Pyrrol otrzymuje się przemysłowo przez traktowanie furanu amoniakiem w obecności stałych katalizatorów kwasowych, takich jak SiO2 i Al2O3.

Pyrrol może być również tworzony przez katalityczne odwodornienie pirolidyny.

Drogi laboratoryjneEdit

Opisano kilka syntez pierścienia pirrolu.

Synteza pirrolu HantzschaEdit

Synteza pirroli Hantzscha polega na reakcji β-ketoestrów (1) z amoniakiem (lub aminami pierwszorzędowymi) i α-haloketonami (2) w celu otrzymania podstawionych pirroli (3).

Synteza pirroli KnorraEdit

Synteza piroli Knorra polega na reakcji α-aminoketonu lub α-amino-β-ketoestru z aktywowanym związkiem metylenowym. Sposób obejmuje reakcję α-aminoketonu (1) i związku zawierającego grupę metylenową α do (związaną z następnym węglem do) grupy karbonylowej (2).

Synteza pirrolu Paala-KnorraEdit

W syntezie Paal-Knorr pyrrole, związek 1,4-dikarbonylowy reaguje z amoniakiem lub aminą pierwszorzędową tworząc podstawiony pirrol.

Reakcja Van LeusenaEdit

Reakcja Van Leusena może być stosowana do tworzenia pirroli, poprzez reakcję izocyjanku tosylometylowego (TosMIC) z enonem w obecności zasady, w reakcji addycji Michaela. Następnie w wyniku cyklizacji 5-endo powstaje pierścień 5-mankietowy, który reaguje w celu wyeliminowania grupy tosylowej. Ostatnim etapem jest tautomeryzacja do pirrolu.

Synteza Bartona-ZardaEdit

Synteza Bartona-Zarda przebiega w sposób podobny do syntezy Van Leusena. Izocyjanooctan reaguje z nitroalkenem w reakcji 1,4-addycji, po której następuje cyklizacja 5-endo-dig, eliminacja grupy nitrowej i tautomeryzacja.

Synteza pirolu Piloty’ego-RobinsonaEdycja

Materiałami wyjściowymi w syntezie pirolu Piloty’ego-Robinsona, nazwanej tak dla Gertrudy i Roberta Robinsonów oraz Oskara Piloty’ego, są dwa równoważniki aldehydu i hydrazyna. Produktem jest pyrrol z podstawnikami w pozycjach 3 i 4. W reakcji aldehydu z diaminą powstaje pośrednia di-imina (R-C=N-N=C-R). W drugim etapie zachodzi -sigmatropowa rearanżacja pomiędzy. Dodanie kwasu solnego prowadzi do zamknięcia pierścienia i utraty amoniaku, tworząc pirrol. Mechanizm został opracowany przez Robinsonów.

W jednej z modyfikacji, propionaldehyd jest traktowany najpierw hydrazyną, a następnie chlorkiem benzoilu w wysokich temperaturach i wspomagany promieniowaniem mikrofalowym:

Szlaki oparte na cykloaddycjiEdit

Pirole posiadające wiele podstawników są otrzymywane z reakcji münchnonów i alkinów. Mechanizm reakcji obejmuje 1,3-dipolarną cykloaddycję, po której następuje utrata ditlenku węgla w procesie retro-Dielsa-Aldera. Podobne reakcje można przeprowadzić z użyciem azalaktonów.

Pirole można otrzymać w wyniku katalizowanej srebrem cyklizacji alkinów z izonitrylami, gdzie R2 jest grupą odbierającą elektrony, a R1 jest alkanem, grupą arylową lub estrem. Zaobserwowano również, że przykłady niepodstawionych alkinów tworzą pożądany pirrol ze znaczną wydajnością. Proponuje się, aby reakcja przebiegała poprzez pośredni acetylid srebra. Metoda ta jest analogiczna do azydkowo-alkilowej chemii typu „click” stosowanej do tworzenia azoli.

Inne metodyEdit

Jedna syntetyczna droga do pirrolu obejmuje dekarboksylację śluzanu amonu, soli amonowej kwasu śluzowego. Sól jest zwykle ogrzewana w układzie destylacyjnym z glicerolem jako rozpuszczalnikiem.

Biosynteza pirroliEdit

Biosynteza de novo pierścieni pirrolu rozpoczyna się od kwasu aminolewulinowego (ALA), który jest syntetyzowany z glicyny i bursztynylo-CoA. Dehydrataza ALA katalizuje kondensację dwóch cząsteczek ALA poprzez syntezę pierścienia typu Knorra, tworząc porfobilinogen (PBG). To później reaguje, aby utworzyć, na przykład, makrocykle hemu i chlorofilu.

Prolina jest biosyntetycznie pochodzi z aminokwasu L-glutaminianu. Glutaminian-5-semialdehyd jest najpierw tworzony przez 5-kinazę glutaminianu (ATP-zależną) i dehydrogenazę glutaminianu-5-semialdehydu (która wymaga NADH lub NADPH). To może następnie albo spontanicznie cyklizować do utworzenia kwasu 1-pirolino-5-karboksylowego, który jest redukowany do proliny przez reduktazę pirolino-5-karboksylanową (przy użyciu NADH lub NADPH), albo przekształcony w ornitynę przez aminotransferazę ornityny, po czym następuje cyklizacja przez cyklodeaminę ornityny do utworzenia proliny.

Struktura zwitterionowa obu enancjomerów proliny: (S)-proliny (po lewej) i (R)-proliny

Prolina może być stosowana jako prekursor aromatycznych piroli we wtórnych produktach naturalnych, jak w prodigiozynach.

Rysunek 1: Struktura Prodigiozyny 1 z podkreśleniem pierścieni pirolu A, B i C

Biosynteza Prodigiozyny obejmuje konwergentne sprzężenie trzech pierścieni typu pirolu (oznaczonych jako A, B i C na rysunku 1) z L-proliny, L-seryny, L-metioniny, pirogronianu i 2-oktenalu.

Pierścień A jest syntetyzowany z L-proliny poprzez szlak syntazy peptydów nierybosomalnych (NRPS) (rysunek 2), w którym pierścień pirolidynowy proliny jest utleniany dwukrotnie przez FAD+ w celu uzyskania pierścienia pirolowego A.

Pierścień A jest następnie rozszerzany przez szlak syntazy poliketydowej w celu włączenia L-seryny do pierścienia B (rysunek 3). Fragment pierścienia A jest przenoszony z białka nośnika peptydylowego (PCP) do białka nośnika acylowego (ACP) przez domenę KS, a następnie przenoszony do malonylo-ACP przez dekarboksylacyjną kondensację Claisena. Fragment ten jest następnie zdolny do reakcji z zamaskowanym karbanionem powstałym w wyniku dekarboksylacji L-seryny z udziałem PLP, który cyklizuje w reakcji dehydratacji, dając drugi pierścień pirolowy. Ten półprodukt jest następnie modyfikowany przez metylację (która włącza grupę metylową z L-metioniny na alkohol w pozycji 6) i utlenianie pierwotnego alkoholu do aldehydu, aby uzyskać podstawowe struktury pierścienia A-B.

.