Indol
| Indol | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| |||||
| Systematisk navn | |||||
| Indol | |||||
| Andre navn | |||||
| 2,3-Benzopyrrol, ketol, 1-benzazol | |||||
| Identifikatorer | |||||
| CAS-nummer | |||||
| RTECS | NL2450000 | ||||
| SMILES | C1(NC=C2)=C2C=CC=C1 | ||||
| Kjemiske egenskaper | |||||
| Formel | C8H7N | ||||
| Molar masse | 117,15g/mol | ||||
| Utseende | Hvitt fast stoff | ||||
| Tetthet | 1220kg/m3 | ||||
| Smeltepunkt | 52 - 54°C | ||||
| Kokepunkt | 253 - 254°C | ||||
| Løselighet | 0,19 g/100 ml (i vann 20 °C) | ||||
| Løseligheti etanol | Sterkt oppløselig | ||||
| pKa | 16,2 21,0 iDMSO | ||||
| pKb | 17,6 | ||||
| Dipolmoment | 2,11Dibenzen | ||||
| Struktur | |||||
| Molekylær form | Planar | ||||
| Farer | |||||
| NFPA-H | 1 | ||||
| NFPA-F | 0 | ||||
| NFPA-R | 0 | ||||
| Risikosetninger | 21/22-37/38-41-50/53 | ||||
| Sikkerhetssetninger | 26-36/37/39-60-61 | ||||
| Flammepunkt | 121 | ||||
| Relatert | |||||
| Andre lignende forbindelser | benzen,benzofuran,karbazol,karbolin,inden,indolin,isatin,metylindol,oxindol,pyrrol,skatol | ||||
Indoler enaromatiskheterosykliskorganisk forbindelse.Det har en bisyklisk struktur og består av enbenzenringmed seks medlemmer som er sammensmeltet med ennitrogenholdigpyrrolringmed fem medlemmer. Deltakelsen av etenslig elektronparav nitrogen i den aromatiske ringen medfører at indol ikke er enbase,og det oppfører seg ikke som et usammensattamin.
Indol er etfaststoffved romtemperatur. Det forekommer naturlig i menneskeligavføringog har en intensfekalodør.I svært lave konsentrasjoner har det imidlertid en blomsterduft, og det er et innholdsstoff i mange blomstersduft(slik som appelsinblomst) ogparfymer.Det forekommer også isteinkulltjære.
Indolstrukturen kan gjenfinnes i mange organiske forbindelser slik somaminosyrentryptofanog i tryptofaninneholdendeprotein,ialkaloiderog ipigmenter.
Indol gjennomgårelektrofil substitusjon,hovedsakelig ved posisjon 3.Substituerte indolerer strukturelle elementer i (og for visse forbindelser det syntetiske forstadiet for) de tryptofanderivertetryptamin-alkaloidene slik somnevrotransmitterneserotonin,melatonin,dehallusinogenestoffenepsilocybin,DMT,5-MeO-DMTellerergolinersomLSD.Andre indoliske forbindelser inkluderer plantehormonetauxin(indolyl-3-eddiksyre,IAA), den anti-inflammatoriske drogenindometacinogbetablokkerenpindolol.
Navnetindoler avledet fra en kombinasjon av ordeneindigoogoleumfordi indol til å begynne med ble isolert gjennom behandling av indigofargestoff med oleum.
Historie
[rediger|rediger kilde]
Indolkjemi tok til å utvikle seg med studiet av fargestoffetindigo.Dette ble omdannet tilisatinog deretter tiloxindol.Så, i1866reduserteAdolf von Baeyeroxindol til indol ved hjelp avsinkstøv.[1]I 1869 foreslo han formelen til indol (til venstre) som i dag er akseptert.[2]
Visse indolderivater var viktige fargestoffer fram til slutten av det 19. århundre. På1930-talletvokste interessen for indol da det ble kjent at indolkjernen er til stede i svært mangealkaloiderog dessuten itryptofanogauxiner,og det er i dag stadig et aktivt forskningsfelt.
Syntese av indoler
[rediger|rediger kilde]Indol er en viktig komponent i steinkulltjære, og fraksjonsdestillering ved 220-260 °C er den viktigste kilden til stoffet. Indol og dets derivater kan også syntetiseres gjennom et spekter av metoder.[3][4]
Leimgruber-Batcho indolsynteseer en effektiv metode for å syntetisere indol og substituerte indoler. Metoden som opprinnelig ble avslørt i en patent i1976gir høy avkastning og kan generere substituerte indoler. Denne metoden er særlig populær i denfarmasøytiske industrider mange farmasøytiskelegemidlerbestår av spesifikt substituerte indoler.
En av de eldste og mest pålitelige metoder for å syntetisere substituerte indoler erFischer indolsyntesesom ble utviklet i1883avEmil Fischer.Selv om syntesen av indol selv er problematisk med bruk av Fischer indolsyntese, blir den ofte brukt til å generere indolsubstitutter i 2- og/eller 3-posisjonene.
Andre indoldannende reaksjoner
[rediger|rediger kilde]- Bartoli indolsyntese
- Bischler-Möhlau indolsyntese
- Gassman indolsyntese
- Hemetsberger indolsyntese
- Larock indolsyntese
- Madelungsyntese
- Nenitzescu indolsyntese
- Reissert indolsyntese
Kjemiske reaksjoner med indol
[rediger|rediger kilde]Nitrogenbasiskhet
[rediger|rediger kilde]Selv om indol N-1 nitrogenatomet har etenslig paravelektroner,er ikke indolbasisksomamineroganilinerfordi det enslige paret er delokalisert og bidrar til det aromatiske systemet. Den protonerte formen har enpKapå -3,6 slik at veldig sterke syrer somsaltsyreer nødvendige for åprotonereen håndgripelig mengde med indol. Sensitiviteten hos mange indoliske forbindelser (F. eks.tryptaminer) under sure betingelser skyldes denne protoneringen.
Elektrofil substitusjon
[rediger|rediger kilde]Den mest reaktive posisjonen i indol forelektrofil aromatisk substitusjoner C-3 som er 1013ganger mer reaktiv ennbenzen.For eksempelVilsmeier-Haack-formyleringav indol[5]vil finne sted ved romtemperatur utelukkende ved C-3. Siden den pyrrolske ringen er den mest reaktive delen av indol, kan nukleofil substitusjon av den karbosykliske (benzen-) ringen bare skje etter at N-1, C-2 og C-3 er erstattet.
Gramin,et nyttig syntetisk mellomprodukt, produseres via enMannichreaksjonav indol meddimetylaminogformaldehyd.
Nitrogen-H-surhet og organometalliske indol anionkomplekser
[rediger|rediger kilde]N-H-protonet har en pKapå 21 iDMSOslik at sværtsterke basersomnatriumhydridellerbutyllitiumog vannfrie betingelser er nødvendige for fullstendigdeprotonering.Salterav det resulterende indolanionet kan reagere på to måter. Høy-ioniskesalter slik somnatrium- ellerkalium-forbindelser er tilbøyelige til å reagere medelektrofilerved nitrogen-1 mens de merkovalentemagnesiumforbindelsene (indol-Grignardreagenser) og (spesielt)sinkforbindelserhar en tendens til å reagere ved karbon-3 (se figur under). Av samme grunn harpolareaprotiskeløsemidlerslik somDMFogDMSOen tendens til å favorisere angrep på nitrogenet mens nonpolare løsemidler slik somtoluenfavoriserer angrep på C-3.[6]
Karbonsurhet og C-2-litiasjon
[rediger|rediger kilde]Etter N-H-protonet er hydrogen ved C-2 det nest sureste protonet på indol. Reaksjon av N-beskyttede indoler medbutyllitiumellerlitiumdiisopropylamidresulterer i litiasjon utelukkende ved C-2-posisjonen. Den kraftige nukleofilen kan så bli benyttet som det med andre elektrofiler.
Bergman og Venemalm utviklet en teknikk for litiasjon av 2-posisjonen av usubstituert indol.[7]
Oksidasjon av indol
[rediger|rediger kilde]Fordi indol er så rikt på elektroner, blir det lettoksidert.Enkle oksidanter slik somN-bromosuccinimidvil selektivt oksidere indol1tiloxindol(4og5).
Sykloaddisjoner av indol
[rediger|rediger kilde]Bare C-2- og C-3-pi-bindingenei indol er i stand tilsykloaddisjonsreaksjoner.Intermoleylære sykloaddisjoner er ikke gunstige mens derimot intramolekylære varianter ofte gir høyt utbytte. For eksempel har Padwaet al.[8]utviklet denneDiels-Alderreaksjonenfor å danne avansertestryknin-mellomstadier. I dette tilfellet er 2-aminofurandienenmens indol erdienofilen.
Indol gjennomgår også intramolekylære [2+3] og [2+2] sykloaddisjoner.
Anvendelse
[rediger|rediger kilde]Naturligsjasminoljebrukt i parfymeindustrien inneholder om lag 2,5 % indol. Ettersom 1kgav den naturlige oljen krever prosessering av mange millioner sjasminblomster og koster rundt 70 000 kroner, er det ikke overraskende av indol (blant annet) blir brukt i framstillingen av syntetisk sjasminolje (som koster omtrent 70 kr/kg).
Se også
[rediger|rediger kilde]- Skatol(3-metylindol)
- Tryptamin
- 2-Amino-alfa-karbolin(A-alfa-C, 2-amino-9H-pyrido[2,3-b]indol)
Generelle referanser
[rediger|rediger kilde](engelsk)
- Indoles Part One,W. J. Houlihan (ed.), Wiley Interscience, New York, 1972.
- Indoles,Sundberg, R.J., Academic Press, San Diego, 1996.ISBN 0-12-676945-1
- Heterocyclic Chemistry,Joule, J.A. (Mills, K.), Blackwell Science, Oxford, 2000.ISBN 0-632-05453-0
- Joule, J., IScience of Synthesis,Thomas, E. J., Red.; Thieme: Stuttgart, (2000); Vol. 10, s. 361.ISBN 3-13-112241-2(GTV);ISBN 0-86577-949-X(TNY).
Referanser
[rediger|rediger kilde](engelsk)
- ^Baeyer, A.Ann.1866,140,295.
- ^Baeyer, A.;Emmerling, A.Chemische Berichte,2,679 (1869).
- ^Gribble G. W.J. Chem. Soc. Perkin Trans. 12000,1045-1075. (Review) (doi:10.1039/a909834h)
- ^Cacchi, S.; Fabrizi, G.Chem. Rev.2005,105,2873-2920. (Review) (doi:10.1021/cr040639b)
- ^James, P. N.; Snyder, H. R. «Indole-3-aldehyde»,Organic Syntheses1959, vol.39, s.30http:// orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv4p0539
- ^Heaney, H.; Ley, S. V. «1-Benzylindole»,Organic Syntheses1974, vol.54, s.58http:// orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv6p0104
- ^Bergman, J.; Venemalm, L.J. Org. Chem.1992,57,2495 - 2497. (doi:10.1021/jo00034a058)
- ^Lynch, S. M.; Bur, S. K.; Padwa, A.;Org. Lett.2002,4,4643 - 4645. (Sammendrag)