Pirrol
A pirrolt iparilag a furán ammóniával történő kezelésével állítják elő szilárd savas katalizátorok, például SiO2 és Al2O3 jelenlétében.
A pirrol a pirrolidin katalitikus dehidrogénezésével is előállítható.
Laboratóriumi útvonalakSzerkesztés
A pirrolgyűrű több szintézisét is leírták.
Hantzsch-pirrolszintézisSzerkesztés
A Hantzsch-pirrolszintézis a β-ketoészterek (1) reakciója ammóniával (vagy primer aminokkal) és α-haloketonokkal (2) szubsztituált pirrolok (3) előállítására.
Knorr-pirrolszintézis Szerkesztés
A Knorr-pirrolszintézis során egy α-amino-keton vagy egy α-amino-β-ketoészter reagál egy aktivált metilénvegyülettel. A módszer egy α-aminoketon (1) és egy olyan vegyület reakcióját foglalja magában, amely egy metiléncsoportot tartalmaz α egy karbonilcsoporthoz (a következő szénhez kötve) (2).
Paal-Knorr-pirrolszintézisSzerkesztés
A Paal-Knorr pirrolszintézisben egy 1,4-dikarbonil vegyület ammóniával vagy primer aminnal reagálva szubsztituált pirrolt képez.
Van Leusen reakcióSzerkesztés
A Van Leusen-reakciót pirrolok képzésére használhatjuk, a toszilmetil-izocianid (TosMIC) és egy enon reakciójával bázis jelenlétében, Michael-addícióval. Ezután egy 5-endo-ciklizációval keletkezik az 5-tagú gyűrű, amely a toszilcsoport eliminálásával reagál. Az utolsó lépés a tautomerizáció a pirrolhoz.
Barton-Zard szintézisSzerkesztés
A Barton-Zard-szintézis a Van Leusen-szintézishez hasonlóan zajlik. Egy izocianoacetát 1,4-addícióban reagál egy nitroalkénnel, majd 5-endo-dig ciklizáció, a nitrocsoport eliminációja és tautomerizáció következik.
Piloty-Robinson pirrolszintézisSzerkesztés
A Gertrude és Robert Robinsonról és Oskar Pilotyról elnevezett Piloty-Robinson pirrolszintézis kiindulási anyagai egy aldehid két ekvivalense és hidrazin. A termék egy pirrol, amely a 3. és 4. pozícióban szubsztituenseket tartalmaz. Az aldehid a diaminnal egy köztes di-imin (R-C=N-N=C-R) reakcióba lép. A második lépésben egy -sigmatróp átrendeződés megy végbe a következők között. Sósav hozzáadása gyűrűzáráshoz és ammóniavesztéshez vezet a pirrol kialakulásához. A mechanizmust Robinsonék dolgozták ki.
Egy módosításban a propionaldehidet először hidrazinnal, majd benzoil-kloriddal kezelik magas hőmérsékleten, mikrohullámú besugárzással segítve:
Cikloaddíción alapuló útvonalakSzerkesztés
A többszörös szubsztituenseket hordozó pirrolokat münchnonok és alkinek reakciójából nyerik. A reakciómechanizmus 1,3-dipoláris cikloaddíciót tartalmaz, amelyet a szén-dioxid elvesztése követ retro-Diels-Alder folyamat révén. Hasonló reakciók végezhetők azalaktonokkal is.
A pirrolok előállíthatók alkinek ezüstkatalizált ciklizációjával izonitrilekkel, ahol R2 egy elektronelvonó csoport, R1 pedig egy alkán, arilcsoport vagy észter. Disubsztituált alkinok példáiból is látták, hogy jelentős hozammal képezik a kívánt pirrolt. A reakció a javaslat szerint egy ezüst-acetilid köztiterméken keresztül megy végbe. Ez a módszer analóg az azolok előállítására használt azid-alkin-klikk-kémiával.
Egyéb módszerekSzerkesztés
A pirrol egyik szintetikus útvonala az ammónium-mukát, a nyáksav ammóniumsójának dekarboxilezése. A sót általában desztillációs berendezésben melegítik, glicerinnel mint oldószerrel.
Pirrolok bioszintéziseSzerkesztés
A pirrolgyűrűk de novo bioszintézise az aminolevulinsavval (ALA) kezdődik, amelyet glicinből és szukcinil-CoA-ból szintetizálnak. Az ALA-dehidratáz katalizálja két ALA-molekula kondenzációját egy Knorr-típusú gyűrűszintézis révén, hogy porfobilinogént (PBG) képezzen. Ez később reakcióba lépve képezi például a hem és a klorofill makrociklusokat.
A prolin bioszintetikusan az L-glutamát aminosavból származik. A glutamát-5-szemialdehid először a glutamát-5-kináz (ATP-függő) és a glutamát-5-szemialdehid-dehidrogenáz (amelyhez NADH vagy NADPH szükséges) segítségével képződik. Ez azután vagy spontán ciklizálódhat 1-pirrolin-5-karbonsavvá, amelyet a pirrolin-5-karboxilát-reduktáz (NADH vagy NADPH felhasználásával) prolinná redukál, vagy az ornitinaminotranszferáz ornitinná alakítja, majd az ornitin-ciklodeamináz ciklizálja prolinná.
A prolin a másodlagos természetes termékekben, például a prodigiozinokban aromás pirrolok prekurzoraként használható.
A prodigiozin bioszintézise három pirrol típusú gyűrű (az 1. ábrán A, B és C jelöléssel) konvergens összekapcsolását jelenti L-prolinból, L-szerinből, L-metioninból, piruvátból és 2-okténből.
A gyűrű A az L-prolinból a nemriboszomális peptidszintáz (NRPS) útvonalon keresztül szintetizálódik (2. ábra), ahol a prolin pirrolidingyűrűje kétszer oxidálódik FAD+-on keresztül, hogy az A pirrolgyűrű keletkezzen.
Az A gyűrű ezután a poliketid-szintáz útvonalon keresztül bővül, hogy az L-szerin beépüljön a B gyűrűbe (3. ábra). Az A gyűrű fragmentuma a peptidil-hordozó fehérjéről (PCP) egy KS-domén segítségével átkerül az acil-hordozó fehérjébe (ACP), majd dekarboxilatív Claisen-kondenzáción keresztül átkerül a malonyl-ACP-be. Ez a fragmentum ezután képes reagálni az L-szerin PLP által közvetített dekarboxilezéséből származó maszkolt karbanionnal, amely egy dehidratációs reakcióban ciklizálódik, és így keletkezik a második pirrolgyűrű. Ezt a köztiterméket ezután metilálással (amely az L-metioninból származó metilcsoportot építi be az alkoholra a 6-os pozícióban) és a primer alkohol aldehiddé oxidálásával módosítják, hogy az A-B gyűrű magszerkezeteket kapják.
