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Indol
Fórmula esquelética con esquema de numeración
Modelo de bola y palo de indol
Modelo de indol que llena el espacio
Nombres
Nombre IUPAC
1 H -Indole
Otros nombres
2,3-benzopirrol, cetole,
1-benzazol
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
3DMet
107693
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA100.004.019 Edita esto en Wikidata
Número CE
  • 204-420-7
3477
KEGG
Número RTECS
  • NL2450000
UNII
  • EnChI = 1S / C8H7N / c1-2-4-8-7 (3-1) 5-6-9-8 / h1-6,9H controlarY
    Clave: SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • EnChI = 1 / C8H7N / c1-2-4-8-7 (3-1) 5-6-9-8 / h1-6,9H
    Clave: SIKJAQJRHWYJAI-UHFFFAOYAI
  • C12 = C (C = CN2) C = CC = C1
Propiedades
C 8 H 7 N
Masa molar117,151  g · mol −1
AparienciaBlanco sólido
OlorHeces o jazmines
Densidad1,1747 g / cm 3 , sólido
Punto de fusion 52 a 54 ° C (126 a 129 ° F; 325 a 327 K)
Punto de ebullición 253 a 254 ° C (487 a 489 ° F; 526 a 527 K)
0,19 g / 100 ml (20 ° C)
Soluble en agua caliente
Acidez (p K a )16,2
(21,0 en DMSO )
Basicidad (p K b )17,6
-85,0 · 10 −6 cm 3 / mol
Estructura
Pna2 1
Planar
Momento bipolar
2.11  D en benceno
Peligros
Principales peligrosSensibilizante de la piel
Ficha de datos de seguridad[1]
Pictogramas GHS
Palabra de señal GHSPeligro
Declaraciones de peligro GHS
H302 , H311
Consejos de prudencia del SGA
P264 , P270 , P280 , P301 + 312 , P302 + 352 , P312 , P322 , P330 , P361 , P363 , P405 , P501
punto de inflamabilidad 121 ° C (250 ° F; 394 K)
Compuestos relacionados
Compuestos aromáticos relacionados
benceno , benzofurano ,
carbazol , carbolina ,
indeno , benzofurano , benzotiofeno ,
indolina ,
isatina , metilindol ,
oxindol , pirrol ,
escatol , benzofosfo
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

Indole es un aromático heterocíclico compuesto orgánico con la fórmula C 8 H 7 N . Tiene una estructura bicíclica, que consiste en un anillo de benceno de seis miembros fusionado a un anillo de pirrol de cinco miembros . El indol se distribuye ampliamente en el entorno natural y puede ser producido por una variedad de bacterias . Como molécula de señal intercelular , el indol regula varios aspectos de la fisiología bacteriana, incluida la formación de esporas , la estabilidad del plásmido , la resistencia a los fármacos , la formación de biopelículas y la virulencia.. [1] El aminoácido triptófano es un derivado del indol y el precursor del neurotransmisor serotonina . [2]

Propiedades generales y ocurrencia [ editar ]

El indol es un sólido a temperatura ambiente. Ocurre naturalmente en las heces humanas y tiene un olor fecal intenso . Sin embargo, en concentraciones muy bajas, tiene un olor floral [3] y es un componente de muchos perfumes . También ocurre en el alquitrán de hulla .

El sustituyente correspondiente se llama indolilo .

El indol sufre una sustitución electrofílica , principalmente en la posición 3 (ver diagrama en el margen derecho). Los indoles sustituidos son elementos estructurales de (y para algunos compuestos, los precursores sintéticos de) los alcaloides de triptamina derivados del triptófano , que incluyen los neurotransmisores serotonina y melatonina , así como las drogas psicodélicas naturales dimetiltriptamina y psilocibina . Otros compuestos indólicos incluyen la hormona vegetal auxina ( ácido indolil-3-acético, IAA ), triptofol , el fármaco antiinflamatorio indometacinay el betabloqueante pindolol .

El nombre de indol es un acrónimo de las palabras ind igo y ole um , ya indol fue aislado por primera vez por tratamiento del tinte de índigo con oleum.

Historia [ editar ]

Estructura original de Baeyer para indol, 1869

La química del indol comenzó a desarrollarse con el estudio del tinte índigo . El índigo se puede convertir en isatina y luego en oxindol . Luego, en 1866, Adolf von Baeyer redujo el oxindol a indol usando polvo de zinc . [4] En 1869, propuso una fórmula para el indol (izquierda). [5]

Ciertos derivados del indol fueron colorantes importantes hasta finales del siglo XIX. En la década de 1930, el interés por el indol se intensificó cuando se supo que el sustituyente indol está presente en muchos alcaloides importantes (p. Ej., Triptófano y auxinas ) y sigue siendo un área de investigación activa en la actualidad. [6]

Biosíntesis y función [ editar ]

El indol se biosintetiza en la vía del shikimato a través del antranilato . [2] Es un intermedio en la biosíntesis del triptófano , donde permanece dentro de la molécula de triptófano sintasa entre la eliminación del 3-fosfo-gliceraldehído y la condensación con serina . Cuando se necesita indol en la célula, generalmente se produce a partir del triptófano por la triptofanasa . [7]

El indol se produce a través del antranilato y reacciona más para dar el aminoácido triptófano.

Como molécula de señal intercelular , el indol regula varios aspectos de la fisiología bacteriana, incluida la formación de esporas , la estabilidad del plásmido , la resistencia a fármacos , la formación de biopelículas y la virulencia . [1] Varios derivados del indol tienen funciones celulares importantes, incluidos neurotransmisores como la serotonina . [2]

Aplicaciones médicas [ editar ]

Los indol y sus derivados son prometedores contra la tuberculosis , la malaria , la diabetes , el cáncer , las migrañas , las convulsiones , la hipertensión , las infecciones bacterianas por Staphylococcus aureus resistente a la meticilina ( MRSA ) e incluso los virus . [12] [13] [14] [15] [16]

Rutas sintéticas [ editar ]

El indol y sus derivados también se pueden sintetizar mediante una variedad de métodos. [17] [18] [19]

Las principales rutas industriales parten de la anilina a través de una reacción en fase de vapor con etilenglicol en presencia de catalizadores :

En general, las reacciones se llevan a cabo entre 200 y 500 ° C. Los rendimientos pueden llegar al 60%. Otros precursores del indol incluyen formyltoluidina , 2-etilanilina y 2- (2-nitrofenil) etanol, todos los cuales sufren ciclizaciones . [20]


Síntesis de indol de Leimgruber-Batcho [ editar ]

Artículo principal: Síntesis de indol de Leimgruber-Batcho

La síntesis de indol de Leimgruber-Batcho es un método eficaz para sintetizar indol e indoles sustituidos. [21] Descrito originalmente en una patente en 1976, este método es de alto rendimiento y puede generar indoles sustituidos. Este método es especialmente popular en la industria farmacéutica , donde muchos fármacos se componen de indoles específicamente sustituidos.

Síntesis de indol de Fischer [ editar ]

Artículo principal: síntesis de indol de Fischer
Síntesis asistida por microondas en un recipiente de indol a partir de fenilhidrazina y ácido pirúvico

Uno de los métodos más antiguos y fiables para sintetizar indoles sustituidos es la síntesis de indol de Fischer , desarrollada en 1883 por Emil Fischer . Aunque la síntesis de indol en sí es problemática usando la síntesis de indol de Fischer, a menudo se usa para generar indoles sustituidos en las posiciones 2 y / o 3. Sin embargo, todavía se puede sintetizar indol utilizando la síntesis de indol de Fischer haciendo reaccionar fenilhidrazina con ácido pirúvico seguido de descarboxilación del ácido indol-2-carboxílico formado. Esto también se ha logrado en una síntesis de un solo recipiente usando irradiación de microondas. [22]

Otras reacciones de formación de indol [ editar ]

  • Síntesis de indol de Bartoli
  • Síntesis de indol de Bischler-Möhlau
  • Síntesis de indol de Cadogan-Sundberg
  • Síntesis de indol de Fukuyama
  • Síntesis de indol de Gassman
  • Síntesis de indol de Hemetsberger
  • Síntesis de indol de Larock
  • Síntesis de Madelung
  • Síntesis de indol de Nenitzescu
  • Reissert la síntesis de indol
  • Síntesis de indol de Baeyer-Emmerling
  • En la reacción de Diels-Reese [23] [24] dimetil acetilendicarboxilato reacciona con 1,2-difenilhidrazina a un aducto, que en xileno da dimetil indol-2,3-dicarboxilato y anilina . Con otros disolventes se forman otros productos: con ácido acético glacial una pirazolona y con piridina una quinolina .

Reacciones químicas del indol [ editar ]

Basicidad [ editar ]

A diferencia de la mayoría de las aminas , el indol no es básico : al igual que el pirrol , el carácter aromático del anillo significa que el único par de electrones del átomo de nitrógeno no está disponible para la protonación. [25] Los ácidos fuertes como el ácido clorhídrico pueden, sin embargo, protonar indol. El indol se protona principalmente en el C3, en lugar de en el N1, debido a la reactividad similar a la enamina de la porción de la molécula ubicada fuera del anillo de benceno . La forma protonada tiene un p K a de −3,6. La sensibilidad de muchos compuestos indólicos (p. Ej., Triptaminas) en condiciones ácidas es causada por esta protonación.

Sustitución electrofílica [ editar ]

La posición más reactiva del indol para la sustitución aromática electrofílica es C3, que es 10 13 veces más reactivo que el benceno . Por ejemplo, se alquila mediante serina fosforilada en la biosíntesis del aminoácido triptófano. La formilación de indol de Vilsmeier-Haack [26] tendrá lugar a temperatura ambiente exclusivamente en C3.

Dado que el anillo pirrólico es la porción más reactiva del indol, la sustitución electrofílica del anillo carbocíclico (benceno) generalmente tiene lugar solo después de que N1, C2 y C3 estén sustituidos. Se produce una notable excepción cuando la sustitución electrofílica se lleva a cabo en condiciones suficientemente ácidas para protonar exhaustivamente C3. En este caso, C5 es el sitio más común de ataque electrofílico. [27]

La gramina , un intermedio sintético útil, se produce mediante una reacción de Mannich del indol con dimetilamina y formaldehído . Es el precursor del ácido indol-3-acético y el triptófano sintético.

Acidez N – H y complejos aniónicos de indol organometálicos [ editar ]

El centro N – H tiene una p K a de 21 en DMSO , por lo que se requieren bases muy fuertes como hidruro de sodio o n- butil litio y condiciones libres de agua para una desprotonación completa . Los derivados organometálicos resultantes pueden reaccionar de dos formas. Las sales más iónicas , como los compuestos de sodio o potasio , tienden a reaccionar con electrófilos en nitrógeno-1, mientras que los compuestos de magnesio más covalentes ( reactivos indol de Grignard ) y (especialmente) zinclos complejos tienden a reaccionar en el carbono 3 (ver figura a continuación). De forma análoga, los disolventes apróticos polares como DMF y DMSO tienden a favorecer el ataque al nitrógeno, mientras que los disolventes no polares como el tolueno favorecen el ataque C3. [28]

Acidez carbónica y litiación C2 [ editar ]

Después del protón N – H, el hidrógeno en C2 es el siguiente protón más ácido del indol. La reacción de los indoles protegidos con N con butil litio o diisopropilamida de litio da como resultado litiación exclusivamente en la posición C2. Este nucleófilo fuerte se puede utilizar como tal con otros electrófilos.

Bergman y Venemalm desarrollaron una técnica para litiar la posición 2 del indol no sustituido, [29] al igual que Katritzky. [30]

Oxidación del indol [ editar ]

Debido a la naturaleza rica en electrones del indol, se oxida fácilmente . Los oxidantes simples como la N- bromosuccinimida oxidarán selectivamente el indol 1 a oxindol ( 4 y 5 ).

Cicloadiciones de indol [ editar ]

Solo el enlace pi C2-C3 del indol es capaz de reacciones de cicloadición . Las variantes intramoleculares son a menudo de mayor rendimiento que las cicloadiciones intermoleculares. Por ejemplo, Padwa et al. [31] han desarrollado esta reacción de Diels-Alder para formar intermedios avanzados de estricnina . En este caso, el 2-aminofurano es el dieno , mientras que el indol es el dienófilo . Los indol también se someten a cicloadiciones [2 + 3] y [2 + 2] intramoleculares.

A pesar de los rendimientos mediocres, las cicloadiciones intermoleculares de los derivados del indol están bien documentadas. [32] [33] [34] [35] Un ejemplo es la reacción de Pictet-Spengler entre derivados de triptófano y aldehídos , [36] que produce una mezcla de diastereómeros , lo que conduce a un rendimiento reducido del producto deseado.


Hidrogenación [ editar ]

Los indoles son susceptibles a la hidrogenación de la subunidad imina. [37]

Ver también [ editar ]

  • Ácido indol-3-butírico
  • Prueba de indol
  • Isoindol
  • Isoindolina
  • Síntesis de dioxindol de Martinet
  • Escatol (3-metilindol)
  • Síntesis de Stollé
  • Triptamina

Referencias [ editar ]

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    Tabla 2: Metabolitos microbianos: su síntesis, mecanismos de acción y efectos sobre la salud y la enfermedad
    Figura 1: Mecanismos moleculares de acción del indol y sus metabolitos sobre la fisiología y la enfermedad del huésped
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Enlaces externos [ editar ]

  • Síntesis de indoles (descripción general de métodos recientes)
  • Síntesis y propiedades de los indoles en chemsynthesis.com