Індол - Вікімонде

рівняння [3]: CP = (- 46.384) + (7.0422 E - 1) × T + (- 5.3462 E - 4) × T 2 + (1.9548 E - 7) × T 3 + (- 2.7036 E - 11) × T 4 = (- 46.384) + (7.0422E-1) \ разів T + (- 5.3462E-4) \ разів T ^ + (1.9548E-7) \ разів T ^ + (- 2.7036E-11) \ разів Т ^>
Теплоємність газу в Дж моль -1 K -1 і температура в Кельвінах, від 200 до 1500 K.
Розрахункові значення:
121,022 Дж моль -1 K -1 при 25 ° C.

індол є гетероциклічною ароматичною органічною сполукою. Ім'я індол походить від індиго, синього пігменту, молекула якого містить дві злиті індольні групи. Це можна схематично описати як утворене з бензольного кільця та пірольного кільця поруч. Електронний дублет, що переноситься атомом азоту у представленні Льюїса, бере участь в ароматичній делокалізації. На відміну від звичайних амінів, індол, таким чином, не є основою, оскільки ароматичний характер буде втрачений у разі хімічної реакції за участю цього дублету.

Індол - це тверда речовина при кімнатній температурі, що має потужний аромат, як квітковий, грибковий, так і тваринний. Він присутній у багатьох білих квітах, таких як жасмин і апельсиновий цвіт, і відповідає за їх п’янкий характер. Як і скатол (або метил-індол), індол має тваринні нюхові тони, які можуть нагадувати фекалії, але набагато менш виражені, ніж у скатолу. Індол також може викликати запах нафталіну. Він присутній у формулі багатьох ароматів, переважно квіткових.

Індол в природі присутній у вугільній смолі. Структура індолу присутня в багатьох органічних сполуках, таких як триптофан (амінокислота, яка у присутності триптофанази виділяє її під клітинним стресом), а також у білках, що містять триптофан, в алкалоїдах та пігментах.

Індол може зазнати ароматичного електрофільного заміщення, головним чином у положенні 3. Індолозаміщені сполуки є будівельними елементами триптаміноподібних алкалоїдів, таких як серотонін (нейромедіатор) і мелатонін, і галюциногенні триптаміни, такі як псилоцибін, диметилтриптамін, 5-МеО-ДМТ або ЛСД.

Інші алкалоїди індолу існують природним шляхом і використовуються терапевтично, такі як вінбластин або катарандин, які є протипухлинними засобами.

Інші сполуки, отримані з індолу, включають ауксин (рослинний гормон), індометацин (протизапальний) або піндолол (бета-блокатор)

Резюме

1 Етимологія та історія
2 Синтез та отримання індолу
- 2.1 Синтез Бішлера-Мехлау
- 2.2 Синтез Фішера
- 2.3 Синтез Рейсерта
- 2.4 Синтез Маделунга
- 2.5 Синтез Леймгрубера-Батчо
- 2.6 Синтез Бартолі
3 Застосування індолу
4 Хімічні реакції за участю індолу
- 4.1 Основний характер азотного дублету
- 4.2 Електрофільне ароматичне заміщення
- 4.3 Кислотний характер атома водню, пов'язаного з азотом
- 4.4 Кислотність вуглецю, літіювання положення 2
- 4.5 Окислення індолу
- 4.6 Циклододавання
5 Безпека
- 5.1 Фрази ризику та застереження
6 Загальні посилання
7 Див. Також

Етимологія та історія

Французьке слово індол походить від німецького слова Індол, придуманий хіміком Адольфом фон Байєром, додавши до кореня слова індиго суфікс -ол.

Хімія індолу почала розвиватися з вивченням індиго, пігменту синього кольору.

Він трансформувався в ізатин, а потім в оксиндол (оксид індолу). У 1866 р. Адольфу фон Байєру (Нобелівська премія з хімії в 1905 р.) Вдалося відновити оксиндол до індолу, використовуючи цинковий пил як відновник. У 1869 році він запропонував хімічну формулу (див. Зображення зліва) для цієї нової сполуки [4] .

Деякі похідні індолу використовувались як барвники до кінця 19 століття. Інтерес до цієї сполуки зріс протягом 1930-х років, коли було виявлено, що індол є будівельним матеріалом великої кількості алкалоїдів, а також ауксинів та триптофану. Індол залишається дуже вивченою та використовуваною сполукою.

Синтез та отримання індолу

Синтез Бішлера-Мехлау

Розроблений протягом 1880-х років метод Бішлера-Мелау є однією з найперших методик синтезу індолу. Під час реакції α-бром-ацетофенон реагує з надлишком аніліну в кислому середовищі, утворюючи 2-арил-індол. Однак це не дозволяє безпосередньо готувати незаміщений індол.

Синтез Фішера

Синтез індолу Фішера - це чудова реакція, яку виявив один з найбільших хіміків-органіків Герман Еміль Фішер (Нобелівська премія 1902 р.). Він складається з додавання фенілгідразину до кетону або альдегіду в кислому середовищі.

Синтез Рейсерта

Запропонований у 1897 р. Синтез Рейсерта є одним із перших, хто дозволив синтез індолу незаміщений, в три кроки з орто-нітротолуолу (1).

Синтез Madelung

Синтез Маделунга, розроблений у 1912 році, є реакцією, що дозволяє виробляти індол (заміщений або незаміщений) шляхом внутрішньомолекулярної циклізації N-феніламіду. Це робиться при високій температурі в присутності міцної основи.

Синтез Леймгрубера-Батчо

Метод синтезу індолу Леймгрубера-Батчо, відкритий та запатентований у 1976 р., Дозволяє отримувати індол та заміщені похідні з хорошим виходом. Він особливо особливо використовується у фармацевтичній промисловості для приготування лікарських засобів, структура яких містить похідні індолу.

Цей синтез здійснюється у два етапи, починаючи з орто-нітротолуолу. Спочатку він перетворюється в енамін, який потім відновлюється з отриманням індолу.

Синтез Бартолі

Синтез Бартолі - метод синтезу заміщеного індолу з ортозаміщеного нітробензолу та вінілового реагенту Гриньяра.

Ця реакція працює лише з нітробензолом, заміщеним в орто-положенні (і без нього не працює). Для його успішного завершення необхідні три еквіваленти органомагнію.

Використання індолу

Абсолют жасмину, що використовується в парфумерії, містить близько 2,5% індолу. Для виробництва 1 кг абсолюту жасмину потрібно кілька мільйонів квітів і коштує кілька тисяч євро. Індол використовується (разом з багатьма іншими сполуками) для відтворення акорду жасмину за набагато нижчою вартістю.

Індол має потужний аромат, як квітковий (запах білої квітки), так і тваринний.

Індол також використовується для промислового синтезу триптофану шляхом ферментації. Ця трансформація заснована на ферментативній активності триптофансинтази, що виробляється бактеріями, вирощеними у ферментері.

Індол також є вихідним реагентом для синтезу великої кількості органічних сполук: пігментів, парфумерних компонентів, ліків.

Хімічні реакції за участю індолу

Основний характер азотного дублету

Хоча атом азоту має вільний дублет (два електрони, які не беруть участі в хімічних зв'язках), індол значно менш основний, ніж аміни або анілін. Дійсно, цей електронний дублет делокалізований і бере участь в ароматичності системи. Отже, основна форма (індол) явно стабільніша за кислотну (протоновану), для якої втрачається ароматичність. Протонована форма має константу кислотності pKa = -3,6. Тому необхідно використовувати сильну кислоту (таку як соляна кислота), щоб протонувати значну частку індолу.

Ароматичне електрофільне заміщення

Завдяки своєму ароматичному характеру індол може зазнати електрофільного ароматичного заміщення (заміщення атома водню електрофільною групою. Найреактивнішим положенням щодо ароматичного електрофільного заміщення є положення C 3 (що приблизно в 1000 разів більш реактивне) ніж ті, що розташовані на бензольному кільці) Наприклад, під час формулювання Вільсмейєра-Хаака [5], проведеного при кімнатній температурі, заміщується лише положення С-3 (див. схему).

Позиції, розташовані на пірольному кільці, є більш реакційноздатними, електрофільні ароматичні заміни бензольного кільця можуть мати місце лише тоді, коли положення N-1, C-2 та C-3 зазнали заміщення.

Серед сполук, отриманих за допомогою цього типу реакцій, можна назвати грамін - важливе синтетичне проміжне речовина, що отримується з індолу, диметиламіну та формальдегіду за реакцією Манніха.

Кислотний характер атома водню, зв’язаного з азотом

Атом водню, що переноситься азотом, має слабкий кислотний характер, з константою кислотності pKa = 21 в ДМСО. Отже, депротонування атома азоту вимагає використання дуже сильної основи, такої як гідрид натрію або бутилітію, і повністю безводного середовища. Солі, отримані в результаті депротонування, можуть реагувати двома способами. Дуже іонні солі, такі як солі натрію або калію, переважно реагують електрофільною атакою на атом азоту (лівий канал на схемі). І навпаки, більш ковалентні солі, зокрема органомагній (реагент Гриньяра) та комплекси на основі цинку, переважно реагують через вуглець С-3 (права схема на схемі). Подібним чином використовуваний розчинник впливає на реакцію: полярні та апротонні розчинники, такі як DMF або DMSO, сприяють реакції через атом азоту, тоді як неполярні розчинники, такі як толуол, сприяють реакції через вуглець C-3 [6]. .

Кислотність вуглецю, літіювання положення 2

Що стосується кислотності, найбільш кислим атомом водню після того, який пов'язаний з атомом азоту, є той, який пов'язаний з атомом вуглецю в положенні 2. За умови першого захисту функції азоту, можливо депротонувати вуглець у положенні 2, наприклад, використовуючи бутиллітій або діізопропіламід літію (LDA). Отриманий карбаніон є дуже потужним нуклеофілом, який, таким чином, може реагувати з електрофільними сполуками [7] .

Окислення індолу

Індол - це сполука, багата електронами (10 електронів, делокалізованих за циклами), яка легко окислюється. Наприклад, N-бромосукцинімід окислює індол (1) вибірково з утворенням оксиндолу (4 в рівновазі з 5).

Циклододавання

Зв’язки π, що переносяться атомами вуглецю в положеннях С-2 і С-3, можуть реагувати в реакціях типу циклоприєднання (реакція Дільса-Альдера). Міжмолекулярні реакції не є сприятливими. З іншого боку, внутрішньомолекулярні реакції (із застосуванням заміщених похідних індолу) дозволяють отримати хороший вихід. У прикладі, представленому нижче [8], індол є дієнофілом, а 2-амінофуран - дієном.

безпеки

Індол може сильно реагувати з сильними окислювачами. Це дратівлива сполука для очей. При ковтанні подразнює рот, горло, стравохід та травний тракт.

Деякі похідні індолу токсичні або психоактивні (наприклад: 5- (2-амінопропіл) індол (або 5-API або 5-ІТ))

Фрази ризику та застереження

R: 21/22 (Шкідливий при контакті зі шкірою та при ковтанні)
R: 36 (Подразнює очі)
R: 50 (Дуже токсичний для водних організмів)
S: 36/37 (Носіть відповідний захисний одяг та рукавички)
S: 61 (Уникати викидів у навколишнє середовище. Див. Спеціальні інструкції/паспорт безпеки)

Загальні посилання

↑ Молярна маса, розрахована за "Атомними вагами елементів 2007", на www.chem.qmul.ac.uk .
↑ ab та c (en) "Індол", далі ChemIDplus, доступ 8 лютого 2009 р
^ Карл Л. Яус, Довідник з термодинамічних діаграм: неорганічні сполуки та елементи, вип. 3, Huston, Texas, Gulf Pub. Co., 1996, 384 с. (ISBN 0-88415-859-4)
↑ А. Бейер, А. Еммерлінг, Сорочка Berichte, 2, 679 (1869).
↑ Органічні синтези, зб. Політ. 4, с.539; Політ. 39, с.30 ст
↑ Органічні синтези, зб. Політ. 6, с.104; Політ. 54, с.58 ст
↑ Бергман, Дж .; Венемальм, Л. J. Org. Хім.1992 рік, 57, 2495 - 2497.
↑ Лінч, С.М .; Бур, С. К.; Падва, А.; Орг. Lett.2002 рік, 4, 4643 - 4645. Анотація

Індол, частина перша, W. J. Houlihan (ред.), Wiley Interscience, Нью-Йорк, 1972.
Дж. А. Джоуль, К. Міллс Гетероциклічна хімія, 4-е видання, Blackwell Science, Оксфорд, Великобританія, 2000 р.

Дивіться також

Бензол
пірол
Індіго
Синтез індолів Геметсбергера
RiboGreen
Лароковий синтез індолів
Мартінет синтез діоксиндолу
Неніцеску синтезу індолу

Портал з хімії
Портал запахів, ароматів та парфумів

frwiki, Epithelyann, Thijs! bot, GaMip, .anacondabot, DodekBot

frwiki, TaBOT-zerem, Hbf878, Liquid 2003, Sensonet, Vantey, Muro Bot, Tpa2067, EpopBot, CodexBot.