吲哚及其衍生物的應(yīng)用
吲哚是一種重要的精細(xì)化工原料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥工業(yè)中，其應(yīng)用研究一直經(jīng)久不衰，新的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地被開發(fā)出來。在農(nóng)藥工業(yè)中，吲哚以其獨(dú)有的化學(xué)結(jié)構(gòu)使得衍生出的農(nóng)藥具有獨(dú)特的生理活性，許多生理活性很強(qiáng)的天然物質(zhì)均為吲哚的衍生物，備受世人矚目，如其下游產(chǎn)品2-甲基吲哚、3-甲基吲哚、1-丁基-2-甲基吲哚、N-甲基-2-苯基吲哚、3-二甲胺基吲哚、吲哚-3-乙酸、吲哚-3-丁酸、吲哚滿、5-羥基吲哚、5-甲氧基吲哚、吲哚-3-甲醛、5-硝基吲哚、吲哚-3-羧酸、吲哚-2-羧酸、N-甲基吲哚、2-甲基二氫化吲哚、吲哚-3-甲腈、吲哚乙腈等均為重要新型的農(nóng)藥和醫(yī)藥的中間體。在農(nóng)藥方面作為高效植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、殺菌劑等，如吲哚乙酸、吲哚-3-丁酸是一種重要的植物調(diào)節(jié)劑，吲哚乙腈作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的使用效果是吲哚乙酸的10倍，可用于茶樹和桑樹等樹木根系的生長(zhǎng)，僅在日本其商品量就達(dá)到2000噸/年以上，國際市場(chǎng)十分暢銷。
色氨酸是吲哚最重要的衍生產(chǎn)品，也是消費(fèi)吲哚的領(lǐng)域，以前色氨酸消費(fèi)吲哚的數(shù)量占吲哚總產(chǎn)量的60%~70%，隨著吲哚下游衍生產(chǎn)品和農(nóng)藥工業(yè)的不斷發(fā)展，近年來比例有所下降。色氨酸是動(dòng)物營養(yǎng)必需的氨基酸，在生物體內(nèi)有L-色氨酸可以合成5-羥色胺等激素和色素生物堿、輔酶、植物激素等多種生理活性物質(zhì)，對(duì)動(dòng)物的神經(jīng)、消化、繁殖系統(tǒng)的維持均具有很重要的作用，是一種很重要的飼料添加劑，盡管色氨酸的需求量與賴氨酸和蛋氨酸相比較少，但其重要性并不遜色，以賴氨酸與色氨酸在動(dòng)物體內(nèi)平衡來計(jì)算，色氨酸應(yīng)為賴氨酸的10%，目前賴氨酸消費(fèi)量達(dá)到25萬t/a，據(jù)此推算色氨酸的市場(chǎng)需求量約為2.5萬t/a；若全球配合飼料全部添加色氨酸，則色氨酸的潛在需求量約為10萬t/a以上，由于色氨酸工業(yè)化生產(chǎn)成本較高，因此目前世界色氨酸的消費(fèi)量?jī)H為8000t/a左右，但是其潛在需求量非常大，隨著工業(yè)生產(chǎn)成本的降低，其市場(chǎng)消費(fèi)量必將大幅度地增加。
目前，全球吲哚生產(chǎn)主要集中在美國、西歐、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，煤焦油提取法和化學(xué)合成法并存，年生產(chǎn)能力約為1萬t/a左右。其中日本主要有兩家企業(yè)生產(chǎn)，即新日鐵化學(xué)公司和三井化學(xué)公司。其中新日鐵化學(xué)公司采用煤焦油分餾法生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力約為800t/a，三井化學(xué)則采用苯胺法生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力約為500t/a；日本的川研精細(xì)化學(xué)公司和庵原化學(xué)公司不生產(chǎn)吲哚，但是生產(chǎn)吲哚衍生物，如庵原化學(xué)工業(yè)公司擁有大規(guī)模的甲苯氯化裝置，其生產(chǎn)對(duì)氯甲苯用于農(nóng)藥生產(chǎn)，由于鄰氯甲苯用途較少，因此便利用副產(chǎn)鄰氯甲苯生產(chǎn)吲哚滿，進(jìn)而生產(chǎn)各種吲哚衍生物。我國目前尚無真正的吲哚工業(yè)化生產(chǎn)裝置，市場(chǎng)需求主要依賴進(jìn)口。由于近年來吲哚下游產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)展較快，許多吲哚公司進(jìn)行下游產(chǎn)品深加工，因此貿(mào)易量日趨減少。以日本為例，以前日本曾經(jīng)有一定數(shù)量出口，近年來由于下游產(chǎn)品發(fā)展較快，已基本上沒有出口。
目前已經(jīng)工業(yè)化的生產(chǎn)方法主要有苯胺法、鄰氯甲苯法、鄰氨基乙苯法三條路線。苯胺法是將苯胺與環(huán)氧乙烷反應(yīng)制得N-β-羥乙基苯胺，然后與熔融的氯化鋅一起加熱，經(jīng)脫水、閉環(huán)而成，該工藝關(guān)鍵在于催化劑的選擇。鄰氯甲苯法是將鄰氯甲苯經(jīng)氯化、氰化、氨化、脫水制得吲哚滿，然后脫氫得吲哚。該工藝有效利用甲苯氯化副產(chǎn)物鄰氯甲苯為原料。鄰氨基乙苯法是將鄰氨基乙苯在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在硝酸鋁（或三氧化二鋁）存在下，在550℃脫氫環(huán)化，再經(jīng)過減壓蒸餾得到二氫吲哚；再在640℃下脫氫，得到產(chǎn)品。近年來農(nóng)藥的合成原料在趨向選擇雜環(huán)類化合物，主要因?yàn)殡s環(huán)類化合物的獨(dú)特結(jié)構(gòu)而顯示的獨(dú)特的高效生理活性，以適應(yīng)生物進(jìn)化對(duì)新型農(nóng)藥的需求