吲哚
吲哚（讀音：jan⁵ do²）係一個芳香雜環有機化合物，係一個雙環結構，包含咗一個六元苯環同一個五元含氮嘅吡咯環。因為氮嘅孤對電子參與形成芳香環，所以吲哚唔係一個鹼，性質亦唔同簡單嘅胺。
| 吲哚 | |
|---|---|
| |
| |
| IUPAC名 Indole | |
| 別名 | 2,3-苯並吡咯 |
| 識別 | |
| CAS號 | 120-72-9 |
| ChemSpider | 776 |
| SMILES | C1(NC=C2)=C2C=CC=C1
|
| 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 - 54℃ (326 K) |
| 沸點 | 253 - 254℃ (526 K) |
| 溶解度（水） | 0.19 g/100 ml (20 ℃) 溶於熱水 |
| 酸度系數 (pKb) | 17.6 |
| 危險性 | |
| 警示 | R：Template:R21/22-Template:R37/38-Template:R41-R50/53 |
| 安全警告 | S：S26-Template:S36/37/39-S60-S61 |
| MSDS | [1] |
| 閃點 | 121℃ |
| 如果無講明，所有數據都係指25 °C，100 kPa嘅時候嘅情況。 | |
喺室溫下，吲哚係一個固體。自然情況下，吲哚存在喺人類嘅糞便之中，並且有強烈嘅屎臭味。然而，喺好低嘅濃度下，吲哚具有類似花嘅香味[1]，係好多花香嘅組成部分，例如橘子花，吲哚亦俾人用來整香水。喺煤焦油亦可以發現吲哚嘅存在。
喺好多有機化合物中能發現吲哚結構，比如色氨酸同含色氨酸嘅蛋白質，生物鹼同色素中亦包含有吲哚結構。
吲哚能發生親電取代反應，多取代於3號位。取代吲哚係好多色胺鹼嘅基礎結構，譬如神經傳遞素複合胺、褪黑素、迷幻藥、二甲基色胺、5-甲氧基-二甲基色胺同埋LSD。其他嘅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）同埋血管舒張藥物心得樂。
吲哚個名indole係由indigo（靛系染料）同埋oleum（發煙硫酸）所組成，因為吲哚係通過混合靛藍同埋發煙硫酸首次製成。
歷史 編輯
吲哚化學係隨著對靛青嘅研究開始發展嘅，繼而轉化為研究靛紅，然後係羥吲哚。喺1866年，阿道夫·馮·拜爾用鋅粉將羥吲哚還原為吲哚[2]。 1869年，佢假設出吲哚嘅結構，至今仍然被大家公認[3]。
直到19世紀末，某啲吲哚化合物亦僅僅係作為重要嘅染料嚟看待。到咗20世紀30年代，啲人對吲哚嘅興趣逐漸增強，因為吲哚作為一個核心基團出現喺好多重要嘅生物鹼中，例如色氨酸同植物激素，到現喺對於吲哚嘅研究仍然好活躍[4]。
吲哚嘅合成 編輯
吲哚係煤焦油嘅主要成分，其中220-260℃嘅蒸餾產物係重要嘅工業原料。喺工業上吲哚可以由苯胺同乙二醇喺催化劑存在下嘅氣相反應產生[5][6][7]。
反應溫度控制喺200至500℃，產率可高達60%[8]。
合成吲哚嘅反應 編輯
吲哚嘅化學反應 編輯
鹼性 編輯
唔同大多數胺，吲哚幾乎冇鹼性。它嘅成鍵環境同吡咯極為相似，只有好似鹽酸噉嘅強酸至可能將佢質子化，得到嘅共軛酸嘅pKa係-3.6。好多吲哚類化合物（如色胺）喺酸性環境下嘅活性都係噉樣產生嘅。
親電取代反應 編輯
吲哚最容易發生親電取代反應嘅位置係3位，佢嘅活性係苯環碳嘅1013倍。例如Vilsmeier-Haack酰化反應喺室溫下會喺3位碳上發生[9]。由於吡咯環上電子富集，往往喺1位氮同2、3位碳都被取代後，苯環上嘅親核取代反應至有可能發生。
蘆竹鹼係一種由吲哚、二甲亞胺同甲醛通過Mannich反應得到嘅常用中間體。佢係3-吲哚乙酸同色氨酸嘅前體。
N位氫嘅酸性同金屬有機鹽 編輯
N位氫喺DMSO中電離嘅pKa係21，所以得非常強嘅鹼，諸如氫化鈉或者丁基鋰，至有可能喺無水環境下將佢之去質子化。得到嘅金屬有機鹽（具有非常強嘅鹼性）有兩種在形式。對於難成共價鍵嘅鉀、鈉離子，負電荷集中喺1位氮上；而對於可以成共價鍵嘅鎂（包括Grignard試劑）同（尤其係）鋅，負電荷就集中喺3位碳上。類似嘅，喺極性非質子溶劑譬如DMF或DMSO中，1位氮易受到親電試劑進攻；而喺非極性溶劑譬如甲苯中，就係3位碳更活潑[10]。
碳上氫嘅酸性和2位碳嘅鋰化 編輯
2位碳上嘅氫酸性排第二。對於氮被保護咗嘅吲哚衍生物，丁基鋰或二異丙基氨基鉀就專一地喺2位碳上發生去質子反應，得到非常強嘅親核試劑。 Bergman同Venemalm 開發出喺唔保護氮嘅條件下喺2位碳上取代嘅反應[11]。
Alan Katrizky 亦曾開發出過類似嘅技術[12]。
吲哚嘅氧化 編輯
由於吲哚富電子性，吲哚好易氧化。N-溴代丁二酰亞胺可以選擇性將吲哚氧化為羥吲哚[13]。
吲哚嘅環加成反應 編輯
只有2位碳同3位碳上嘅π鍵能夠發生環加成反應。吲哚發生分子間環加成嘅傾向唔高，但其衍生物嘅分子異變就可以有好高嘅產率。例如Padwa et al 通過Diels-Alder反應合成士嘅寧嘅下一步中間體。喺呢個反應中，2-氨基呋喃作為雙烯體，而吲哚作為親雙烯體。
吲哚亦可以發生分子內嘅[2+3] 同[2+2] 環加成反應。
參考 編輯
- ↑ http://www.leffingwell.com/olfact5.htm
- ↑ Baeyer, A. (1866). "Ueber die Reduction aromatischer Verbindungen mittelst Zinkstaub". Ann. 140 (3): 295. doi:10.1002/jlac.18661400306.
- ↑ Baeyer, A.; Emmerling , A. (1869). "Synthese des Indols". Chemische Berichte. 2: 679. doi:10.1002/cber.186900201268.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ RB Van Order, HG Lindwall (1942). "Indole". Chem. Rev. 30: 69–96. doi:10.1021/cr60095a004.
- ↑ Gribble GW (2000). "Recent developments in indole ring synthesis— methodology and applications". J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 (7): 1045. doi:10.1039/a909834h.
- ↑ Cacchi, S.; Fabrizi, G. (2005). "Synthesis and Functionalization of Indoles Through Palladium-catalyzed Reactions". Chem. Rev. . 105 (7): 2873. doi:10.1021/cr040639b. PMID 16011327.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Humphrey, GR; Kuethe, JT (2006). "Practical Methodologies for the Synthesis of Indoles". Chem. Rev. 106 (7): 2875. doi:10.1021/cr0505270. PMID 16836303.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Gerd Collin and Hartmut Höke “Indole” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. .
- ↑ James, PN; Snyder, HR (1959). "Indole-3-aldehyde". Organic Syntheses. 39: 30.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Heaney, H.; Ley, SV (1974). "1-Benzylindole". Organic Syntheses . 54: 58.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Bergman, J.; Venemalm, L. (1992). "Efficient synthesis of 2-chloro-, 2-bromo-, and 2-iodoindole". J. Org. Chem. 57 (8): 2495. doi:10.1021/jo00034a058.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Alan R. Katritzky, Jianqing Li, Christian V. Stevens (1995). "Facile Synthesis of 2-Substituted Indoles and Indolo[3,2-b]carbazoles from 2-(Benzotriazol -1-ylmethyl)indole". J. Org. Chem. 60 (11): 3401–3404. doi:10.1021/jo00116a026.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link) - ↑ Lynch, SM ; Bur, SK; Padwa, A. (2002). "Intramolecular Amidofuran Cycloadditions across an Indole π-Bond: An Efficient Approach to the Aspidosperma and Strychnos ABCE Core". Org. Lett. 4 (26): 4643. doi:10.1021/ol027024q. PMID 12489950.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: 作者名單 (link)
