吲哚
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吲哚 | |
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IUPAC名 Indole | |
別名 | 2,3-苯並吡咯 |
識別 | |
CAS編號 | 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 |
性質 | |
化學式 | C₈H₇N |
摩爾質量 | 117.15 g·mol⁻¹ |
外觀 | 白色固體 |
密度 | 1.22 g/cm³,固體 |
熔點 | 52至54℃;326 K |
沸點 | 253至254℃;526 K |
溶解性(水) | 1.9 g/L,20 ℃ 溶於熱水 |
pKa | 16.2 (在DMSO中為21.0) |
pKb | 17.6 |
結構 | |
晶體結構 | 未知 |
分子構型 | 平面 |
偶極矩 | 2.11 D(在苯中) |
危險性 | |
警示術語 | R:R21/22-R37/38-R41-R50/53 |
安全術語 | S:S26-S36/37/39-S60-S61 |
MSDS | [1] |
閃點 | 121℃ |
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。 |
吲哚在室溫是固體。吲哚廣泛分佈於自然環境中,尤其是人類和畜禽糞便中,有強烈糞臭味;但很低濃度的吲哚有像花的香味[1],是橘子花等許多花香的成分,煤焦油也會有吲哚。吲哚也用來製造香水。
很多有機化合物都有吲哚結構,比如色氨酸及含色氨酸的蛋白質,生物鹼及色素也有吲哚結構。
吲哚能親電取代,多取代於3位。取代吲哚是許多色胺鹼的基礎結構,比如神經傳遞素複合胺,褪黑素,迷幻藥,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長素(吲哚-3-乙酸),抗炎藥物消炎痛(茚甲新)和血管舒張藥物心得樂。
吲哚首次由混合靛藍和發煙硫酸製得,英名indole由indigo(靛藍)和oleum(發煙硫酸)組成。
歷史
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吲哚化學在研究靛青後開始發展,繼而轉化為研究靛紅,然後是羥吲哚。1866年,阿道夫·馮·拜爾用鋅粉將羥吲哚還原為了吲哚[2]。1869年,他假設出吲哚的結構,至今仍廣受認可[3]。
直到19世紀末,人們也僅將某些吲哚化合物看成重要染料。20世紀30年代,人們發現吲哚是色氨酸和植物激素等很多重要生物鹼的核心基團,對吲哚越來越有興趣,到現在對吲哚的研究仍然很活躍[4]。
自然合成
吲哚是煤焦油的主要成分,其中220至260℃的蒸餾產物是重要的工業原料。
合成
吲哚及其衍生物可由多種原料合成。主流工業路線以苯胺與乙二醇為原料,在氣相催化反應得到[5][6][7]。
反應溫度控制在200至500℃,產率可高達60%[8]。
合成吲哚的反應
化學反應
鹼性
不同大多數胺,吲哚幾乎沒有鹼性。其成鍵環境與吡咯極為相似,只有鹽酸等的強酸才可能將之質子化得到共軛酸,pKa是-3.6。色胺等很多吲哚類化合物在酸中的活性都是由此產生。
親電取代反應
3位氫最易親電取代,活性是苯環氫的1013倍。例如Vilsmeier-Haack酰化反應在室溫就能於3位碳反應[9]。吡咯環富集電子,往往在1位氮和2、3位碳都取代後,苯環才可能親電取代。
蘆竹鹼是由吲哚、二甲胺和甲醛經Mannich反應得到的常用中間體。是3-吲哚乙酸和色氨酸的前體。
氮位氫的酸性和金屬有機鹽
氮位氫在二甲亞碸中的pKa是21,需要氫化鈉或丁基鋰等非常強的鹼才可能在無水環境將之去質子。其金屬鹽(非常強鹼)有兩種存在形式。鉀、鈉離子難成共價鍵,負電荷集中在1位氮;鎂(包括Grignard試劑)和(尤其是)鋅可成共價鍵,負電荷集中在3位碳。類似,在DMF或DMSO等極性非質子溶劑中,1位氮易受到親電試劑進攻;而在甲苯等非極性溶劑中,則是3位碳更活潑[10]。
碳位氫的酸性和鋰化2位碳
2位碳的氫第二酸。若吲哚衍生物的氮受保護,丁基鋰或二異丙基氨基鉀就專一將2位碳去質子,得到非常強的親核試劑。Bergman和Venemalm開發出不保護氮即可取代2位氫的反應[11]。
Alan Katrizky也曾開發出類似技術[12]。
氧化
吲哚富電子,很易氧化。氮-溴代丁二酰亞胺可以選擇將吲哚氧化為羥吲哚[13]。
吲哚的環加成反應
只有2位碳和3位碳的π鍵能環加成。吲哚不太傾向分子間環加成,但其衍生物的分子異變卻可以有很高產率。例如Padwa et al用Diels-Alder反應合成士的寧的下步中間體。在這反應中,2-氨基呋喃作為雙烯體,而吲哚作為親雙烯體。
吲哚也可以分子內[2+3]和[2+2]環加成反應。
相關化合物
參見
引用
- ^ 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]. (原始內容存檔於2012-10-02).
- ^ Heaney, H.; Ley, S. V. 1-Benzylindole. Organic Syntheses. 1974, 54: 58 [2011-06-27]. (原始內容存檔於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. (原始內容存檔於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.
外部連結
- Synthesis of indoles (overview of recent methods)(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館)
- Synthesis and propierties of indoles(頁面存檔備份,存於互聯網檔案館) at chemsynthesis.com
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