Indol: Diferenzas entre revisións

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Explorar o historial de forma interactiva
← Edición máis vellaEdición máis nova →
Contido eliminado Contido engadido
VisualTexto wiki
Miguelferig (conversa | contribucións)
242.727 edicións
Miguelferig (conversa | contribucións)
242.727 edicións
Liña 101: Liña 101:
A [[síntese de indol de Leimgruber-Batcho]] é un método eficiente de sintetizar indol e indois substituídos. Divulgado orixinalmente nunha patente en 1976, este método ten un alto rendemento e pode xerar indois substituídos. Este método é especialmente popular na [[industria farmacéutica]], na cal moitos [[fármaco]]s están feitos de indois especificamente substituídos.
A [[síntese de indol de Leimgruber-Batcho]] é un método eficiente de sintetizar indol e indois substituídos. Divulgado orixinalmente nunha patente en 1976, este método ten un alto rendemento e pode xerar indois substituídos. Este método é especialmente popular na [[industria farmacéutica]], na cal moitos [[fármaco]]s están feitos de indois especificamente substituídos.


===Síntese do indol de Fischer===
===Síntese de indol de Fischer===
⚫
:[[Ficheiro:Fischer Indole Reaction Scheme.png|400px|A síntese de indol de Fischer.]]
{{main|Fischer indole synthesis}}
[[Ficheiro:One-pot synthesis of indoles.svg|miniatura|370px|Síntese de indol axudado por microondas nun só recipiente a partir de fenilhidrazina e ácido pirúvico.]]
⚫
:[[File:Fischer Indole Reaction Scheme.png|400px|The Fischer indole synthesis]]
Un dos métodos máis antigos e máis fiables para a síntese de indois substituídos é a [[síntese de indol de Fischer]], desenvolvida en 1883 por [[Hermann Emil Fischer|Emil Fischer]]. Aínda que a síntese do propio indol é complicada utilizando o método de Fischer, este utilízase a miúdo para xerar indois substituídos nas posicións 2- e 3. Porén, o indol pode tamén sintetizarse polo método de Fischer facendo reaccionar [[fenilhidrazina]] con [[ácido pirúvico]] seguindo coa [[descarboxilación]] do ácido indol-2-carboxílico formado. Isto realizouse nunha síntese nun só recipiente utilizando irradiación con microondas.<ref>{{cite journal|last1=Bratulescu|first1=George|title=A new and efficient one-pot synthesis of indoles|journal=Tetrahedron Letters|volume=49|page=984|year=2008|doi=10.1016/j.tetlet.2007.12.015|issue=6 }}</ref>
[[File:One-pot synthesis of indoles.svg|thumb|370px|One-pot microwave-assisted synthesis of indole from phenylhydrazine and pyruvic acid]]
One of the oldest and most reliable methods for synthesizing substituted indoles is the [[Fischer indole synthesis]], developed in 1883 by [[Hermann Emil Fischer|Emil Fischer]]. Although the synthesis of indole itself is problematic using the Fischer indole synthesis, it is often used to generate indoles substituted in the 2- and/or 3-positions. Indole can still be synthesized, however, using the Fischer indole synthesis by reacting [[phenylhydrazine]] with [[pyruvic acid]] followed by [[decarboxylation]] of the formed indole-2-carboxylic acid. This has also been accomplished in a one-pot synthesis using microwave irradiation.<ref>{{cite journal|last1=Bratulescu|first1=George|title=A new and efficient one-pot synthesis of indoles|journal=Tetrahedron Letters|volume=49|page=984|year=2008|doi=10.1016/j.tetlet.2007.12.015|issue=6 }}</ref>


===Outras reaccións formadoras de indol===
===Outras reaccións formadoras de indol===

Revisión como estaba o 4 de outubro de 2014 ás 19:15

Indol
Fórmula esquelética do indol con esquema numerado
Modelo de bólas e paus do indol Modelo de recheo de espazos do indol
Nome IUPAC

Indol

Outros nomes

2,3-benzopirrol, ketol,
1-benzazol

Identificadores
Número CAS 120-72-9
PubChem 798
ChemSpider 776
UNII 8724FJW4M5
KEGG C00463
ChEBI CHEBI:16881
ChEMBL CHEMBL15844
Número RTECS NL2450000
Imaxes 3D Jmol Image 1
Propiedades
Fórmula molecular C8H7N
Masa molecular 117,15 g/mol
Aspecto Sólido branco
Densidade 1,1747 g/cm3, sólido
Punto de fusión 52–54 °C
Punto de ebulición 253–254°C (526 K)
Solubilidade en auga 0,19 g/100 ml (20 °C)
Soluble en auga quente
Acidez (pKa) 16,2
(21,0 en DMSO)
Basicidade (pKb) 17,6
Estrutura
Estrutura cristalina Pna21
Forma da molécula Plana
Momento dipolar 2,11 D en benceno
Perigosidade
MSDS [2]
Declaracións R/S R: 21/22-37/38-41-50/53
S: 26-36/37/39-60-61
Punto de inflamabilidade 121 °C; 250 °F; 394 K
Compostos relacionados
compostos
aromáticos relacionados 		benceno, benzofurano,
carbazol, carbolina,
indeno, indolina,
isatina, metilindol,
oxindol, pirrol,
excatol

Se non se indica outra cousa, os datos están tomados en condicións estándar de 25 °C e 100 kPa.

O indol é un composto orgánico heterocíclico aromático. Ten unha estrutura bicíclica, constituída por un anel hexagonal de benceno fusionado cun anel pentagonal pirrol que contén nitróxeno. O indol está amplamente distribuído nos ambientes naturais, xa que poden producilo diversas bacterias. Como molécula de sinalización celular o indol regula varios aspectos a fisioloxía bacteriana, como a formación de esporas, estabilidade dos plásmidos, resistencia aos fármacos, formación de biopelículas, e a virulencia.[1] Un importante derivado do indol é o aminoácido triptófano, o cal é o precursor do neurotransmisor serotonina.[2]

Propiedades xerais e distribución

O indol é sólido a temperaturas moderadas. O indol poden producilo moitas bacterias como produto de degradación do aminoácido triptófano. Está presente de forma natural nas feces humanas e ten un intenso cheiro fecal. Porén, a concentracións moi baixas ten un aroma floral,[3] e é un constituínte de moitos recendos de flores (como o das flores de laranxeira) e perfumes. Tamén aparece no alcatrán de hulla.

Cando funciona como substituínte denomínase indolil (ou ás veces indol-).

O indol pode sufrir substitución electrofílica, principalmente na posición 3. Os indois substituídos son elementos estruturais (e para algúns compostos os precursores sintéticos) dos alcaloides derivados do triptófano triptaminas, como o neurotransmisor serotonina, e a melatonina. Outros compostos indólicos son a hormona de plantas auxina (ácido indolil-3-acético, IAA), triptofol, o fármaco antiinflamatorio indometacina, o betabloqueante pindolol, e o alucinóxeno natural dimetiltriptamina.

O nome indol procede da fusión das palabras indigo e oleum, xa que o indol illouse primeiramente tratando a tintura índigo con aceite (oleum). A terminación ol non se refire, pois, aos alcohois.

Historia

Estrutura orixinal de Baeyer para o indol, ano 1869.

A química do indol empezou a desenvolverse co estudo da tintura índigo. O índigo pode converterse en isatina e despois en oxindol. Máis tarde, en 1866, Adolf von Baeyer reduciu o oxindol a indol utilizando po de cinc.[4] En 1869, este investigador propuxo unha fórmula para o indol (imaxe á esquerda).[5]

Certos derivados do indol foron importantes tinturas para uso industrial ata o final do século XIX. Na década de 1930, intensificouse o interese polo indol cando se chegou a saber que o núcleo do indol está presente en moitos alcaloides importantes, e no triptófano e as auxinas, e esta segue sendo unha área de activa investigación hoxe en día.[6]

Biosíntese

O indol biosintetízase por medio do antranilato.[2] Condénsase coa serina por medio da adición de Michael do indol ao PLP-aminoacrilato.

O indol prodúcese por medio do antranilato e é alquilado para dar o aminoácido triptófano.

O indol é o principal constituínte do alcatrán de hulla, e a fracción de destilación a 220–260 °C é a principal fonte industrial deste produto.

Rutas sintéticas

O indol e os seus derivados poden tamén sintetizarse por diversos métodos.[7][8][9]

A principais rutas de síntese industrial do indol empezan a partir da anilina por medio dunha reacción en fase de vapor co etilén glicol en presenza de catalizadores:

Reacción da anilina e o etilén glicol para dar indol.

En xeral, as reaccións realízanse entre os 200 e os 500 °C. Os rendementos poden chegar ao 60%. Outros precursores do indol son a formiltoluidina, a 2-etilanilina, e o 2-(2-nitrofenil)etanol, todos os cales sofren ciclacións.[10] Desenvolvéronse moitos outros métodos aplicables.

Síntese do indol de Leimgruber-Batcho

Síntese de indol de Leimgruber-Batcho.

A síntese de indol de Leimgruber-Batcho é un método eficiente de sintetizar indol e indois substituídos. Divulgado orixinalmente nunha patente en 1976, este método ten un alto rendemento e pode xerar indois substituídos. Este método é especialmente popular na industria farmacéutica, na cal moitos fármacos están feitos de indois especificamente substituídos.

Síntese de indol de Fischer

A síntese de indol de Fischer.
Síntese de indol axudado por microondas nun só recipiente a partir de fenilhidrazina e ácido pirúvico.

Un dos métodos máis antigos e máis fiables para a síntese de indois substituídos é a síntese de indol de Fischer, desenvolvida en 1883 por Emil Fischer. Aínda que a síntese do propio indol é complicada utilizando o método de Fischer, este utilízase a miúdo para xerar indois substituídos nas posicións 2- e 3. Porén, o indol pode tamén sintetizarse polo método de Fischer facendo reaccionar fenilhidrazina con ácido pirúvico seguindo coa descarboxilación do ácido indol-2-carboxílico formado. Isto realizouse nunha síntese nun só recipiente utilizando irradiación con microondas.[11]

Outras reaccións formadoras de indol

Reaccións químicas do indol

Basicidade

Unlike most amines, indole is not basic. The bonding situation is completely analogous to that in pyrrole. Very strong acids such as hydrochloric acid are required to protonate indole. The protonated form has an pKa of −3.6. The sensitivity of many indolic compounds (e.g., tryptamines) under acidic conditions is caused by this protonation.

Substitución electrofílica

The most reactive position on indole for electrophilic aromatic substitution is C-3, which is 1013 times more reactive than benzene. For example, it is alkylated by phosphorylated serine in the biosynthesis of the amino acid tryptophan (see figure above). Vilsmeier-Haack formylation of indole[14] will take place at room temperature exclusively at C-3. Since the pyrrollic ring is the most reactive portion of indole, electrophilic substitution of the carbocyclic (benzene) ring can take place only after N-1, C-2, and C-3 are substituted.

The Vilsmeyer-Haack formylation of indole

Gramine, a useful synthetic intermediate, is produced via a Mannich reaction of indole with dimethylamine and formaldehyde. It is the precursor to indole acetic acid and synthetic tryptophan.

Synthesis of Gramine from indole

Acidez nitróxeno-H e complexos anión indol organometálicos

The N-H center has a pKa of 21 in DMSO, so that very strong bases such as sodium hydride or butyl lithium and water-free conditions are required for complete deprotonation. The resulting alkali metal derivatives can react in two ways. The more ionic salts such as the sodium or potassium compounds tend to react with electrophiles at nitrogen-1, whereas the more covalent magnesium compounds (indole Grignard reagents) and (especially) zinc complexes tend to react at carbon-3 (see figure below). In analogous fashion, polar aprotic solvents such as DMF and DMSO tend to favour attack at the nitrogen, whereas nonpolar solvents such as toluene favour C-3 attack.[15]

Formation and reactions of the indole anion

Acidez do carbono e litiación C-2

After the N-H proton, the hydrogen at C-2 is the next most acidic proton on indole. Reaction of N-protected indoles with butyl lithium or lithium diisopropylamide results in lithiation exclusively at the C-2 position. This strong nucleophile can then be used as such with other electrophiles.

Bergman and Venemalm developed a technique for lithiating the 2-position of unsubstituted indole.[16]

2-position lithiation of indole

Alan Katritzky also developed a technique for lithiating the 2-position of unsubstituted indole.[17]

Oxidación do indol

Due to the electron-rich nature of indole, it is easily oxidized. Simple oxidants such as N-bromosuccinimide will selectively oxidize indole 1 to oxindole (4 and 5).

Oxidation of indole by N-bromosuccinimide

Cycloadicións do indol

Only the C-2 to C-3 pi-bond of indole is capable of cycloaddition reactions. Intramolecular variants are often higher-yielding than intermolecular cycloadditions. For example, Padwa et al.[18] have developed this Diels-Alder reaction to form advanced strychnine intermediates. In this case, the 2-aminofuran is the diene, whereas the indole is the dienophile. Indoles also undergo intramolecular [2+3] and [2+2] cycloadditions.

Example of a cycloaddition of indole

Despite mediocre yields, intermolecular cycloadditions of indole derivatives have been well documented.[19][20][21] One example is the Pictet-Spengler reaction between tryptophan derivatives and aldehydes.[22] The Pictet-Spengler reaction of indole derivatives, such as tryptophan, leads to a mixture of diastereomers as products. The formation of multiple products reduces the chemical yield of the desired product.

Aplicacións

Natural jasmine oil, used in the perfume industry, contains around 2.5% of indole. Since 1 kilogram of the natural oil requires processing several million jasmine blossoms and costs around $10,000, indole (among other things) is used in the manufacture of synthetic jasmine oil (which costs around $10/kg).

Notas

  1. ↑ Lee, Jin-Hyung; Lee, Jintae (2010). "Indole as an intercellular signal in microbial communities". FEMS Microbiology Reviews. ISSN 0168-6445. doi:10.1111/j.1574-6976.2009.00204.x. 
  2. ↑ 2,0 2,1 Modelo:Lehninger4th
  3. ↑ http://www.leffingwell.com/olfact5.htm
  4. ↑ Baeyer, A. (1866). "Ueber die Reduction aromatischer Verbindungen mittelst Zinkstaub". Ann. 140 (3): 295. doi:10.1002/jlac.18661400306. 
  5. ↑ Baeyer, A.; Emmerling, A. (1869). "Synthese des Indols". Chemische Berichte 2: 679. doi:10.1002/cber.186900201268. 
  6. ↑ R. B. Van Order, H. G. Lindwall (1942). "Indole". Chem. Rev. 30: 69–96. doi:10.1021/cr60095a004. 
  7. ↑ Gribble G. W. (2000). "Recent developments in indole ring synthesis—methodology and applications". J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 (7): 1045. doi:10.1039/a909834h. 
  8. ↑ Cacchi, S.; Fabrizi, G. (2005). "Synthesis and Functionalization of Indoles Through Palladium-catalyzed Reactions". Chem. Rev. 105 (7): 2873. PMID 16011327. doi:10.1021/cr040639b. 
  9. ↑ Humphrey, G. R.; Kuethe, J. T. (2006). "Practical Methodologies for the Synthesis of Indoles". Chem. Rev. 106 (7): 2875. PMID 16836303. doi:10.1021/cr0505270. 
  10. ↑ Gerd Collin and Hartmut Höke “Indole” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002, Wiley-VCH, Weinheim. DOI 10.1002/14356007.a14_167 [1].
  11. ↑ Bratulescu, George (2008). "A new and efficient one-pot synthesis of indoles". Tetrahedron Letters 49 (6): 984. doi:10.1016/j.tetlet.2007.12.015. 
  12. ↑ Diels, Otto; Reese, Johannes (1934). "Synthesen in der hydroaromatischen Reihe. XX. Über die Anlagerung von Acetylen-dicarbonsäureester an Hydrazobenzol". Ann. 511: 168. doi:10.1002/jlac.19345110114. 
  13. ↑ Ernest H. Huntress, Joseph Bornstein, and William M. Hearon (1956). "An Extension of the Diels-Reese Reaction". J. Am. Chem. Soc. 78 (10): 2225. doi:10.1021/ja01591a055. 
  14. ↑ James, P. N.; Snyder, H. R. (1959). "Indole-3-aldehyde". Organic Syntheses 39: 30. 
  15. ↑ Heaney, H.; Ley, S. V. (1974). "1-Benzylindole". Organic Syntheses 54: 58. 
  16. ↑ Bergman, J.; Venemalm, L. (1992). "Efficient synthesis of 2-chloro-, 2-bromo-, and 2-iodoindole". J. Org. Chem. 57 (8): 2495. doi:10.1021/jo00034a058. 
  17. ↑ Alan R. Katritzky, Jianqing Li, Christian V. Stevens (1995). "Facile Synthesis of 2-Substituted Indoles and Indolo[3,2-b]carbazoles from 2-(Benzotriazol-1-ylmethyl)indole". J. Org. Chem. 60 (11): 3401–3404. doi:10.1021/jo00116a026. 
  18. ↑ Lynch, S. M. ; Bur, S. K.; Padwa, A. (2002). "Intramolecular Amidofuran Cycloadditions across an Indole π-Bond: An Efficient Approach to the Aspidosperma and Strychnos ABCE Core". Org. Lett. 4 (26): 4643. PMID 12489950. doi:10.1021/ol027024q. 
  19. ↑ Use {{Cita publicación periódica}} no canto deste marcador. Pode indicar a referencia DOI no parámetro |doi=
  20. ↑ Gremmen, C.; Willemse, B.; Wanner, M. J.; Koomen, G.-J. (2000). "Enantiopure Tetrahydro-β-carbolines via Pictet-Spengler Reactions with N-Sulfinyl Tryptamines". Org. Lett. 2 (13): 1955–1958. doi:10.1021/ol006034t. 
  21. ↑ a) The intermolecular Pictet-Spengler condensation with chiral carbonyl derivatives in the stereoselective syntheses of optically-active isoquinoline and indole alkaloids Enrique L. Larghi, Marcela Amongero, Andrea B. J. Bracca, and Teodoro S. Kaufman Arkivoc (RL-1554K) pp 98-153 2005 (Online Review); b) Teodoro S. Kaufman “Synthesis of Optically-Active Isoquinoline and Indole Alkaloids Employing the Pictet-Spengler Condensation with Removable Chiral Auxiliaries Bound to Nitrogen”. in “New Methods for the Asymmetric Synthesis of Nitrogen Heterocycles”; Ed.: J. L. Vicario. ISBN 81-7736-278-X. Research SignPost, Trivandrum, India. 2005. Chapter 4, pp. 99-147.
  22. ↑ Bonnet, D.; Ganesan, A. (2002). "Solid-Phase Synthesis of Tetrahydro-β-carbolinehydantoins via the N-Acyliminium Pictet-Spengler Reaction and Cyclative Cleavage". J. Comb. Chem. 4 (6): 546–548. doi:10.1021/cc020026h. 
Referencias xerais
  • Indoles Part One, W. J. Houlihan (ed.), Wiley Interscience, New York, 1972.
  • Sundberg, R. J. (1996). Indoles. San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-676945-1. 
  • Joule, J. A.; Mills, K. (2000). Heterocyclic Chemistry. Oxford, UK: Blackwell Science. ISBN 0-632-05453-0. 
  • Joule, J., In Science of Synthesis, Thomas, E. J., Ed.; Thieme: Stuttgart, (2000); Vol. 10, p. 361. ISBN 3-13-112241-2 (GTV); ISBN 0-86577-949-X (TNY).
  • Schoenherr, H.; Leighton, J. L. Direct and Highly Enantioselective Iso-Pictet-Spengler Reactions with alpha-Ketoamides: Access to Underexplored Indole Core Structures. Org. Lett. 2012, 14, 2610.

Véxase tamén

Outros artigos

Ligazóns externas

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Indol&oldid=3359388»