Indol
composto químico From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
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]
- Para a proba microbiolóxica ver proba do indol.
Remove ads
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 vexetal 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.
Remove ads
Historia
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]
Remove ads
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.
.svg)
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:
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
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
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
- síntese de indol de Bartoli
- síntese de indol de Bischler-Möhlau
- síntese de indol de Fukuyama
- síntese de indol de Gassman
- síntese de indol de Hemetsberger
- síntese de indol de Larock
- síntese de Madelung
- síntese de indol de Nenitzescu
- síntese de indol de Reissert
- síntese de indol de Baeyer-Emmerling
- Na reacción de Diels-Reese [12][13] o dimetil acetilenodicarboxilato reacciona coa difenilhidrazina a un aduto, que en xileno dá dimetil indol-2,3-dicarboxilato e anilina. Con outros solventes, fórmanse outros produtos: con ácido acético glacial unha pirazolona, e con piridina unha quinolina.
Remove ads
Reaccións químicas do indol
Basicidade
A diferenza da maioría das aminas, o indol non é básico. A situación dos enlaces é completamente análoga á do pirrol. Cómpren ácidos moi fortes como o ácido clorhídrico para protonar o indol. A forma protonada ten unha pKa de −3,6. A sensibilidade de moitos compostos indólicos (por exemplo, as triptaminas) en condicións ácidas débese a esta protonación.
Substitución electrofílica
A posición máis reactiva no indol para unha substitución aromática electrofílica é C-3, a cal é 1013 veces máis reactiva en certas reaccións que o benceno. Por exemplo, é alquilado por unha serina fosforilada na biosíntese do aminoácido triptófano (ver figura máis arriba). A reacción de formilación de Vilsmeier-Haack do indol[14] ten lugar a temperaturas moderadas exclusivamente en C-3. Como o anel pirrólico é a porción máis reactiva do indol, a substitución electrofílica do anel carbocíclico (benceno) pode ter lugar só despois de que son substituídos N-1, C-2, e C-3.
Formilación de Vilsmeyer-Haack do indol.
A gramina é un útil intermediario sintético que se produce pola reacción de Mannich do indol con dimetilamina e formaldehido. É o precursor do ácido indol-acético e do triptófano sintético.
Síntese de gramina a partir do indol.
Acidez do N-H e complexos anión indol organometálicos
O centro N-H ten un pKa de 21 en DMSO, polo que cómpren bases moi fortes como o hidruro de sodio ou o butil litio e condicións libres de auga para completar a desprotonación. Os derivados alcali metal resultantes poden reaccionar de dúas maneiras. Os sales máis iónicos como os compostos de sodio ou potasio tenden a reaccionar con electrófilos no nitróxeno-1, mentres que os compostos, máis covalentes, de magnesio (reactivos de Grignard de indol) e, especialmente, os complexos de cinc tenden a reaccionar no carbono-3 (ver figura de máis abaixo). De xeito análogo, solventes apróticos polares como a DMF e o DMSO tenden a favorecer o ataque sobre o nitróxeno, mentres que os solventes non polares como o tolueno favorecen o ataque en C-3.[15]
Acidez do carbono e litiación C-2
Despois do protón do N-H, o hidróxeno en C-2 é o seguinte protón máis ácido do indol. A reacción de indois con N protexido co butil litio ou coa litio diisopropilamida causan a litiación exclusivamente na posición C-2. Este forte nucleófilo pode despois utilizarse como tal con outros electrófilos.
Bergman e Venemalm desenvolveron unha técnica para litiar a posición 2 de indois non substituídos.[16]
Litiación na posición 2 do indol.
Alan Katritzky desenvolveu outra técnica para a litiación na posición 2 de indois non substituídos.[17]
Oxidación do indol
Debido á natureza rica en electróns do indol, é unha molécula facilmente oxidable. Oxidantes simples como a N-bromosuccinimida oxidan selectivamente o indol (1 na figura) a oxindol (4 e 5).
Oxidación do indol pola N-bromosuccinimida.
Cycloadicións do indol
Só o enlace pi de C-2 e C-3 do indol pode experimentar reaccións de cicloadición. As variantes intramoleculares son a miúdo de maior rendemento que as cicloadicións intermoleculares. Por exemplo, Padwa et al.[18] desenvolveron esta reacción de Diels-Alder para formar intermediarios de estricnina avanzados. Neste caso, o 2-aminofurano é o dieno, mentres que o indol é o dienófilo. Os indois tamén sofren cicloadicións intramoleculares [2+3] e [2+2].
Exemplo dunha cicloadición de indol.
Malia os rendementos mediocres que se obteñen, as cicloadicións intermoleculares de derivados do indol están ben documentadas.[19][20] [21]Un exemplo é a reacción de Pictet-Spengler entre derivados do triptófano e aldehidos.[22] A reacción de Pictet-Spengler de derivados do indol, como o triptófano, orixina como produtos unha mestura de diastereómeros. A formación de múltiples produtos reduce o rendemento químico do produto desexado.
Remove ads
Aplicacións
O aceite esencial natural de xasmín, utilizado na industria do perfume, contén arredor dun 2,5% de indol. Como obter 1 kg de aceite natural require o procesamento de varios millóns de flores de xasmín e costa arredor de 10.000 dólares, o indol (entre outras cousas) utilízase na produción do aceite de xasmín sintético (que costa arredor de mil veces menos).
Proba do indol
- Artigo principal: Proba do indol.
Para a identificación de bacterias unha das probas bioquímicas que se utiliza é a proba do indol. Consiste en ver se a bacteria ten ou non o encima triptofanase, que transforma o triptófano en indol. A presenza de indol ponse de manifesto ao engadir un reactivo ao caldo de cultivo, que causa un cambio de cor.
Remove ads
Notas
Véxase tamén
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads