Indole
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2008-06-20T13:56:41Z
Thijs!bot
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robot Ajoute: [[hu:Indol]]
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'''Structure'''
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|colspan="2" align="center" | [[Image:Indole chemical structure.png|250px]]
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'''Général'''
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| Nom : || Indole
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| Autres noms : || 2,3-benzopyrrole<br/>ketole<br/>1-benzazole
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| [[Formule chimique]]
| {{fchim li|C|8|H|7|N}}
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| Apparence || solide blanc
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'''Propriétés chimiques'''
|-----
|[[Acidité]]: [[pKa]]
| 16,2
|-----
|[[Basicité]]: [[pKb]]
|17,6
|-----
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'''Propriétés physiques'''
|-----
| [[Masse moléculaire]]
| 117,15 [[Unité de masse atomique|u]]
|-----
| [[Température de fusion]]
| 326 [[kelvin|K]] (53 [[Degré Celsius|°C]])
|-----
| [[Température de vaporisation]]
| 526 [[kelvin|K]] (253 [[Degré Celsius|°C]])
|-----
| [[Densité]]
| 1,22 [[gramme|g]]/[[centimètre|cm]]³ (solide)
|-----
| Densité du gaz
| 5,6 (air=1)
|-----
| [[Solubilité]]
| 1,9 [[gramme|g]]/[[Litre|L]] dans l'eau à 20°C
|-----
| [[Pression de vapeur]]
| 1,6 [[Pascal (unité)|Pa]] à 25°C
|-----
| [[Température d'auto-inflammation]] ||
|-----
|-----
| [[Point d'éclair]] || 110°C
|-----
|-----
| [[Limites d'explosivité dans l'air]]
|
|-----
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'''Thermochimie'''
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| [[Enthalpie standard de formation|Δ<sub>f</sub>H<sup>0</sup><sub>liquide</sub>]]
| [[joule (unité)|kJ]]/[[Mole (unité)|mol]]
|-----
| S<sup>0</sup><sub>liquide, 1 bar</sub>
| J/mol·K
|-----
| [[Capacité calorifique|C<sub>p</sub>]]
| J/mol·K
|-----
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'''Précautions'''
|-----
| Inhalation ||
|-----
| Peau ||
|-----
| Yeux || Irritant
|-----
| Autre infos : || Très toxique pour les organismes aquatiques
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! colspan="2" bgcolor="#FFDEAD" | Unités du [[Système international|SI]] & [[conditions normales de température et de pression|CNTP]], sauf indication contraire.</font>
|}
L''''indole''' est un [[composé organique]] [[composé aromatique|aromatique]] [[hétérocycle|hétérocyclique]]. Le nom ''indole'' est dérivé de l'[[indigo]], un pigment bleu dont la molécule contient deux groupements indoles soudés. Il peut être décrit schématiquement comme étant formé d'un [[benzène|cycle benzénique]] et d'un [[pyrrole|cycle pyrrole]] accolés. Le doublet électronique porté par l'[[atome]] d'[[azote]] dans la [[représentation de Lewis]] participe à la délocalisation aromatique. Contrairement aux [[Amine (chimie)|amine]]s classiques, l'indole n'est donc pas une base puisque le caractère aromatique est perdu en cas de [[réaction chimique]] mettant en jeu ce doublet.
L'indole est un composé solide à la température ambiante, qui possède une odeur intense de [[matière fécale]]. En revanche à faibles concentrations, il possède une odeur fleurie, et est un constituant d'un grand nombre de parfums.
L'indole est naturellement présent dans le [[goudron|goudron de houille]]. La structure indole est présente dans de nombreux composés organiques comme le [[tryptophane]] (un [[acide aminé]]) ainsi que dans les [[protéine]]s contenant du tryptophane, dans des [[alcaloïde]]s et des [[pigment]]s.
L'indole peut subir une [[substitution électrophile aromatique]], principalement en position 3. Les composés de type indole substitué constituent les blocs de base des alcaloïdes de type [[tryptamine]] comme la [[sérotonine]] (un [[neurotransmetteur]]), la [[mélatonine]], la [[psilocybine]] (une substance [[hallucinogène]]), la [[diméthyltryptamine]], le [[5-MeO-DMT]] ou encore le [[LSD]]. Parmi les autres composés dérivés de l'indole, on peut citer l'[[auxine]] (une [[hormone]] des [[plante]]s), l'[[indométacine]] (un anti-inflammatoire) ou le [[pindolol]] (un [[bêta-bloquant]])
== Historique ==
[[Image:Baeyer indole structure.png|left|thumb|135px|Structure chimique de l'indole d'après Baeyer, 1869]]
La chimie de l'indole a commencé à se développer avec l'étude de l'[[indigo]], pigment de couleur bleue. Celui-ci était transformé en [[isatine]] puis en [[oxindole]] ([[oxyde]] d'indole). En 1866, [[Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer|Adolf von Baeyer]] ([[prix Nobel de chimie]] en 1917), parvint à [[Réaction d'oxydo-réduction|réduire]] l'oxindole en indole en utilisant de la poussière de [[zinc]] comme réducteur. Il proposa une [[formule chimique]] pour ce nouveau composé en 1869 (gauche).<ref>[[Johann Friedrich Wilhelm Adolf von Baeyer|A. Baeyer]], A. Emmerling, ''Chemische Berichte'', '''2''', 679 (1869).</ref>
Certains dérivés de l'indole étaient utilisés comme colorants jusqu'à la fin du {{XIXe}} siècle. L'intérêt pour se composé s'accrut au cours des années 1930, lorsque l'on découvrit que l'indole est une brique constitutive d'un grand nombre d'[[alcaloïde]]s, ainsi que d'[[auxine]]s et de la [[tryptophane]]. L'indole demeure un composé très étudié et utilisé à l'heure actuelle.
== Synthèse et production de l'indole ==
La principale méthode industrielle de production d'indole est la [[distillation]] du [[goudron|goudron de houille]], dont l'indole est l'un des constituants importants. L'indole est contenu dans la fraction de distillat obtenue entre 220°C et 260°C.<br />
L'indole et ses dérivés peuvent également être synthétisés par une grande variété de réactions chimiques. Ce chapitre ne présente pas toutes les techniques de synthèse de manière exhaustive mais un panorama historique.
=== Synthèse de Bischler-Möhlau ===
Développée au cours de la décennie 1880, la méthode de Bischler-Möhlau est l'une des toutes premières techniques de synthèse de l'indole. Au cours de la réaction, de l'α-bromo-[[acétophénone]] réagit avec un excès d'[[aniline]] en milieu [[acide]] pour former un 2-aryl-indole. Cependant, elle ne permet pas de préparer directement de l'indole non substitué.
[[Image:Bischler-Mohlau Indole Synthesis.png|center|500px|synthèse de Bischler-Möhlau de l'indole]]
==== Mécanisme de la synthèse de Bischler-Möhlau ====
Bien que la réaction mette en œuvre des réactifs simples, son mécanisme est relativement complexe. Les deux premières étapes sont constituées par la réaction de l'α-bromo-acétophénone avec deux molécules d'aniline pour former l'intermédiaire '''4'''. Dans cet intermédiaire, l'aniline chargé positivement est un bon groupe partant et le composé peut se cycliser pour former l'intermédiaire '''5'''. Celui-ci subit une déprotonation rapide qui le rend [[composé aromatique|aromatique]], puis une [[tautomérie]] conduisant à l'indole substitué.
[[Image:Bischler-Möhlau Indole Synthesis Mechanism.png|600px|center|Mécanisme de la synthèse de Bischler-Möhlau]]
==== Références ====
* Bischler, A. ''et al.''; ''Chemische Berichte'' '''1892''', ''25'', 2860.
* Bischler, A. ''et al.''; ''Chemische Berichte'' '''1893''', ''26'', 1336.
* Möhlau, R.; ''Chemische Berichte'' '''1881''', ''14'', 171.
* Möhlau, R.; ''Chemische Berichte'' '''1882''', ''15'', 2480.
=== Synthèse de Fischer ===
{{Article détaillé|synthèse de Fisher de l'indole}}
La réaction Fisher indole est une réaction remarquable qui a été découverte par un des plus grands chimistes organiciens, [[Hermann Emil Fischer]] 1852-1919 (prix Nobel en 1902). La synthèse indolique de Fisher consiste à une addition de phenylhydrazine sur une cétone ou aldéhyde en milieu acide.
=== Synthèse de Reissert ===
Proposée en 1897, la synthèse de Reissert est l'une des première à permettre la synthèse d'indole ''non substitué'', en trois étapes à partir d'ortho-nitrotoluène ('''1''').
[[Image:Reissert Indole Synthesis.png|center|600px|Synthèse de Reissert de l'indole]]
==== Mécanisme de la synthèse de Reissert ====
Au cours de la première étape, le groupement [[méthyle]] de l'ortho-nitrotoluène ('''1''') est déprotoné en milieu fortement basique (présence d'[[alcoolate|éthanolate]] sous la forme NaOEt), ce qui permet sa condensation avec le diéthyloxalate ('''2''') pour former l'éthyl o-nitrophénylpyruvate ('''3''') (avec régénération de NaOEt). La seconde étape consiste en une [[oxydo-réduction|réduction]]/cyclisation en présence de [[zinc]] dans l'[[acide acétique]] pour former du 2-carboxy-indole ('''4'''). Celui-ci peut être [[décarboxylation|décarboxylé]] par simple chauffage pour former l'indole ('''5''').
==== Référence ====
*Reissert, A. ''Chemische Berichte'' '''1897''', ''30'', 1030.
=== Synthèse de Madelung ===
La synthèse de Madelung, développée en 1912, est une réaction permettant la fabrication d'indole (substitué ou non substitué) par la cyclisation intramoléculaire d'un N-phénylamide. Elle se fait à haute température en présence d'une [[base (chimie)|base]] forte.
[[Image:Madelung Synthesis Scheme.png|center|400px|Synthèse de Madelung]]
Cette méthode a l'inconvénient de s'effectuer à partir d'un réactif de départ devant être lui-même synthétisé. Elle ne constitue donc que la dernière étape d'une chaîne de réaction passant par un N-phénylamide.
==== Références ====
* Madelung, W.; ''Chemische Berichte'' '''1912''', ''45'', 1128.
=== Synthèse de Leimgruber-Batcho ===
La méthode de synthèse de l'indole de Leimgruber-Batcho, découverte et brevetée en 1976, permet de préparer de l'indole et des dérivés substitués avec un bon rendement. Elle est tout particulièrement utilisée dans l'[[Liste des entreprises pharmaceutiques|industrie pharmaceutique]] pour préparer des [[médicaments]] dont la structure contient des dérivés indolés.
Cette synthèse s'effectue en deux étapes, à partir de l'ortho-nitrotoluène. Celui-ci est d'abord transformé en une [[énamine]], qui est ensuite [[oxydo-réduction|réduite]] pour obtenir l'indole.
[[Image:Leimgruber-Batcho Indole Scheme.png|600px|center]]
L'étape de réduction ci-dessus (2 à 3) utilise du [[nickel de Raney]] et de l'[[hydrazine]]. Ceux-ci peuvent être remplacés indifféremment par du [[chlorure d'étain II]] ou du [[fer]] dans l'[[acide acétique]].
Cette synthèse a été très utilisée dans l'industrie bien avant que la méthode soit publiée dans la littérature scientifique. La bonne maîtrise d'une méthode de synthèse de l'indole est en effet importante pour l'industrie pharmaceutique, de nombreux dérivés de l'indole étant utilisés comme principe actif dans des médicaments. Cette méthode est devenue une alternative très populaire à la méthode de Fischer, car de nombreux dérivés de l'ortho-nitrotoluène sont disponibles commercialement ou aisés à préparer. De plus, cette méthode est caractérisée par un rendement élevée dans des conditions de synthèse "douces".
==== Mécanisme de la synthèse de Leimgruber-Batcho ====
Au cours de la première étape de la réaction (formation de l'énamine), la [[pyrrolidine]] réagit avec le diméthylformamide diméthylacétal en éliminant de la [[diméthylamine]] (DMA, gaz), ce qui permet de la rendre plus réactive. Le groupement [[méthyle]] du nitrotoluène peut être déprotoné, et le [[carbanion]] qui en résulte peut attaquer la pyrrolidine activée, ce qui conduit à l'énamine avec une élimination simultanée de [[méthanol]]. La réaction peut également être mise en œuvre sans pyrrolidine en utilisant de la N,N-diméthylenamine, mais la réaction est alors nettement plus lente.
Au cours de la seconde étape, le groupement -NO<sub>2</sub><sup>-</sup> est [[oxydo-réduction|réduit]] en -NH<sub>2</sub> en utilisant du [[dihydrogène]] et du [[nickel de Raney]] comme [[catalyse]]ur, réduction suivie par une [[réaction d'élimination|élimination]] de la pyrrolidine conduisant à l'indole. Le dihydrogène est généralement produit ''in-situ'' par la décomposition spontanée de l'[[hydrazine]] en présence de nickel.
==== Références ====
*Batcho, A. D.; Leimgruber, W. [http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&p=1&u=/netahtml/search-bool.html&r=7&f=G&l=50&co1=AND&d=ptxt&s1=leimgruber.INZZ.&s2=batcho.INZZ.&OS=IN/leimgruber+AND+IN/batcho&RS=IN/leimgruber+AND+IN/batcho U.S. Patent # 3,976,639]
*Batcho, A. D.; Leimgruber, W. ''Organic Syntheses'' '''1985''', ''63'', 214-220. ([http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv7p0034 Article])
== Utilisation de l'Indole ==
L'essence naturelle de [[jasmin]] utilisé en [[parfum]]erie contient environ 2,5 % d'indole. La production de 1 kg d'essence naturelle requiert plusieurs millions de fleurs et coûte de l'ordre de 10 000 $. L'indole est donc utilisé (parmi d'autres composés) pour fabriquer de l'essence de jasmin synthétique, pour un coût de l'ordre de 10 $/kg.
L'indole est égalment le réactif de départ de la synthèse d'un grand nombre de composés organiques : [[pigment]]s, composants de [[parfum]]s, [[médicament]]s...
== Réactions chimiques mettant en jeu l'Indole ==
=== Caractère basique du doublet de l'azote ===
Bien que l'[[atome]] d'[[azote]] possède un doublet libre (deux [[électron]]s ne participant pas aux [[liaison chimique|liaisons chimiques]]), l'indole est nettement moins [[basique]] que les [[Amine (chimie)|amine]]s ou que l'[[aniline]]. En effet, ce doublet d'électron est délocalisé et participe à l'[[composé aromatique|aromaticité]] du système. La forme basique (l'indole) est donc nettement plus stable que la forme [[acide]] (protonée) pour laquelle l'aromaticité est perdue. La forme protonée possède une [[constante d'équilibre|constante d'acidité]] pKa=-3,6. Il faut donc utiliser un [[acide fort]] (comme l'[[acide chlorhydrique]]), pour protoner une fraction significative d'indole.
=== Substitution électrophile aromatique ===
Du fait de son caractère [[composé aromatique|aromatique]], l'indole peut subir une [[substitution électrophile aromatique]] (substitution d'un atome d'[[hydrogène]] par un groupement [[électrophile]]. La position la plus réactive vis à vis de la substitution électrophile aromatique est la position C-3 (qui est environ 1000 fois plus réactive que celles situées sur le [[benzène|cycle benzénique]]). Par exemple, lors d'une formylation de [[réaction de Vilsmeier-Haack|Vilsmeier-Haack]]<ref>Organic Syntheses, Coll. Vol. 4, p.539; Vol. 39, p.30 [http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv4p0539 Article]</ref> effectuée à la température ambiante, seule la position C-3 est substituée (voir schéma).
[[Image:Indole Vilsmeyer-Haack Formylation.png|center|300px|Formylation de l'indole de Vilsmeyer-Haack]]
Les positions situées sur le cycle [[pyrrole]] étant plus réactives, les substitutions électrophiles aromatiques du [[benzène|cycle benzénique]] ne peuvent avoir lieu que lorsque les positions N-1, C-2 et C-3 ont subi une substitution.
Parmi les composés obtenus par ce type de réactions on peut citer la [[gramine]], un intermédiaire de synthèse important, fabriqué à partir d'indole, de [[diméthylamine]] et de [[formaldéhyde]] par la [[réaction de Mannich]].
[[Image:Gramine From Indole Scheme.png|center|250px|Synthès de la gramine]]
=== Caractère acide de l'atome d'hydrogène lié à l'azote ===
L'atome d'hydrogène porté par l'azote possède un faible caractère [[acide]], avec une [[constante d'équilibre|constante d'acidité]] pKa=21 dans le [[DMSO]]. La déprotonation de l'atome d'azote nécessite donc l'utilisation d'une [[base (chimie)|base]] très forte comme l'[[hydrure de sodium]] ou le [[butyl lithium]], et un milieu totalement [[anhydre]]. Les [[sel (chimie)|sels]] résultant de la déprotonation peuvent réagir de deux manières. Les sels très [[liaison ionique|ioniques]] comme les sels de [[sodium]] ou de [[potassium]] réagissent préférentiellement par une attaque [[électrophile]] sur l'atome d'azote (voie de gauche sur le schéma). À l'inverse, les sels plus [[liaison covalente|covalents]], notamment les [[organo-magnésien]]s (réactif de Grignard) et les [[complexe (chimie)|complexes]] à base de [[zinc]], réagissent préférentiellement par l'intermédiaire du carbone C-3 (voie de droite sur la schéma). De même, le [[solvant]] utilisé influe sur la réaction : les solvants [[polaire]]s et [[aprotique]]s comme le [[DMF]] ou le [[DMSO]] favorisent une réaction par l'atome d'azote, tandis que les solvants apolaires comme le [[toluène]] favorisent une réaction par le carbone C-3.<ref>Organic Syntheses, Coll. Vol. 6, p.104; Vol. 54, p.58 [http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv6p0104 Article]</ref>
[[Image:Indole anion reactions.png|center|400px|Formation et réactions de l'anion indole]]
=== Acidité du carbone, lithiation de la position 2 ===
En terme d'[[acidité]], l'atome d'hydrogène le plus acide après celui lié à l'atome d'azote est celui lié à l'atome de carbone en position 2. À condition d'effectuer en premier lieu une protection de la fonction azotée, il est donc possible de déprotoner le carbone en position 2, en utilisant par exemple du [[butyl lithium]] ou du [[diisopropylamide lithium]] (LDA). Le [[carbanion]] résultant est un nucléophile très puissant, qui peut donc réagir avec des composés électrophiles. (exemple :<ref>Bergman, J.; Venemalm, L. ''J. Org. Chem.'' '''1992''', ''57'', 2495 - 2497.</ref>
[[Image:Bergman Indole Lithiation.png|center|400px|Lithiation de l'indole en position 2]]
=== Oxydation de l'indole ===
L'indole est un composé riche en [[électron]]s (10 électrons délocalisés sur les cycles) qui peut être facilement [[oxydation|oxydé]]. Par exemple, le [[N-Bromosuccinimide]] permet d'oxyder l'indole ('''1''') de manière sélective pour former l'[[oxindole]] ('''4''' en [[équilibre chimique|équilibre]] avec '''5''').
[[Image:Indole NBS Oxidation.png|center|600px|Oxydation de l'indole par le N-bromosuccinimide]]
=== Cycloadditions ===
Les [[liaison pi|liaisons π]] portées par les atomes de carbone en positions C-2 et C-3 peuvent réagir dans des réactions de type cycloaddition ([[Réaction de Diels-Alder]]). Les réactions intermoléculaires ne sont pas favorables. En revanche, les réactions intramoléculaires (utilisant des dérivés substitués de l'indole) permettent d'obtenir de bons rendements. Dans l'exemple présenté ci-dessous<ref>Lynch, S. M. ; Bur, S. K.; Padwa, A.; ''Org. Lett.'' '''2002''', ''4'', 4643 - 4645. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=12489950&query_hl=4 Abstract]</ref>, l'indole est le [[diénophile]] et le 2-aminofurane est le [[diène]].
[[Image:Indole Cycloaddition Padwa.png|center|250px|Exemple de cycloaddition de l'indole]]
== Sécurité ==
L'indole peut réagir fortement avec les [[oxydant]]s forts. C'est un composé irritant pour les yeux. En cas d'ingestion, il est irritant pour la bouche, la gorge, l’œsophage et le tube digestif.
=== [[Phrase R|Phrases de risque]] et [[Phrase S|conseils de prudence]] ===
[[Image:Hazard N.svg|50px|right]][[Image:Hazard X.svg|50px|right]]
* R: 21/22 (Nocif par contact avec la peau et par ingestion)
* R: 36 (Irritant pour les yeux)
* R: 50 (Très toxique pour les organismes aquatiques)
* S: 36/37 (Porter un vêtement de protection et des gants appropriés)
* S: 61 (Éviter le rejet dans l’environnement. Consulter les instructions spéciales/la fiche de données de sécurité)
== Références générales ==
<references/>
* ''Indoles Part One'', W. J. Houlihan (ed.), Wiley Interscience, New York, 1972. <!-- need ISBN # -->
* J. A. Joule, K. Mills ''Heterocyclic Chemistry'', 4th edition, Blackwell Science, Oxford, UK, 2000. <!-- need ISBN # -->
== Voir aussi ==
* [[Benzène]]
* [[pyrrole]]
* [[Indigo]]
{{portail chimie}}
[[Catégorie:Composé aromatique]]
[[Catégorie:Pyrrole]]
[[Catégorie:Composé indolé|*]]
[[Catégorie:Arôme]]
[[de:Indol]]
[[en:Indole]]
[[he:אינדול]]
[[hu:Indol]]
[[it:Indolo]]
[[ja:インドール]]
[[lv:Indols]]
[[nl:Indool]]
[[no:Indol]]
[[pl:Indol]]
[[pt:Indole]]
[[ru:Индол]]
[[sv:Indol]]
[[th:อินโดล]]
[[zh:吲哚]]