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至54℃；326 K
沸點	253至254℃；526 K
溶解性（水）	1.9 g/L，20 ℃; 溶於熱水
pKa	16.2; （在DMSO中為21.0）
pKb	17.6
結構
晶體結構	未知
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，有苯環和五元含氮吡咯環。氮的孤對電子參與形成芳香環，吲哚不是鹼，性質也不同簡單的胺。

吲哚在室溫是固體。吲哚廣泛分布於自然環境中，尤其是人類和畜禽糞便中，有強烈糞臭味；但很低濃度的吲哚有像花的香味^[1]，是橘子花等許多花香的成分，煤焦油也會有吲哚。吲哚也用來製造香水。

很多有機化合物都有吲哚結構，比如色胺酸及含色胺酸的蛋白質，生物鹼及色素也有吲哚結構。

吲哚能親電取代，多取代於3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。

吲哚首次由混合靛藍和發煙硫酸製得，英名indole由indigo（靛藍）和oleum（發煙硫酸）組成。

歷史[編輯]

拜爾在1869年設想的吲哚結構

吲哚化學在研究靛青後開始發展，繼而轉化為研究靛紅，然後是羥吲哚。1866年，阿道夫·馮·拜爾用鋅粉將羥吲哚還原為了吲哚^[2]。1869年，他假設出吲哚的結構，至今仍廣受認可^[3]。

直到19世紀末，人們也僅將某些吲哚化合物看成重要染料。20世紀30年代，人們發現吲哚是色胺酸和植物激素等很多重要生物鹼的核心基團，對吲哚越來越有興趣，到現在對吲哚的研究仍然很活躍^[4]。

自然合成[編輯]

生物用苯甲酸合成吲哚。

吲哚是煤焦油的主要成分，其中220至260℃的蒸餾產物是重要的工業原料。

合成[編輯]

吲哚及其衍生物可由多種原料合成。主流工業路線以苯胺與乙二醇為原料，在氣相催化反應得到^[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

福山吲哚合成

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－艾默凌吲哚合成（英語：Baeyer–Emmerling indole synthesis）

化學反應[編輯]

鹼性[編輯]

不同大多數胺，吲哚幾乎沒有鹼性。其成鍵環境與吡咯極為相似，只有鹽酸等的強酸才可能將之質子化得到共軛酸，pKa是-3.6。色胺等很多吲哚類化合物在酸中的活性都是由此產生。

親電取代反應[編輯]

3位氫最易親電取代，活性是苯環氫的10¹³倍。例如Vilsmeier－Haack醯化反應在室溫就能於3位碳反應^[9]。吡咯環富集電子，往往在1位氮和2、3位碳都取代後，苯環才可能親電取代。

蘆竹鹼是由吲哚、二甲胺和甲醛經Mannich反應得到的常用中間體。是3-吲哚乙酸和色胺酸的前體。

氮位氫的酸性和金屬有機鹽[編輯]

氮位氫在二甲亞碸中的pKa是21，需要氫化鈉或丁基鋰等非常強的鹼才可能在無水環境將之去質子。其金屬鹽（非常強鹼）有兩種存在形式。鉀、鈉離子難成共價鍵，負電荷集中在1位氮；鎂（包括Grignard試劑）和（尤其是）鋅可成共價鍵，負電荷集中在3位碳。類似，在DMF或DMSO等極性非質子溶劑中，1位氮易受到親電試劑進攻；而在甲苯等非極性溶劑中，則是3位碳更活潑^[10]。

碳位氫的酸性和鋰化2位碳[編輯]

2位碳的氫第二酸。若吲哚衍生物的氮受保護，丁基鋰或二異丙基胺基鉀就專一將2位碳去質子，得到非常強的親核試劑。Bergman和Venemalm開發出不保護氮即可取代2位氫的反應^[11]。

Alan Katrizky（英語：Alan R. Katritzky）也曾開發出類似技術^[12]。

氧化[編輯]

吲哚富電子，很易氧化。氮-溴代丁二醯亞胺可以選擇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位碳的π鍵能環加成。吲哚不太傾向分子間環加成，但其衍生物的分子異變卻可以有很高產率。例如Padwa et al用Diels－Alder反應合成士的寧的下步中間體。在這反應中，2-胺基呋喃作為雙烯體，而吲哚作為親雙烯體。

吲哚也可以分子內[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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^ 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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[baeyer1869-3] Baeyer, A.; Emmerling, A. Synthese des Indols. Chemische Berichte. 1869, 2: 679. doi:10.1002/cber.186900201268.

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