Il pirrolo
Il pirrolo è preparato industrialmente dal trattamento del furano con ammoniaca in presenza di catalizzatori acidi solidi, come SiO2 e Al2O3.
Il pirrolo può anche essere formato dalla deidrogenazione catalitica della pirrolidina.
Percorsi di laboratorioModifica
Sono state descritte diverse sintesi dell’anello del pirrolo.
Sintesi del pirrolo di HantzschModifica
La sintesi del pirrolo di Hantzsch è la reazione di β-chetoesteri (1) con ammoniaca (o ammine primarie) e α-haloketones (2) per dare pirroli sostituiti (3).
Sintesi del pirrolo di KnorrEdit
La sintesi del pirrolo di Knorr comporta la reazione di un α-ammino chetone o di un α-ammino-β-chetoster con un composto metilenico attivato. Il metodo prevede la reazione di un α-aminochetone (1) e un composto contenente un gruppo metilenico α a (legato al carbonio successivo a) un gruppo carbonilico (2).
Sintesi del pirrolo di Paal-KnorrModifica
Nella sintesi del pirrolo di Paal-Knorr, un composto 1,4-dicarbonile reagisce con ammoniaca o un’ammina primaria per formare un pirrolo sostituito.
Reazione di Van LeusenModifica
La reazione di Van Leusen può essere usata per formare pirroli, per reazione del tosilmetil isocianuro (TosMIC) con un enone in presenza di base, in una addizione di Michael. Una ciclizzazione 5-endo forma poi l’anello a 5 membri, che reagisce per eliminare il gruppo tosilico. L’ultimo passo è la tautomerizzazione al pirrolo.
Sintesi di Barton-ZardModifica
La sintesi di Barton-Zard procede in modo simile alla sintesi di Van Leusen. Un isocianoacetato reagisce con un nitroalchene in una 1,4-addizione, seguita da 5-endo-dig ciclizzazione, eliminazione del gruppo nitro, e tautomerizzazione.
Sintesi Piloty-Robinson del pirroloModifica
I materiali di partenza nella sintesi Piloty-Robinson del pirrolo, dal nome di Gertrude e Robert Robinson e Oskar Piloty, sono due equivalenti di un aldeide e idrazina. Il prodotto è un pirrolo con sostituenti nelle posizioni 3 e 4. L’aldeide reagisce con la diammina ad un intermedio di-imina (R-C=N-N=C-R). Nel secondo passo, un riarrangiamento -sigmatico ha luogo tra. L’aggiunta di acido cloridrico porta alla chiusura dell’anello e alla perdita di ammoniaca per formare il pirrolo. Il meccanismo è stato sviluppato dai Robinson.
In una modifica, la propionaldeide è trattata prima con idrazina e poi con cloruro di benzoile ad alte temperature e assistita da irradiazione a microonde:
Percorsi basati sulla ciclocloaddizioneEdit
I pirroli con sostituenti multipli sono ottenuti dalla reazione di münchnones e alcheni. Il meccanismo di reazione coinvolge 1,3-dipolar cycloaddition seguita da perdita di anidride carbonica da un processo retro-Diels-Alder. Reazioni simili possono essere eseguite usando gli azalattoni.
I pirroli possono essere preparati dalla ciclizzazione catalizzata dall’argento di alchini con isonitrili, dove R2 è un gruppo a rimozione di elettroni e R1 è un alcano, un gruppo arilico o un estere. Esempi di alchini disostituiti sono stati visti anche per formare il pirrolo desiderato in una resa considerevole. Si propone che la reazione proceda attraverso un intermedio di acetilide d’argento. Questo metodo è analogo alla chimica di click azide-alchine usata per formare azoli.
Altri metodiModifica
Una via sintetica al pirrolo coinvolge la decarbossilazione del mucato di ammonio, il sale di ammonio dell’acido mucico. Il sale è tipicamente riscaldato in una configurazione di distillazione con glicerolo come solvente.
Biosintesi dei pirroliModifica
La biosintesi de novo degli anelli pirrolici inizia con l’acido aminolevulinico (ALA), che è sintetizzato da glicina e succinil-CoA. L’ALA deidratasi catalizza la condensazione di due molecole di ALA attraverso una sintesi ad anello di tipo Knorr per formare il porfobilinogeno (PBG). Questo reagisce in seguito per formare, per esempio, i macrocicli eme e clorofilla.
La prolina deriva biosinteticamente dall’aminoacido L-glutammato. Il glutammato-5-semialdeide è prima formato dal glutammato 5-chinasi (ATP-dipendente) e dalla glutammato-5-semialdeide deidrogenasi (che richiede NADH o NADPH). Questo può poi spontaneamente ciclizzare per formare acido 1-pirrolina-5-carbossilico, che viene ridotto a prolina dalla pirrolina-5-carbossilato reduttasi (usando NADH o NADPH), o trasformato in ornitina dall’ornitina aminotransferasi, seguita dalla ciclodizzazione dall’ornitina ciclodeaminasi per formare prolina.
La prolina può essere usata come precursore di pirroli aromatici in prodotti naturali secondari, come nelle prodigiosine.
La biosintesi della Prodigiosina comporta l’accoppiamento convergente di tre anelli di tipo pirrolico (etichettati A, B e C nella figura 1) da L-prolina, L-serina, L-metionina, piruvato e 2-octenal.
L’anello A è sintetizzato dalla L-prolina attraverso la via della nonribosomal peptide synthase (NRPS) (figura 2), dove l’anello di pirrolidina della prolina è ossidato due volte attraverso FAD+ per produrre l’anello di pirrolo A.
L’anello A viene poi espanso attraverso la via dei poliketidi sintasi per incorporare la L-serina nell’anello B (figura 3). Il frammento dell’anello A viene trasferito dalla proteina trasportatrice peptidilica (PCP) alla proteina trasportatrice acilica (ACP) da un dominio KS, seguito dal trasferimento alla malonil-ACP tramite condensazione Claisen decarbossilativa. Questo frammento è poi in grado di reagire con il carbanione mascherato formato dalla decarbossilazione mediata dalla PLP della L-Serina, che ciclizza in una reazione di disidratazione per produrre il secondo anello pirrolico. Questo intermedio viene poi modificato dalla metilazione (che incorpora un gruppo metile dalla L-metionina sull’alcool in posizione 6) e dall’ossidazione dell’alcool primario all’aldeide per produrre le strutture ad anello A-B del nucleo.
