Indole - Indole
![]() | |
![]() | |
![]() | |
Jména | |
---|---|
Název IUPAC 1H-Indole | |
Ostatní jména 2,3-benzopyrol, ketol, 1-benzazol | |
Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
3DMet | |
107693 | |
ChEBI | |
ChEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Informační karta ECHA | 100.004.019 ![]() |
Číslo ES |
|
3477 | |
KEGG | |
PubChem CID | |
Číslo RTECS |
|
UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
Vlastnosti | |
C8H7N | |
Molární hmotnost | 117.151 g · mol−1 |
Vzhled | Bílá pevná látka |
Zápach | Výkaly nebo jasmín |
Hustota | 1,1747 g / cm3, pevný |
Bod tání | 52 až 54 ° C (126 až 129 ° F; 325 až 327 K) |
Bod varu | 253 až 254 ° C (487 až 489 ° F; 526 až 527 K) |
0,19 g / 100 ml (20 ° C) Rozpustný v horké vodě | |
Kyselost (strK.A) | 16.2 (21,0 palce DMSO ) |
Zásaditost (strK.b) | 17.6 |
-85.0·10−6 cm3/ mol | |
Struktura | |
Pna21 | |
Rovinný | |
2.11 D v benzen | |
Nebezpečí | |
Hlavní nebezpečí | Senzibilizace kůže |
Bezpečnostní list | [1] |
Piktogramy GHS | ![]() ![]() |
Signální slovo GHS | Nebezpečí |
H302, H311 | |
P264, P270, P280, P301 + 312, P302 + 352, P312, P322, P330, P361, P363, P405, P501 | |
Bod vzplanutí | 121 ° C (250 ° F; 394 K) |
Související sloučeniny | |
Příbuzný aromatický sloučeniny | benzen, benzofuran, karbazol, karbolin, inden, benzofuran, benzothiofen, indolin, isatin, methylindol, oxindol, pyrrol, skatole, benzofosfol |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
![]() ![]() ![]() | |
Reference Infoboxu | |
Indole je aromatický heterocyklický organická sloučenina se vzorcem C8H7N. Má bicyklickou strukturu skládající se ze šesti členů benzen prsten se spojil s pětičlenným pyrrol prsten. Indol je široce distribuován v přírodním prostředí a může být produkován různými druhy bakterie. Jako mezibuněčná signální molekula Indol reguluje různé aspekty bakteriální fyziologie, včetně výtrus formace, plazmid stabilita, odolnost vůči drogám, biofilm formace a virulence.[1] The aminokyselina tryptofan je indolový derivát a předchůdce neurotransmiter serotonin.[2]
Obecné vlastnosti a výskyt
Indole je a pevný pokojová teplota. Vyskytuje se přirozeně u člověka výkaly a má intenzivní fekálie zápach. Při velmi nízkých koncentracích má ale květinový zápach,[3] a je složkou mnoha parfémy. Vyskytuje se také v uhelný dehet.
Korespondence substituent je nazýván indolyl.
Indole prochází elektrofilní substituce, hlavně na pozici 3 (viz diagram na pravém okraji). Nahrazeno indoly jsou strukturální prvky (a u některých sloučenin syntetické prekurzory) odvozené od tryptofanu tryptamin alkaloidy, které zahrnují neurotransmitery serotonin a melatonin, stejně jako přirozeně se vyskytující psychedelické léky dimethyltryptamin a psilocybin. Mezi další indolické sloučeniny patří rostlinný hormon auxin (kyselina indolyl-3-octová, IAA ), tryptophol protizánětlivý lék indomethacin a betablocker pindolol.
Název indol je portmanteau slov indjá jdu a oleum, protože indol byl nejprve izolován zpracováním indigo barviva oleem.
Dějiny

Studiem barviva se začala rozvíjet indolová chemie indigo. Indigo lze převést na isatin a pak do oxindol. Pak, v roce 1866, Adolf von Baeyer snížena oxindol k použití indolu zinek prach.[4] V roce 1869 navrhl vzorec pro indol (vlevo).[5]
Některé deriváty indolu byly až do konce 19. století důležitými barvivy. Ve 30. letech se zájem o indol zesílil, když vyšlo najevo, že indolový substituent je přítomen v mnoha důležitých oblastech alkaloidy (např., tryptofan a auxiny ) a dnes zůstává aktivní oblastí výzkumu.[6]
Biosyntéza a funkce
Indole je biosyntetizovaný v shikimate cesta přes antranilát.[2] Je to meziprodukt v biosyntéze tryptofan, kde zůstává uvnitř tryptofan syntáza molekula mezi odstraněním 3-fosfo-glyceraldehydu a kondenzací s serin. Když je v buňce potřebný indol, obvykle se produkuje z tryptofanu tryptofanáza.[7]
- Indol se vyrábí prostřednictvím antranilátu a dále reaguje za vzniku aminokyseliny tryptofanu.
Jako mezibuněčná signální molekula Indol reguluje různé aspekty bakteriální fyziologie, včetně výtrus formace, plazmid stabilita, odolnost vůči drogám, biofilm formace a virulence.[1] Řada indolových derivátů má důležité buněčné funkce, včetně neurotransmitery jako serotonin.[2]
Metabolismus tryptofanu do lidská gastrointestinální mikrobiota () ![]() |
Syntetické cesty
Indol a jeho deriváty lze také syntetizovat různými způsoby.[12][13][14]
Hlavní průmyslové trasy začínají od anilin reakcí v plynné fázi s ethylenglykol v přítomnosti katalyzátory:
Obecně se reakce provádějí mezi 200 a 500 ° C. Výnosy mohou být až 60%. Mezi další předchůdce indolu patří formyltoluidin, 2-ethylanilin a 2- (2-nitrofenyl) ethanol, přičemž všechny tyto látky podléhají cyklizace.[15]
Syntéza indolu Leimgruber – Batcho
The Syntéza indolu Leimgruber – Batcho je účinná metoda syntézy indolu a substituovaných indolů.[16] Tato metoda, která byla původně popsána v patentu v roce 1976, je vysoce výnosná a může generovat substituované indoly. Tato metoda je obzvláště populární v farmaceutický průmysl, kde mnoho farmaceutických léky jsou tvořeny specificky substituovanými indoly.
Fischerova syntéza indolu

Jednou z nejstarších a nejspolehlivějších metod syntézy substituovaných indolů je Fischerova syntéza indolu, vyvinutý v roce 1883 Emil Fischer. Ačkoli samotná syntéza indolu je pomocí Fischerovy syntézy indolu problematická, často se používá ke generování indolů substituovaných v polohách 2 a / nebo 3. Indol lze stále syntetizovat pomocí Fischerovy syntézy indolu reakcí fenylhydrazin s kyselina pyrohroznová následován dekarboxylace vzniklé indol-2-karboxylové kyseliny. Toho bylo rovněž dosaženo syntézou v jedné nádobě za použití mikrovlnného záření.[17]
Další reakce tvořící indol
- Syntéza bartoli indolu
- Bischler – Möhlau syntéza indolu
- Fukuyama syntéza indolu
- Syntéza indolu podle Gassmana
- Hemetsbergerova syntéza indolu
- Larocková indolová syntéza
- Madelungova syntéza
- Nenitzescuova syntéza indolu
- Reissert syntéza indolu
- Baeyer – Emmerlingova syntéza indolu
- V Diels – Reeseova reakce[18][19] dimethylacetylendikarboxylát reaguje s 1,2-difenylhydrazin na adukt, který v xylen poskytuje dimethylindol-2,3-dikarboxylát a anilin. S jinými rozpouštědly vznikají další produkty: s ledová kyselina octová A pyrazolon, a s pyridin A chinolin.
Chemické reakce indolu
Zásaditost
Na rozdíl od většiny aminy, indol není základní: stejně jako pyrrol, aromatický charakter kruhu znamená, že osamělý pár elektronů na atomu dusíku není k dispozici pro protonaci.[20] Silné kyseliny jako např kyselina chlorovodíková může však protonovat indol. Indol je primárně protonován na C3, spíše než N1, kvůli enamin - jako reaktivita části molekuly umístěné mimo benzen prsten. Protonovaná forma má a strK.A -3,6. Citlivost mnoha indolických sloučenin (např. tryptaminy ) za kyselých podmínek je způsoben touto protonací.
Elektrofilní substituce
Nejreaktivnější pozice na indolu pro elektrofilní aromatická substituce je C3, což je 1013 krát reaktivnější než benzen. Například je alkylován fosforylovaným serinem v biosyntéze aminokyseliny tryptofanu. Vilsmeier – Haack formylace indolu[21] proběhne při pokojové teplotě výhradně na C3.
Protože pyrrolický kruh je nejreaktivnější částí indolu, elektrofilní substituce karbocyklického (benzenového) kruhu obvykle probíhá až poté, co jsou substituovány N1, C2 a C3. Pozoruhodná výjimka nastává, když se elektrofilní substituce provádí za podmínek dostatečně kyselých, aby vyčerpávajícím způsobem protonovaly C3. V tomto případě je C5 nejčastějším místem elektrofilního napadení.[22]
Gramine, vhodný syntetický meziprodukt, se vyrábí pomocí a Mannichova reakce indolu s dimethylamin a formaldehyd. Je předchůdcem kyseliny indol-3-octové a syntetického tryptofanu.
N – H kyselost a organokovové komplexy indolového aniontu
N – H centrum má pK.A 21 palců DMSO, takže velmi silné základy jako hydrid sodný nebo n-butyl lithium a podmínky bez vody jsou úplné deprotonace. Výsledný organokovový deriváty mohou reagovat dvěma způsoby. Více iontový soli, jako je sodík nebo draslík sloučeniny mají tendenci reagovat elektrofily na dusík-1, zatímco čím více kovalentní sloučeniny hořčíku (indol Grignardova činidla ) a (zejména) zinek komplexy mají tendenci reagovat na uhlíku 3 (viz obrázek níže). Analogickým způsobem polární aprotický rozpouštědla jako DMF a DMSO mají tendenci upřednostňovat útok na dusík, zatímco nepolární rozpouštědla, jako je toluen upřednostňujte útok C3.[23]
Kyselost uhlíku a lithia C2
Po N – H protonu je vodík na C2 dalším nejkyselejším protonem na indolu. Reakce N-chráněné indoly s butyl lithium nebo lithium diisopropylamid vede k lithiaci výlučně na pozici C2. Tento silný nukleofil pak může být použit jako takový s jinými elektrofily.
Bergman a Venemalm vyvinuli techniku litiace 2 polohy nesubstituovaného indolu,[24] stejně jako Katritzky.[25]
Oxidace indolu
Vzhledem k elektronově bohaté povaze indolu je to snadné oxidovaný. Jednoduché oxidanty jako N-bromsukcinimid bude selektivně oxidovat indol 1 na oxindol (4 a 5).
Cykloadice indolu
Pouze C2 – C3 pi vazba indolu je schopen cykloadiční reakce. Intramolekulární varianty jsou často výnosnější než mezimolekulární cykloadice. Například Padwa et al.[26] vyvinuli toto Diels-Alderova reakce tvořit pokročilé strychnin meziprodukty. V tomto případě je 2-aminofuran dien, zatímco indol je dienophile. Indoly také podstupují intramolekulární [2 + 3] a [2 + 2] cykloadice.
Přes průměrné výtěžky byly intermolekulární cykloadice indolových derivátů dobře zdokumentovány.[27][28][29][30] Jedním z příkladů je Reakce Pictet-Spengler mezi tryptofan deriváty a aldehydy,[31] který produkuje směs diastereomery, což vede ke snížení výtěžek požadovaného produktu.
Hydrogenace
Indoly jsou náchylné k hydrogenaci iminové podjednotky.[32]

Viz také
- Kyselina indol-3-máselná
- Indolový test
- Isoindol
- Isoindolin
- Martinetova syntéza dioxindolu
- Skatole (3-methylindol)
- Stollé syntéza
- Tryptamin
Reference
- ^ A b Lee, Jin-Hyung; Lee, Jintae (2010). „Indol jako mezibuněčný signál v mikrobiálních komunitách“. Recenze mikrobiologie FEMS. 34 (4): 426–44. doi:10.1111 / j.1574-6976.2009.00204.x. ISSN 0168-6445. PMID 20070374.
- ^ A b C Nelson, David L .; Cox, Michael M. (2005). Principy biochemie (4. vydání). New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6.
- ^ Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Katz, Lawrence C; LaMantia, Anthony-Samuel; McNamara, James O; Williams, S Mark. „Čichové vnímání u lidí“. Čichové vnímání u lidí. Citováno 20. října 2020.
- ^ Baeyer, A. (1866). „Ueber die Reduction aromatischer Verbindungen mittelst Zinkstaub“ [O redukci aromatických sloučenin pomocí zinkového prachu]. Annalen der Chemie und Pharmacie. 140 (3): 295–296. doi:10.1002 / jlac.18661400306.
- ^ Baeyer, A.; Emmerling, A. (1869). „Synthese des Indols“ [Syntéza indolu]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 2: 679–682. doi:10.1002 / cber.186900201268.
- ^ Van Order, R. B .; Lindwall, H. G. (1942). "Indole". Chem. Rev. 30: 69–96. doi:10.1021 / cr60095a004.
- ^ Stephanopoulos, George; Aristidou, Aristos A .; Nielsen, Jens (1998-10-17). Metabolické inženýrství: Principy a metodiky. Akademický tisk. str. 251. ISBN 9780080536286.
- ^ A b C d E F G h i Zhang LS, Davies SS (duben 2016). „Mikrobiální metabolismus složek stravy na bioaktivní metabolity: příležitosti pro nové terapeutické intervence“. Genome Med. 8 (1): 46. doi:10.1186 / s13073-016-0296-x. PMC 4840492. PMID 27102537.
Lactobacillus spp. převést tryptofan na indol-3-aldehyd (I3A) prostřednictvím neidentifikovaných enzymů [125]. Clostridium sporogenes převést tryptofan na IPA [6], pravděpodobně prostřednictvím tryptofan deaminázy. ... IPA také účinně zachycuje hydroxylové radikály
Tabulka 2: Mikrobiální metabolity: jejich syntéza, mechanismy působení a účinky na zdraví a nemoci
Obrázek 1: Molekulární mechanismy působení indolu a jeho metabolitů na fyziologii a nemoc hostitele - ^ Wikoff WR, Anfora AT, Liu J, Schultz PG, Lesley SA, Peters EC, Siuzdak G. (Březen 2009). „Metabolomická analýza odhaluje velké účinky střevní mikroflóry na krevní metabolity savců“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106 (10): 3698–3703. doi:10.1073 / pnas.0812874106. PMC 2656143. PMID 19234110.
Ukázalo se, že produkce IPA zcela závisí na přítomnosti střevní mikroflóry a mohla by být stanovena kolonizací bakterií Clostridium sporogenes.
Diagram metabolismu IPA - ^ "Kyselina 3-indolepropionová". Lidská databáze metabolomu. University of Alberta. Citováno 12. června 2018.
Indol-3-propionát (IPA), deaminační produkt tryptofanu tvořený symbiotickými bakteriemi v gastrointestinálním traktu savců a ptáků. Bylo prokázáno, že kyselina 3-indolepropionová zabraňuje oxidačnímu stresu a smrti primárních neuronů a buněk neuroblastomu vystavených amyloidnímu beta-proteinu ve formě amyloidních fibril, což je jeden z nejvýznamnějších neuropatologických rysů Alzheimerovy choroby. Kyselina 3-indolepropionová také vykazuje silnou úroveň neuroprotekce ve dvou dalších paradigmatech oxidačního stresu. (PMID 10419516 ) ... V poslední době bylo zjištěno, že vyšší hladiny kyseliny indol-3-propionové v séru / plazmě jsou spojeny se sníženou pravděpodobností cukrovky typu 2 a s vyšší úrovní konzumace potravin bohatých na vlákninu (PMID 28397877 )
Původ: • Endogenní • Mikrobiální - ^ Chyan YJ, Poeggeler B, Omar RA, Chain DG, Frangione B, Ghiso J, Pappolla MA (červenec 1999). „Silné neuroprotektivní vlastnosti proti Alzheimerově beta-amyloidu endogenní strukturou indolu souvisejícího s melatoninem, kyselinou indol-3-propionovou“. J. Biol. Chem. 274 (31): 21937–21942. doi:10.1074 / jbc.274.31.21937. PMID 10419516.
[Kyselina indol-3-propionová (IPA)] byla dříve identifikována v plazmě a mozkomíšním moku člověka, ale její funkce nejsou známy. ... V experimentech s kinetickou konkurencí za použití činidel zachycujících volné radikály kapacita IPA zachycovat hydroxylové radikály převyšovala schopnost melatoninu, indoleaminu považovaného za nejúčinnější přirozeně se vyskytující zachycovač volných radikálů. Na rozdíl od jiných antioxidantů nebyl IPA převeden na reaktivní meziprodukty s prooxidační aktivitou.
- ^ Gribble, G. W. (2000). "Poslední vývoj v syntéze indolového kruhu - metodologie a aplikace". J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 (7): 1045. doi:10.1039 / a909834h.
- ^ Cacchi, S .; Fabrizi, G. (2005). "Syntéza a funkcionalizace indolů prostřednictvím reakcí katalyzovaných palladiem". Chem. Rev. 105 (7): 2873–2920. doi:10.1021 / cr040639b. PMID 16011327.
- ^ Humphrey, G. R .; Kuethe, J. T. (2006). "Praktické metodiky pro syntézu indolů". Chem. Rev. 106 (7): 2875–2911. doi:10.1021 / cr0505270. PMID 16836303.
- ^ Collin, Gerd; Höke, Hartmut. "Indole". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a14_167.
- ^ „Indol NSP“ (PDF).
- ^ Bratulescu, George (2008). "Nová a účinná syntéza indolů v jedné nádobě". Čtyřstěn dopisy. 49 (6): 984. doi:10.1016 / j.tetlet.2007.12.015.
- ^ Diels, Otto; Reese, Johannes (1934). „Synthesen in der hydroaromatischen Reihe. XX. Über die Anlagerung von Acetylen-dicarbonsäureester an Hydrazobenzol“ [Syntézy v hydroaromatické řadě. XX. Přidání esteru acetylen-dikarboxylové kyseliny k hydrazobenzenu]. Justnal Liebig's Annalen der Chemie. 511: 168. doi:10.1002 / jlac.19345110114.
- ^ Lovkyně, Ernest H .; Bornstein, Joseph; Hearon, William M. (1956). „Prodloužení reakce Diels-Reese“. J. Am. Chem. Soc. 78 (10): 2225. doi:10.1021 / ja01591a055.
- ^ Dewick, Paul M. (2013-03-20). Základy organické chemie: Pro studenty farmacie, léčivé chemie a biologické chemie. John Wiley & Sons. str. 143. ISBN 9781118681961.
- ^ James, P. N .; Snyder, H. R. (1959). "Indol-3-aldehyd". Organické syntézy. 39: 30. doi:10.15227 / orgsyn.039.0030.
- ^ Noland, W. E .; Rush, K. R .; Smith, L. R. (1966). „Nitrace indolů. IV. Nitrace 2-fenylindolu“. J. Org. Chem. 31: 65–69. doi:10.1021 / jo01339a013.
- ^ Heaney, H .; Ley, S. V. (1974). „1-benzylindol“. Organické syntézy. 54: 58. doi:10.15227 / orgsyn.054.0058.
- ^ Bergman, J .; Venemalm, L. (1992). „Efektivní syntéza 2-chlor-, 2-brom- a 2-jodindolu“. J. Org. Chem. 57 (8): 2495. doi:10.1021 / jo00034a058.
- ^ Katritzky, Alan R .; Li, Jianqing; Stevens, Christian V. (1995). „Snadná syntéza 2-substituovaných indolů a indolo [3,2-b] karbazoly z 2- (benzotriazol-l-ylmethyl) indolu ". J. Org. Chem. 60 (11): 3401–3404. doi:10.1021 / jo00116a026.
- ^ Lynch, S. M .; Bur, S.K .; Padwa, A. (2002). „Intramolekulární cykloadice amidofuranu napříč indolovým π-dluhopisem: efektivní přístup k Aspidosperma a Strychnos ABCE Jádro". Org. Lett. 4 (26): 4643–5. doi:10.1021 / ol027024q. PMID 12489950.
- ^ Cox, E. D .; Cook, J. M. (1995). „Kondenzace Pictet-Spengler: nový směr staré reakce“. Chemické recenze. 95 (6): 1797–1842. doi:10.1021 / cr00038a004.
- ^ Gremmen, C .; Willemse, B .; Wanner, M. J .; Koomen, G.-J. (2000). „Enantiopure Tetrahydro-β-karboliny prostřednictvím reakce Pictet – Spengler s N-Sulfinyl tryptaminy “. Org. Lett. 2 (13): 1955–1958. doi:10.1021 / ol006034t. PMID 10891200.
- ^ Larghi, Enrique L .; Amongero, Marcela; Bracca, Andrea B. J .; Kaufman, Teodoro S. (2005). „Intermolekulární Pictet – Spenglerova kondenzace s chirálními karbonylovými deriváty ve stereoselektivních syntézách opticky aktivního isochinolinu a indolových alkaloidů“. Arkivoc. RL-1554K (12): 98–153. doi:10 3999 / arch. 5550190 0006.c09.[trvalý mrtvý odkaz ]
- ^ Kaufman, Teodoro S. (2005). „Syntéza opticky aktivního isochinolinu a indolových alkaloidů využívajících kondenzaci Pictet-Spengler s odnímatelnými chirálními pomocnými látkami vázanými na dusík“. In Vicario, J. L. (ed.). Nové metody pro asymetrickou syntézu dusíkatých heterocyklů. Thiruvananthapuram: Research SignPost. 99–147. ISBN 978-81-7736-278-7.
- ^ Bonnet, D .; Ganesan, A. (2002). "Syntéza tetrahydro-p-karbolinhydantoinů v pevné fázi prostřednictvím N-Acyliminium Pictet – Spenglerova reakce a cyklické štěpení “. J. Comb. Chem. 4 (6): 546–548. doi:10.1021 / cc020026h. PMID 12425597.
- ^ Zhu, G .; Zhang, X. Čtyřstěn: Asymetrie 1998, 9, 2415.
Obecné odkazy
- Houlihan, W. J., ed. (1972). Indoles Část první. New York: Wiley Interscience.[ISBN chybí ]
- Sundberg, R. J. (1996). Indolové. San Diego: Academic Press. ISBN 978-0-12-676945-6.
- Joule, J. A .; Mills, K. (2000). Heterocyklická chemie. Oxford, Velká Británie: Blackwell Science. ISBN 978-0-632-05453-4.
- Joule, J. (2000). E. J., Thomas (ed.). Science of Synthesis. 10. Stuttgart: Thieme. str. 361. ISBN 978-3-13-112241-4.
- Schoenherr, H .; Leighton, J. L. (2012). „Přímé a vysoce enantioselektivní reakce Iso-Pictet-Spengler s α-ketoamidy: přístup k neprozkoumaným jádrovým strukturám indolu“. Org. Lett. 14 (10): 2610–3. doi:10.1021 / ol300922b. PMID 22540677.
externí odkazy
- Syntéza indolů (přehled posledních metod)
- Syntéza a vlastnosti indolů na chemsynthesis.com