3.2. Пиррол
Пиррол С4H4NН – пятичленный гетероцикл с одним атомом азота.Бесцветная жидкость с температурой кипения 130 °С, плохо растворимая в воде, на воздухе быстро окисляется и темнеет.
Электронное строение молекулы пиррола объясняет его свойства как слабой кислоты и ароматического соединения.
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,
которые вступают в сопряжение с четырьмя р-электронами атомов углерода.
Таким образом, в циклической системе сопряжения находится 6 электронов, что определяет
ароматические свойства пиррола.
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.
Пример - замещение 4-х атомов водорода при иодировании:
Устойчивость пиррола как ароматической структуры значительно меньше, чем бензола. Под действием сильных минеральных кислот электронная пара азота все же используется для солеобразования, и свойства пиррола резко меняются: ароматичность исчезает (в системе сопряжения остается всего 4 электрона). При этом проявляются свойства диена, например, способность к полимеризации.
Связывание неподеленной электронной пары атома азота системой сопряжения приводит к резкому ослаблению основных и проявлению кислотных свойств. Как слабая кислота пиррол вступает в реакцию с металлическим калием, образуя соль – пиррол-калий:
Пиррол применяют для синтеза различных органических веществ.
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: