吲哚
| 吲哚 | |
|---|---|
| IUPAC名 Indole | |
| 别名 | 2,3-苯并吡咯 |
| 识别 | |
| CAS号 | 120-72-9 |
| PubChem | 798 |
| ChemSpider | 776 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYAI |
| ChEBI | 16881 |
| RTECS | NL2450000 |
| KEGG | C00463 |
| 性质 | |
| 化学式 | C₈H₇N |
| 摩尔质量 | 117.15 g·mol⁻¹ |
| 外观 | 白色固体 |
| 密度 | 1.22 g/cm³，固体 |
| 熔点 | 52至54℃；326 K |
| 沸点 | 253至254℃；526 K |
| 溶解性（水） | 1.9 g/L，20 ℃ 溶于热水 |
| pKa | 16.2 （在DMSO中为21.0） |
| pKb | 17.6 |
| 结构 | |
| 晶体结构 | 未知 |
| 分子构型 | 平面 |
| 偶极矩 | 2.11 D（在苯中） |
| 危险性 | |
| 警示术语 | R：R21/22-R37/38-R41-R50/53 |
| 安全术语 | S：S26-S36/37/39-S60-S61 |
| MSDS | [1] |
| 闪点 | 121℃ |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
吲哚在室温是固体。吲哚广泛分布于自然环境中，尤其是人类和畜禽粪便中，有强烈粪臭味；但很低浓度的吲哚有像花的香味[1]，是橘子花等许多花香的成分，煤焦油也會有吲哚。吲哚也用来制造香水。
很多有机化合物都有吲哚结构，比如色氨酸及含色氨酸的蛋白质，生物碱及色素也有吲哚结构。
吲哚能亲电取代，多取代于3位。取代吲哚是许多色胺碱的基础结构，比如神经传递素复合胺，褪黑素，迷幻药，二甲基色胺，5-甲氧基-二甲基色胺和LSD。其他的吲哚化合物包括植物生长素（吲哚-3-乙酸），抗炎药物消炎痛（茚甲新）和血管舒张药物心得乐。
历史 编辑
吲哚化学在研究靛青後开始发展，继而转化为研究靛红，然后是羟吲哚。1866年，阿道夫·冯·拜尔用锌粉将羟吲哚还原为了吲哚[2]。1869年，他假设出吲哚的结构，至今仍廣受认可[3]。
直到19世纪末，人们也仅將某些吲哚化合物看成重要染料。20世纪30年代，人们發现吲哚是色氨酸和植物激素等很多重要生物碱的核心基团，对吲哚越來越有兴趣，到现在对吲哚的研究仍然很活跃[4]。
自然合成 编辑
吲哚经由苯甲酸合成并烷基化，得到氨基酸色氨酸。
合成 编辑
吲哚及其衍生物可由多种原料合成。主流工业路线以苯胺与乙二醇为原料，在气相催化反应得到[5][6][7]。
反应温度控制在200至500℃，产率可高达60%[8]。
合成吲哚的反应 编辑
- 拜爾－艾默凌吲哚合成
化学反应 编辑
碱性 编辑
不同大多数胺，吲哚几乎没有碱性。其成键环境与吡咯极为相似，只有盐酸等的强酸才可能将之质子化得到共轭酸，pKa是-3.6。色胺等很多吲哚类化合物在酸中的活性都是由此产生。
亲电取代反应 编辑
3位氫最易亲电取代，活性是苯环氫的1013倍。例如Vilsmeier－Haack酰化反应在室温就能于3位碳反应[9]。吡咯环富集电子，往往在1位氮和2、3位碳都取代后，苯环才可能亲电取代。
芦竹碱是由吲哚、二甲胺和甲醛經Mannich反应得到的常用中间体。是3-吲哚乙酸和色氨酸的前体。
氮位氢的酸性和金属有机盐 编辑
氮位氢在二甲亞碸中的pKa是21，需要氢化钠或丁基锂等非常强的碱才可能在无水环境将之去质子。其金属盐（非常强碱）有两种存在形式。钾、钠离子难成共价键，负电荷集中在1位氮；镁（包括Grignard试剂）和（尤其是）锌可成共价键，负电荷集中在3位碳。类似，在DMF或DMSO等极性非质子溶剂中，1位氮易受到亲电试剂进攻；而在甲苯等非极性溶剂中，则是3位碳更活泼[10]。
碳位氢的酸性和锂化2位碳 编辑
2位碳的氢第二酸。若吲哚衍生物的氮受保护，丁基锂或二异丙基氨基钾就专一將2位碳去质子，得到非常强的亲核试剂。Bergman和Venemalm开发出不保护氮即可取代2位氫的反應[11]。
Alan Katrizky也曾开发出类似技术[12]。
氧化 编辑
吲哚富电子，很易氧化。氮-溴代丁二酰亚胺可以选择将吲哚氧化为羟吲哚[13]。
吲哚的环加成反应 编辑
只有2位碳和3位碳的π键能环加成。吲哚不太倾向分子间环加成，但其衍生物的分子异变却可以有很高产率。例如Padwa et al用Diels－Alder反应合成士的宁的下步中间体。在这反应中，2-氨基呋喃作为双烯体，而吲哚作为亲双烯体。
吲哚也可以分子内[2+3]和[2+2]环加成反应。
相关化合物 编辑
参见 编辑
引用 编辑
- ^ http://www.leffingwell.com/olfact5.htm
- ^ Baeyer, A. Ueber die Reduction aromatischer Verbindungen mittelst Zinkstaub. Ann. 1866, 140 (3): 295. doi:10.1002/jlac.18661400306.
- ^ Baeyer, A.; Emmerling, A. Synthese des Indols. Chemische Berichte. 1869, 2: 679. doi:10.1002/cber.186900201268.
- ^ R. B. Van Order, H. G. Lindwall. Indole. Chem. Rev. 1942, 30: 69–96. doi:10.1021/cr60095a004.
- ^ Gribble G. W. Recent developments in indole ring synthesis—methodology and applications. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1. 2000, (7): 1045. doi:10.1039/a909834h.
- ^ Cacchi, S.; Fabrizi, G. Synthesis and Functionalization of Indoles Through Palladium-catalyzed Reactions. Chem. Rev. 2005, 105 (7): 2873. PMID 16011327. doi:10.1021/cr040639b.
- ^ Humphrey, G. R.; Kuethe, J. T. Practical Methodologies for the Synthesis of Indoles. Chem. Rev. 2006, 106 (7): 2875. PMID 16836303. doi:10.1021/cr0505270.
- ^ Gerd Collin and Hartmut Höke “Indole” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a14_167.
- ^ James, P. N.; Snyder, H. R. Indole-3-aldehyde. Organic Syntheses. 1959, 39: 30 [2011-06-27]. （原始内容于2012-10-02）.
- ^ Heaney, H.; Ley, S. V. 1-Benzylindole. Organic Syntheses. 1974, 54: 58 [2011-06-27]. （原始内容于2012-10-02）.
- ^ Bergman, J.; Venemalm, L. Efficient synthesis of 2-chloro-, 2-bromo-, and 2-iodoindole. J. Org. Chem. 1992, 57 (8): 2495. doi:10.1021/jo00034a058.
- ^ Alan R. Katritzky, Jianqing Li, Christian V. Stevens. Facile Synthesis of 2-Substituted Indoles and Indolo[3,2-b]carbazoles from 2-(Benzotriazol-1-ylmethyl)indole. J. Org. Chem. 1995, 60 (11): 3401–3404 [2011-06-27]. doi:10.1021/jo00116a026. （原始内容于2020-03-16）.
- ^ Lynch, S. M. ; Bur, S. K.; Padwa, A. Intramolecular Amidofuran Cycloadditions across an Indole π-Bond: An Efficient Approach to the Aspidosperma and Strychnos ABCE Core. Org. Lett. 2002, 4 (26): 4643. PMID 12489950. doi:10.1021/ol027024q.
外部链接 编辑
| 维基共享资源中相关的多媒体资源：吲哚 |