Pyrrole

Définition

Le pyrrole est un produit chimique organique hétérocyclique aromatique à cinq chaînons. Les pyrroles sont des composants qui signent des cycles aromatiques plus longs, y compris les porphyrines d'hème, les chlorines et les bactériochlorines, les chlorophylles et la corrine cyclique. Il est l'unité de base des tétrapyrroles.

Les pyrroles (formule brute C₄H₅N) ont une très faible basicité par rapport aux amines et autres composés aromatiques comme la pyridine (avec azote) où le cycle de l'azote ne se lie pas à l'atome d'hydrogène. En effet, la paire d'électrons non partagée dans l'atome d'azote devient l'aromatique.

Le pyrrole subit la substitution électrophile prédominante en 2^ème et 5^ème position, bien que le produit de la substitution en 3^ème et 4^ème positions soit obtenu avec de faibles rendements.

Structure du pyrrole :

Le pyrrole est préparé au niveau industriel en traitant le furanne avec de l'ammoniac en présence d'un catalyseur acide solide. Le sucrinaldéhyde est formé comme intermédiaire et la cyclisation est réalisée au moyen d'une réaction de type Paal-Knorr.

Dans un rapport publié en 1994 par 5 grandes compagnies de cigarettes, le pyrrole est l'un des 599 additifs pour cigarettes. Son utilisation ou son but, cependant, est inconnu.

Le pyrrole a une très faible basicité par rapport aux amines les plus courantes et à d'autres composés aromatiques tels que la pyridine. Cette diminution de la basicité relative est causée par la délocalisation électronique de la paire solitaire de l'atome d'azote du cycle aromatique. Le pyrrole est donc une base très faible avec un pK_a d'environ -4. La protonation du pyrrole entraîne la perte de son aromaticité et, par conséquent, il est thermodynamiquement défavorable.

✅ Comme de nombreuses autres amines, le pyrrole s'assombrit lorsqu'il est exposé à l'air et à la lumière, il doit donc être distillé immédiatement avant utilisation.

Réactivité

⭐ Le proton NH dans les pyrroles est modérément acide avec un pK_a de 16,5. Le pyrrole peut ensuite être déprotoné avec des bases fortes telles que le butyllithium ou l'hydrure de sodium. Le pyrrolide résultant est nucléophile. Ensuite, le traitement de cette base conjuguée avec un électrophile tel que l'iodure de méthyle nous donne le N-méthylpyrrole.

Les structures contribuant à la résonance du pyrrole nous donnent une vue plus proche de la réactivité du composé. Comme le furane et le thiophène, le pyrrole est plus réactif que le benzène contre la substitution électrophile aromatique car il est capable de stabiliser la charge positive sur le carbocation intermédiaire.

Le pyrrole subit ensuite une substitution électrophile aromatique (SE_Ar) principalement aux positions 2 et 5. Deux réactions particulièrement notables visant à la production de pyrroles fonctionnalisés (avec différents groupes fonctionnels) sont la réaction de Mannich et la réaction de Vilsmeier-Haack, qui sont compatibles avec une grande variété de substrats de pyrrole.

Le pyrrole réagit également avec les aldéhydes pour donner des porphyrines. Par exemple, le benzaldéhyde est condensé avec du pyrrole pour donner de la tétraphénylporphyrine. De plus, les composés pyrrole peuvent également participer à des cycloadditions comme dans la réaction de Diels-Alder dans certaines conditions, par exemple en présence de catalyse acide (Lewis), de chauffage ou de haute pression.

Le pyrrole polymérise également à la lumière. Ainsi, un agent oxydant comme le persulfate d'ammonium peut être utilisé à 0 °C dans l'obscurité, pour contrôler la polymérisation.

Dans la vie de tous les jours

Dans la nature, le pyrrole fait souvent partie de molécules aromatiques plus complexes, comme dans le cas de la porphyrine, l'hémoglobine, la chlorophylle, la vitamine B12 et la nicotine dans les cigarettes. Par conséquent, il est largement utilisé dans l'industrie du tabac comme l'un des 599 additifs aux cigarettes.

Usage commercial

Le pyrrole n'a pas d'application commerciale significative, mais le N-métilpirrol est un précurseur de l'acide N-métilpirrolcarboxylique, qui est utilisé comme précurseur dans l'industrie pharmaceutique. Son indice de réfraction est de 1,5082.

À l'état pur, le pyrrole est un liquide incolore ayant une odeur similaire au chloroforme, qui brunit avec le temps dans l'air et se résinifie. Les fumées de pyrrole transforment en rouge une puce d'épinette humectée d'acide chlorhydrique. Il s'agit d'une réaction qualitative de détection du pyrrole et a été la raison historique de la dénomination.

L'iodol (tétraiodopyrrole, C₄I₄NH) se forme lorsque le pyrrole est traité avec de l'iodure de potassium et forme une poudre amorphe, gris-brun, inodore. Il est soluble dans l'alcool chaud, l'éther et les huiles grasses, pas dans l'eau et se décompose à la lumière et à une température de 140 °C. Il a été recommandé comme substitut de l'iode dans le soin des plaies, compte tenu de son inodore. L'iodol a été fabriqué pour la première fois commercialement en 1885 par Kalle oHG à Wiesbaden-Biebrich (Allemagne).

En rapport avec "pyrrole"

• hème

  

  L'hème est un complexe de coordination consistant en un ion fer coordonné à une porphyrine agissant en tant que ligand tétradenté, et à un ou deux ligands...

• porphyrine

  

  La porphyrine est un pigment de couleur intense, associé à la couleur rouge.

• pyrrolizidine

  

  La pyrrolizidine est un composé organique hétérocyclique bicyclique saturé avec deux pyrroles accolés qui forme la structure centrale d'un groupe d'alcaloïdes...

• tétrapyrrole

  

  Le tétrapyrrole comprend quatre unités pyrrole liées par n'importe quel atome ou autre groupe pour former un cycle.