Indoli

Indoli (C8H7N) on heterosyklinen aromaattinen yhdiste. Sen rakenteessa bentseenirenkaaseen on fuusioitunut viisiatominen pyrrolirengas. Indolia käytetään hajusteena ja orgaanisessa synteesissä erityisesti lääkeainemolekyylejä syntetisoitaessa. Useat luonnonyhdisteet sisältävät indolin rakenteen. Indolista käytetään myös nimityksiä "1-bentso[b]pyrroli", "2,3-bentsopyrroli" ja "bentsopyrroli". Indoli on isomeerinen isoindolin ja indolitsiinin kanssa.
Ominaisuudet.
Huoneenlämpötilassa indoli on valkoista kiinteää ainetta. Se ei liukene kovin hyvin veteen, mutta runsaasti etanoliin ja dietyylieetteriin. Pieninä pitoisuuksina sillä on mieto kukkaismainen tuoksu, mutta suurina pitoisuuksina se on pahanhajuista.
Indoli on tasomainen ja sillä on 10 π-elektronia ja nämä täyttävät aromaattisuuden edellytyksenä olevan Hückellin säännön ja rengasrakenne on täysin konjugoitunut. Varsinkin pyrrolirengas on elektronirikas, koska typellä on elektroneja luovuttava luonne. Indoliliuokset ovat lähes neutraaleja (pKa 16,7), mutta indolin typpiatomi voi protonoitua erittäin happamissa olosuhteissa tai luovuttaa protonin erittäin emäksisissä olosuhteissa.
Valmistus.
Indolia voidaan erottaa jakotislaamalla kivihiiltä 245–255 °C:n lämpötilassa. Kivihiili sisältää indolia noin 0,2%. Indolin kiehumispiste on vain 0,3 °C astetta alhaisempi kuin bifenyylillä, joten tislauksen jälkeen on indolin joukossa epäpuhtauksina bifenyyliä, josta se erotetaan sulattamalla kaliumhydroksidin kanssa, jolloin muodostuu indolin kaliumsuola.Tämän jälkeen indoli vielä puhdistetaan uudelleenkiteyttämällä käyttäen liuottimina hiilivetyjä.
Indolin valmistukseen on kehitetty myös monia synteettisiä menetelmiä. Käytetyimpiä ovat aniliinin ja etyleeniglykolin tai etyleenioksidin välinen reaktio, Myös formyylitoluidiinin, N-etyylianiliinin, 2-etyylianiliinin ja 2-(2-nitrofenyyli)-etanolin syklisointireaktioita ja indoksyylin ja indigon pelkistystä käytetään.
Muista valmistusmenetelmistä fenyylihydratsoneja käyttävä Fischerin indolisynteesi, joka on sigmatrooppinen reaktio, soveltuu parhaiten substituoitujen indolien valmistukseen. Leimgruber-Batcho-synteesi on tehokas indolin ja sen johdannaisten valmistusmenetelmä. Siinä o-nitrotolueeni reagoi dimetyyliformamidin asetaalin ja pyrrolidiinin kanssa muodostaen β-(o-nitrofenyyli)enamiinin, joka voidaan pelkistää indoliksi. Pelkistämiseen on kehitetty useita eri pelkistimiä.
Reaktioita.
Indolia hapettamalla voidaan valmistaa indigoa ja pelkistämällä indoliinia. Happokäsittelyillä se muodostaa erilaisia polymerisoitumistuotteita.
Indolin pyrrolirengas reagoi elektrofiilisella aromaattisella substituutioreaktiolla. Substituutioreaktiotapahtuu yleensä kolmosasemassa olevaan hiileen eikä kakkoshiileen kuten yleensä pyrrolirenkaan sisältävissä yhdisteissä. Tällaisia reaktiota ovat muun muassa halogenointi, nitraus, sulfonointi, alkylointi ja Friedel–Crafts-asylointi. Poikkeava substoituentin paikka selittyy elektronitiheydellä ja eri välituotteiden välisillä energiaeroilla. Kolmoshiilessä oleva substituentti muodostaa välituotteen, jonka aromaattisuus palautuu huomattavasti helpommin kuin, jos substituentti olisi kakkoshiilessä.
Käyttö.
Indolia esiintyy muun muassa jasmiinin eteerisissä öljyissä ja sitä myös lisätään hajusteisiin. Se on myös tärkeä lähtöaine ja välituote lääkeaineiden synteesissä ja siitä valmistetaan muun muassa bioteknisesti aminohappo tryptofaania.