Il pirrolo: un eterociclo aromatico a cinque termini

Il pirrolo e le sue caratteristiche principali

Il pirrolo è un eterociclo aromatico avente formula C4H5N, composto da quattro atomi di carbonio e un atomo di azoto che contribuisce al sestetto aromatico. A differenza delle ammine secondarie, ha una basicità molto bassa (Kb = 2.5 · 10-14), mostrando anche caratteristiche anfotere in quanto è anche un acido molto debole.

Questo nucleo è presente in numerosi composti naturali di rilevanza, come la clorofilla, l’emina, la vitamina B12, i pigmenti biliari e molti alcaloidi. Si ritrova anche tra i prodotti di distillazione del catrame o di materiali proteici.

Il pirrolo deve essere considerato un ibrido di risonanza tra le strutture che mostrano una carica formale positiva sull’eteroatomo e negativa sui carboni: la densità elettronica è maggiore nelle posizioni 2 e 5 piuttosto che in quelle 3 e 4.

Reattività del pirrolo

a)

Sostituzione elettrofila

: il pirrolo presenta una notevole reattività verso l’attacco di reagenti elettrofili a causa del contributo elettronico dell’eteroatomo. Nello specifico, è simile alla reattività di un nucleo aromatico attivato come il fenolo. Tuttavia, l’ambiente fortemente acido deve essere evitato a causa dell’instabilità del pirrolo in tali condizioni.

b)

Riduzione

: il pirrolo e i suoi derivati non sono ridotti con facilità. L’idrogenazione catalitica in presenza di platino in ambiente acido e in condizioni drastiche porta al tetraidroderivato, noto come pirrolidina, che trova impiego come solvente in numerose reazioni organiche.

Una reazione importante della chimica del pirrolo è l’introduzione diretta di un gruppo aldeidico con il metodo di Vilsmeier-Haak.

Metodi di sintesi del pirrolo

L’anello del pirrolo è sintetizzato principalmente tramite reazioni di ciclizzazione di una catena a quattro atomi di carbonio. Queste reazioni avvengono con composti contenenti un gruppo amminico o tramite reazioni di ciclizzazione con formazione del legame C3-C4.

a)

Sintesi di Knorr

: consiste nella riduzione di un α-amminochetone in presenza di un chetone con un gruppo etilenico attivato.

b)

Sintesi di Hantzsch

: i pirroli si formano per condensazione a freddo in ammoniaca o in un’ammina primaria, di un β-chetoestere e di un α-alogeno chetone (o anche α,β –dicloroetil-etiletere). Come prodotti secondari si ottengono furani.