Pirrolul se prepară industrial prin tratarea furanului cu amoniac în prezența unor catalizatori acizi solizi, cum ar fi SiO2 și Al2O3.

Pirrolul poate fi format, de asemenea, prin deshidrogenarea catalitică a pirrolidinei.

Rute de laboratorEdit

Au fost descrise mai multe sinteze ale inelului pirrol.

Sinteza pirrolului HantzschEdit

Sinteza Hantzsch a pirrolului constă în reacția β-cetoesterilor (1) cu amoniac (sau amine primare) și α-halocetone (2) pentru a obține pirrole substituite (3).

Sinteza Knorr a pirroluluiEdit

Sinteza Knorr a pirrolului implică reacția unei α-amino cetone sau a unui α-amino-β-cetoester cu un compus metilenic activat. Metoda implică reacția unei α-aminocetone (1) și a unui compus care conține o grupare metilenică α la (legată la următorul carbon față de) o grupare carbonil (2).

Sinteza de pirrol Paal-KnorrEdit

În sinteza pirolului Paal-Knorr, un compus 1,4-dicarbonil reacționează cu amoniac sau cu o amină primară pentru a forma un pirrol substituit.

Reacția Van LeusenEdit

Reacția Van Leusen poate fi folosită pentru a forma pirrole, prin reacția tosilmetilizocianurii (TosMIC) cu o enonă în prezența unei baze, într-o adiție Michael. O ciclizare 5-endo formează apoi inelul cu 5 membri, care reacționează pentru a elimina gruparea tosil. Ultima etapă este tautomerizarea la pirol.

Sinteza Barton-ZardEdit

Sinteza Barton-Zard procedează într-un mod similar cu sinteza Van Leusen. Un izocianoacetat reacționează cu o nitroalchena într-o adiție 1,4, urmată de o ciclitizare 5-endo-dig, eliminarea grupei nitro și tautomerizare.

Sinteza pirolului Piloty-RobinsonEdit

Materialele de plecare în sinteza pirolului Piloty-Robinson, numită după Gertrude și Robert Robinson și Oskar Piloty, sunt doi echivalenți ai unei aldehide și hidrazină. Produsul este un pirrol cu substituenți în pozițiile 3 și 4. Aldehida reacționează cu diamina pentru a obține o di-imină intermediară (R-C=N-N-N=C-R). În a doua etapă, are loc o rearanjare -sigmatropică între. Adăugarea de acid clorhidric conduce la închiderea inelului și pierderea amoniacului pentru a forma pirrolul. Mecanismul a fost dezvoltat de Robinsoni.

Într-o modificare, propionaldehida este tratată mai întâi cu hidrazină și apoi cu clorură de benzoil la temperaturi ridicate și asistată de iradiere cu microunde:

Rute bazate pe cicloadițieEdit

Pirolele purtând substituenți multipli se obțin din reacția dintre münchnone și alchine. Mecanismul de reacție implică o cicloadiție 1,3-dipolară urmată de pierderea de dioxid de carbon printr-un proces retro-Diels-Alder. Reacții similare se pot realiza folosind azalactoni.

Pirrolele pot fi preparate prin ciclarea catalizată cu argint a alchenelor cu izonitrili, unde R2 este o grupare retragătoare de electroni, iar R1 este un alcan, o grupare aril sau un ester. Exemple de alchene disubstituite au fost, de asemenea, observate pentru a forma pirrolul dorit cu un randament considerabil. Se propune ca reacția să se desfășoare prin intermediul unui intermediar acetilură de argint. Această metodă este analogă cu chimia click azidă-alchină utilizată pentru formarea azolilor.

Alte metodeEdit

O altă cale de sinteză pentru obținerea pirrolului implică decarboxilarea mucatului de amoniu, sarea de amoniu a acidului mucic. Sarea este de obicei încălzită într-o instalație de distilare cu glicerol ca solvent.

Biosinteza pirrolilorEdit

Biosinteza de novo a inelelor de pirrol începe cu acidul aminolevulinic (ALA), care este sintetizat din glicină și succinil-CoA. ALA deshidrataza ALA catalizează condensarea a două molecule de ALA prin intermediul unei sinteze a inelului de tip Knorr pentru a forma porfobilinogen (PBG). Acesta reacționează ulterior pentru a forma, de exemplu, macrociclurile heme și clorofilă.

Prolina este derivată biosintetic din aminoacidul L-glutamat. Glutamatul-5-semialdehidă se formează mai întâi prin glutamat-5-kinaza (dependentă de ATP) și glutamat-5-semialdehidă dehidrogenază (care necesită NADH sau NADPH). Aceasta poate apoi fie să se ciclice spontan pentru a forma acidul 1-pirrolină-5-carboxilic, care este redus la prolină de către pirrolină-5-carboxilat reductaza (folosind NADH sau NADPH), fie transformat în ornitină de către ornitină aminotransferataza, urmată de ciclizare de către ornitină ciclodeaminaza pentru a forma prolină.

Structura zwitterionică a ambilor enantiomeri ai prolinei: (S)-prolină (stânga) și (R)-prolină

Prolina poate fi utilizată ca precursor al pirrolilor aromatici în produse naturale secundare, ca în prodigiosine.

Figura 1: Structura Prodigiosinei 1 care evidențiază inelele de pirrol A, B și C

Biosina presupune cuplarea convergentă a trei inele de tip pirrol (etichetate A, B și C în figura 1) din L-prolină, L-serină, L-metionină, piruvat și 2-octenal.

Inelul A este sintetizat din L-prolină prin calea sintezei peptidelor nonribosomale (NRPS) (figura 2), în care inelul pirrolidinic al prolinei este oxidat de două ori prin FAD+ pentru a produce inelul pirrolic A.

Inelul A este apoi extins prin intermediul căii poliketidei sintetazei pentru a încorpora L-serina în inelul B (figura 3). Fragmentul inelului A este transferat de la proteina purtătoare de peptidil (PCP) la proteina purtătoare de acili (ACP) printr-un domeniu KS, urmat de transferul la malonil-ACP prin condensare Claisen decarboxilativă. Acest fragment este apoi capabil să reacționeze cu carbanionul mascat format în urma decarboxilării L-Serinei mediată de PLP, care se ciclicizează într-o reacție de deshidratare pentru a produce al doilea inel de pirrol. Acest intermediar este apoi modificat prin metilare (care încorporează o grupare metil din L-metionină pe alcoolul din poziția 6) și oxidarea alcoolului primar în aldehidă pentru a obține structurile nucleului inelului A-B.

.