13. Пирролы: реакции и методы синтеза
Пиррол [1] и простые алкилпирролы представляют собой бесцветные жидкости с относительно слабым запахом, напоминающим запах анилина, которые так же, как и анилины, темнеют в результате самопроизвольного окисления. Пиррол сам по себе коммерчески доступен и получается в промышленности газофазной реакцией фурана и аммиака, катализируемой оксидом алюминия.
Впервые пиррол был выделен из каменноугольной смолы в 1834 году и затем в 1857 году получен в результате сухой перегонки костной муки; последний процесс аналогичен используемому ранее лабораторному методу синтеза пиррола, основанному на сухой перегонке аммонийной соли слизевой кислоты. Само слово «пиррол» происходит от греческого «красный», это связано с тем, что пиррол придаёт яркую красную окраску сосновым стружкам, смоченным в концентрированной соляной кислоте.

Первоначальные исследования в области химии пиррола были связаны с деградацией двух важных пигментов: гема — пигмента крови, обеспечивающего процесс дыхания, и хлорофилла — зелёного пигмента растений, ответственного за процесс фотосинтеза [2] Разложение этих пигментов привело к получению смеси алкилпирролов. Хлорофилл и гем синтезируются в живой клетке из порфобилиногена, причём только ароматические пирролы играют чрезвычайно важную роль в основном метаболизме [3] [4].

В конечном итоге все жизненные процессы на земле связаны с процессом включения атмосферного диоксида углерода в углеводы. Этот процесс, называемый фотосинтезом, требует больших энергетических затрат и источником энергии для него служит солнечный свет. На первой стадии этого сложного процесса происходит поглощение фотона пигментами, причём в многоклеточных растениях ключевую роль на этой стадии играет хлорофилл-α.
Энергия фотонов впоследствии превращается в химическую энергию, которая используется для связывания атомов углерода, включённых в молекулы диоксида углерода, что в конце концов сопровождается высвобождением кислорода Таким образом в качестве побочного продукта в этом процессе выделяется молекулярный кислород, обеспечивающий эволюцию всех аэробных организмов, в том числе и человека.

Гемоглобин переносит кислород от лёгких в сеть артериальных кровеносных сосудов млекопитающих и состоит из белка глобина, связанного с простетической группой — пигментом гемом. Чрезвычайно близкое структурное родство гема и хлорофилла поразительно и даёт возможность предположить их общее эволюционное происхождение. В окисленном гемоглобине присутствует шестикоординированное железо(II), которое связано с атомом азота имидазольного фрагмента белка гистидина, расположенного с одной стороны плоскости макроцикла, и молекулярным кислородом, находящимся с другой стороны. Гем без железа(II) называется протопорфирином IX, а незамещённый макроцикл называется порфирином. Гем также входит в состав цитохромов [5] — ферментов, обеспечивающих перенос электронов.

Витамин В12 [6] также представляет собой производное порфобилиногена, однако, хотя его строение родственно хлорофиллу и гему, существуют определённые отличия. Соответствующий незамещённый макроцикл называется коррином.

Кеторолак обладает анальгетическим и противовоспалительным действием и эквивалентен сульфату морфина по своей способности облегчать послеоперационные боли. Аторвастатин используется для понижения уровня холестерина.
Глава 13
- 13. Пирролы: реакции и методы синтеза
- 13.1. Реакции с электрофильными реагентами
- 13.1.1. Протонирование
- 13.1.1.1. Реакции протонированных пирролов
- 13.1.2. Нитрование
- 13.1.3. Сульфирование и реакции с использованием других серосодержащих электрофильных реагентов
- 13.1.4. Галогенирование
- 13.1.5. Ацилирование
- 13.1.6. Алкилирование
- 13.1.7. Конденсация с альдегидами и кетонами
- 13.1.8. Конденсации с иминами и иминиевыми ионами
- 13.1.9. Сочетание с солями диазония
- 13.2. Реакции с окислителями
- 13.3. Реакции с нуклеофильными реагентами
- 13.4. Реакции с основаниями
- 13.4.1. Депротонирование атома азота
- 13.4.2. Депротонирование по атому углерода
- 13.5. Реакции N-металлированных производных пиррола
- 13.5.1. Литий-, натрий-, калий-, магний- и цинкорганические производные
- 13.6. Реакции C-металлированных производных пиррола
- 13.6.1. Литийорганические производные
- 13.6.2. Реакции, катализируемые палладием
- 13.7. Реакции с радикальными реагентами
- 13.8. Реакции с восстановителями
- 13.9. Электроциклические реакции (основного состояния)
- 13.10. Реакции с карбенами и карбеноидами
- 13.11. Фотохимические реакции
- 13.12. Реакции пиррил-C-X-соединений
- 13.13. Пирролальдегиды и пирролкетоны
- 13.14. Пирролкарбоновые кислоты
- 13.15. Эфиры пирролкарбоновых кислот
- 13.16. Галогенопирролы
- 13.17. Окси- и аминопирролы
- 13.17.1. 2-Оксипирролы
- 13.17.2. 3-Оксипирролы
- 13.17.3. Аминопирролы
- 13.18. Методы синтеза пирролов
- 13.18.1. Синтез кольца
- 13.18.1.1. Из 1,4-дикарбонильных соединений и аммиака или первичных аминов
- 13.18.1.2. Из α-аминокарбонильных соединений и активированных кетонов
- 13.18.1.3. Из α-галогенокарбонильных соединений
- 13.18.1.4. Из тозилметилизоцианида и α,β-непредельных эфиров или кетонов и из изоцианоацетатов и α,β-непредельных нитросоединений
- 13.18.1.5. Из 1,3-дикарбонильных соединений и эфиров глицина
- 13.18.1.6. Из алкинов и оксидооксазолиевых солей
- 13.18.2.1. Некоторые современные общие подходы к синтезу пиррола
- 13.18.2.2. Из альдегидов, аминов и нитроалканов
- 13.18.2.3. Из 4-аминоацетиленов и из 4-аминоацетиленовых кетонов
- 13.18.2.4. Из 2-аминокетонов через промежуточное образование алкилиденкарбенов
- 13.18.3. Примеры синтезов некоторых важных производных пиррола
- 13.18.3.1. Порфобилиноген
- 13.18.3.2. Октаэтилпорфирин
- 13.18.3.3. Октаэтилпорфирин
- 13.18.3.4. Октаэтилгемипорфицен
- 13.18.3.5. Бензо[1,2-b:4,3-b’]дипиррол
- 13.18.3.6. Эпибатидин
Дополнительно:
Книга бельгийской исследовательницы, ученицы и сотрудницы лауреата Нобелевской ...
Новые воззрения в органической химии. Органическая химия для углублённого изучения Москва, 1960 год. Государственное издательство иностранной литературы. ...
Синтез полимеров методом поликонденсации представляет значительный интерес при ...
История великого закона Москва, 1952 год. Издательство «Молодая гвардия». С иллюстрациями. Издательский ...