吲哚

'(),又名靛基质**,是芳香杂环有机化合物,為双环结构,有苯环和五元含氮吡咯环。氮的孤对电子参与形成芳香环,吲哚不是碱,性质也不同简单的胺。

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,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。

吲哚首次由混合靛蓝和发烟硫酸制得,英名indole由indigo(靛藍)和oleum(发烟硫酸)组成。

历史
吲哚化学在研究靛蓝後开始发展,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。1869年,他假设出吲哚的结构,至今仍廣受认可。

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。

自然合成
生物用苯甲酸合成吲哚。
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吲哚是煤焦油的主要成分,其中220至260℃的蒸馏产物是重要的工业原料。

合成
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。

: and ethylene glycol to give indole.]]

反应温度控制在200至500℃,产率可高达60%。

合成吲哚的反应

  • Leimgruber-Batcho吲哚合成
  • Fischer吲哚合成
  • Bartoli吲哚合成
  • Bischler-Möhlau吲哚合成
  • 福山吲哚合成
  • Gassman吲哚合成
  • Hemetsberger吲哚合成
  • Larock吲哚合成
  • Madelung合成
  • Nenitzescu吲哚合成
  • Reissert吲哚合成
  • {{tsl|en|Baeyer–Emmerling indole synthesis|拜爾-艾默凌吲哚合成|-{zh-hans:拜尔-埃默林吲哚合成;zh-hk:拜也-庵麻凌吲哚合成;zh-tw:拜爾-艾默凌吲哚合成}-}}

化学反应
碱性
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
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。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。

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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。

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氮位氢的酸性和金属有机盐
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。

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碳位氢的酸性和锂化2位碳
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。

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也曾开发出类似技术。

氧化
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。

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吲哚的环加成反应
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。

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吲哚也可以分子内[2+3]和[2+2]环加成反应。

相关化合物

  • 苯并呋喃
  • 咔唑
  • 咔啉
  • 吲哚啉
  • 靛红
  • 甲基吲哚
  • 氧化吲哚
  • 吡咯
  • 粪臭素
  • 吲哚乙酸

参见

  • 异吲哚
  • Martinet合成
  • 沼氣
  • 色胺

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引用
外部链接

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