吡咯
性质与反应
酸碱性
吡咯碱性较其它胺类弱,其共轭酸的pK aH 约为–1到–2。这是因为氮原子上的一对电子与两个双键上的电子形成离域体系(Π 5 )。正因为如此,吡咯有芳香性,形成共轭酸后芳香体系被破坏,故吡咯氮不易结合质子。
吡咯有微弱酸性,其pK a 为16.5。用正丁基锂和氢化钠之类的强碱处理吡咯得其负离子,与亲电试剂如碘甲烷反应得N-甲基吡咯。
芳香性
与苯和其它五元杂环化合物比较,亲电取代反应活性吡咯>呋喃>噻吩>苯。吡咯亲电取代反应反应活性非常高,例如吡咯在氢氧化钠作用下与碘反应生成四碘吡咯。 这是由于吡咯π电子云密度高于苯,且碳正离子中间体非常稳定。吡咯硝化不宜直接使用硝酸,因易被氧化,常使用温和的非质子试剂硝酸乙酰酯;磺化也避免使用硫酸,常用吡啶与三氧化硫加合物作磺化试剂。
吡咯亲电取代反应α位活性更高,可通过曼尼希反应或Vilsmeier-Haack反应从吡咯制备α位上有取代基的衍生物。
吡咯与醛缩合得卟啉环,如苯甲醛与吡咯反应,冷凝得四苯基卟啉。对于取代吡咯,如已有基团为邻对位定位基,第二个基团进入相邻α位;如为间位定位基,则进入间位α位。
聚合
吡咯在浓酸中树脂化,在冷的稀酸或三氯化铁的甲醇溶液中聚合,得到导电化合物聚吡咯。
氧化
与其它胺一样,吡咯在空气中和光照下氧化变黑,生成聚吡咯和多种胺氧化物。因此吡咯使用前需要蒸馏。
蒸馏不纯的吡咯
得到无色透明的馏分
D-A反应
吡咯在一定条件下例如路易斯酸催化,或加热,高压而作为双烯体参与D-A反应。
鉴定
吡咯和被盐酸浸过的松木片作用,松木片会显鲜红色。
合成
工业上吡咯由呋喃在固体酸催化剂作用下与氨反应得到。
以氧化铝为催化剂,在氨的作用下可从呋喃和噻唑合成吡咯。这个反应名为Yurev合成,可实现吡咯、呋喃、噻吩环系的互变。
另一种方法是由 半乳糖二酸 ( 英语 : mucic acid ) 的铵盐脱水制得。通常用甘油作溶剂,加热半乳糖二酸铵,蒸出生成的吡咯。
取代吡咯的合成
取代吡咯有多种合成方法,较经典的有Knorr吡咯合成,Hantzsch吡咯合成与Paal-Knorr合成。
Piloty–Robinson吡咯合成 使用肼和2倍当量的醛做原料, 合成3,4位上具有特定取代基的吡咯。 反应生成二亚胺中间体(R–C=N−N=C–R),然后在盐酸作用下重排,失去一分子氨关环得取代吡咯。
改进的方法加入苯甲酰氯,在高温与微波照射反应:
在上述反应的第二步发生了[3,3]σ迁移。
相关条目
吡咯尿症 ( 英语 : Pyroluria )
四吡咯
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