Pyrrol framställs industriellt genom behandling av furan med ammoniak i närvaro av fasta sura katalysatorer som SiO2 och Al2O3.

Pyrrol kan också bildas genom katalytisk dehydrogenering av pyrrolidin.

LaboratorievägarEdit

Flera synteser av pyrrolringen har beskrivits.

Hantzschs pyrrolsyntesEdit

Hantzsch pyrrolsyntesen är en reaktion av β-ketoestrar (1) med ammoniak (eller primära aminer) och α-haloketoner (2) för att ge substituerade pyrroler (3).

Knorr pyrrolsyntesEdit

Knorr-pyrrolsyntesen innebär att en α-aminoketon eller en α-amino-β-ketoester reagerar med en aktiverad metylenförening. Metoden innebär att en α-aminoketon (1) reagerar med en förening som innehåller en metylengrupp α till (bunden till nästa kol till) en karbonylgrupp (2).

Paal-Knorr pyrrolsyntesRedigera

I Paal-Knorr pyrrolsyntesen reagerar en 1,4-dikarbonylförening med ammoniak eller en primär amin för att bilda en substituerad pyrrol.

Van Leusen-reaktionRedigera

Van Leusen-reaktionen kan användas för att bilda pyrroler, genom reaktion av tosylmetylisocyanid (TosMIC) med en enon i närvaro av bas, i en Michael-addition. En 5-endo cyklisering bildar sedan den femdelade ringen, som reagerar för att eliminera tosylgruppen. Det sista steget är tautomerisering till pyrrolen.

Barton-Zard-syntesEdit

Barton-Zard-syntesen går till på ett sätt som liknar Van Leusen-syntesen. En isocyanoacetat reagerar med en nitroalken i en 1,4-addition, följt av 5-endo-dig cyklisering, eliminering av nitrogruppen och tautomerisering.

Piloty-Robinson-pyrrolsyntesEdit

Utgångsmaterialet i Piloty-Robinson-pyrrolsyntesen, uppkallad efter Gertrude och Robert Robinson och Oskar Piloty, är två ekvivalenter av en aldehyd och hydrazin. Produkten är en pyrrol med substituenter i positionerna 3 och 4. Aldehyden reagerar med diaminet till ett mellanliggande diamin (R-C=N-N-N=C-R). I det andra steget sker en -sigmatropisk omarrangemang mellan. Tillsats av saltsyra leder till ringstängning och förlust av ammoniak för att bilda pyrrolen. Mekanismen utvecklades av Robinsons.

I en modifiering behandlas propionaldehyd först med hydrazin och sedan med bensoylklorid vid höga temperaturer och med hjälp av mikrovågsstrålning:

Cycloadditionsbaserade rutterEdit

Pyrroler som bär på flera substitutioner erhålls från reaktionen av münchnoner och alkyner. Reaktionsmekanismen innefattar 1,3-dipolär cycloaddition följt av förlust av koldioxid genom en retro-Diels-Alder-process. Liknande reaktioner kan utföras med azalaktoner.

Pyrroler kan framställas genom silverkatalyserad cyklisering av alkyner med isonitriler, där R2 är en elektronåterkallande grupp och R1 är en alkan, arylgrupp eller ester. Exempel på disubstituerade alkyner har också visat sig bilda den önskade pyrrolen med betydande utbyte. Reaktionen föreslås gå via en silveracetylidintermediär. Denna metod är analog med den azid-alkyneklickkemi som används för att bilda azoler.

Andra metoderRedigera

En syntetisk väg till pyrrol innebär dekarboxylering av ammoniummukat, ammoniumsaltet av mucinsyra. Saltet värms vanligtvis i en destillationsuppställning med glycerol som lösningsmedel.

Biosyntes av pyrrolerEdit

Den de novo biosyntesen av pyrrolringar börjar med aminolevulinsyra (ALA), som syntetiseras från glycin och succinyl-CoA. ALA-dehydratas katalyserar kondensationen av två ALA-molekyler via en Knorr-typ ringsyntes för att bilda porphobilinogen (PBG). Detta reagerar senare för att bilda till exempel makrocyklerna heme och klorofyll.

Prolin är biosyntetiskt framställt från aminosyran L-glutamat. Glutamat-5-semialdehyd bildas först av glutamat-5-kinas (ATP-beroende) och glutamat-5-semialdehyddehydrogenas (som kräver NADH eller NADPH). Detta kan sedan antingen spontant cykliseras till 1-pyrrolin-5-karboxylsyra, som reduceras till prolin av pyrrolin-5-karboxylatreduktas (med hjälp av NADH eller NADPH), eller omvandlas till ornitin av ornitinaminotransferas, följt av cyklisering av ornitincyklodeaminas för att bilda prolin.

Zwitterionisk struktur för båda prolinenantiomerer: (S)-prolin (vänster) och (R)-prolin

Prolin kan användas som prekursor till aromatiska pyrroler i sekundära naturprodukter, som i prodigiosiner.

Figur 1: Struktur av Prodigiosin 1 med framhävande av A-, B- och C-pyrrolringarna

Biosyntesen av Prodigiosin innebär en konvergent koppling av tre ringar av pyrrooltyp (märkta A, B och C i figur 1) från L-prolin, L-serin, L-metionin, pyruvat och 2-octenal.

Ring A syntetiseras från L-prolin genom den nonribosomala peptidsyntesen (NRPS) (figur 2), där prolinets pyrrolidinring oxideras två gånger genom FAD+ för att ge pyrrolring A.

Ring A expanderas sedan via polyketidsyntasvägen för att inkorporera L-serin i ring B (figur 3). Ring A-fragmentet överförs från peptidylbärarproteinet (PCP) till acylbärarproteinet (ACP) av en KS-domän, följt av överföring till malonyl-ACP via dekarboxylativ Claisenkondensation. Detta fragment kan sedan reagera med den maskerade karbanjonen som bildas från den PLP-medierade dekarboxyleringen av L-serin, som cykliseras i en dehydreringsreaktion för att ge den andra pyrrolringen. Denna intermediär modifieras sedan genom metylering (som inkorporerar en metylgrupp från L-methionin på alkoholen i position 6) och oxidation av den primära alkoholen till aldehyd för att ge de centrala A-B-ringstrukturerna.

.