吲哚

吲哚
	IUPAC名; Indole
別名	2,3-苯駢吡咯
識別
CAS編號	120-72-9
PubChem	798
ChemSpider	776
SMILES	C1(NC=C2)=C2C=CC=C1;
InChI	1/C8H7N/c1-2-4-8-7(3-1)5-6-9-8/h1-6,9H;
InChIKey	SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYAI
ChEBI	16881
RTECS	NL2450000
KEGG	C00463
性質
化學式	C8H7N
莫耳質量	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)
溶解性（水）	0.19 g/100 ml (20 ℃); 溶於熱水
pKa	16.2; （在DMSO中為21.0）
pKb	17.6
結構
晶體結構	?
分子構型	平面
偶極矩	2.11 D（在苯中）
危險性
警示術語	R：R21/22-R37/38-R41-R50/53
安全術語	S：S26-S36/37/39-S60-S61
MSDS	[1]
閃點	121℃
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

吲（ㄧㄣˇ）哚（ㄉㄨㄛˇ）（英語：Indole），又名靛基質，是芳香雜環有機化合物，為雙環結構，包含了一個六元苯環和一個五元含氮的吡咯環。因為氮的孤對電子參與形成芳香環，所以吲哚不是鹼，性質也不同於簡單的胺。

在室溫，吲哚是固體。吲哚廣泛分布於自然環境中，尤其是人類和畜禽糞便之中，並且有強烈的糞臭味。然而，在很低的濃度下，吲哚具有類似於花的香味^[1]，是許多花香的組成部分，例如橘子花，吲哚也用來製造香水，煤焦油也會有吲哚。

在很多有機化合物中能發現吲哚結構，比如色胺酸及含色胺酸的蛋白質，生物鹼及色素中也包含有吲哚結構。

吲哚能發生親電取代反應，多取代於3號位。取代吲哚是許多色胺鹼的基礎結構，比如神經傳遞素複合胺，褪黑素，迷幻藥，二甲基色胺，5-甲氧基-二甲基色胺和LSD。其他的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）和血管舒張藥物心得樂。

吲哚的名稱indole是由indigo（靛藍）和oleum（發煙硫酸）所組成，因為吲哚首次製得是通過混合靛藍和發煙硫酸。

歷史[編輯]

拜爾在1869年設想的吲哚結構

吲哚化學是隨著對靛青的研究開始發展的，繼而轉化為研究靛紅，然後是羥吲哚。在1866年，阿道夫·馮·拜爾用鋅粉將羥吲哚還原為了吲哚^[2]。1869年，他假設出了吲哚的結構，至今仍然被大家公認^[3]。

直到19世紀末，某些吲哚化合物也僅僅是作為重要的染料來看待。到了20世紀30年代，人們對吲哚的興趣逐漸增強，因為吲哚作為一個核心基團出現在了很多重要的生物鹼中，例如色胺酸和植物激素，到現在對於吲哚的研究仍然很活躍^[4]。

自然的產生[編輯]

吲哚是用苯甲酸被生物合成。

吲哚經由苯甲酸產生並烷基化，得到胺基酸色胺酸。

吲哚是煤焦油的主要成分，其中220-260℃的蒸餾產物是重要的工業原料。

吲哚的合成[編輯]

吲哚及其衍生物可以被多種原料合成。主流的工業路線是以苯胺為原料，在催化劑存在下與乙二醇在氣相反應得到^[5]^[6]^[7]。

反應溫度控制在200至500℃，產率可高達60%^[8]。

合成吲哚的反應[編輯]

Leimgruber-Batcho吲哚合成

Fischer吲哚合成

Bartoli吲哚合成

Bischler-Möhlau吲哚合成

Fukuyama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

拜爾-艾默林吲哚合成（英語：Baeyer–Emmerling indole synthesis）

吲哚的化學反應[編輯]

鹼性[編輯]

不同於大多數胺，吲哚幾乎沒有鹼性。它的成鍵環境與吡咯極為相似，只有像鹽酸這樣的強酸才可能將之質子化，得到的共軛酸的pKa是-3.6。很多吲哚類化合物（如色胺）在酸性環境下的活性都是由此產生的。

親電取代反應[編輯]

吲哚上最容易發生親電取代反應的位置是3位，它的活性是其苯環碳的10¹³倍。例如Vilsmeier-Haack醯化反應在室溫下就能於3位碳上發生^[9]。由於吡咯環上電子富集，往往在1位氮和2，3位碳都被取代後，苯環上的親電取代反應才可能發生。

蘆竹鹼是一種由吲哚、二甲胺和甲醛通過Mannich反應得到的常用中間體。它是3-吲哚乙酸和色胺酸的前體。

N位氫的酸性和金屬有機鹽[編輯]

N位氫在DMSO中游離的pKa是21，所以需要非常強的鹼，諸如氫化鈉或者丁基鋰，才有可能在無水環境下將之去質子化。得到的金屬有機鹽（具有非常強的鹼性）有兩種存在形式。對於難成共價鍵的鉀、鈉離子，負電荷集中在1位氮上；而對於可以成共價鍵的鎂（包括Grignard試劑）和（尤其是）鋅，負電荷則集中在3位碳上。類似的，在極性非質子溶劑比如DMF或DMSO中，1位氮易受到親電試劑進攻；而在非極性溶劑比如甲苯中，則是3位碳更活潑^[10]。

碳上氫的酸性和2位碳的鋰化[編輯]

2位碳上的氫酸性排第二。對於氮被保護了的吲哚衍生物，丁基鋰或二異丙基胺基鉀就專一地在2位碳上發生去質子反應，得到非常強的親核試劑。 Bergman 和 Venemalm 開發出了在不保護氮的條件下在2位碳上取代的反應^[11]。

Alan Katrizky（英語：Alan R. Katritzky）也曾開發出過類似的技術^[12]。

吲哚的氧化[編輯]

由於吲哚的富電子性，吲哚很容易被氧化。N-溴代丁二醯亞胺可以選擇性的將吲哚氧化為羥吲哚^[13]。

吲哚的環加成反應[編輯]

只有2位碳和3位碳上的π鍵能發生環加成反應。吲哚發生分子間環加成的傾向不高，但其衍生物的分子異變卻可以有很高的產率。例如 Padwa et al 通過Diels-Alder反應合成了士的寧的下一步中間體。在這個反應中，2-胺基呋喃作為了雙烯體，而吲哚作為親雙烯體。

吲哚也可以發生分子內的 [2+3] 和 [2+2] 環加成反應。

參見[編輯]

引用[編輯]

^ http://www.leffingwell.com/olfact5.htm
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^ Gerd Collin and Hartmut Höke 「Indole」 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a14_167.
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^ 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. （原始內容存檔於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.

外部連結[編輯]

Synthesis of indoles (overview of recent methods)（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Synthesis and propierties of indoles（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） at chemsynthesis.com

[smell-1] ttp://www.leffingwell.com/olfact5.htm

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