吲(Indole)是具有苯環(huán)和吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)的雜環(huán)化合物，分子式為C8H7N，又名氮雜、苯并吡咯。吲哚主要存在于煤焦油以及天然花油，如茉莉花、苦花、水仙花、香羅蘭中，最早是由靛藍(lán)降解而得。吲哚在煤焦油中含量為0.1~0.2%，絕大部分集中于洗油餾分，在洗油中含量為1.6%，在油和蒽油中含量甚微。
吲哚為無色或淡黃色鱗片狀結(jié)晶，暴露在空氣中顏色逐漸加深，有強(qiáng)烈的糞便臭味，但很稀的溶液則具有花香味，能隨蒸汽一起揮發(fā)。吲哚分子量為117.15，為253℃，為53℃，密度(19℃)為1.22g/cm3，能溶于熱水、、、苯和等有機(jī)溶劑。
吲哚可以通過Fisher吲哚合成法、Bartoli吲哚合成法、Leimgruber-Batch吲哚合成法等方法人工合成，也可以從煤焦油中提取。吲哚主要用于香料和醫(yī)藥等領(lǐng)域，吲哚類的香料主要用于日用香精中，極微量用于食用香精；吲哚及其衍生物多用于制藥，如消炎效果很好，常用于治療風(fēng)濕性、神經(jīng)痛等。此外，吲哚還能合成，如、吲哚均可作為植物生長刺激劑。
歷史
吲哚是隨著對的研究開始發(fā)展的，繼而轉(zhuǎn)化為研究，之后是。1866年，用鋅粉將羥吲哚還原生成吲哚，1869年，他假設(shè)出了吲哚的結(jié)構(gòu)，至今仍然被大家公認(rèn)。直到19世紀(jì)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(jì)30年代，人們的吲哚興趣逐漸增強(qiáng)，因?yàn)檫胚嶙鳛橐粋€核心基團(tuán)出現(xiàn)在了很多重要的生物堿中，如色氨酸和植物激素。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
吲哚是無色或淡黃色鱗片結(jié)晶，呈平面狀，中等極性，具有微弱香味，高濃度時有不愉快的臭味，吲哚在許多中有良好的，易溶于、、苯等，溶于熱水而難溶于冷水，因此吲哚在結(jié)晶精制時水是一種良好的溶劑。室溫下，吲哚是一種固體。自然情況下，吲哚存在于人類的糞便之中，并且具有強(qiáng)烈的糞臭味。然而，在很低的溶度下，吲哚具有類似于花的香味，是許多花香的組成部分，例如橘子花，也被用來制造香水。煤焦油中也能發(fā)現(xiàn)吲哚的存在，及含色氨酸的蛋白質(zhì)、生物堿及色素中也包含有吲哚結(jié)構(gòu)。
化學(xué)性質(zhì)
吲哚是一種，具有弱堿性；的雙鍵一般不發(fā)生加成反應(yīng)；在的作用下可發(fā)生二聚合和三聚合作用；在特殊的條件下，能進(jìn)行芳香親電取代反應(yīng)，3位上的氫優(yōu)先被取代，如與反應(yīng)，可以得到3-氯吲哚。3位上還可發(fā)生多種反應(yīng)，如形成格式試劑，與醛縮合，以及發(fā)生曼尼希反應(yīng)等。
堿性
不同于多數(shù)胺，吲哚幾乎沒有堿性。它的成鍵環(huán)境與極為相似，只有像這樣的強(qiáng)酸才可能將之質(zhì)子化，得到的共軛酸的pKa是-3.6。很多吲哚類化合物(如)在酸性環(huán)境下活性都是由此產(chǎn)生的。
親電取代反應(yīng)
吲哚最容易發(fā)生取代反應(yīng)的位置是3位，它的活性是其碳的1013倍。由于上電子富集，往往在1位氮和2,3位碳都被取代后，苯環(huán)上的才可能發(fā)生。如Vilsmeier-Haack化反應(yīng)在室溫下就能于3位碳上發(fā)生。由于吡咯環(huán)上電子富集，往往在1位氮和2，3位碳都被取代后，苯環(huán)上的親核取代反應(yīng)才可能發(fā)生。
取代吲哚是許多色胺堿的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，比如神經(jīng)傳遞素、褪黑素、迷幻藥等。其他的吲哚化合物包括植物生長素、抗炎藥藥物和血管舒張藥物心得樂。
鹵化：用溴或氫不能直接或氯化吲哚，因?yàn)樵谒嵝詶l件下發(fā)生二聚反應(yīng)，制備3-溴吲哚最常用的方法是將N-苯酰吲哚用溴或溴代丁二溴化，然后將苯團(tuán)水解。
硝化：吲哚在中用苯酰硝化，得3-硝基衍生物。若2-位有一取代基，可在中直接硝化，因?yàn)槎鄯磻?yīng)被抑制了，然而由于原子的質(zhì)子化作用的結(jié)果，使系統(tǒng)不活潑，硝基基團(tuán)進(jìn)入5-位上。
磺化：吲哚用吡-三氧化硫在50℃以下硫化，得到吲哚-1-；在較高溫度時，由于分子內(nèi)重排作用而形成吲哚-2-磺酸。
N位氫的酸性
吲哚的N位氫在二甲基亞砜中的pKa是21，所以需要非常強(qiáng)的堿，諸如或者，才有可能在無水環(huán)境下將之去質(zhì)子化。得到的金屬有機(jī)鹽有兩種存在形式。對于難成共價鍵的鉀、鈉離子，負(fù)電荷集中在1位氮上；而對于可以成共價鍵的鎂和鋅，負(fù)電荷則集中在3位碳上。類似地，在極性非質(zhì)子比如二甲基甲酰胺或二甲基亞中，1位氮易受到親電試劑進(jìn)攻；而在比如中，則是3位碳更活潑。
氧化
吲哚在空氣中和光照下可自動氧化，首先產(chǎn)生吲哚酚，它能進(jìn)一步反應(yīng)生成或無色吲哚酚紅，或生成吲哚酚紅，最后生成三聚物。較強(qiáng)的氧化劑可開裂吡咯環(huán)，并形成2-甲酰胺基苯甲醛，反應(yīng)式如下。
還原
在(85atm)和90~100℃下用催化還原可得吲哚滿，但在(250atm)與250℃下，則生成八氫吲哚。在中性溶液中不起反應(yīng)，但在酸性條件下生成吲哚滿，堿金屬在中是很強(qiáng)的還原劑，生成4,7-，及4,5-6,7,-四氫吲哚。
自然來源
吲哚及其自然物廣泛存在于自然界，動植物中如素馨花香精油、骨焦油及蛋白質(zhì)的腐敗產(chǎn)物中有一定含量，在動物糞便中也含有吲哚及其同系物β-甲基吲哚，主要存在于煤焦油以及天然花油，如茉莉花、苦橙花、水仙花、香羅蘭中。色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸都屬于芳香族氨基酸，它們是通過莽草酸途徑形成的，其中色氨酸在微生物的色氨酸酶作用下，可脫氫變?yōu)檫胚幔瑫r產(chǎn)生丙酮酸和NH3；在動物大腸中吲哚乙酸可脫羧成糞臭素和吲哚，糞便的臭氣即由于這二物質(zhì)。
生理作用
吲哚作為一種細(xì)胞間信號分子，在產(chǎn)生吲哚的細(xì)菌中控制著細(xì)菌生理的各個方面，如孢子形成、質(zhì)粒穩(wěn)定性、耐藥性、生物膜形成和毒力，而許多不產(chǎn)生吲哚的細(xì)菌、植物和動物產(chǎn)生各種各樣的加氧酶，這些加氧酶可能干擾吲哚信號傳導(dǎo)。吲哚對細(xì)菌生理、生態(tài)平衡乃至人體健康都起著重要的作用。如吲哚可以降低真菌黑曲霉的細(xì)胞生長，可以降低綠膿桿菌的毒力，增加大腸桿菌和霍亂弧菌的質(zhì)粒穩(wěn)定性、耐藥性。
色氨酸廣泛存在蛋白質(zhì)中，在大腸桿菌中，色氨酸能可逆的轉(zhuǎn)化為吲哚、丙酮酸和氨，產(chǎn)生的吲哚可以通過細(xì)胞膜蛋白運(yùn)輸。天然吲哚類化合物會影響細(xì)菌的生理機(jī)能，如十字花科蔬菜產(chǎn)生吲哚-3-甲醇有抗菌、抗病毒的作用。吲哚及其衍生物在人體內(nèi)具有一定的生物學(xué)功能，如在血液、血漿和大腦中檢測到腸道細(xì)菌產(chǎn)生的5-羥基吲哚，它的濃度呈光周期性波動。
制備
在工業(yè)上，制備吲哚及其衍生物的方法眾多，除了從煤焦油中提取外，還可以通過合成吲哚，如Fisher吲哚合成法、Bartoli吲哚合成法、Leimgruber-Batch吲哚合成法等。
化學(xué)合成
醇胺法：醇胺法是一種以苯胺和乙二醇為原料的直接氣相合成方法，價格便宜、效率高、操作簡單且反應(yīng)溫度(453-623K)低。有很多催化劑被用于吲哚的直接氣相合成，如Cu/SiO2催化劑、MgO催化劑等。
Fisher吲哚合成法：Fisher吲哚合成法是最古老的吲哚合成法，它是由脂肪族醛、或類的芳衍生物與酸性物質(zhì)經(jīng)加熱、分子縮合、[3,3]-σ重排及脫氮等作用，最后生成吲哚環(huán)化合物。直到現(xiàn)在，仍是合成吲哚最重要的方法。
Bartoli吲哚合成法：Bartoli吲哚合成法采用鄰硝基及其衍生物為原料，通過和碘化甲基鎂反應(yīng)，可以生成7-取代化合物。這是合成7-取代吲哚的非常有用的方法，反應(yīng)也進(jìn)過了一個[3,3]-α重排過程。
Leimgruber-Batch吲哚合成法：首先與N，N-二甲基甲酰胺二和反應(yīng)得到，然后烯胺再發(fā)生還原，得到吲哚衍生物。
Nenitzeseu吲哚合成法：經(jīng)典的Nenitzeseu合成法包含了對苯和β-酸的縮合過程。這個合成法是制備2,3-二取代-5-吲哚的非常有用的高區(qū)域選擇性的合成方法。
Kihrar吲哚合成法：Kihrar吲哚合成法，通過一個和N-(2-碘苯基)-氨的分子內(nèi)的Kihrar反應(yīng)來合成吲哚。如果得到羥基吲哚啉副產(chǎn)物，也可以在的作用下轉(zhuǎn)化成吲哚。
分離
從煤焦油餾分中分離吲哚的方法主要有堿溶法、萃取法、絡(luò)合法、吸附法、酸聚合法、共沸精餾法和萃取精餾法等。
堿溶法：堿溶法是提取吲哚最早采用的方法，其基本原理基于吲哚呈弱酸性，與堿發(fā)生反應(yīng)，生成的堿溶物采用過濾等方法易從洗油餾分中分離出來，再經(jīng)水解得到吲哚，主要操作步驟為：（1）向洗油的餾分中，加入，至不再有反應(yīng)水析出為止；（2）分離出固體吲哚鉀，用苯洗滌以除去中性油；（3）吲哚鉀在50~70℃，加水量為原料量2倍的條件下進(jìn)行水解。為減少吲哚損失，在水層中加入苯，則得到吲哚的苯溶液；（4）蒸餾吲哚的苯溶液，得到吲哚餾分；（5）吲哚餾分經(jīng)冷卻結(jié)晶、壓榨，即得到工業(yè)吲哚。工業(yè)吲哚用重結(jié)晶，即得到純吲哚。
用途
吲哚主要用作氨基酸、香料的原料。如配制某些花香型香精的重要合成香料品種之一。在染料工業(yè)中可作、為原料，還可代替作1,2,3-三二吲哚的原料。
香料
吲哚類的香料天然存在于、橙花、、等精油中，是茉莉等花香型香精中不可缺少的組分，主要用于日用香精。吲哚濃度低時具有類似茉莉樣香氣，主要用于茉莉、橙花、水培水仙、、、和動物香型的日用香精中，極微量用于食品香精。另外，吲哚類香料濃度低時也具有花香味，主要用在花香型和動物香型日用香精匯總作定香劑，極微量用于食用香精。
醫(yī)藥
以吲哚為原料可制取多種化合物，如可作為藥。其衍生物具有消炎、解熱和鎮(zhèn)痛作用，消炎效果很好，常用于治療風(fēng)濕性、神經(jīng)痛、腱鞘炎、肌肉損傷等；炎痛靜有消炎、鎮(zhèn)痛和解熱作用，主要用于手術(shù)后、外傷、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥性疼痛。在農(nóng)藥上，吲哚能合成植物生長劑，如3-、3-吲哚和3-均可作為植物生長刺激劑。
結(jié)構(gòu)
吲哚是一種芳香，雙環(huán)結(jié)構(gòu)，包含了一個六元和一個五元含氮的。因?yàn)榈墓聦?a href="/hebeideji/7283063804209954899.html">電子參與形成，故吲哚不是一種堿，性質(zhì)也不同于簡單的胺。按近代分子軌道理論，它是由10個π電子組成的一個連續(xù)封閉的共軛體系，其中兩個電子由氮提供。由于氮原子的自由電子對苯環(huán)及核的π電子共軛，吲哚呈弱酸性，但它又能在強(qiáng)存在下發(fā)生聚合，所以又呈弱堿性。
吲哚屬于多π電子芳，它的親電取代反應(yīng)活性低于，高于苯，反應(yīng)主要發(fā)生在吡咯3(β)位，而不是在2(α)位。其原因可用反應(yīng)中間體陽離子的穩(wěn)定性來解釋。當(dāng)親電試劑E+進(jìn)攻3(β)位時，中間體有兩個極限式保留著穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而進(jìn)攻2(α)位時，中間體只有一個極限式保留穩(wěn)定的苯環(huán)結(jié)構(gòu)。參與的穩(wěn)定極限式越多，中間體就越穩(wěn)定，就越容易生成。
檢測
吲哚的檢測方法有比色法與氣相色譜法，比色法是最常用的。比色法檢測吲哚原理是吲哚與對二甲氨基苯甲醛生成有色化合物，進(jìn)行比色來定量。但這種直接反應(yīng)對吲哚并不是特異性，如醛類也會產(chǎn)生有色化合物。為此，需要在測試反應(yīng)之前分離吲哚，常通過萃取、蒸汽蒸餾和透析來完成。
毒理性質(zhì)
當(dāng)、、吸入吲哚，濃度為9~10mg/m3，連續(xù)2~3小時，在體內(nèi)未引起變化。但長期給小白鼠吸入吲哚可引起骨髓性免疫細(xì)胞組織增生。人對吲哚的嗅覺閾濃度為0.45mg/m3，當(dāng)濃度超過1mg/m3時可引起惡心，頭痛及其他不適的感覺。具有類似的作用。的蒸氣有麻醉作用，它可以引起體溫長時間的、劇烈的升高。
衍生物
吲哚及其衍生物在自然界分布很廣，常存在于動、植物中，如素馨花及蛋白質(zhì)的腐敗產(chǎn)物中都有含量。在動物糞便中，也含有吲哚及其β-。天然植物激素β-吲哚-3-丁酸，一些生物堿如、麥角菌堿等都是吲哚的衍生物，它們在動、植物體內(nèi)起著重要的作用。
（1）玉紅：靛玉紅（indirubin）是菘藍(lán)（中藥板藍(lán)根、大青葉、青黛等的原植物）中的組成成分之一，具有明顯的抗癌活性，臨床上廣泛使用。
（2）褪黑素：褪黑激素主要是由和人類的松果腺體產(chǎn)生的一種胺類激素。研究表明褪黑素具有促進(jìn)睡眠、抗衰老、調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤等方面生理作用，俗稱“”。
（3）：色氨酸廣泛存在天然蛋白質(zhì)中，但是哺乳動物自身體內(nèi)并不能合成L-色氨酸，而要通過飲食從體外吸取，色氨酸在體內(nèi)進(jìn)過代謝主要生成。
（4）5-羥色胺：它是一種重要的神經(jīng)介質(zhì)，在哺乳動物及人體中主要由色氨酸代謝而成。當(dāng)人大腦中5-羥色胺的量突然改變時，就會出現(xiàn)神經(jīng)失常癥狀，所以5-羥色胺是維持人體精神和思維正常活動不可缺少的物質(zhì)。
（5）β-：β-吲哚乙酸首次從尿中取得，并證明為一種植物生長激素。β-吲哚乙酸量少能促進(jìn)植物生長，如量大時則對植物有殺傷作用，側(cè)鏈上如果在多一個CH2，就會失去其生理作用。
（6）吲哚美辛：吲哚美辛為白色結(jié)晶性粉末，無臭。不溶于水，易溶于。具有消炎、解熱和鎮(zhèn)痛作用。其消炎效果很好，解熱作用比好，但鎮(zhèn)痛效果弱，只對炎性疼痛有明顯的鎮(zhèn)痛效果。常用于治療風(fēng)濕性、神經(jīng)痛、腱鞘炎、肌肉損傷等。
（7）炎痛靜：炎痛靜又稱，其鹽酸鹽為白色結(jié)晶性粉末，味。極易溶于水，易溶于乙醇。炎痛靜有消炎、鎮(zhèn)痛和解熱作用，其消炎作用與保泰松相似。主要用于手術(shù)后、外傷、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥性疼痛。
參考資料 >