Индол — химическое соединение и его применение¶

Индол — гетероциклическое ароматическое соединение с химической формулой C₈H₇N, состоящее из конденсированных бензольного и пиррольного колец. При нормальных условиях представляет собой бесцветные или слегка желтоватые кристаллы с характерным неприятным запахом, напоминающим запах нафталина в сочетании с фекальными нотками. Молекулярная масса — 117,15 г/моль, температура плавления — около 52–53 °C, температура кипения — 253–254 °C. Соединение плохо растворимо в воде, хорошо — в органических растворителях (этаноле, эфире, бензоле). Индол является структурной основой множества природных и синтетических биологически активных веществ, включая аминокислоту триптофан, серотонин, мелатонин, индол-3-уксусную кислоту и ряд алкалоидов.

¶Историческая справка

Индол был впервые выделен в 1866 году немецким химиком Адольфом фон Байером при восстановлении изатина цинковой пылью. Само название происходит от слова «индиго» — природного красителя, из которого индол первоначально получали. В 1869 году Байер предложил структурную формулу соединения, а в 1883 году осуществил его первый полный синтез. Промышленное значение индол приобрёл в конце XIX века в связи с развитием производства синтетических красителей индигоидного ряда.

¶Физико-химические свойства

Индол проявляет слабые основные свойства (pKb ≈ 14) за счёт неподелённой электронной пары атома азота, которая, однако, участвует в ароматической системе и потому малодоступна для протонирования. Соединение легко окисляется на воздухе, темнея при хранении. Характерная реакция — электрофильное замещение, протекающее преимущественно в положении 3 пиррольного кольца. Индол вступает в реакции конденсации с альдегидами (реакция с п-диметиламинобензальдегидом используется для качественного обнаружения — проба Эрлиха).

¶Нахождение в природе

Индол широко распространён в живой природе:

• Бактериальный метаболизм. Образуется при разложении триптофана кишечной микрофлорой, в частности бактериями Escherichia coli. Именно индол и его производные (скатол) придают характерный запах фекалиям.
• Растения. Содержится в эфирных маслах жасмина, апельсиновых цветов, нарциссов; входит в состав индольных алкалоидов (резерпин, стрихнин, винбластин).
• Животные. Является предшественником серотонина и мелатонина — ключевых нейромедиаторов и регуляторов биоритмов.
• Морские организмы. Индольные производные обнаружены в тканях губок, кораллов и некоторых моллюсков.

¶Получение

Основные промышленные методы синтеза индола:

1. Синтез Фишера — взаимодействие фенилгидразина с альдегидами или кетонами в присутствии кислотных катализаторов. Наиболее распространённый лабораторный метод.
2. Синтез Бартоли — восстановление орто-нитростиролов.
3. Синтез Маделунга — циклизация N-ацилированных орто-толуидинов.
4. Промышленное выделение из каменноугольной смолы и продуктов нефтепереработки.

¶Применение

¶Парфюмерия

В больших разведениях индол обладает цветочным запахом, напоминающим жасмин. Используется как компонент парфюмерных композиций для придания «животных» и цветочных нот. В высоких концентрациях запах воспринимается как неприятный, поэтому дозировка строго контролируется.

¶Химический синтез

Индол служит ключевым строительным блоком в синтезе фармацевтических препаратов: противовоспалительных средств (индометацин), противорвотных (ондансетрон), антидепрессантов, противоопухолевых алкалоидов (винкристин). Также применяется в производстве красителей и агрохимикатов.

¶Биология и медицина

Индольные соединения изучаются как сигнальные молекулы в межклеточных взаимодействиях бактерий и растений. Индол-3-карбинол и дииндолилметан, содержащиеся в овощах семейства крестоцветных, исследуются в онкологии как потенциальные профилактические агенты.

¶Вопросы безопасности и употребления

Индол не является веществом, предназначенным для приёма внутрь человеком в чистом виде. Он относится к химическим реактивам и не применяется как пищевая добавка, лекарство или биологически активная добавка. Упоминания «питья индола» в интернете связаны либо с ошибочным смешением с другими веществами (например, с индол-3-карбинолом в составе БАДов), либо с недопониманием терминологии.

Следует различать:

• Индол (C₈H₇N) — токсичное соединение, вызывающее при попадании внутрь раздражение слизистых, тошноту, головную боль; в больших дозах поражает печень и кроветворную систему.
• Индол-3-карбинол (I3C) — производное индола, содержащееся в брокколи, брюссельской капусте; выпускается в виде биологически активных добавок, однако их применение требует консультации врача.
• Триптофан — незаменимая аминокислота, метаболический предшественник индола, применяется как пищевая добавка.

Приём чистого индола внутрь опасен для здоровья и не имеет обоснованного медицинского применения. Любые препараты на основе индольных производных должны применяться только по назначению специалиста.

¶Токсикология

Индол обладает умеренной токсичностью. LD₅₀ для крыс при пероральном введении составляет около 1000 мг/кг. При вдыхании паров возможно раздражение дыхательных путей. При контакте с кожей вызывает раздражение. Работа с веществом требует использования средств индивидуальной защиты — перчаток, очков, респиратора, а также эффективной вентиляции помещения. Хранится в герметичной таре, вдали от окислителей и источников тепла.

¶Интересные факты

• Индол и его ближайший гомолог скатол (3-метилиндол) ответственны за запах фекалий, однако в сверхмалых концентрациях используются в парфюмерии для создания цветочных ароматов.
• Индольное кольцо входит в структуру более 4000 известных природных алкалоидов.
• В 1950-х годах индольные производные стали основой для разработки первых антипсихотиков и антидепрессантов.
• Именно с синтеза индола началось промышленное производство синтетического индиго, заменившего натуральный краситель.