Индандион

Индан-1,3-дион — органическое вещество, представитель ненасыщенных транс-фиксированных β-дикетонов. В кристаллическом виде бесцветное или желтоватое и существует в форме именно дикетона. В водном же растворе частично енолизирован. Значительный вклад в развитие химии индандиона и его производных внёс профессор РТУ Г. Я. Ванаг — основатель рижской школы химиков-органиков.

Индан-​1,3-​дион
Общие
Систематическое наименование	Индан-​1,3-​дион 1,3-​индандион
Традиционные названия	Индандион 1,3-дикетогидринден
Хим. формула	C9H6O2
Физические свойства
Состояние	бесцветное или желтоватое твёрдое
Молярная масса	146.14 г/моль
Плотность	1,37
Термические свойства
Температура
• плавления	129—130 (или 132)
Энтальпия
• образования	(для газа) -165,0 ± 2,6 кДж/моль
Удельная теплота испарения	(пересчитано из значения ниже) 0,497 Дж/кг
Удельная теплота плавления	17,2 кДж/моль
Давление пара	0,864 Pa (322,95 K) 23,543 Pa (357,71 K)
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $pK_{a}$	7,4
Растворимость
• в воде	небольшая
Классификация
Рег. номер CAS	606-23-5
PubChem	11815
Рег. номер EINECS	210-109-7
SMILES	C1C(=O)C2=CC=CC=C2C1=O
InChI	InChI=1S/C9H6O2/c10-8-5-9(11)7-4-2-1-3-6(7)8/h1-4H,5H2 UHKAJLSKXBADFT-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	78877
ChemSpider	11322
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Особенности строения

Енольная форма характеризуется сопряжением связей и отрицательным частичным зарядом на 2-м атоме углерода и том атоме кислорода, который не связан с водородом (то есть, любой из двух). Анион же индандиона — это сопряжённая 6π-электронная система, отрицательный заряд делокализирован. Согласно приблизительным расчётам по методу МО Хюккеля (для такой системы транс-фиксированного дикетона вообще) наибольшая электронная плотность после обоих атомов кислорода находится опять-таки на 2-м атоме углерода. Это обуславливает многие его химические свойства.

Получение

Индандион получают кислым гидролизом и одновременным декарбоксилированием натриевой соли 2-алкоксикарбонилиндан-1,3-диона (обычно этокси-) при повышенной температуре.

Саму же соль получают сложноэфирной конденсацией алкилацетата и диалкилфталата (обычно этилацетата и диэтил- или диметилфталата).

При окислении же индана такими реагентами, как пероксид водорода или трет-бутилгидропероксид, в качестве основного продукта получают индан-1-он, индандион получается лишь как примесь.

Химические свойства

Индан-1,3-дион является очень сильным C-нуклеофилом.

Специфические реакции

• Самоконденсация происходит весьма легко с образованием биндона — специфического реагента на первичные амины.

Образование биндона

Общие для дикетонов свойства

• Енолизация — в воде pK_E = 5,6, это соответствует двум процентам енола. Надо помнить, что в разных растворителях K_E может быть разная ввиду различных эффектов сольватирования для OH- и CH-кислот. Как обычно, транс-фиксированные дикетоны с пятичленным циклом менее енолизированны, чем подобные соединения с шестичленным циклом.

Кето-енольная таутомерия индандиона

• Электрофильное присоединение — получаются продукты как C-, так и O-присоединения. Это, однако, зависит также от растворителя и концентрации веществ. Реакция происходит с енольной формой или анионом. Например, при бромировании можно получить в зависимости от стехиометрии 2-броминдан-1,3-дион или 2,2-диброминдан-1,3-дион.

Реакция бромирования 1,3-индандиона

Очень характерна реакция нитрования — проходит легко с образованием 2-нитроиндандиона — сильной кислоты. C-электрофилы обычно реагируют с анионом дикетона. Продукты реакции с альдегидами — обычно бис-продукты.

В качестве примера ацилирования можно привести реакцию с 1,1-дифенилацетоном, которой можно получить родентицид 2-дифенилацетилиндан-1,3-дион (дифацинон или дифенадион).

Приготовление 2-дифенилацетил-1,3-индандиона

В качестве других электрофильных реакций присоединения можно упомянуть галогенирование другими реагентами, сульфирование, азосочетание, нитрозирование.

• Нуклеофильное присоединение

• Восстановление амальгамой цинка по Клемменсену приводит к индану, побочным же продуктом является инден.

Восстановление по Клеменсену

Равно и каталитическое ионное гидрирование (триэтилсиланом и трифторуксусной кислотой) приводит к индану.

Зато, восстанавливая селективным восстановителем боргидридом натрия (в присутствии палладиевого катализатора), получают 3-гидрокси-1-инданон; при дальнейшем восстановлении — соответственно, индан-1,3-диол.

Неполное восстановление — боргидридом

Сходным образом и цинковая пыль в ледяной уксусной кислоте реагирует с образованием 3-гидрокси-1-инданона.

• Гомолитические реакции — при взаимодействии индандиона с активными свободными радикалами, а также при окислении анионов образуются стабилизированные делокализацией радикалы, тут же вступающие в дальнейшие реакции, как, например, с алкадиенами, алкинами и друг с другом (димеризация). Особенно стабильны радикалы 2-арилпроизводных индандиона.

Частным случаем является окисление индандиона в нингидрин с помощью NBS и диметилсульфоксида. Те же реагенты помогают получить нингидрин из 1-инданона и 2-инданона.

Получение нингидрина

Применение

Производные индандиона — биндон, 2-нитроиндандион, нингидрин — используют в аналитической химии. Есть производные, которые, возможно, будут использоваться в фотонике (ведутся исследования). Некоторые производные являются препаратами, понижающими свёртываемость крови (антикоагулянты). В медицине, в частности, применяют арилпроизводные (фенилин — 2-фенилиндан-1,3-дион и омефин — 2-гидроксиметил-2-фенилиндан-1,3-дион). В качестве родентицида (крысиного яда) применяют ратиндан (2-дифенилацетилиндан-1,3-дион); нужно, однако, помнить, что этот способ травли крыс весьма жесток — крыса, ввиду своего образа жизни часто получающая небольшие царапины, истекает кровью и погибает от её потери.

Литература

• Нейланд О. Я. Органическая химия: Учеб. для хим. спец. вузов. Москва: Высшая школа, 1990.— с. 481—490.
• Valters, Raimonds. Organiskā ķīmija (speckurss). Lekciju konspekts. Rīga: RTU izdevniecība, 2009.— 114 lpp. (латыш.)