Pyrrol se průmyslově připravuje zpracováním furanu amoniakem za přítomnosti pevných kyselých katalyzátorů, jako jsou SiO2 a Al2O3.

Pyrrol lze také vytvořit katalytickou dehydrogenací pyrrolidinu.

Laboratorní cestyEdit

Bylo popsáno několik syntéz pyrrolového kruhu.

Hantzschova pyrrolová syntézaEdit

Hantzschova pyrolová syntéza je reakce β-ketoesterů (1) s amoniakem (nebo primárními aminy) a α-haloketony (2) za vzniku substituovaných pyrolů (3).

Knorrova pyrolová syntézaEdit

Knorrova pyrrolová syntéza zahrnuje reakci α-amino ketonu nebo α-amino-β-ketoesteru s aktivovanou methylenovou sloučeninou. Metoda zahrnuje reakci α-aminoketonu (1) a sloučeniny obsahující methylenovou skupinu α na (navázanou na další uhlík ke) karbonylové skupině (2).

Paal-Knorrova pyrrolová syntézaEdit

Při Paalově-Knorrově pyrrolové syntéze reaguje 1,4-dikarbonylová sloučenina s amoniakem nebo primárním aminem za vzniku substituovaného pyrrolu.

Van Leusenova reakceEdit

Van Leusenova reakce může být použita k tvorbě pyrrolů, a to reakcí tosylmethyl isokyanidu (TosMIC) s enonem v přítomnosti báze, za Michaelovy adice. Cyklizací 5-endo pak vzniká pětičlenný kruh, který reaguje za eliminace tosylové skupiny. Posledním krokem je tautomerizace na pyrrol.

Barton-Zardova syntézaUpravit

Barton-Zardova syntéza probíhá podobně jako Van Leusenova syntéza. Isocyanoacetát reaguje s nitroalkenem v 1,4-adici, následuje 5-endo-dig cyklizace, eliminace nitroskupiny a tautomerizace.

Pilotyho-Robinsonova pyrrolová syntézaEdit

Výchozími materiály v Pilotyho-Robinsonově pyrrolové syntéze, pojmenované po Gertrudě a Robertu Robinsonových a Oskaru Pilotyovi, jsou dva ekvivalenty aldehydu a hydrazin. Produktem je pyrrol se substituenty v polohách 3 a 4. Aldehyd reaguje s diaminem na meziprodukt di-imin (R-C=N-N=C-R). Ve druhém kroku dochází k -sigmatropickému přeskupení mezi. Přidání kyseliny chlorovodíkové vede k uzavření kruhu a ztrátě amoniaku za vzniku pyrrolu. Mechanismus byl vyvinut Robinsonovými.

V jedné modifikaci se propionaldehyd zpracovává nejprve s hydrazinem a poté s benzoylchloridem za vysokých teplot a za asistence mikrovlnného záření:

Cesty založené na cykloadiciEdit

Pyroly nesoucí více substituentů se získávají reakcí münchnonů a alkynů. Reakční mechanismus zahrnuje 1,3-dipolární cykloadici s následnou ztrátou oxidu uhličitého retro-Diels-Alderovým procesem. Podobné reakce lze provádět s použitím azalaktonů.

Pyroly lze připravit stříbrem katalyzovanou cyklizací alkynů s isonitrily, kde R2 je elektron-odtahující skupina a R1 je alkan, arylová skupina nebo ester. Byly také pozorovány příklady disubstituovaných alkynů, které tvoří požadovaný pyrrol se značným výtěžkem. Navrhuje se, aby reakce probíhala přes meziprodukt acetylid stříbra. Tato metoda je analogická azid-alkynové click chemii používané k tvorbě azolů.

Další metodyEdit

Jedna ze syntetických cest k pyrrolu zahrnuje dekarboxylaci mukátu amonného, amonné soli kyseliny moučné. Tato sůl se obvykle zahřívá v destilačním zařízení s glycerolem jako rozpouštědlem.

Biosyntéza pyrrolůEdit

Biosyntéza pyrrolových kruhů de novo začíná kyselinou aminolevulinovou (ALA), která se syntetizuje z glycinu a sukcinyl-CoA. ALA dehydratasa katalyzuje kondenzaci dvou molekul ALA prostřednictvím syntézy kruhu Knorrova typu za vzniku porfobilinogenu (PBG). Ten později reaguje za vzniku např. makrocyklů hemu a chlorofylu.

Prolin je biosynteticky odvozen z aminokyseliny L-glutamátu. Glutamát-5-semialdehyd se nejprve tvoří pomocí glutamát-5-kinázy (závislé na ATP) a glutamát-5-semialdehyd dehydrogenázy (která vyžaduje NADH nebo NADPH). Ten pak může buď spontánně cyklizovat za vzniku 1-pyrrolin-5-karboxylové kyseliny, která je redukována na prolin pyrrolin-5-karboxylátreduktázou (za použití NADH nebo NADPH), nebo se přemění na ornitin ornitinaminotransferázou, po níž následuje cyklizace ornitincyklodeaminázou za vzniku prolinu.

Zwitteriontová struktura obou enantiomerů prolinu: (S)-prolin (vlevo) a (R)-prolin

Prolin lze použít jako prekurzor aromatických pyrrolů v sekundárních přírodních produktech, stejně jako v prodigiosinech.

Obrázek 1: Proprolinové látky, které se vyskytují v organismech, v nichž se vyskytují: Struktura prodigiosinu 1 se zvýrazněním pyrolových kruhů A, B a C

Biosyntéza prodigiosinu zahrnuje konvergentní spojení tří pyrolových kruhů (na obrázku 1 označené A, B a C) z L-prolinu, L-serinu, L-methioninu, pyruvátu a 2-oktenalu.

Kruh A je syntetizován z L-prolinu cestou neribosomální peptidové syntázy (NRPS) (obr. 2), při níž je pyrrolidinový kruh prolinu dvakrát oxidován prostřednictvím FAD+ za vzniku pyrrolového kruhu A.

Kruh A je poté rozšířen cestou polyketidové syntázy za účelem začlenění L-serinu do kruhu B (obrázek 3). Fragment kruhu A je přenesen z peptidyl přenašečového proteinu (PCP) na acyl přenašečový protein (ACP) pomocí KS domény, následuje přenos na malonyl-ACP prostřednictvím dekarboxylační Claisenovy kondenzace. Tento fragment je pak schopen reagovat s maskovaným karbaniontem vzniklým dekarboxylací L-serinu zprostředkovanou PLP, který cyklizuje v dehydratační reakci za vzniku druhého pyrrolového kruhu. Tento meziprodukt je poté modifikován methylací (při níž se na alkohol v poloze 6 začlení methylová skupina z L-methioninu) a oxidací primárního alkoholu na aldehyd za vzniku struktury jádra kruhu A-B.

.