Ácido indol-3-carboxílico, también conocido como ácido indol-3-carboxílico, 3-carboxiindol, ácido 3-indol carboxílico o ácido indol-3-carboxílico, CAS No. 771-50-6, fórmula molecular C9H7NO2. Es un cristal o sustancia en polvo de color blanco grisáceo, soluble en etanol, éter y acetato, difícil de disolver en agua hirviendo, benceno e insoluble en éter de petróleo. Es estable a temperatura y presión ambiente, pero debe evitarse el contacto con óxidos. Como intermediario farmacéutico, el ácido indol-3-carboxílico desempeña un papel importante en la síntesis de fármacos, especialmente para la síntesis de fármacos como el tropisetrón. Además, se ha descubierto que se produce durante el metabolismo del indol triptófano urinario y es un metabolito normal en el cuerpo, pero su concentración aumenta en pacientes con enfermedad hepática, por lo que tiene cierto valor de investigación biomédica.
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| Fórmula química | C9H7NO2 |
| Peso molecular | 161.16 |
| Masa exacta | 161.05 |
| m/z | m/z: 161.05 (100.0%), 162.05 (9.7%) |
| Análisis elemental | Análisis elemental: C, 67,08; H, 4,38; norte, 8,69; O, 19,85 |
| Punto de ebullición | 287,44 grados (estimación aproximada) |
| Punto de fusión | 232-234 grados (dec.)(lit.) |
| Condiciones de almacenamiento | 2-8 grados |
| Forma | Polvo |
| Color | Beige claro |
| Solubilidad | Soluble en etanol al 95%: 50 mg/ml, también soluble en metanol. |
Ácido indol-3-carboxílicoTiene una amplia gama de usos, principalmente en los campos de la medicina, la investigación bioquímica y la síntesis orgánica. Éstos son algunos de sus principales usos:
Intermedios farmacéuticos
Ácido indol-3-carboxílicoEs un intermediario importante para la síntesis de una variedad de fármacos. Por ejemplo, se puede utilizar para sintetizar Tropisetron, un fármaco utilizado para tratar y prevenir las náuseas y los vómitos inducidos por la quimioterapia-.
También se puede utilizar para sintetizar otros compuestos biológicamente activos que pueden tener efectos antiinflamatorios, antibacterianos, anticancerígenos u otros efectos farmacológicos.
investigación bioquímica
Como uno de los metabolitos del indol triptófano urinario, el ácido indol-3-carboxílico es de gran importancia en la investigación bioquímica. Al detectar los cambios en su contenido en el cuerpo, se puede entender el estado de actividad de las vías metabólicas relevantes y luego se puede estudiar el mecanismo de aparición de enfermedades relacionadas.
También se utiliza para estudiar las vías biosintéticas y los mecanismos de regulación metabólica de los compuestos de indol.
Síntesis orgánica
Como molécula funcional que contiene un anillo indol y un grupo carboxilo, el ácido indol-3-carboxílico tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales en síntesis orgánica. Puede usarse como material de partida o intermediario clave para la síntesis de moléculas orgánicas complejas, y se pueden introducir otros grupos funcionales a través de una serie de reacciones químicas para sintetizar compuestos con estructuras y propiedades específicas.
Otros campos
Además de los campos anteriores, el ácido indol-3-carboxílico también puede estar involucrado en otros campos industriales, como pesticidas, materiales de cristal líquido y materiales de protección ambiental. Sin embargo, las aplicaciones específicas en estos campos pueden ser relativamente pocas y requerir más investigación y desarrollo.
El ácido indol-3-carboxílico tiene importantes aplicaciones en productos intermedios farmacéuticos, reflejadas principalmente en los siguientes aspectos:
Síntesis de drogas
Síntesis de Tropisetron: El ácido indol-3-carboxílico es un intermediario clave en la síntesis de fármacos antieméticos como Tropisetron. Tropisetrón se utiliza principalmente para tratar y prevenir las náuseas y los vómitos provocados por la quimioterapia, la radioterapia y la cirugía. Tiene un efecto curativo significativo y pocos efectos secundarios.
Síntesis de fármacos antivirales: además del tropisetrón, el ácido indol-3-carboxílico también se puede utilizar en la síntesis de otros fármacos antivirales. Con la continua profundización de la investigación antiviral, las perspectivas de aplicación de este tipo de compuestos en el campo médico son cada vez más amplias.
Investigación de la actividad biológica.
El papel de los metabolitos:Ácido indol-3-carboxílicoes un producto en ciertas vías metabólicas biológicas del cuerpo, como uno de los metabolitos del indol triptófano urinario. Al estudiar los cambios en su contenido en los organismos, se puede comprender el estado de actividad de las vías metabólicas relevantes, proporcionando así pistas para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
Posibles efectos farmacológicos: debido a su estructura química especial, el ácido indol-3-carboxílico puede tener efectos antiinflamatorios, antibacterianos, anticancerígenos y otros posibles efectos farmacológicos. Estos efectos requieren más estudios y validación para desarrollar nuevos medicamentos o tratamientos.
Diseño y optimización de fármacos.
Base estructural: el anillo de indol y la estructura carboxilo del ácido indol-3-carboxílico proporcionan una base estructural importante para el diseño de moléculas de fármacos. Modificando y optimizando sus estructuras se pueden diseñar nuevas moléculas de fármacos con mejor actividad biológica y menor toxicidad.
Detección de fármacos: en el proceso de detección de fármacos, el ácido indol-3-carboxílico y sus derivados se pueden utilizar como compuestos candidatos para la detección y evaluación preliminar. Esto ayuda a descubrir rápidamente posibles moléculas farmacológicas y proporciona orientación para su investigación posterior.
En resumen, el ácido indol-3-carboxílico tiene amplias perspectivas de aplicación en productos intermedios farmacéuticos. Con el avance continuo de la tecnología médica y la profundización de la investigación, sus campos de aplicación seguirán expandiéndose y mejorando.
Mecanismo del ácido indol-3-carboxílico como inhibidor enzimático: captura covalente y simulación del estado de transición
Las enzimas, como moléculas clave que catalizan reacciones químicas en organismos vivos, desempeñan un papel central en la regulación de su actividad en el tratamiento de enfermedades. Los inhibidores enzimáticos se han convertido en objetivos importantes para el desarrollo de fármacos al interferir con la función catalítica de las enzimas.Ácido indol-3-carboxílico(I3CA, ácido 3-indolcarboxílico) es un derivado natural del indol ampliamente distribuido en metabolitos humanos, reguladores del crecimiento de plantas y metabolitos microbianos. En los últimos años, los estudios han encontrado que I3CA puede inhibir la actividad de enzimas específicas a través de dos mecanismos: captura covalente y simulación del estado de transición, lo que demuestra un potencial farmacológico único.
Captura covalente: la base química para la unión irreversible de inhibidores enzimáticos
Los inhibidores covalentes forman enlaces covalentes con residuos de aminoácidos (como cisteína, serina, lisina, etc.) en el sitio activo de la enzima, lo que lleva a una inactivación irreversible de la enzima. A diferencia de los inhibidores reversibles, la estabilidad de la unión covalente le confiere una mayor duración de acción y una mayor selectividad. Por ejemplo, los inhibidores de la acetilcolinesterasa (como los organofosforados) logran una inhibición duradera-al fosforilar los residuos de serina en el sitio activo y se utilizan ampliamente en pesticidas y agentes nerviosos.
La estructura molecular del I3CA contiene un anillo indol y un grupo ácido carboxílico. Los grupos de ácido carboxílico (- COOH) pueden disociarse parcialmente en grupos carboxilato (- COO ⁻) en condiciones fisiológicas, y su electronegatividad les permite sufrir reacciones de sustitución nucleofílica con grupos nucleofílicos en sitios activos de enzimas (como cisteína tiol (- SH)), formando tioéster. o enlaces amida. Por ejemplo, en experimentos dirigidos a cisteína proteasas, el grupo ácido carboxílico de I3CA forma un complejo covalente con el grupo tiol de cisteína a través de una reacción de eliminación por adición nucleofílica, lo que resulta en la pérdida de actividad enzimática.
Evidencia experimental: inhibición de la cisteína proteasa por I3CA y selectividad y efectos fuera del objetivo de la modificación covalente
En 2025, un estudio confirmó mediante tecnología de resonancia de plasmón superficial (SPR) que la constante de unión (Kd) entre I3CA y la proteasa B (una cisteína proteasa) era de 0,8 μ M y que el efecto inhibidor era irreversible. El análisis de espectrometría de masas mostró que el grupo ácido carboxílico de I3CA forma un enlace covalente con el residuo Cys25 de la proteasa B, lo que lleva a un cambio conformacional en el centro activo de la enzima. Además, las simulaciones de dinámica molecular indican que el anillo indol de I3CA puede incrustarse en la bolsa hidrofóbica de la enzima, estabilizando aún más el complejo covalente. La selectividad de los inhibidores covalentes depende de la composición de aminoácidos y la conformación espacial del sitio activo de la enzima. La alta selectividad de I3CA hacia la cisteína proteasa se debe a la reacción específica entre su grupo ácido carboxílico y el grupo cisteína tiol. Sin embargo, las modificaciones covalentes también pueden desencadenar efectos fuera del objetivo. Por ejemplo, el I3CA puede reaccionar con otras proteínas que contienen tioles (como el glutatión) en el cuerpo, lo que lleva a la acumulación de toxicidad. Por lo tanto, optimizar la eficiencia de modificación covalente de I3CA requiere un equilibrio entre actividad y seguridad.
Simulación de estados de transición: inhibición dinámica de reacciones catalizadas por enzimas.
Las reacciones catalizadas por enzimas aceleran el proceso de reacción al reducir la energía de activación, siendo el paso clave la formación de estados de transición de alta-energía. Los análogos de estados de transición (TSA) inhiben competitivamente la actividad enzimática simulando la estructura geométrica y la distribución de electrones de los estados de transición, formando complejos de alta afinidad con las enzimas. Por ejemplo, el metotrexato se ha convertido en un importante representante de los fármacos contra el cáncer al simular el estado de transición de la dihidrofolato reductasa.
El anillo de indol de I3CA tiene una estructura conjugada plana, que puede simular el estado de transición en la reacción de oxidación de aminoácidos aromáticos como el triptófano. Por ejemplo, en la reacción catalizada por la triptófano 2,3-dioxigenasa (TDO), el anillo indol del triptófano necesita abrirse para formar un intermedio lineal, generando finalmente ácido fórmico y ácido orto aminobenzoico. I3CA simula la conformación plana del estado de transición de bucle abierto a través de su estructura rígida de anillo de indol y forma una unión estable con el sitio activo TDO.
Verificación experimental: el efecto inhibidor de I3CA sobre TDO y las ventajas y limitaciones de la simulación del estado de transición
En 2025, un estudio encontró mediante análisis de cinética enzimática que la constante de inhibición (Ki) de I3CA en TDO era de 0,3 μ M y el tipo de inhibición era inhibición competitiva. La cristalografía de rayos X-muestra que el anillo indol de I3CA se une al ion Fe ² ⁺ en el sitio activo TDO a través de un enlace de coordinación, mientras que su grupo ácido carboxílico forma un enlace de hidrógeno con el residuo Arg144, simulando el modo de interacción entre el sustrato y la enzima en el estado de transición. Además, los cálculos químicos cuánticos indican que la energía de enlace del I3CA es 12 kcal/mol menor que la de la arginina basal, lo que respalda aún más su mecanismo de simulación del estado de transición. La ventaja de la simulación de estados de transición radica en su alta selectividad y fuerte afinidad. Debido a que el modo de unión de los TSA a las enzimas está cerca del estado de transición natural, su efecto inhibidor generalmente no se ve afectado por la concentración del sustrato. Sin embargo, diseñar TSA eficiente requiere un análisis preciso de la estructura del estado de transición de la enzima, que se basa en el respaldo de cristalografía de alta-resolución y química computacional. Además, la dificultad de síntesis de los TSA es relativamente alta, lo que puede limitar su aplicación clínica.
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