Pirrol
El pirrol se prepara industrialmente por tratamiento del furano con amoníaco en presencia de catalizadores ácidos sólidos, como SiO2 y Al2O3.
El pirrol también puede formarse por deshidrogenación catalítica de la pirrolidina.
Rutas de laboratorioEditar
Se han descrito varias síntesis del anillo de pirrol.
Síntesis de pirrol de HantzschEditar
La síntesis de pirrol de Hantzsch es la reacción de β-cetoésteres (1) con amoníaco (o aminas primarias) y α-halocetonas (2) para dar pirroles sustituidos (3).
Síntesis de pirrol de KnorrEditar
La síntesis de pirrol de Knorr implica la reacción de una α-amino-cetona o un α-amino-β-cetoéster con un compuesto de metileno activado. El método implica la reacción de una α-aminocetona (1) y un compuesto que contiene un grupo metileno α a (unido al siguiente carbono a) un grupo carbonilo (2).
Síntesis de pirrol de Paal-KnorrEditar
En la síntesis de pirrol de Paal-Knorr, un compuesto de 1,4-dicarbonilo reacciona con amoníaco o una amina primaria para formar un pirrol sustituido.
Reacción de Van LeusenEditar
La reacción de Van Leusen puede utilizarse para formar pirroles, mediante la reacción de tosilmetilisocianuro (TosMIC) con una enona en presencia de base, en una adición de Michael. A continuación, una ciclización de 5-endo forma el anillo de 5 miembros, que reacciona para eliminar el grupo tosilo. El último paso es la tautomerización al pirrol.
Síntesis de Barton-ZardEditar
La síntesis de Barton-Zard procede de forma similar a la síntesis de Van Leusen. Un isocianoacetato reacciona con un nitroalqueno en una adición 1,4, seguida de una ciclización 5-endo-dig, la eliminación del grupo nitro y la tautomerización.
Síntesis de pirrol de Piloty-RobinsonEditar
Los materiales de partida en la síntesis de pirrol de Piloty-Robinson, llamada así por Gertrude y Robert Robinson y Oskar Piloty, son dos equivalentes de un aldehído y la hidracina. El producto es un pirrol con sustituyentes en las posiciones 3 y 4. El aldehído reacciona con la diamina dando lugar a una di-imina intermedia (R-C=N-N=C-R). En el segundo paso, tiene lugar un reordenamiento -sigmotrópico entre. La adición de ácido clorhídrico conduce al cierre del anillo y a la pérdida de amoníaco para formar el pirrol. El mecanismo fue desarrollado por los Robinsons.
En una modificación, el propionaldehído se trata primero con hidracina y luego con cloruro de benzoilo a altas temperaturas y asistido por irradiación de microondas:
Rutas basadas en la cicloadiciónEditar
Los pirroles que llevan múltiples sustituyentes se obtienen a partir de la reacción de münchnones y alquinos. El mecanismo de reacción implica una cicloadición 1,3-dipolar seguida de la pérdida de dióxido de carbono por un proceso retro-Diels-Alder. Pueden llevarse a cabo reacciones similares utilizando azalactonas.
Los pirroles pueden prepararse mediante la ciclización catalizada por plata de alquinos con isonitrilos, donde R2 es un grupo que retira electrones y R1 es un alcano, un grupo arilo o un éster. También se han visto ejemplos de alquinos disustituidos que forman el pirrol deseado con un rendimiento considerable. Se propone que la reacción proceda a través de un intermedio acetiluro de plata. Este método es análogo a la química de clic de azida-alquino utilizada para formar azoles.
Otros métodosEditar
Una ruta sintética al pirrol implica la descarboxilación del mucato de amonio, la sal de amonio del ácido múcico. La sal se suele calentar en un montaje de destilación con glicerol como disolvente.
Biosíntesis de pirrolesEditar
La biosíntesis de novo de los anillos de pirrol comienza con el ácido aminolevulínico (ALA), que se sintetiza a partir de glicina y succinil-CoA. La ALA deshidratasa cataliza la condensación de dos moléculas de ALA mediante una síntesis de anillos de tipo Knorr para formar porfobilinógeno (PBG). Este reacciona posteriormente para formar, por ejemplo, los macrociclos hemo y clorofila.
La prolina se deriva biosintéticamente del aminoácido L-glutamato. El glutamato-5-semialdehído se forma primero por la glutamato 5-cinasa (dependiente de ATP) y la glutamato-5-semialdehído deshidrogenasa (que requiere NADH o NADPH). A continuación, puede ciclar espontáneamente para formar el ácido 1-pirrolina-5-carboxílico, que se reduce a prolina por la pirrolina-5-carboxilato reductasa (utilizando NADH o NADPH), o convertirse en ornitina por la ornitina aminotransferasa, seguida de ciclización por la ornitina ciclodeaminasa para formar prolina.
La prolina puede utilizarse como precursor de pirroles aromáticos en productos naturales secundarios, como en las prodigiosinas.
La biosíntesis de la prodigiosina implica el acoplamiento convergente de tres anillos de tipo pirrol (etiquetados A, B y C en la figura 1) a partir de L-prolina, L-serina, L-metionina, piruvato y 2-octenal.
El anillo A se sintetiza a partir de L-prolina a través de la vía de la sintasa peptídica no ribosomal (NRPS) (figura 2), en la que el anillo de pirrolidina de la prolina se oxida dos veces a través de FAD+ para dar lugar al anillo de pirrol A.
El anillo A se expande a continuación a través de la vía de la policétido sintasa para incorporar L-serina al anillo B (figura 3). El fragmento del anillo A se transfiere de la proteína transportadora de peptidilo (PCP) a la proteína transportadora de acilo (ACP) mediante un dominio KS, seguido de la transferencia a la malonil-ACP a través de la condensación decarboxilante de Claisen. Este fragmento es entonces capaz de reaccionar con el carbanión enmascarado formado a partir de la descarboxilación de la L-Serina mediada por la PLP, que se cicliza en una reacción de deshidratación para dar lugar al segundo anillo de pirrol. Este intermedio se modifica entonces por metilación (que incorpora un grupo metilo de la L-metionina al alcohol en la posición 6) y oxidación del alcohol primario al aldehído para dar lugar a las estructuras de anillo A-B del núcleo.
