Свойства пиррола и его производных

Пиррол проявляет крайне слабые основные свойства при взаимодействии с концентрированными минеральными кислотами (см. ацидофобность пиррола). За счёт полярности NH-связи проявляются слабые кислотные свойства. Пиррол образует соли при взаимодействии с щелочными металлами или их амидами:

 

 

Даже вода, являясь более сильной кислотой, чем пиррол, вытесняет его из солей.

Реакции восстановления (гидрирования) пиррола протекают в довольно жёстких условиях, ступенчато:

 

 

Пирролидин – сильное основание (как вторичный алифатический амин). Ядро пирролидина входит в структуру алкалоида никотина, аминокислоты пролина:

 

 

Важную группу азотсодержащих природных веществ составляют так называемые тетрапиррольные соединения, т.е. соединения, в структуру которых входят четыре пиррольных кольца. К тетрапиррольным соединениям относится порфин, производными которого являются такие биологически важные соединения как хлорофилл, гем, цитохром. Порфин является устойчивой ароматической системой (энергия сопряжения – 840 кДж/моль). В замкнутой p,π-сопряженной системе делокализовано 26 электронов.

Порфины, имеющие заместители в пиррольных циклах, называются порфиринами. Заместители могут содержать кратные связи, способные вступать в сопряжение с ароматическим облаком, что еще более стабилизирует молекулу. Пример порфирина – протопорфирин, входящий в структуру гемоглобина крови.

 

Порфирины находятся в природе в виде комплексов с металлами. Комплекс порфирина с железом – гем – небелковая часть молекулы гемоглобина и цитохромов. Комплекс с магнием является основой молекулы хлорофилла.

При биологическом окислении гемоглобина образуются окрашенные вещества с линейной тетрапиррольной структурой – билирубиноиды, например, билирубин, имеющий оранжевую окраску.

 

 

Индол (бензопиррол) – конденсированное гетероциклическое соединение. В его молекуле сконденсированы бензольное и пиррольное кольца. Индол ароматичен. В его p,π-сопряженной системе делокализовано 10 электронов.

По свойствам индол подобен пирролу. Его основные свойства практически не проявляются, он ацидофобен, обладает слабыми NH-кислотными свойствами. Индол вступает в реакции электрофильного замещения легче, чем бензол. Реакции S_E протекают по β-положению пиррольного кольца:

 

 

Наиболее важными биологически активными производными индола являются α-аминокислота триптофан и продукты его метаболических превращений.

Триптофан входит в структуру белков. В организме он подвергается метаболическим превращениям по двум направлениям: неокислительное и окислительное декарбоксилирование:

 

 

В результате неокислительного декарбоксилирования образуется токсичный биогенный амин триптамин, который затем подвергается дальнейшему превращению в β-индолилуксусную кислоту.

При окислительном декарбоксилировании вначале образуется 5-гидрокситриптофан, который затем декарбоксилируется в 5-гидрокситриптамин (серотонин). Серотонин является одним из нейромедиаторов головного мозга. Нарушение его нормального обмена в организме может привести к шизофрении. В норме серотонин окисляется в (5-гидрокси-β-индолил)уксусную кислоту и выводится с мочой.

Другим важным производным индола является нестероидный противовоспалительный препарат индометацин.