吲哚
吲哚 | |
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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,煤焦油也会有吲哚。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后开始发展,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,至今仍广受认可[3]。
直到19世纪末,人们也仅将某些吲哚化合物看成重要染料。20世纪30年代,人们发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,对吲哚越来越有兴趣,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位氢最易亲电取代,活性是苯环氢的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、二甲胺和甲醛经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
编辑氮位氢在二甲亚砜中的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将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位氢的反应[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]. (原始内容存档于2012-10-02).
- ^ Heaney, H.; Ley, S. V. 1-Benzylindole. Organic Syntheses. 1974, 54: 58 [2011-06-27]. (原始内容存档于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. (原始内容存档于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- Synthesis of indoles (overview of recent methods)(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Synthesis and propierties of indoles(页面存档备份,存于互联网档案馆) at chemsynthesis.com