一种异吲哚衍生物的合成与晶体结构

异吲哚结构式-回复异吲哚（indole）是一种含有吲哚环的有机化合物，它具有许多重要的生物活性和药理活性，因此受到广泛关注。

本文将一步一步回答关于异吲哚结构式的问题，介绍其性质、合成方法和应用。

一、什么是异吲哚？异吲哚（indole）是一种存在于自然界中的有机化合物，其结构由一个苯环和一个氮杂环（五元杂环，也称吲哚环）组成。

它是一种带有芳香性质的化合物，因其具有许多生物活性而受到科学家的关注。

二、异吲哚的性质特点是什么？异吲哚具有以下性质特点：1. 具有芳香性：异吲哚分子中的苯环和吲哚环都带有芳香性质，使得异吲哚具有特殊的气味。

2. 具有碱性：吲哚环中的氮原子上带有一个孤立电子对，使得异吲哚具有一定的碱性。

3. 反应活性高：由于其结构上的不饱和键和活泼的氮原子，使得异吲哚具有较高的反应活性。

4. 具有生物活性：许多天然产物和药物中都含有异吲哚结构，因为它们常常表现出重要的生物活性和药理活性。

三、异吲哚的合成方法有哪些？异吲哚的合成方法有多种，常见的有以下几种：1. Fischer方法：该方法通过将苯甲醛与吡肼反应，然后将得到的酮类溶液酸化，得到异吲哚。

2. Bartlett合成：该方法以芳香醛或芳香酮为起始物，经过多步反应得到目标产物异吲哚。

3. Madelung合成：该方法将酰胺（如苯甲酰胺）与溴代烃反应，然后进行碱处理和酸处理等反应，得到异吲哚。

四、异吲哚的应用领域有哪些？由于异吲哚具有重要的生物活性和药理活性，因此广泛应用于医药领域和生物化学领域，包括以下几个方面：1. 药物研发：许多重要的药物中都含有异吲哚结构，如抗精神病药物套利定和抗癌药物多柔比星。

2. 生物标签：由于异吲哚可以与生物分子发生特异性反应，因此可用于生物标签的制备和生物检测。

3. 生物活性研究：通过合成不同取代基的异吲哚化合物，可以研究其在生物体内的活性和作用机制。

4. 抗菌剂：一些具有异吲哚结构的化合物表现出良好的抗菌活性，因此有望成为新型抗菌剂的候选物。

吲哚及其衍生物的合成和性质吲哚是一种含氮的芳香化合物，分子结构中含有一个五元环和一个侧链。

它是一种无色晶体，极易溶于有机溶剂，常用于有机合成反应中。

吲哚及其衍生物具有多种生物活性，如抗肿瘤、抗炎、抗菌、抗寄生虫等，因此在药物研究和医学领域中具有广泛的应用价值。

一、吲哚的合成方法1. Strecker合成法：用亚磷酸氢钠和氰化铁作为氮源，沸腾的环丙酮经过氰化、如下：2. Skraup合成法：将苯、甲酸和浓硫酸混合反应，生成薄荷醛，之后与苯胺反应生成吲哚3. Fischer合成法：将苯并甲酸酐和甲磺酸反应，生成甲苯磺酸酐，将其加热后与苯胺反应生成吲哚。

上述三种方法是制备吲哚的常用方法。

相比之下，Skraup合成法和Fischer合成法的产率较高，但存在环境污染和反应条件苛刻的问题。

二、吲哚的性质1. 化学性质吲哚具有类似苯的化学性质，如下：（1）芳香性：吲哚中的五元环含有4个π电子，可以形成稳定的芳香环结构；（2）亲电取代反应：可以进行取代反应，如硝化、氢化、卤代等反应；（3）求核取代反应：可以进行求核取代反应，如酰化、磺化、醚化等反应。

2. 生物学性质吲哚及其衍生物是研究的热点之一，具有多种生物活性，如下：（1）抗肿瘤活性由于吲哚分子结构中含有特定的分子基团，如双键、芳香环和取代基团等，使其可用于治疗肿瘤。

例如，病毒胸腺嘧啶（IBT）是一种吲哚衍生物，具有抗癌活性，在人类肝癌和肺癌中显示出显著的抑制作用。

（2）抗炎活性吲哚和其衍生物在体内具有抗炎活性，如抑制白细胞介素-1的表达和细胞因子产生，降低炎症反应的程度。

吲哚-3-醋酸和吲哚-3-甲酸是两种经常被用于抗炎治疗的吲哚衍生物。

（3）抗菌和抗寄生虫吲哚和其衍生物具有很好的抗菌和抗寄生虫活性，特别是在鱼类疾病治疗中具有广泛应用。

例如，吲哚-3-甲酸酯在低浓度下具有杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的作用；在高浓度下，可杀灭对贝类产生的一些寄生虫。

三、吲哚衍生物的合成1. N-烷基吲哚的合成N-烷基吲哚是一类重要的化合物，在药物合成中具有很大的应用价值。

2020.22科学技术创新3-取代吲哚衍生物的合成研究刘雨馨史哲毅陈冬生*（南京医科大学康达学院，江苏连云港222000）吲哚衍生物是一类重要的含氮杂环化合物，广泛存在于自然界中。

吲哚衍生物具有重要的生物活性，在医药中有广泛的应用，可以合成抗癌、抗氧化、镇痛、褪黑激素等药物。

吲哚母核的定向构筑及其官能化对于发展有机合成方法学和药物化学具有重要意义。

有关吲哚的合成研究一直经久不衰，新的应用领域以及合成方法在不断地被开发出来。

从早期费舍尔法合成吲哚类化合物,到近来通过过渡金属催化的交叉脱氢偶联反应，通过C-H 官能团化构建吲哚，多组分反应构建吲哚类化合物，以及其他方法构建吲哚类化合物。

由于许多3-取代吲哚天然产物和相应具有生物活性化合物重要骨架的构筑,其合成方法的研究格外令人注目。

13-取代吲哚衍生物合成分析2018年，林伟[1]等设计了一个以取代苯甲酰甲醛水合物、取代苯胺和4-羟基香豆素为原料，在微波辐射下，选取反应条件：EtOH/H 2O （V:V ＝1:1）为溶剂、0.2equiv.的三氟乙酸为催化剂、反应温度90℃、反应时间40min ，进行三组分反应构建一系列官能团化的3-取代吲哚衍生物，此时产率最高，可达67%。

该反应原料易得、操作简单、原子经济性高，为3-取代吲哚衍生物的合成提供了有效的方法。

图12005年，闵真立[2]等在实验室通过以吲哚酮、3-甲氧基-4-羟基苯甲醛、N,N-二甲基甲酰胺为原料，用585W 的微波辐射6min 的方法合成3-取代吲哚酮类衍生物，最终产率为90%，而以乙醇作溶剂、哌啶作催化剂的传统方法，反应需5h ，产率为78%，这说明了在微波辐射条件下，吲哚酮和芳香醛不需要任何催化剂即可顺利反应，且本法具有操作简便、反应时间短和产率高等优点。

图22019年，Palak Jain [3]等在文献上报道了一种合成3-取代吲哚衍生物的有效方法，即通过NaH 和溶剂二甲基甲酰胺（DMF ）的介导的来实现吲哚衍生物的N-1烷基化。

一种新型吲哚并[3,2-b]咔唑化合物合成方法余立明; 李瑞; 李永凯; 周文欣; 陈杰英【期刊名称】《《河南科学》》【年(卷),期】2019(037)002【总页数】4页(P194-197)【关键词】咔唑; 合成; 吲哚并[3;2-b]咔唑【作者】余立明; 李瑞; 李永凯; 周文欣; 陈杰英【作者单位】河南省科学院化学研究所有限公司郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】O625.46咔唑是一种重要的杂环化合物，广泛存在于天然产物和药物化学分子中，不仅具有明显的生物及药理活性，而且具有优良的光电性能受到科研人员广泛关注［1-4］.咔唑及其衍生物较大的π电子共轭体系和较强的分子内电子转移特性赋予自身独特的光电特性，一方面，咔唑结构亲电的N原子通过诱导效应吸收双键上的电子；另一方面，由于p-π共轭效应N原子的未共用电子又供给双键，使双键富电子［5-7］.因此，咔唑衍生物一般具有很强的空穴传输能力，咔唑聚合物或小分子化合物可在有机电致发光器件中作为空穴传输层，其降低了小分子材料的结晶，提高了器件寿命，同时增加了电子空穴复合的机会，提高了器件的发光效率［8-11］.吲哚并［3，2-b］咔唑衍生物具有优良的光学和电学性能，近年来被广泛关注和研究［12-13］.吲哚并［3，2-b］咔唑衍生物及其聚合物被证明可以作为优良的光学及电学材料应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机薄膜晶体管和光伏器件中，研究发现，吲哚并［3，2-b］咔唑上取代基位置不同会影响其电子效应，进而影响其空穴传输能力及热稳定性等性能［14-16］.本文以3-氨基-N-苯基咔唑为起始原料，经溴化反应合成2-溴-3-氨基-N-苯基咔唑，然后在醋酸钯催化作用下与邻溴苯硼酸反应合成了5，11-二氢-5-苯基吲哚并［3，2-b］咔唑，合成路线如图1所示. 图1 目标化合物合成路线图Fig.1 Target compound synthesis route1 合成1.1 试剂及仪器邻溴苯硼酸、3-氨基-N-苯基咔唑（工业级，百灵威科技有限公司）；碳酸铯、N-甲基吡咯烷酮、醋酸钯和（R，R）-1，2-双［（2-甲氧基苯基）苯基膦基］乙烷（工业级，濮阳惠成电子材料股份有限公司）；其他试剂均为分析纯.X-4精密显微熔点测定仪；BrukerAvance 400型超导核磁共振谱仪（溶剂DMSO-d6）；岛津LC-20A高效液相色谱仪.1.2 合成在2 L三口瓶中将103.3 g 3-氨基-N-苯基咔唑溶解于400 mL乙腈中，加入68.7 g 质量分数40%氢溴酸水溶液、控制反应温度-20 ℃下缓慢滴加44.9 mL 30%的过氧化氢，滴加完全后自然升温反应过夜，反应液使用亚硫酸氢钠水溶液洗涤，分出有机层，加入200 mL的稀盐酸，搅拌过夜，析出固体，过滤后得到2-溴-3-氨基-N-苯基咔唑盐酸盐，干燥后得137.5 g.在氩气保护下，将137.5 g 2-溴-3-氨基-N-苯基咔唑盐酸盐、72.30 g 邻溴苯硼酸、53.10 g碳酸铯、300 mL N-甲基吡咯烷酮溶剂加入2 L三口瓶中，置换空气体系，加入3.6 g醋酸钯和8.7 g（R，R）-1，2-双［（2-甲氧基苯基）苯基膦基］乙烷，控制温度为100 ℃反应18 h，液相色谱检测结束后加500 mL冰水终止反应，使用500 mL二氯甲烷萃取，有机层氢氧化钠水溶液洗，无水硫酸钠干燥过夜，浓缩得粗品，500 mL的1，2-二溴乙烷和350 mL乙醇混合溶剂重结晶得到产品5，11-二氢-5-苯基吲哚并［3，2-b］咔唑101.7 g，含量99.2%（HPLC），收率76.5%.1H NMR（400 MHz，DMSO-d6），δ/ppm：11.209（s，1H；N-H），8.349（d，1H；J＝7.48 Hz；Ar H），8.279（s，1H；Ar H），8.155（d，1H；J＝7.56 Hz；Ar H），8.077（s，1H；Ar H），7.728-7.489（m，6H；Ar H），7.439-7.381（m，3H；Ar H），7.269（t，1H；J＝7.12 Hz；Ar H），7.099（t，1H；J＝7.2 Hz；Ar H）.13C NMR（100 MHz，DMSO-d6），δ/ppm：141.2，141.1，137.7，135.8，135.6，130.2，127.3，126.8，126.1，125.7，123.0，122.8，122.6，122.4，120.5，120.4，119.2，117.9，110.6，109.1，100.9，99.4.2 结果与讨论2.1 催化剂用量对产品收率的影响在固定其他反应条件不变的情况下，研究了催化剂用量对目标产物收率的影响.从图2可以看出，催化剂用量较少时，反应速度慢，目标产物的产率较低；随着催化剂用量增加，目标产物收率逐渐增加，用量大于3-氨基-N-苯基咔唑摩尔量4%时，催化剂用量继续增加，产品收率没有明显增加.综合考虑，合适的醋酸钯催化剂用量为3-氨基-N-苯基咔唑摩尔量的4%.2.2 反应温度对反应的影响在固定其他反应条件不变的情况下，研究了反应温度对目标产物收率的影响.从图3所示可见，反应温度低于100 ℃时反应收率随温度增加而升高，当温度达到100 ℃时，随着温度升高收率开始降低.分析原因，反应温度较低时，反应需要活化能不够，活性较低；当反应温度大于100 ℃时，反应温度较高，反应活性增加，但是自偶联等副反应产生副产物，导致目标产物收率降低.综合考虑本研究的合适反应温度为100 ℃.图2 催化剂用量对产品收率的影响Fig.2 Effect of the catalyst on the product yield图3 反应温度对产品收率的影响Fig.3 Effect of the temperature on the product yield2.3 反应时间对反应收率的影响在其他反应条件不变的条件下，研究了反应时间对产品收率的影响.由图4可以看出，当反应时间小于18 h时，随着反应时间增加，反应收率逐渐增加，反应时间超过18 h时，反应收率随着反应时间增加不明显.因此，合适的反应时间为18 h. 图4 反应时间对产品收率的影响Fig.4 Effect of the time on the product yield 3 结论本文以3-氨基-N-苯基咔唑为起始原料，经溴化反应、Suzuki 偶联反应和Buchwald 偶联反应合成了5，11-二氢-5-苯基吲哚并［3，2-b］咔唑.研究了反应条件，得出结论：催化剂用量为3-氨基-N-苯基咔唑摩尔量的4%，反应温度100 ℃，反应时间18 h时，得到产物收率最高达到76.5%.【相关文献】［1］HAYKIR G，AYDEMIR M，HAN S H，et al.The investigation of sky-blue emitting anthracene-carbazole 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吲哚合成反应知识汇总吲哚环广泛存在于具天然产物中，是自然界中最为丰富的杂环化合物之一。

1866年，化学家Adolf von Baeyer首次通过人工方法合成了吲哚，并证实了吲哚的化学结构。

最初，吲哚类杂环化合物的合成并没有得到广泛关注。

直到19世纪50年代，科学家发现一些具有重要生理活性的物质含有吲哚环结构。

此后，以吲哚为母核的的研究得到深入开展并取得了重大成果。

现在，已有超过4000种天然产物被鉴定具有吲哚环结构，吲哚类化合物在化工、材料、农药等领域的应用也越来越广。

尤其在生物医药方面，吲哚类衍生物具有结构多样性的特点，是生物活性分子和先导化合物的重要来源。

一、2-叠氮基-3-芳基丙烯酸酯环合合成2-羧酸吲哚衍生物通过叠氮基乙酸酯与芳香醛缩合可以得到2-叠氮基-3-芳基丙烯酸酯，其加热环合生成吲哚2-羧酸酯衍生物，一般而言只有富电子的芳环（带推电子苯环，呋喃，噻吩，吡咯）可通过该方法环合。

由于反应放出氮气，在环合时一定要严格控制2-叠氮基-3-芳基丙烯酸酯滴加速度及反应瓶敞口，否则很容易喷发出来。

（Hemetsberger indole synthesis）二、Bartoli吲哚合成反应1989年，意大利化学家G. Bartoli等人报道了取代硝基苯和过量的格氏试剂在低温下反应，然后在水溶液中后处理得到取代吲哚，邻取代的硝基苯产率很高。

由邻取代的硝基苯（或亚硝基苯）和烯基格氏试剂制备7-取代吲哚的反应被称为Bartoli吲哚合成法。

在这反应被开发之前，其实有很多用于合成吲哚骨架的类似反应，如Leimgruber-Batcho吲哚合成，在这些反应中，确唯独没有一种能够合成7位取代吲哚的反应，此反应是制备7-取代吲哚的较好方法。

Bartoli 吲哚合成的优点在于这个反应可以在碳环和杂环上都引入取代基。

三、Batcho–Leimgruber吲哚合成反应邻硝基甲苯类化合物和甲酰胺缩醛（如DMFDMA）缩合得到trans-β-二烷基胺基-2-硝基苯乙烯，接着还原得到吲哚类化合物的反应。

异吲哚结构式-回复异吲哚（Indole）是一种含有吲哚核的有机化合物，具有独特的结构和生物活性。

本文将一步一步回答关于异吲哚结构式的问题，探讨其结构特点、合成方法以及在生物领域的应用。

首先，让我们来分析异吲哚的结构式。

异吲哚的结构式为C8H7N，由一个吲哚环组成。

吲哚环由五个碳原子和一个含氮的六元环组成。

在吲哚环上，第二、第三个碳原子和氮原子之间有一个氢原子的取代基。

因此，异吲哚的结构式可以写为：C8H7N接下来，我们将探讨异吲哚的生物活性以及其在生物领域的应用。

异吲哚是一种重要的天然有机化合物，存在于多种天然产物中，包括植物、动物和微生物。

它们广泛参与生物体内的许多生化过程，包括激素合成、细胞信号传导等。

在生物领域，异吲哚具有多种应用。

首先，它在药物研发中起到重要的作用。

因为异吲哚具有吲哚核的结构，使得它能够与许多生物分子发生特异性的相互作用。

这为药物设计提供了一个理想的结构基础。

许多已知的抗肿瘤、抗生素和抗病毒化合物都含有异吲哚核。

通过对异吲哚结构进行改造和修饰，可以得到更具特异性和高活性的药物分子。

其次，异吲哚还被广泛应用于农业领域。

它们具有抗菌、抗虫和抗病毒活性，可以作为植物保护剂，用于防治农作物病虫害。

此外，异吲哚还被用作生长调节剂，可以促进作物的生长和发育。

此外，异吲哚还具有一些特殊的光学和电学性质，使其在光电子学领域具有潜在应用。

例如，由于异吲哚的吲哚核对电荷转移和共轭作用的影响，它可以用于有机太阳能电池、有机发光二极管等光电子器件的材料合成。

最后，我们来探讨一下异吲哚的合成方法。

有许多不同的方法可以合成异吲哚，最常见的方法是通过酮类化合物和胺类化合物的反应。

这种反应被称为费希尔-克拉夫茨反应（Fischer-Knorr reaction）。

在这个反应中，酮类化合物和胺类化合物经过酮胺互变异构化反应，生成吲哚环。

此外，还可以通过其他途径合成异吲哚，如格林纳德反应、Pictet-Spengler反应等。