はこれをキノンに変換し、塩素酸塩は特定の金属塩（特にバナジウム）の存在下でアニリンブラックを生成する。塩酸と塩素酸カリウムはクロラニルを生成する。中性溶液中の過マンガン酸カリウムはこれをニトロベンゼンに酸化し、アルカリ溶液ではアゾベンゼン、アンモニア、シュウ酸に、酸性溶液ではアニリンブラックに酸化する。次亜塩素酸は4-アミノフェノールとパラアミノジフェニルアミンを生成する。^{[ 19 ]}過硫酸塩による酸化は様々なポリアニリンを生成する。これらのポリマーは豊富な酸化還元特性と酸塩基特性を示す。

フェノール類と同様に、アニリン誘導体は求電子置換反応に対して非常に感受性が高い。その高い反応性は、アニリンがエナミンであることに起因し、環の電子供与能を高めている。例えば、アニリンと硫酸を180  ℃で反応させると、スルファニル酸、H ₂ NC ₆ H ₄ SO ₃ Hが生成する。

アニリンに臭素水を加えると、臭素水は脱色され、2,4,6-トリブロモアニリンの白色沈殿が生成する。モノ置換体を得るには、塩化アセチルによる保護が必要である。

4-ブロモアニリンを生成する反応は、アミンを塩化アセチルで保護し、その後加水分解してアニリンを再生することである。

アニリンの工業的な反応で最大規模のものは、ホルムアルデヒドによるアルキル化反応である。理想化された反応式を以下に示す。

2 C ₆ H ₅ NH ₂ + CH ₂ O → CH ₂ (C ₆ H ₄ NH ₂ ) ₂ + H ₂ O

得られたジアミンは、4,4'-MDIおよび関連するジイソシアネートの前駆体である。

ニトロベンゼンと反応して、ウォール・アウエ反応によりフェナジンを生成する。水素化によりシクロヘキシルアミンが得られる。

アニリンは実験室における標準的な試薬であり、多くの特殊な反応に用いられています。その酢酸塩は、炭水化物のアニリン酢酸塩試験に用いられ、ペントースをフルフラールに変換することで同定します。また、ニッスル染色では神経RNAを青く染色するのに用いられます。

さらに、アニリンはジグリシジルアニリンの製造における出発成分である。^{[ 23 ]}エピクロロヒドリンはもう1つの主要成分である。^{[ 23 ] [ 24 ]}

1856年、フォン・ホフマンの弟子であるウィリアム・ヘンリー・パーキンは、キニーネの合成を試みている最中にモーブインを発見した。モーブインはすぐに商業用染料となった。その後、フクシン、サフラニン、インジュリンなどの他の合成染料が続いた。モーブインが発見された当時、アニリンは高価だった。その後まもなく、1854年にアントワーヌ・ベシャンによって報告された方法^{[ 33 ]}を適用して、「トン単位」で製造された^{[ 34 ]} 。ベシャン還元により、ドイツで大規模な染料産業が発展した。今日、BASFという社名は、元々はBadische Anilin- und Soda-Fabrik（英語：Baden Aniline and Soda Factory）であり、現在では最大の化学品サプライヤーとなっているが、アニリン染料によって築かれ、関連するアゾ染料によって拡張された合成染料産業の遺産を反映している。最初のアゾ染料はアニリンイエローだった。^{[ 35 ]}

19世紀後半には、アセトアニリドやフェナセチンなどのアニリン誘導体が鎮痛薬として登場し、心臓抑制作用という副作用はカフェインで打ち消されることが多かった。^{[ 36 ]}また、19世紀後半には、エーリッヒがアニリン染料であるメチレンブルーが抗マラリア薬として作用することを発見した。彼は、組織よりも病原体を選択的に染色する染料は病原体に優先的に害を与えるだろうと仮説を立て、これが彼の「魔法の弾丸」の概念につながった。 ^{[ 37 ]}

20世紀最初の10年間、アフリカ睡眠病を治療するために合成染料を改良しようとしていたポール・エールリッヒ（医学における「魔法の弾丸」アプローチに化学療法という用語を造語した人物）は失敗し、最初の有機ヒ素薬であるベシャンのアトキシルを改良することに切り替え、偶然にも梅毒の治療薬であるサルバルサン（最初の成功した化学療法剤）を得た。サルバルサンの標的微生物は、まだ細菌として認識されておらず、寄生虫であると考えられており、細菌は化学療法アプローチに感受性がないと信じていた医学細菌学者は、 1928年のアレクサンダー・フレミングによるペニシリンの効果に関する報告を見落としていた。^{[ 38 ]}

1932年、バイエルは自社の染料の医療用途を模索した。ゲルハルト・ドマクは、赤いアゾ染料を抗菌剤として特定し、1935年に最初の抗菌薬プロントシルとして導入した。プロントシルは、パスツール研究所で、生体内でスルファニルアミド（多くの耐光性に優れたアゾ染料の無色の中間体）に分解されるプロドラッグであることがすぐに判明した。スルファニルアミドは、すでに特許が切れており、1908年にウィーンの研究者ポール・ゲルモが博士課程の研究のために合成したものである。^{[ 38 ]} 1940年代までに、500種類以上の関連サルファ剤が生産された。^{[ 38 ]}第二次世界大戦（1939～45年）中に需要が高まったこれらの最初の奇跡の薬、広範囲に効果のある化学療法は、アメリカの製薬業界を牽引した。^{[ 39 ]} 1939年、オックスフォード大学で、サルファ剤の代替薬を求めて、ハワード・フローリーはフレミングのペニシリンを最初の全身性抗生物質であるペニシリンGに発展させた。（ 1939年にロックフェラー研究所のルネ・デュボスによって開発されたグラミシジンは最初の抗生物質であったが、その毒性のため局所使用に限られていた。）第二次世界大戦後、コーネリアス・P・ローズは癌治療に化学療法のアプローチを導入した。^{[ 40 ]}

エアロビーやWACコーポラルなどの初期のアメリカ製ロケットの中には、燃料としてアニリンとフルフリルアルコールの混合物を使用し、酸化剤として硝酸を使用したものがあった。この組み合わせは自己着火性があり、燃料と酸化剤が接触するとすぐに着火する。また、密度が高く、長期間保存できる。アニリンは後にヒドラジンに置き換えられた。^{[ 41 ]}

ラットをアニリンに曝露すると、腫瘍形成反応を含む脾臓に毒性のある反応が引き起こされる可能性がある。 ^{[ 47 ]}飲料水にアニリンを投与されたラットは、DNA中の8-ヒドロキシ-2'-デオキシグアノシン（8-OHdG）が2.8倍増加したことから、脾臓の酸化DNA損傷が有意に増加したことが示された。 ^{[ 47 ]}塩基除去修復経路も活性化されたが、その活性は8-OHdGの蓄積を防ぐには不十分であった。アニリン曝露後の脾臓における酸化DNA損傷の蓄積は、腫瘍形成の根底にある突然変異イベントを増加させる可能性がある。