1. Сухой перегонкой аммонийной соли слизевой кислоты или действием аммиака на фуран в присутствии оксида алюминия:

2. Из ацетилена:

3. Получают при пропускании аммиака и паров бутиндиола-1,4 над катализатором при 300с:

4. При перегонке сукцинимида с цинковой пылью:

5. Восстановление смеси кетона с изонитрозокетона даёт гомологи или замещенные пирролы:

6. Взаимодейсвие фурана с аммиаком. Пропускание паров фурана с аммиаком над окисью алюминия при 400^оС дает пиррол (Ю.К. Юрьев):

Химические свойства

1.Галогенирование.Осуществляется с помощью хлористого сульфурила, брома в спиртовом растворе и триодид-иона (йод в растворе иодида калия), причем в результате иодирования образуется тетраиодпиррол-иодол, являющийся хорошим антисептиком:

2. Сульфирование. Пиррол осмоляются при действии минеральных кислот (проявляют ацидофобные свойства), т.е. в кислой среде протон связывает неподеленную пару электронов кислорода или азота, образуется оксониевый или аммониевый ион, обладающий свойствами диена с сопряженными двойными связями, который легко полимеризуется и осмоляется:

Поэтому сульфируют пиррол с помощью пиридинсульфотриоксида – комплекс пиридина с оксидом серы (VI) C₆H₅NSO₃:

3. Реакция электрофильного замещения (механизм и ориентация замещения):

Пирролидин (тетрагидропиррол, тетраметиленимин) – бесцветная жидкость с резким аммиачным запахом, Т_кип. = 86,6 °С. Он дымит на воздухе, хорошо растворим в воде и многих органических растворителях. Пирролидин является сильным основанием (рК_а = 11,27), поэтому легко образует соли с сильными минеральными и органическими кислотами. Это соединение обладает всеми химическими свойствами вторичных аминов. Пирролидин возбуждающе действует на ЦНС, при длительном воздействии снижает уровень гемоглобина в крови, усиливает диурез. ПДК_возд 0,1 мг/м³.

Кольцо пирролидина является структурным элементом многих биологически активных соединений, например никотина, алкалоидов группы тропана, алкалоида гигрина. В небольших количествах пирролидин содержится в листьях табака и опии.

Тетрапирролы представляют собой соединения, структурными элементами которых являются четыре пиррольных кольца. Многие из этих соединений содержат в молекуле особую группировку их четырех пиррольных ядер, соединенных между собой с помощью четырех метиновых (=СН–) мостиков в 16-членное кольцо – ядро порфина. В молекуле порфина (и порфиринов) имеется непрерывное сопряжение -связей (многоконтурная сопряженная -система), при этом максимальное -электронное взаимодействие охватывает 16-членный (С₁₂N₄) цикл, в котором порядок связей С=С и С=N достигает 1,5, а в ряде случаев и превышает его. Таким образом, 16-членный макроцикл (порфина) является ароматическим с повышенной термической устойчивостью, способным к реакциям электрофильного замещения. Сам порфин, как таковой, в природе не встречается и получен лишь синтетически. Он представляет собой высокоплавкое кристаллическое вещество темно-красного цвета:

При замещении атомов водорода в -положении пиррольных колец порфина на радикалы образуются порфирины. Многие важные природные соединения являются металлическими производными порфиринов. Следует отметить, что атомы азота в ядре порфина и в порфиринах неравноценны – два из них являются пиррольными (имеют кислотный характер), а два – пирролиновыми (имеют основной характер). Такое строение является исключительно благоприятным для образования комплексов с металлами (для «хелатизации»), что существенно для проявления этими соединениями физиологической активности. Биологическое значение этих природных соединений определяется природой ионов металлов и заместителями в ядре порфина. Если комплекс образован с помощью иона железа (Fe³⁺), то при определенных заместителях в порфине мы получаем гемин – красное вещество крови (основная часть гемоглобина).

Порфин является устойчивой ароматической системой. Величина энергии сопряжения порфина (840 кДж/моль) также свидетельствует о его высокой стабильности.

Применение пиррола и его производных

Пиррол содержится в каменноугольной смоле. Цикл пиррола – структурный фрагмент природных пигментов (например, гема, хлорофиллов, желчи, витамина В₁₂, некоторых антибиотиков), а также некоторых светостойких фталоцианиновых красителей.

Пиррол умеренно токсичен; его пары вызывают стойкое и упорное повышение температуры тела, ЛД₅₀ 74 мг/кг (кролики, перорально).

Пиррол используют для синтеза пирролидина и некоторых лекарственных средств. Он впервые был открыт Ф. Ф. Рунге в 1834 г. в каменноугольной смоле, в чистом виде получен Т. Андерсоном в 1858 г. при сухой перегонке рогов и копыт.

Кольцо пиррольно структурного фрагмента содержит биологически ак­тивных соединения, например никотин, алкалоиды группы тропана (атропина, кокаина, экгонина и другие), алкалоида гигрина, в небольших количествахвах пиррол содержится в листьях табака и в опии. Важнейшие производные пирролидина – пролин, 2-пирролидо, 1-винил-2-пирролидон, сукцинимид.

Пирролидин возбуждает центральную нервную систему, снижает (при длительном воздействии) содержание гемоглобина в крови, усиливает диурез ЛД₅₀ 0,3 г/кг (белые крысы, перорально), ПДК 0,1 мг/м.

Пирролидин и его производные – сырье для синтеза некоторых лекарственных средств.

Пирролизиновые алкалоиды, содержат в молекуле остаток пирролизидина. Обнаружены в 14 семействах, а также в животных организмах. Наиболее богаты этими алкалоидами растения родов бузутьник (Ligulana) и крестовник (Senecio) семейства сложноцветных, чернокорень (Cynoglossum), гелиотроп (Heliotropium) и трахелантус (Trachelanthus) семейства бурачниковых, кротолярия (Crotolana) семейства бобовых включает около 250 представителей.

Пирролизиновые алкалоиды обладают широким спектром биологической активности. Попадание в пищу растений, содержащих пирролизиновые алкалоиды, может вызвать массовые отравления людей и животных. Ряд пирролизиновые алкалоиды гепатотоксичны, оказывают канцерогенное действие, некоторые проявляют противоопухолевую активность (триходесмин, N-оксидиндицина), обнаруживают гипотензивные свойства.

Есть пирролизиновые алкалоиды применяемые в медицине. Наибольшее, значение среди них имеют платифиллин и саррацин, содержащиеся в растениях рода крестовник (Senecio).

Гемоглобин

Строение и функции гемоглобина. Гемоглобин вляется переносчиком кислорода от легких к тканям тела, представляет собою белок глобин, координационно связанный с гемом (гем – порфирин, содержащий в центре молекулы атом двухвалентного железа – Fe²⁺). Таким образом, гемин отличается от гема наличием трехвалентного железа (Fe³⁺) и аниона хлора (Cl^–).

Хлорофилл, его физиологическая функция. Зеленые пигменты растений – хлорофиллы являются магнийпроизводными порфирина, в их молекуле атомы азота связаны с магнием, при этом имеются другие заместители в ядре порфирина, например, хлорофилл – сложный эфир фитола – высокомолекулярного спирта, обладающего полиизопреноидным скелетом.

Хлорофиллу принадлежит выдающаяся роль в фотосинтезе – усвоении углекислого газа зелеными растениями за счет световой энергии с образованием органического вещества. Значительно более сложная порфириновая структура, включающая в себя ион кобальта и соединенная с гетероциклическим соединением – замещенным бензимидазолом, лежит в основе витамина В₁₂, который участвует в работе кроветворных органов (костный мозг), а также применяется для лечения ряда заболеваний.

Известны также ферментные системы, в составе которых в качестве проететической группы участвуют так называемые В₁₂-коферменты, или кобамидные коферменты. Порфириновые структуры играют огромную роль в окислительно-восстановительных реакциях в живых организмах, входят в состав ферментов каталазы, пероксидазы и цитохромов, участвующих в переносе электронов при окислительных процессах в клетках. Порфириновые структуры не исчерпывают всего многообразия природных соединений, в состав которых входят производные пиррола.

Индол. Одним из важнейших бензопроизводных пятичленных гетероциклов с одним гетероатомом является бензопиррол, или индол. Он сам и его производные являются биологически важными природными соединениями. Свое название индол получил в связи с тем, что впервые был получен из природного синего красителя индиго. Он найден также в каменноугольной смоле, образуется при гниении белков. Содержится в цветах жасмина, белой акации и апельсина.

Способы получения индола

1. Реакция А.Е.Чичибабинапропускание смеси анилина и ацетилена через нагретые трубы при 700С:

2.Реакция Э.Фишеранагревание фенилгидразонов с хлоридом цинка, серной или фосфорной кислотами:

Химические свойства

Реакции индола и его простых производных сходны с реакциями пиррола.