2,3-二氧吲哚林-7-羧酸的制备

背景及概述

靛红，又名2，3-吲哚二醌，是一种广泛分布于动植物及人体内的重要的天然产物，其在脑内海马等部位有较高的分布，也是龙虾等海洋动物生存所需的内源性活性因子。目前己报道靛红及其衍生物具有抗肿瘤、抗病毒、神经保护、抗氧化等诸多生物活性，且具有较低的毒性。吲哚醌-7-羧酸类化合物是指具有吲哚环结构且在7位上具有羧基的一类化合物，在各类生物体中，有许多贯穿整个生命全过程的活性物质，具有吲哚结构单元的化合物就是其中的一大类，它们主要以生物碱形式存在于自然界中约占己知生物碱的四分之一，具有许多显著的生物药理活性。在医药方面，吲哚醌-7-甲酸可用于合成具有特殊生理活性的螺环化合物，用于治疗精神病、胃病、偏头痛等。在农药方面，吲哚-3-甲酸衍生物可以合成一些植物抗菌素(Camalexins)。这类化合物具有很强的抗菌、杀菌作用，能选择性的抑制植物致病真菌。2,3-二氧吲哚林-7-羧酸的用途非常广泛，是重要的农药、医药中间体。2,3-二氧吲哚林-7-羧酸又称2,3-二氧代-7-吲哚啉羧酸；2,3-吲哚醌-7-羧酸，化学式是C9H5NO4，分子量是191.14，外文名2,3-Dioxoindoline-7-carboxylicacid，CAS登录号：25128-35-2，熔点：268-275ºC。

制备

根据目前国内外文献报道[1]，2,3-二氧吲哚林-7-甲酸类化合物的合成方法有两种，种：以2,3-二氧吲哚林为原料经过Vilsmeier-Hacck反应先制备2,3-二氧吲哚林-7-甲醛，再用高锰酸钾对醛基氧化而制得2,3-二氧吲哚林-7-甲酸。第二种：水解2,3-二氧吲哚林-7-甲腈，该法主要有三步反应，首先以2,3-二氧吲哚林为原料经过Vilsmeier-Hacck反应先制备2,3-二氧吲哚林-7-甲醛，然后2,3-二氧吲哚林-7-甲醛经过与盐酸羟氨的一步法，合成2,3-二氧吲哚林-7-甲腈，再水解得到2,3-二氧吲哚林-7-甲酸。2,3-二氧吲哚林-7-甲酸的合成反应式如下图：

图1 2,3-二氧吲哚林-7-甲酸的合成反应式图

实验操作：

方法一、

2,3-二氧吲哚林-7-甲腈的合成

向配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的100ml三颈瓶中加入2,3-二氧吲哚林-7-甲醛，盐酸羟胺，乙酸钠，30mL冰醋酸和1mL醋酐，回流反应。冷却后倒入冰水中，析出固体，过滤，水洗后烘干，重结晶得2,3-二氧吲哚林-7-甲腈。

2,3-二氧吲哚林-7-甲酸的合成

向配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的100ml三颈瓶中加入2,3-二氧吲哚林-7-甲腈，NaOH，水，回流反应。冷却后过滤，滤液用稀盐酸酸化至pH<3，析出固体，过滤烘干得化合物2,3-二氧吲哚林-7-甲酸。

方法二、

异亚硝基苯乙酰胺衍生物的合成

用精密分析天平称取无水硫酸钠置于50mL圆底烧瓶中，加入15mL水，置于恒温磁力搅拌器上，缓慢升温至55℃，搅拌至硫酸钠完全溶解后冷却至室温，依次缓慢加入水合氯醛，取代苯胺、浓盐酸和5mL氨水的混合溶液，盐酸羟氨和5 mL蒸馏水配制成的溶液，搅拌下升温至60～70℃反应1．5~2 小时，在加热反应过程中有米黄色沉淀生成，薄层色谱监测反应进度。反应完成后冷却，抽滤，经过红外干燥后，得米黄色结晶体取代异亚硝基苯乙酰胺。

二氧代吲哚啉衍生物的合成

量取浓硫酸15 mL于50 mL圆底烧瓶中，升温至50℃，缓慢分批加入不同取代的异亚硝基苯乙酰胺，并保持温度在60～70℃。加毕，升温至80℃，薄层色谱监测反应进度，约15 分钟后反应完全，冷却至室温，将反应液缓缓倒入约反应液体积10倍的碎冰中，搅拌均匀，静置约30 分钟，抽滤，滤饼用水洗涤数次直至近全部硫酸洗去，干燥，得深橙红色结晶体2,3-二氧吲哚林-7-甲酸。

参考文献

[1] US2004/9965 A1,