Przez długi czas produkcja indygo była procesem o dużym znaczeniu gospodarczym. Zanim wielkoskalowe syntezy chemiczne zapewniły tani dostęp do indygo, prekursory pozyskiwano ze źródeł naturalnych już od czasów przedchrześcijańskich. Uprawa roślin dostarczających indygo (naturalnego indygo) w Europie stała się nieopłacalna w XVIIth wieku, ponieważ zawartość prekursorów indygo w indygowiec indyjskim (0,2-0,8 %) jest około 30 razy wyższa. Pod koniec XIX wieku synteza chemiczna indygo wyparła tradycyjną uprawę1,2.
Naturalnie występujące w roślinach prekursory indygo obejmują indykan (1), Isatan A (2) i Isatan B (3) (Rysunek 1). Wszystkie one składają się z motywu indoksylu połączonego z resztą glikozylową. Rozszczepienie wiązania glikozydowego, na przykład poprzez hydrolizę enzymatyczną, prowadzi do uwolnienia indoksylu (4). Sam indoksyl jest prawie bezbarwny, ale może zostać szybko utleniony do barwnika indygo (5). Ta czuła reakcja została zaadaptowana w biochemii, histochemii, bakteriologii i biologii molekularnej do monitorowania aktywności enzymów. Możliwe jest przesiewowe badanie aktywności in vivo bez izolacji lub oczyszczania enzymów, a także szybkie testy na płytkach agarowych lub w roztworze (np. selekcja niebiesko-biała, mikrostudzienki). W zależności od reszty (np. estrów, glikozydów, siarczanów) połączonej z częścią indoksylu, opracowano odpowiednie substraty dla różnych klas enzymów (np. esteraz, glikozydaz, sulfataz)3. W dalszej części skupiono się na tworzeniu i zastosowaniu glikozydów indoksylu.

Rysunek 1: Naturalne prekursory indygo i powstawanie barwnika indygo w drodze hydrolizy. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
Wzór podstawienia grupy indoksylowej determinuje kolor i właściwości fizyczne otrzymanego barwnika indygowego. Najczęstszymi wzorami podstawienia są 5-bromo-4-chloro (oznaczany jako X; zielono-niebieski), 5-bromo (niebieski) oraz 5-bromo-6-chloro (magenta), ponieważ tworzą one najmniejsze cząsteczki barwnika, nie tworzą granul i wykazują najmniejszą dyfuzję z miejsc hydrolizy. Ta ostatnia właściwość jest szczególnie istotna w eksperymentach in vivo3.
Pierwszy raport dotyczący indigogennej metody wykrywania aktywności esterazy został opublikowany w 1951 roku przez Barrnetta i Seligmana, którzy wykorzystali octan oraz maślan indoksylu4. Około dekadę później zasadę indigogenną zaadaptowano do lokalizacji glukozydazy ssaków5. Do tej pory opracowano kilka glikozydów indoksylu, mimo że ich synteza okazała się trudna. Większość syntez opiera się na zastosowaniu N-acetylowanego indoksylu jako akceptora i odpowiedniego halogenku glikozylowego jako donora6-14. Glikozylację przeprowadza się w acetonie z wodorotlenkiem sodu. W tych warunkach zachodzi szereg reakcji ubocznych, co znacząco obniża wydajność. Szczególnie dla struktur typu glukozowego zgłaszano bardzo niskie wydajności glikozylacji (np. 15% dla (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-ᴅ-glukopiranozydu6 oraz 26% dla (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,2',3',4'-penta-O-acetyl-β-ᴅ-ksylobiosydu14 w nowszym przykładzie). Dzięki nowatorskiemu podejściu, z wykorzystaniem estrów kwasu indoksylowego, przygotowano znaczną liczbę glikozydów indoksylu z dobrymi wydajnościami (np. (N-acetyl-5-bromo-4-chloro-indol-3-yl)-2,3,4,6-tetra-O-acetyl-β-ᴅ-glukopiranozyd z wydajnością 57%).
Poniższy protokół opisuje prostą syntezę allylowego estru kwasu indoksylowego (5-bromo-4-chloro) oraz opartą na niej syntezę glikozydy indoksylowej (X-Gal). Prosty eksperyment modelowy demonstruje reaktywność enzymatyczną β-galaktozydazy z wykorzystaniem X-Gal.