5,6-二羟基吲哚的应用与合成

2022/12/8 10:28:43

吲哚是生产色氨酸的中间体,也是生产一系列医药品、生物活性物质、染料、香料及化工产品的原料。含有羟基结构的吲哚及其衍生物具有良好的生物活性和药理活性,如抑菌、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒等。二羟基吲哚有两种异构体,其中之一为1,2-二羟基吲哚,经水重结晶后为斜方晶系晶体。溶于水,其水溶液呈酸性。其2位羟基存在烯醇型和酮型的互变异构形式。5,6-二羟基吲哚(CAS号:3131-52-0,英文名为:5,6-Dihydroxyindole,分子量为149.15)是二羟基吲哚的第二种异构体,纯净的5,6-二羟基吲哚溶于热水,不溶于石油醚,结晶状态下很稳定,但在微碱溶液中则很快氧化成类似黑素的物质。

5,6-二羟吲哚的结构式

5,6-二羟基吲哚的应用

5,6-二羟基吲哚是黑色素的重要前体,其应用十分广泛。染发剂是其最主要的应用领域,作为永久染发剂,5,6-二羟基吲哚与对苯二胺及其衍生物染发机理一样,其作用于头发角蛋白纤维,使得染色作用十分明显,其进入到头发的毛髓内部,染色之后洗涤不易掉色,也不会受阳光的较大影响。此外,5,6-二羟基吲哚是由生物体本身产生,对身体无毒、副作用,是具有一定毒性的对苯二胺类染发剂的有效替代物。此外其在防腐剂、抗氧化剂等领域也有着重要的应用。

由于5,6-二羟基吲哚合成过程中羟基活性高难以控制,因此该产品合成环境要求苛刻,而且产品收率很低。因此,虽然上世纪 90 年代初期欧莱雅、宝洁、花王等世界大型化妆品公司就已经开始着手于研制 5,6-二羟基吲哚,并发表了相关的合成专利。但是截至目前世界上并无大规模批量生产该物质的相关报道。虽说 5,6-二羟基吲哚在世界上已经有了人工合成的方法,但是这些方法可以作为研究生产,但还不能运用到大规模的工业生产中。

5,6-二羟基吲哚的合成方法

目前一般都是通过羟基保护、硝化、脱保护、环化的方法来合成 5,6-二羟基吲哚。按照原料不同可分为苯甲醛法、苯乙腈法、苯乙胺法等。

苯甲醛法:以胡椒醛、香兰素,二羟基苯甲醛等苯环上含有两个相邻羟基或保护的羟基的苯甲醛类化合物作为初始原料,以羟基的保护、缩合以及硝化形成中间体,然后在经过去除保护基的反应得到最终的产品。若采用胡椒醛为原料,可以减少步骤,省去了引入羟基保护团的反应。但是该原料是急剧毒性,操作难度很大,同时胡椒醛是易制毒物料,守公安部门管制。而且该路线中的硝化反应时间很长,往往需要达到 30 小时以上的反应时间。若采用香兰素为原料,在结构中引入了一个甲氧基的影响,会给羟基保护基团的引入带来很大的问题,在实际研究中该步骤的收率只有 30 %左右[1]

苯乙腈法[2]:该制备方法需要通过四个步骤来实现,分别是去甲基反应,羟基保护反应,硝化反应,还原反应。 该方法先将 3,4-二甲氧基苯乙腈脱甲基得出中间产品 3,4-二羟基苯乙腈;然后通过和苄氯反应得到 3,4-二苄氧基苯乙腈以对羟基进行保护;保护后的中间物硝化得到 2-硝基-3,4-二苄氧基苯乙腈;然后通过环化反应得到 3,4-二苄氧基吲哚,最后脱去苄氧基保护得到产物 5,6-二羟基吲哚。这种方法的收率较高,可以达到 80%以上,但是实验的时间较长,反应步骤繁琐。

苯乙胺法:以多巴胺中间体及其衍生物为起始原料,经环合反应使侧链的乙胺基或丙胺酸基与苯环相邻位置直接环合或与邻位上的取代基环合,得到 5,6-二羟基吲哚。这类方法反应步骤少,克服了羟基难以获得的问题,但其所用原料价格较高,反应条件较为严格,且收率不高。

另外,还可采用电化学法,以 4,5-二羟基-2,β-二硝基苯乙烯为原料合成了 5,6-二羟基吲哚,它通过反应物在电极上得失电子实现还原反应,选择性很高,产品纯度和收率均较高,但该法设备投资大且成本较高。

参考文献

[1] 叶梦丽,郭晶晶,马良秀. 5,6-二羟基吲哚工艺优化探索[J]. 山东化工,2022,9(51):51-53.

[2] 程进,刘长春,陆敏. 5,6-二羟基吲哚的发展与合成现状[J]. 广东化工,2018,2(45):142-143.

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