Pyrrole
Le pyrrole est préparé industriellement par traitement du furane avec de l’ammoniac en présence de catalyseurs acides solides, comme SiO2 et Al2O3.
Le pyrrole peut également être formé par déshydrogénation catalytique de la pyrrolidine.
Routes de laboratoireEdit
Plusieurs synthèses du cycle pyrrole ont été décrites.
Synthèse de Hantzsch du pyrroleEdit
La synthèse de Hantzsch des pyrroles est la réaction de β-cétoesters (1) avec de l’ammoniac (ou des amines primaires) et des α-halocétones (2) pour donner des pyrroles substitués (3).
Synthèse de Knorr des pyrrolesEdit
La synthèse du pyrrole de Knorr implique la réaction d’une α-amino-cétone ou d’un α-amino-β-cétoester avec un composé méthylène activé. La méthode implique la réaction d’une α-aminocétone (1) et d’un composé contenant un groupe méthylène α à (lié au carbone suivant à) un groupe carbonyle (2).
Synthèse de pyrrole de Paal-KnorrEdit
Dans la synthèse du pyrrole de Paal-Knorr, un composé 1,4-dicarbonyle réagit avec l’ammoniac ou une amine primaire pour former un pyrrole substitué.
Réaction de Van LeusenEdit
La réaction de Van Leusen peut être utilisée pour former des pyrroles, par réaction de l’isocyanure de tosylméthyle (TosMIC) avec une énone en présence d’une base, dans une addition de Michael. Une cyclisation 5-endo forme ensuite le cycle à 5 chaînons, qui réagit pour éliminer le groupe tosyle. La dernière étape est la tautomérisation en pyrrole.
Synthèse de Barton-ZardEdit
La synthèse de Barton-Zard se déroule d’une manière similaire à la synthèse de Van Leusen. Un isocyanoacétate réagit avec un nitroalcène dans une addition 1,4, suivie d’une cyclisation 5-endo-dig, de l’élimination du groupe nitro et d’une tautomérisation.
Synthèse du pyrrole de Piloty-RobinsonEdit
Les produits de départ de la synthèse du pyrrole de Piloty-Robinson, nommée pour Gertrude et Robert Robinson et Oskar Piloty, sont deux équivalents d’un aldéhyde et de l’hydrazine. Le produit est un pyrrole avec des substituants en positions 3 et 4. L’aldéhyde réagit avec la diamine pour former une di-imine intermédiaire (R-C=N-N=C-R). Dans la deuxième étape, un réarrangement -sigmatropique a lieu entre. L’addition d’acide chlorhydrique entraîne la fermeture du cycle et la perte d’ammoniac pour former le pyrrole. Le mécanisme a été développé par les Robinson.
Dans une modification, le propionaldéhyde est traité d’abord avec de l’hydrazine puis avec du chlorure de benzoyle à haute température et assisté par irradiation par micro-ondes:
Voies basées sur la cycloadditionEdit
Les pyrroles portant des substituants multiples sont obtenus par la réaction de münchnones et d’alcynes. Le mécanisme de réaction implique une cycloaddition 1,3-dipolaire suivie d’une perte de dioxyde de carbone par un processus rétro-Diels-Alder. Des réactions similaires peuvent être réalisées en utilisant des azalactones.
Les pyrroles peuvent être préparés par cyclisation catalysée par l’argent d’alcynes avec des isonitriles, où R2 est un groupe attracteur d’électrons, et R1 est un alcane, un groupe aryle ou un ester. Des exemples d’alcynes disubstitués ont également permis de former le pyrrole souhaité avec un rendement considérable. Il est proposé de procéder à la réaction par l’intermédiaire d’un acétylure d’argent. Cette méthode est analogue à la chimie du clic azide-alkyne utilisée pour former des azoles.
Autres méthodesModification
Une voie de synthèse du pyrrole implique la décarboxylation du mucate d’ammonium, le sel d’ammonium de l’acide mucique. Le sel est généralement chauffé dans un montage de distillation avec du glycérol comme solvant.
Biosynthèse des pyrrolesEdit
La biosynthèse de novo des cycles pyrroliques commence par l’acide aminolévulinique (ALA), qui est synthétisé à partir de la glycine et du succinyl-CoA. La déshydratase de l’ALA catalyse la condensation de deux molécules d’ALA via une synthèse cyclique de type Knorr pour former le porphobilinogène (PBG). Celui-ci réagit ensuite pour former, par exemple, les macrocycles hème et chlorophylle.
La proline est biosynthétiquement dérivée de l’acide aminé L-glutamate. Le glutamate-5-semialdéhyde est d’abord formé par la glutamate 5-kinase (ATP-dépendante) et la glutamate-5-semialdéhyde déshydrogénase (qui nécessite du NADH ou du NADPH). Celui-ci peut ensuite soit se cycliser spontanément pour former l’acide 1-pyrroline-5-carboxylique, qui est réduit en proline par la pyrroline-5-carboxylate réductase (utilisant le NADH ou le NADPH), soit se transformer en ornithine par l’ornithine aminotransférase, suivie d’une cyclisation par l’ornithine cyclodéaminase pour former la proline.
La proline peut être utilisée comme précurseur de pyrroles aromatiques dans les produits naturels secondaires, comme dans les prodigiosines.
La biosynthèse de la Prodigiosine implique le couplage convergent de trois cycles de type pyrrole (étiquetés A, B et C dans la figure 1) à partir de la L-proline, de la L-sérine, de la L-méthionine, du pyruvate et du 2-octénal.
Le cycle A est synthétisé à partir de la L-proline par la voie de la nonribosomal peptide synthase (NRPS) (figure 2), dans laquelle le cycle pyrrolidine de la proline est oxydé deux fois par FAD+ pour donner le cycle pyrrole A.
Le cycle A est ensuite étendu via la voie de la polykétide synthase pour incorporer la L-sérine dans le cycle B (figure 3). Le fragment du cycle A est transféré de la protéine porteuse de peptidyle (PCP) à la protéine porteuse d’acyle (ACP) par un domaine KS, puis transféré à la malonyl-ACP par condensation de Claisen décarboxylative. Ce fragment est ensuite capable de réagir avec le carbanion masqué formé à partir de la décarboxylation de la L-Sérine médiée par la PLP, qui se cyclise dans une réaction de déshydratation pour donner le deuxième cycle pyrrole. Cet intermédiaire est ensuite modifié par méthylation (qui incorpore un groupe méthyle de la L-méthionine sur l’alcool en position 6) et oxydation de l’alcool primaire en aldéhyde pour donner les structures centrales du cycle A-B.
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