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109-97-7 / 吡咯簡(jiǎn)介

吡咯(1-氮雜-2,4-環(huán)戊二烯),雜環(huán)化合物之一。分子式C4H5N,分子量:67.09,CAS號(hào)109-97-7。熔點(diǎn)-23℃,沸點(diǎn)129-131℃,密度0.967g/cm3。多個(gè)吡咯環(huán)可以形成更大的環(huán)系,如血紅蛋白中的卟啉環(huán),葉綠素中的卟吩環(huán)和維生素B12中的咕啉環(huán)。

歷史

1857年,它從骨頭的熱解物中分離出來(lái)。它的名字來(lái)自希臘的pyrrhos(πυρρ?ς,“微紅,火熱”),來(lái)自用來(lái)檢測(cè)它的反應(yīng)—當(dāng)它被鹽酸浸濕后賦予木材紅色。

理化特性

吡咯及其甲基取代的同系物存在于骨焦油內(nèi)。無(wú)色液體。沸點(diǎn)130~131℃,相對(duì)密度0.9691(20/4℃)。微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。吡咯在微量氧的作用下就可變黑;松片反應(yīng)給出紅色;在鹽酸作用下聚合成為吡咯紅;對(duì)氧化劑一般不穩(wěn)定。它可以發(fā)生取代反應(yīng),主要在2位或5位上取代 。在15℃時(shí),吡咯在乙酸酐中用硝酸硝化,得到2-硝基吡咯,產(chǎn)量不高,一部分變?yōu)闃?shù)脂狀物質(zhì)。吡咯形式上是一個(gè)二級(jí)胺,但在稀酸中溶解得很慢;環(huán)上的氫被烷基取代后堿性增強(qiáng),可形成不溶解的鹽。吡咯可與苦味酸形成鹽;還可還原成二氫和四氫吡咯。

吡咯可用1,4 -二羰基化合物與氨反應(yīng)制取,工業(yè)上吡咯由丁炔二醇與氨通過(guò)催化作用制備。吡咯與苯并聯(lián)的化合物稱(chēng)為吲哚,是一個(gè)重要的化合物。有些吡咯的衍生物具有重要的生理作用, 例如,葉綠素、血紅素都是由4個(gè)吡咯環(huán)形成的卟啉環(huán)系的衍生物。四氫吡咯是一個(gè)重要的試劑,它與酮反應(yīng)失水形成烯胺,即氨基旁有一個(gè)碳 -碳雙鍵。例如環(huán)己酮與四氫吡咯形成的烯胺在有機(jī)合成中有多種用途。一般而言,用吡咯為原料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前,要重新蒸餾后再使用,因?yàn)檫量╅L(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中易聚合生成聚吡咯(黑色固體)。

酸性比較:乙酸>苯酚> 吡咯 >環(huán)己醇

反應(yīng)

酸堿性

吡咯堿性較其它胺類(lèi)弱,其共軛酸的pKaH約為–1到–2。這是因?yàn)榈由系囊粚?duì)電子與兩個(gè)雙鍵上的電子形成離域體系(Π56)。正因?yàn)槿绱耍量┯蟹枷阈裕纬晒曹椝岷蠓枷泱w系被破壞,故吡咯氮不易結(jié)合質(zhì)子。

吡咯有微弱酸性,其pKa為16.5。用正丁基鋰和氫化鈉之類(lèi)的強(qiáng)堿處理吡咯得其負(fù)離子,與親電試劑如碘甲烷反應(yīng)得N-甲基吡咯。

芳香性

與苯和其它五元雜環(huán)化合物比較,親電取代反應(yīng)活性吡咯>呋喃>噻吩>苯。吡咯親電取代反應(yīng)反應(yīng)活性非常高,例如吡咯在氫氧化鈉作用下與碘反應(yīng)生成四碘吡咯。這是由于吡咯π電子云密度高于苯,且碳正離子中間體非常穩(wěn)定。吡咯硝化不宜直接使用硝酸,因易被氧化,常使用溫和的非質(zhì)子試劑硝酸乙酰酯;磺化也避免使用硫酸,常用吡啶與三氧化硫加合物作磺化試劑。

吡咯簡(jiǎn)介

[吡咯的共振式]

吡咯親電取代反應(yīng)α位活性更高,可通過(guò)曼尼希反應(yīng)或Vilsmeier-Haack反應(yīng)從吡咯制備α位上有取代基的衍生物。

吡咯簡(jiǎn)介

[吡咯的Vilsmeier-Haack反應(yīng)其中巰基作為保護(hù)基,可在蘭尼鎳催化下加氫脫去。]

吡咯與醛縮合得卟啉環(huán),如苯甲醛與吡咯反應(yīng),冷凝得四苯基卟啉。對(duì)于取代吡咯,如已有基團(tuán)為鄰對(duì)位定位基,第二個(gè)基團(tuán)進(jìn)入相鄰α位;如為間位定位基,則進(jìn)入間位α位。

聚合

吡咯在濃酸中樹(shù)脂化,在冷的稀酸或三氯化鐵的甲醇溶液中聚合,得到導(dǎo)電化合物聚吡咯。[3]

nC4H4NH + 2FeCl3→ (C4H2NH)n+ 2 FeCl2+ 2 HCl

氧化

與其它胺一樣,吡咯在空氣中和光照下氧化變黑,生成聚吡咯和多種胺氧化物。因此吡咯使用前需要蒸餾。

D-A反應(yīng)

吡咯在一定條件下例如路易斯酸催化,或加熱,高壓而作為雙烯體參與D-A反應(yīng)。

主要用途

其衍生物廣泛用作有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、橡膠硫化促進(jìn)劑、環(huán)氧樹(shù)脂固化劑等的原料。用作色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),也用于有機(jī)合成及制藥工業(yè)。

危險(xiǎn)危害

健康危害: 吸入蒸氣可致麻醉,并可引起體溫持續(xù)增高。
燃爆危險(xiǎn): 本品易燃,具刺激性。
危險(xiǎn)特性: 其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物,遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑可發(fā)生反應(yīng)。高溫時(shí)分解,釋出劇毒的氮氧化物氣體。流速過(guò)快,容易產(chǎn)生積聚靜電。容易自聚,聚合反應(yīng)隨著溫度的上升而急驟加劇。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方,遇火源會(huì)著火回燃。若遇高熱,容器內(nèi)壓增大,有開(kāi)裂和爆炸的危險(xiǎn)。

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