Pyrrol
Pyrrol fremstilles industrielt ved behandling af furan med ammoniak i nærværelse af faste sure katalysatorer, som SiO2 og Al2O3.
Pyrrol kan også dannes ved katalytisk dehydrogenering af pyrrolidin.
LaboratorieruterRediger
Der er beskrevet flere synteser af pyrrolringen.
Hantzsch pyrrolsynteseRediger
Hantzsch-pyrrolsyntese er en reaktion af β-ketoestere (1) med ammoniak (eller primære aminer) og α-haloketoner (2) for at give substituerede pyrroler (3).
Knorr-pyrrolsynteseRediger
Knorr-pyrrolsyntese indebærer reaktionen af en α-amino-keton eller en α-amino-β-ketoester med en aktiveret methylenforbindelse. Metoden indebærer reaktion af en α-aminoketon (1) og en forbindelse, der indeholder en methylengruppe α til (bundet til det næste kulstof til) en carbonylgruppe (2).
Paal-Knorr pyrrolsynteseRediger
I Paal-Knorr pyrrolsyntesen reagerer en 1,4-dicarbonylforbindelse med ammoniak eller en primær amin for at danne et substitueret pyrrol.
Van Leusen-reaktionRediger
Van Leusen-reaktionen kan bruges til at danne pyrroler, ved reaktion af tosylmethylisocyanid (TosMIC) med et enon i tilstedeværelse af base, i en Michael-addition. En 5-endo cyklisering danner derefter den 5-ledede ring, som reagerer for at fjerne tosylgruppen. Det sidste trin er tautomerisering til pyrrol.
Barton-Zard-synteseRediger
Barton-Zard-syntesen forløber på samme måde som Van Leusen-syntesen. Et isocyanoacetat reagerer med et nitroalken i en 1,4-addition, efterfulgt af 5-endo-dig cyklisering, eliminering af nitrogruppen og tautomerisering.
Piloty-Robinson-pyrrolsynteseRediger
Udgangsmaterialerne i Piloty-Robinson-pyrrolsyntesen, der er opkaldt efter Gertrude og Robert Robinson og Oskar Piloty, er to ækvivalenter af en aldehyd og hydrazin. Produktet er et pyrrol med substituenter i positionerne 3 og 4. Aldehydet reagerer med diaminen til en mellemliggende di-imin (R-C=N-N-N=C-R). I andet trin finder der en -sigmatropisk omlægning sted mellem. Tilsætning af saltsyre fører til ringlukning og tab af ammoniak til dannelse af pyrrol. Mekanismen blev udviklet af Robinsons.
I en modifikation behandles propionaldehyd først med hydrazin og derefter med benzoylchlorid ved høje temperaturer og assisteret af mikrobølgebestråling:
Cycloadditionsbaserede ruterRediger
Pyrroler med flere substituenter fås ved reaktion af münchnoner og alkyner. Reaktionsmekanismen omfatter 1,3-dipolar cycloaddition efterfulgt af tab af kuldioxid ved en retro-Diels-Alder-proces. Lignende reaktioner kan udføres ved hjælp af azalactoner.
Pyrroler kan fremstilles ved sølvkatalyseret cyklisering af alkyner med isonitriler, hvor R2 er en elektronslugende gruppe, og R1 er en alkan, en arylgruppe eller en ester. Eksempler på disubstituerede alkyner er også blevet set til at danne det ønskede pyrrol med et betydeligt udbytte. Det foreslås, at reaktionen foregår via et sølvacetylidintermediat. Denne metode er analog med azid-alkyne-klikkemien, der anvendes til at danne azoler.
Andre metoderRediger
En syntetisk vej til pyrrol omfatter dekarboxylering af ammoniummukat, ammoniumsaltet af mukinsyre. Saltet opvarmes typisk i en destillationsopstilling med glycerol som opløsningsmiddel.
Biosyntese af pyrrolerRediger
Den de novo biosyntese af pyrrolringe begynder med aminolevulinsyre (ALA), som syntetiseres fra glycin og succinyl-CoA. ALA-dehydratase katalyserer kondensationen af to ALA-molekyler via en Knorr-type ringsyntese for at danne porphobilinogen (PBG). Dette reagerer senere for at danne f.eks. makrocyklerne hæm og klorofyl.
Prolin er biosyntetisk afledt af aminosyren L-glutamat. Glutamat-5-semialdehyd dannes først af glutamat-5-kinase (ATP-afhængig) og glutamat-5-semialdehyd-dehydrogenase (som kræver NADH eller NADPH). Dette kan derefter enten spontant cykliseres til 1-pyrrolin-5-carboxylsyre, som reduceres til prolin af pyrrolin-5-carboxylatreduktase (ved hjælp af NADH eller NADPH), eller omdannes til ornithin af ornithinaminotransferase, efterfulgt af cyklisering af ornithincyclodeaminase til prolin.
Prolin kan anvendes som forløber for aromatiske pyrroler i sekundære naturprodukter, som i prodigiosiner.
Biosyntesen af Prodigiosin indebærer konvergent kobling af tre ringe af pyrroltypen (mærket med A, B og C i figur 1) fra L-prolin, L-serin, L-methionin, pyruvat og 2-octenal.
Ring A syntetiseres fra L-prolin gennem den nonribosomale peptidsyntase (NRPS)-vej (figur 2), hvor prolinets pyrrolidinring oxideres to gange gennem FAD+ for at give pyrrolring A.
Ring A udvides derefter via polyketidsyntasevejen for at inkorporere L-serin i ring B (figur 3). Ring A-fragmentet overføres fra peptidylbærerproteinet (PCP) til acylbærerproteinet (ACP) af et KS-domæne, efterfulgt af overførsel til malonyl-ACP via decarboxylativ Claisen-kondensation. Dette fragment er derefter i stand til at reagere med det maskerede carbanion, der er dannet fra den PLP-medierede dekarboxylering af L-serin, som cykliserer i en dehydreringsreaktion for at give den anden pyrrolring. Dette mellemprodukt modificeres derefter ved methylering (som inkorporerer en methylgruppe fra L-methionin på alkoholen i 6 positionen) og oxidation af den primære alkohol til aldehyd for at give de centrale A-B ringstrukturer.
