Главная » Гетероциклические соединения » Пиррол

Пиррол



Пиррол – С4Н4NH – пятичленный гетероцикл с одним атомом азота.

 

Электронное строение молекулы пиррола

Электронное строение молекулы пиррола объясняет его свойства как слабой кислоты и ароматического соединения.

В отличие от пиридина, электронная пара атома азота в пирроле входит в состав ароматической системы, поэтому пиррол практически лишен основных свойств.

Атомы углерода и азота находятся в состоянии sp2-гибридизации. σ-Связи C–C, C–H и C–N образованы гибридными орбиталями. Цикл имеет плоское строение. На негибридной р-орбитали азота находится неподеленная пара электронов, которая вступает в сопряжение с четырьмя р-электронами атомов углерода, находящихся на негибридных орбиталях.

Таким образом, в циклической системе сопряжения находится 6 электронов, что определяет ароматические свойства пиррола.

Физические свойства

Пиррол – бесцветная жидкость с запахом хлороформа, Ткип= 1300С, практические не растворим в воде, растворяется в спирте и ацетоне, на воздухе быстро окисляется и темнеет.

Сосновая лучина, смоченная соляной кислотой, окрашивается парами пиррола в красный цвет (отсюда название pyrrol – «красное масло»).

Химические свойства

Кислотные свойства

Связывание неподеленной электронной пары атома азота системой сопряжения приводит к резкому ослаблению основных и проявлению кислотных свойств.

1. Взаимодействие с активными металлами

Как слабая кислота пиррол вступает в реакцию с металлическим калием, образуя соль — пиррол-калий (пироллат калия):

Ароматические свойства

1. Реакции присоединения

Гидрирование

Гидрирование пиррола приводит к образованию пирролидина.

При гидрировании пиррола образуется пирролидин – циклический вторичный амин, проявляющий значительные основные свойства.

Полимеризация

Под действием сильных минеральных кислот пиррол вступает в реакции полимеризации.

Сильные минеральные кислоты могут вытягивать электронную пару атома азота из ароматической системы, при этом ароматичность нарушается, и пиррол превращается в неустойчивое соединение, которое сразу полимеризуется. Неустойчивость пиррола в кислой среде называют «ацидофобностью».

2. Реакции электрофильного замещения

Нитрование

Пиррол как ароматическое соединение склонен к реакциям электрофильного замещения, которые протекают преимущественно у α-атома углерода (соседнего с атомом азота). Поскольку пиррол под действием кислот полимеризуется,  то для проведения замещения используют реагенты, не содержащие протонов.

Так, для нитрования пиррола используют ацетилнитрат:

Сульфирование

Для сульфирования пиррола используют комплекс пиридина с оксидом серы (VI):

Галогенирование

Пиррол значительно активнее бензола в реакциях электрофильного замещения, т.к. атом азота, предоставляя в систему сопряжения два электрона (+М-эффект), повышает электронную плотность в цикле.

Пиррол может вступать в реакции замещения, в ходе которых замещаются атомы водорода при атомах углерода:

Способы получения

1. Получение из фурана и тиофена

Аммонолиз пятичленных циклов с другими гетероатомами — тиофена и фурана (реакция Юрьева).

2. Получение из ацетилена

Пиррол получают конденсацией ацетилена с аммиаком.

Биологическая роль 

Производные пиррола являются биологически важными природными соединениями. Пиррольные структуры содержатся в гемоглобине, хлорофилле, витамине В12 и некоторых других природных соединениях. В состав молекул этих сложных веществ входит тетрапиррольный фрагмент (порфин)

в виде комплекса с металлом:

где Ме — металл
(Fe в гемоглобине, Mg в хлорофилле, Co в витамине В12) — порфирины

Замещенные порфины называют порфиринами.

Гетероциклические соединения




Написать комментарий

WP-SpamFree by Pole Position Marketing