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PYRROLE

Le pyrrole est un hétérocycle aromatique à cinq chaînons contenant un atome d'azote, servant d'élément de base fondamental dans la chimie médicinale, la science des matériaux et la synthèse de produits naturels.
Les diverses applications du pyrrole comprennent la synthèse de produits pharmaceutiques, de produits agrochimiques, de colorants et de polymères conducteurs tels que le polypyrrole, qui est utilisé dans les capteurs, les batteries et les revêtements antistatiques.
La structure électronique et la réactivité uniques du pyrrole en font un intermédiaire essentiel dans les systèmes biologiques (comme l'hème et la chlorophylle) et dans la conception de matériaux avancés et de produits chimiques industriels.

Numéro CAS : 109-97-7
Numéro CE : 203-724-7
Formule moléculaire : C4H5N
Poids moléculaire : 67,09

Synonymes : PYRROLE, 1H-pyrrole, 109-97-7, divinylénimine, imidole, pyrrol, monopyrrole, divinylèneimine, 1-aza-2,4-cyclopentadiène, FEMA n° 3386, NSC 62777, CCRIS 2933, HSDB 119, CHEBI : 19203, EINECS 203-724-7, UNII-86S1ZD6L2C, NSC-62777, 86S1ZD6L2C, DTXSID5021910, AI3-18817, DTXCID201910, Pyrrole1539, CHEBI : 35556, 203-724-7, Azole, 30604-81-0, Pyrrole-15N, (1H-Pyrrole)x, PYROLLE, MFCD00005216, 26120-22-9, Pyrroles, C4H5N, Pyrrhol, Pyrole, bêta-pyrrole, a-pyrrole, pyrrole-, Pyrrole, Réactif, Polypyrrole (non dopé, degré de marquage : environ 20 % en poids de charge, composite avec du noir de carbone), 1-H-pyrrole, 1-aza-cyclopentadiène, PYRROLE [FHFI], PYRROLE [HSDB], PYRROLE [FCC], 1H-PYRROLE [MI], ID d'épitope : 136031, WLN : T5MJ, Pyrrole, étalon analytique, CHEMBL16225, Pyrrole, qualité réactif, 98 %, QSPL 001, FEMA 3386, Pyrrole, >=98 %, FCC, FG, NSC62777, NSC72470, STR00296, Tox21_303910, BBL011520, NSC-72470, STL146636, AKOS000120094, FP14738, NCGC00357161-01, BP-21154, CAS-109-97-7, 1H-pyrrole ; Azole ; Divinylénimine ; Imidole, DB-003771, NS00014390, P0574, EN300-20590, C19907, H27771, A802120, InChI=1/C4H5N/c1-2-4-5-3-1/h1-5, Q242627, F2190-0643, Z104479036, 107760-17-8

Le pyrrole est un composé organique aromatique hétérocyclique, un cycle à cinq chaînons de formule C4H4NH.
Le pyrrole est un liquide volatil incolore qui s'assombrit facilement lorsqu'il est exposé à l'air.

Les dérivés substitués sont également appelés pyrroles, par exemple le N-méthylpyrrole, C4H4NCH3.
Le porphobilinogène, un pyrrole trisubstitué, est le précurseur biosynthétique de nombreux produits naturels tels que l'hème.

Les pyrroles sont des composants de macrocycles plus complexes, notamment les porphyrinogènes et les produits qui en dérivent, notamment les porphyrines de l'hème, les chlorines, les bactériochlorines et les chlorophylles.

Le pyrrole est un composé aromatique hétérocyclique qui forme un liquide à température ambiante.
En raison de sa structure de base, le pyrrole est utilisé dans la synthèse d'une grande variété de produits chimiques, des produits pharmaceutiques et agrochimiques aux colorants et aux épices.

Le pyrrole est un hétérocycle aromatique à cinq chaînons contenant un atome d'azote.
Le pyrrole est un élément fondamental de la chimie médicinale, de la science des matériaux et de la synthèse de produits naturels en raison de sa structure plane, de son système π conjugué et de sa capacité à participer à la liaison hydrogène via son groupe N–H.

Les voies de synthèse classiques telles que les méthodes Knorr, Paal-Knorr et Hantzsch restent largement utilisées, tandis que les approches modernes, telles que les réactions multicomposants (MCR), permettent un accès efficace aux dérivés fonctionnalisés.
La bioactivité du pyrrole provient de ses propriétés électroniques, qui permettent des interactions avec des enzymes et des récepteurs, ce qui en fait un élément clé dans la découverte de médicaments (par exemple, les inhibiteurs de la thrombine et les agents antiviraux).

Le pyrrole joue un rôle majeur dans la synthèse de médicaments, d'épices, de produits agrochimiques, de colorants, de produits chimiques photographiques et de parfums.
Le pyrrole joue un rôle important dans l'électropolymérisation des films polymères conducteurs macroporeux.

Le pyrrole agit comme catalyseur pour le processus de polymérisation, comme substance standard dans l'analyse chromatographique, comme inhibiteur de corrosion et conservateur et comme solvant pour les résines et les terpènes.
Le pyrrole est utilisé pour étudier le couplage médié par liaison hydrogène du 1,2,3-triazole au pyrrole et dans la préparation du 1-(4-chloro-benzoyl)-pyrrole en réagissant avec le chlorure de 4-chloro-benzoyle.
Dans le réarrangement de Ciamician-Dennstedt, le pyrrole est utilisé pour préparer la 3-chloropyridine en réagissant avec le dichlorocarbène.

Pyrrole, l'un des composés organiques d'une classe de la série hétérocyclique caractérisée par une structure cyclique composée de quatre atomes de carbone et d'un atome d'azote.
Le membre le plus simple de la famille des pyrroles est le pyrrole lui-même, un composé de formule moléculaire C4H5N.

Le système cyclique pyrrole est présent dans les acides aminés proline et hydroxyproline, ainsi que dans les produits naturels colorés, tels que la chlorophylle, l'hème (une partie de l'hémoglobine) et les pigments biliaires.
Les composés pyrroles se trouvent également parmi les alcaloïdes, une grande classe de composés organiques azotés alcalins produits par les plantes.

Dans l'hème et la chlorophylle, quatre cycles pyrrole sont réunis dans un système cyclique plus grand appelé porphyrine.
Les pigments biliaires sont formés par décomposition du cycle porphyrine et contiennent une chaîne de quatre cycles pyrrole.

Le pyrrole est un important composé hétérocyclique aromatique à cinq chaînons possédant un atome d'azote comme hétéroatome.
Le pyrrole joue un rôle important dans la chimie des organismes vivants.

Le pyrrole possède trois paires d'électrons π délocalisés.
Deux des paires sont représentées comme des liaisons et la troisième paire est représentée comme un électron non liant sur l'atome d'azote.

Ces électrons non liants sont dans une orbitale hybride sp2 perpendiculaire aux orbitales p.
Étant donné que le pyrrole est une molécule plane cyclique, avec trois paires d'électrons π délocalisés, il répond aux critères d'aromaticité.

Le pyrrole est un composé hétérocyclique qui fonctionne comme ligand en chimie de coordination, formant des complexes avec divers ions métalliques.
Le pyrrole agit comme un donneur d'électrons π, participant aux liaisons de coordination avec les centres métalliques pour stabiliser les complexes résultants.

Le mode d’action du pyrrole implique la formation de complexes de coordination via la paire d’électrons isolés sur l’atome d’azote, lui permettant d’agir comme agent chélateur.
Cela permet au pyrrole de jouer un rôle dans la synthèse des métalloporphyrines et des composés apparentés, contribuant au développement de nouveaux matériaux et catalyseurs.

Composé hétérocyclique du pyrrole :
Le pyrrole est un composé hétérocyclique à cinq chaînons qui contient un atome d'azote, c'est un liquide incolore à température ambiante, naturellement présent dans le goudron de houille et l'huile d'os, devient rapidement noir dans l'air, il a une odeur irritante importante.
La densité relative est de 0,9691, le point d'ébullition est de 130~131℃, le point de congélation est de -24℃.

Le pyrrole est presque insoluble dans l'eau et dans une solution alcaline diluée, soluble dans l'alcool, l'éther, le benzène et la solution d'acide minéral.
Le pyrrole est très stable pour les alcalis, il se polymérise facilement en trimère de résine rouge foncé en présence d'une petite quantité d'acide inorganique, lorsqu'il est stocké, il est exposé à la lumière ou à l'air provoquera une résinification.

La vapeur de pyrrole rencontre des morceaux détachés qui, humidifiés avec de l'acide chlorhydrique, peuvent devenir rouges, c'est ce qu'on appelle la réaction des morceaux détachés (réaction des flocons de pin ; test de l'éclat de pin). Le pyrrole peut être utilisé pour identifier le pyrrole.
5 atomes sur le cycle pyrrole sont des hybrides sp2, ils sont dans le même plan, une paire d'électrons non partagés de l'atome d'azote occupe l'orbitale p, quatre atomes de carbone et l'orbitale p sont parallèles et se chevauchent, formant un système conjugué fermé de 5 atomes, 6 électrons π, il a un caractère aromatique, sujet aux réactions de substitution électrophile.

Ainsi, l'alcalinité de l'atome d'azote dans le pyrrole est faible (pKb13,6) ; au contraire, la combinaison de l'hydrogène sur l'atome d'azote est un acide faible.
De plus, le cycle pyrrole avec le benzène et d'autres composés aromatiques est le même, il peut conduire à la nitration, à la sulfonation, à la réaction de couplage diazo, à l'acylation de type Friedel-Crafts.

Cette réaction peut donner un composé 2-substitué.
L'atome d'azote de la molécule de pyrrole est hybridé sp2, la paire d'électrons non partagée occupe les orbitales p, les orbitales p avec 4 atomes de carbone hybridés sp2 parallèles se chevauchent pour former un système conjugué à six électrons, le pyrrole a un caractère aromatique, des réactions de substitution électrophile peuvent se produire.

Les paires d'électrons non partagés des atomes d'azote du pyrrole sont impliquées dans le système cyclique conjugué et la capacité de liaison avec H + est très faible, elle ne présente pas d'alcalinité.
Étant donné que la densité électronique sur l'atome d'azote est relativement plus faible, l'atome d'hydrogène attaché à l'atome d'azote peut partir sous forme d'ions positifs, ainsi le pyrrole a une faible acidité.

Constante d'ionisation Ka = 10-15, le pyrrole peut réagir avec l'hydroxyde de potassium solide pour former un sel.
De nombreux dérivés du pyrrole sont des médicaments importants et contiennent de fortes substances physiologiquement actives, telles que la chlorophylle et l'hème.
Le pyrrole est l'unité structurelle de base de l'hème, de la chlorophylle, des pigments biliaires, de certains acides aminés, de plusieurs alcaloïdes et de certaines enzymes. Ces composés ont une forte activité physiologique et des médicaments fonctionnels.

Les médicaments à base de vitamine B12, de glycopyrrolate, d'acide kaïnique (médicament contre les ascaris) et de clindamycine (antibiotique) contiennent une structure cyclique de pyrrole hydrogénée.
Depuis 1979, Pyrrole a découvert qu'un film polymère conducteur flexible peut être obtenu par oxydation électrochimique du pyrrole, la conductivité est de 104S/m et il a une bonne stabilité.

Aperçu du marché du pyrrole :
Le marché mondial du pyrrole connaît une croissance régulière et prometteuse, principalement alimentée par ses nombreuses applications dans les produits pharmaceutiques, agrochimiques et le développement de matériaux avancés.
Le pyrrole, un composé organique aromatique hétérocyclique, joue un rôle crucial en tant qu'intermédiaire chimique dans la synthèse de nombreux produits de grande valeur, notamment dans le développement de médicaments.

En 2024, le marché mondial du pyrrole est évalué à environ 234 millions USD et devrait atteindre environ 350 millions USD d'ici 2033, reflétant un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 4,5 % entre 2026 et 2033.
L’industrie pharmaceutique reste le plus grand segment de consommation, représentant près de 40 % de la demande totale de pyrrole en raison de son rôle essentiel dans la synthèse de plusieurs ingrédients pharmaceutiques actifs (API).

Dans les produits agrochimiques, les dérivés du pyrrole sont utilisés dans la production d’herbicides et d’insecticides efficaces.
De plus, l’utilisation du pyrrole dans le secteur de l’électronique, en particulier dans la fabrication de polymères conducteurs et de semi-conducteurs organiques, est en constante augmentation.

Au niveau régional, l’Asie-Pacifique domine à la fois la production et la consommation, soutenue par une vaste infrastructure de fabrication de produits chimiques et une industrialisation croissante.
Parallèlement, l’Amérique du Nord et l’Europe détiennent également des parts importantes, en raison de la maturité de leurs secteurs pharmaceutique et chimique spécialisé.

Les tendances du marché suggèrent un intérêt croissant pour les méthodes de synthèse durables et biosourcées, reflétant les préoccupations environnementales et la pression réglementaire.
De plus, les produits dérivés tels que le N-méthyl pyrrole et le tétrahydro pyrrole gagnent du terrain en raison de leurs utilisations industrielles spécialisées et de leur valeur marchande relativement plus élevée.
Dans l’ensemble, le marché du pyrrole devrait bénéficier des avancées technologiques, de la demande croissante des utilisateurs finaux et des innovations dans les approches de la chimie verte.

Utilisations du pyrrole :
Le pyrrole joue un rôle majeur dans la synthèse de médicaments, d'épices, de produits agrochimiques, de colorants, de produits chimiques photographiques et de parfums.
Le pyrrole joue un rôle important dans l'électropolymérisation des films polymères conducteurs macroporeux.

Le pyrrole est un composé organique très polyvalent utilisé dans plusieurs industries clés en raison de sa structure chimique et de sa réactivité uniques.
Dans le secteur pharmaceutique, le pyrrole sert d’élément de base essentiel dans la synthèse d’une large gamme d’agents thérapeutiques, notamment des médicaments anti-inflammatoires, anticancéreux, antiviraux et cardiovasculaires.

La structure du pyrrole fait également partie intégrante des molécules biologiques naturelles telles que l'hème et la chlorophylle, ce qui le rend essentiel à la conception de composés biomimétiques.
En agriculture, les dérivés du pyrrole sont utilisés dans la formulation d’herbicides, d’insecticides et de fongicides, offrant des solutions efficaces de protection des cultures.

L'industrie électronique utilise largement le polypyrrole, un polymère conducteur dérivé du pyrrole, apprécié pour sa conductivité électrique, sa flexibilité et sa stabilité.
Les applications incluent les revêtements antistatiques, les capteurs, les batteries et les supercondensateurs.

De plus, le pyrrole est utilisé dans la production de colorants et de pigments haute performance, en particulier ceux qui nécessitent une forte absorption de la lumière et une coloration vive.
Le rôle du pyrrole dans ces secteurs continue de s’étendre à mesure que l’innovation stimule la demande d’intermédiaires chimiques multifonctionnels et durables.

Utilisations commerciales :
Le polypyrrole présente une certaine valeur commerciale.
Le N-méthylpyrrole est un précurseur de l'acide N-méthylpyrrolecarboxylique, un élément constitutif de la chimie pharmaceutique.

Les pyrroles sont également présents dans plusieurs médicaments, notamment l’atorvastatine, le kétorolac et le sunitinib.
Les pyrroles sont utilisés comme pigments rouges, écarlates et carmin résistants à la lumière.

Utilisations industrielles :
Le pyrrole est un cycle hétérocyclique azoté à cinq membres qui contient deux configurations de double liaison carbone-carbone qui confèrent au solvant un caractère aromatique prononcé.
Le pyrrole est un intermédiaire dans la synthèse d’une variété de dérivés chimiques commerciaux.

Le pyrrole n'a qu'une solubilité limitée dans l'eau mais est miscible avec de nombreux solvants organiques.
Le pyrrole fraîchement distillé est un liquide incolore, mais le solvant peut rapidement acquérir une coloration brune en raison de l'oxydation de l'air.

Une exposition prolongée à l'air favorisera la polymérisation lente du pyrrole pour donner un polymère brun foncé.
Le pyrrole a une viscosité de 1,31 centipoise et une valeur de tension superficielle moyenne de 37,1 dynes/cm.

Le pyrrole est utilisé comme intermédiaire chimique dans la préparation de polypyrrole conducteur d'électricité au moyen d'un procédé de polymérisation électrochimique.
Le pyrrole a peu d’autres utilisations industrielles.

Le pyrrole est utilisé dans une mesure limitée comme solvant pour les esters polymères, mais sa principale valeur réside dans sa fonction d'intermédiaire chimique.
Le pyrrole est utilisé dans la synthèse de composés non hétérocycliques et ses dérivés ont été utilisés dans la fabrication de colorants, d'herbicides, de parfums et comme agents de réticulation pour le durcissement des résines.
Les dérivés du pyrrole sont utilisés dans des applications pharmaceutiques, notamment comme médicaments anti-inflammatoires et médicaments ayant une activité sur le système nerveux central, notamment des effets antihypertenseurs et comme agents antimicrobiens, tels que fongicides et bactéricides.

Les polymères de pyrrole ont été utilisés dans la préparation de matériaux photoconducteurs.
L’utilité principale du poly(pyrrole) a été la modification des surfaces des électrodes, bien que de nombreuses autres applications puissent être envisagées.

Applications du pyrrole :
Le pyrrole joue un rôle majeur dans la synthèse de médicaments, d'épices, de produits agrochimiques, de colorants, de produits chimiques photographiques et de parfums.
Le pyrrole joue un rôle important dans l'électropolymérisation des films polymères conducteurs macroporeux.

Propriétés du pyrrole :
Le pyrrole a une basicité très faible par rapport aux amines et autres composés aromatiques comme la pyridine où l'azote du cycle n'est pas lié à un atome d'hydrogène.
Cette basicité diminuée est attribuée à la délocalisation de la paire d'électrons isolée de l'atome d'azote dans le cycle aromatique.

Le pyrrole est une base très faible avec un pKaH d'environ -4.
La protonation entraîne une perte d'aromaticité et est donc défavorable.

Propriétés chimiques :
Le pyrrole est un liquide incolore à jaunâtre, le stockage à long terme dans le processus est facile à exposer à l'action de la lumière et la polymérisation devient brune.
Le pyrrole a des notes fruitées chaudes et sucrées de noix et d'esters.

Le point d'ébullition du pyrrole est de 130 ℃ (décomposition), son point d'éclair est de 39 ℃ et son point de fusion est de -24 ℃.
Le pyrrole est soluble dans l'alcool, l'éther, le benzène, l'acide et la plupart des huiles non volatiles, insoluble dans l'eau et les alcalis dilués.

Six électrons π sont répartis sur les cinq atomes du cycle du pyrrole.
La délocalisation de ces électrons stabilise l'anneau et la paire d'électrons isolée sur l'atome d'azote, qui est responsable de la basicité habituelle des composés azotés, est impliquée dans le nuage d'électrons et n'est pas disponible pour le partage.

Par conséquent, le pyrrole est une base extrêmement faible et l’azote pyrrolique n’est pas facilement sensible à l’attaque enzymatique électrophile.
Il existe cependant une densité électronique élevée à toutes les positions du cycle, ce qui fait que le pyrrole est réactif à la substitution électrophile.
En général, les réactions de substitution électrophile sur la molécule neutre se produisent préférentiellement aux positions C-2 ou C-5.

Propriétés physiques :
Le pyrrole est un liquide incolore à brun qui a une odeur douce, chaude et éthérée, semblable au chloroforme.
Le pyrrole se dissout dans l'éthanol, l'éther, le benzène, les acides dilués et la plupart des huiles non volatiles, mais ne se dissout pas dans l'eau ni dans les alcalis dilués.
Lorsqu'il est stocké pendant de longues périodes, le pyrrole a tendance à s'agréger et à devenir brun sous l'influence de la lumière.

Biosynthèse du pyrrole :
La biosynthèse des cycles pyrrole commence avec l'acide aminolévulinique (ALA), qui est synthétisé à partir de la glycine et du succinyl-CoA.
L'ALA déshydratase catalyse la condensation de deux molécules d'ALA via une synthèse cyclique de type Knorr pour former du porphobilinogène (PBG).
Celui-ci réagit ensuite pour former, par exemple, les macrocycles hème et chlorophylle.

La proline est dérivée biosynthétiquement de l'acide aminé L-glutamate.
Le glutamate-5-semialdéhyde est d'abord formé par la glutamate 5-kinase (dépendante de l'ATP) et la glutamate-5-semialdéhyde déshydrogénase (qui nécessite du NADH ou du NADPH).
Celui-ci peut alors soit se cycliser spontanément pour former de l'acide 1-pyrroline-5-carboxylique, qui est réduit en proline par la pyrroline-5-carboxylate réductase (en utilisant NADH ou NADPH), soit transformé en ornithine par l'ornithine aminotransférase, suivi d'une cyclisation par l'ornithine cyclodéaminase pour former de la proline.

La proline peut être utilisée comme précurseur de pyrroles aromatiques dans des produits naturels secondaires, comme dans les prodigiosines.
La biosynthèse de la prodigiosine implique le couplage convergent de trois cycles de type pyrrole provenant de la L-proline, de la L-sérine, de la L-méthionine, du pyruvate et du 2-octénal.

L'anneau A est synthétisé à partir de la L-proline par la voie de la synthase de peptides non ribosomiques (NRPS), dans laquelle l'anneau pyrrolidine de la proline est oxydé deux fois par FAD+ pour donner l'anneau pyrrole A.

L'anneau A est ensuite étendu via la voie de la polycétide synthase pour incorporer la L-sérine dans l'anneau B.
Le fragment de l'anneau A est transféré de la protéine porteuse de peptidyle (PCP) à la protéine porteuse d'acyle (ACP) par un domaine KS, suivi d'un transfert à la malonyl-ACP via une condensation de Claisen décarboxylative.

Ce fragment est ensuite capable de réagir avec le carbanion masqué formé à partir de la décarboxylation de la L-sérine médiée par le PLP, qui se cyclise dans une réaction de déshydratation pour donner le deuxième cycle pyrrole.
Cet intermédiaire est ensuite modifié par méthylation (qui incorpore un groupe méthyle de la L-méthionine sur l'alcool en position 6) et oxydation de l'alcool primaire en aldéhyde pour produire les structures cycliques A–B principales.

Réactions et réactivité du pyrrole :
En raison de son caractère aromatique, le pyrrole est difficile à hydrogéner, ne réagit pas facilement comme diène dans les réactions de Diels-Alder et ne subit pas les réactions habituelles des oléfines.
La réactivité du pyrrole est similaire à celle du benzène et de l'aniline, dans la mesure où il est facile à alkyler et à acyler.

Dans des conditions acides, les pyrroles s'oxydent facilement en polypyrrole et, par conséquent, de nombreux réactifs électrophiles utilisés dans la chimie du benzène ne sont pas applicables aux pyrroles.
En revanche, les pyrroles substitués (y compris les pyrroles protégés) ont été utilisés dans une large gamme de transformations.

Réaction du pyrrole avec les électrophiles :
Les pyrroles réagissent généralement avec les électrophiles en position α (C2 ou C5), en raison du degré de stabilité le plus élevé de l'intermédiaire protoné.

Les pyrroles réagissent facilement avec les agents nitrants (par exemple HNO3/Ac2O), sulfonants (Py·SO3) et halogénants (par exemple NCS, NBS, Br2, SO2Cl2 et KI/H2O2).
L'halogénation produit généralement des pyrroles polyhalogénés, mais une monohalogénation peut être réalisée.

Comme c'est typique pour les additions électrophiles aux pyrroles, l'halogénation se produit généralement en position 2, mais peut également se produire en position 3 par silation de l'azote.
Il s’agit d’une méthode utile pour une fonctionnalisation plus poussée de la position 3 généralement moins réactive.

Acylation :
L'acylation se produit généralement en position 2, grâce à l'utilisation de diverses méthodes.
L'acylation avec des anhydrides d'acide et des chlorures d'acide peut se produire avec ou sans catalyseur.

Les 2-acylpyrroles sont également obtenus par réaction avec des nitriles, par la réaction de Houben-Hoesch.
Les aldéhydes pyrroliques peuvent être formés par une réaction de Vilsmeier-Haack.

Réaction du pyrrole déprotoné :
Le proton NH dans les pyrroles est modérément acide avec un pKa de 17,5.
Le pyrrole peut être déprotoné avec des bases fortes telles que le butyllithium et l'hydrure de sodium.

Le pyrrolide alcalin résultant est nucléophile.
Le traitement de cette base conjuguée avec un électrophile tel que l'iodométhane donne du N-méthylpyrrole.

Le pyrrole N-métalé peut réagir avec les électrophiles aux positions N ou C, selon le métal de coordination.
Des liaisons azote-métal plus ioniques (comme avec le lithium, le sodium et le potassium) et davantage de solvants solvatants conduisent à une N-alkylation.

Les métaux nitrophiles, tels que MgX, conduisent à une alkylation en C (principalement C2), en raison d'un degré de coordination plus élevé avec l'atome d'azote.
Dans le cas des pyrroles N-substitués, la métallation des carbones est plus facile.
Les groupes alkyles peuvent être introduits en tant qu'électrophiles ou par des réactions de couplage croisé.

La substitution en C3 peut être réalisée grâce à l'utilisation de 3-bromopyrrole N-substitué, qui peut être synthétisé par bromation de N-silylpyrrole avec NBS.

Réductions :
Les pyrroles peuvent subir des réductions en pyrrolidines et en pyrrolines.
Par exemple, la réduction par Birch des esters et des amides de pyrrole a produit des pyrrolines, la régiosélectivité dépendant de la position du groupe attracteur d'électrons.

Réactions de cyclisation :
Les pyrroles avec N-substitution peuvent subir des réactions de cycloaddition telles que les cyclisations [4+2]-, [2+2]- et [2+1].
Les cyclisations de Diels-Alder peuvent se produire avec le pyrrole agissant comme un diène, en particulier en présence d'un groupe attracteur d'électrons sur l'azote.
Les vinylpyrroles peuvent également agir comme des diènes.

Les pyrroles peuvent réagir avec les carbènes, tels que le dichlorocarbène, dans une cycloaddition [2+1].
Avec le dichlorocarbène, un intermédiaire dichlorocyclopropane est formé, qui se décompose pour former la 3-chloropyridine (le réarrangement de Ciamician-Dennstedt).

Isolement du pyrrole :
Le pyrrole est présent dans le goudron de houille et l’huile d’os.
Le pyrrole peut être isolé de l'huile d'os en lavant l'huile avec un alcali dilué pour éliminer les impuretés acides, puis avec un acide pour éliminer les impuretés basiques.

Le pétrole brut est distillé.
Le pyrrole est recueilli dans la fraction à 100 à 150 °C.

Le pyrrole peut être purifié davantage par fusion avec de l'hydroxyde de potassium, où le potassiopyrrole solide est formé.
Qui, par distillation à la vapeur, donne du pyrrole pur.

Propriétés, structure, liaison
Le pyrrole est un liquide volatil incolore qui s'assombrit facilement lorsqu'il est exposé à l'air et est généralement purifié par distillation immédiatement avant utilisation.
Le pyrrole a une odeur de noisette.

Le pyrrole est un hétérocycle aromatique à 5 chaînons, comme le furane et le thiophène.
Contrairement au furane et au thiophène, le pyrrole possède un dipôle dans lequel l'extrémité positive se trouve du côté de l'hétéroatome, avec un moment dipolaire de 1,58 D.

Dans CDCl3, le pyrrole présente des déplacements chimiques à 6,68 (H2, H5) et 6,22 (H3, H4).
Le pyrrole est une base extrêmement faible pour une amine, avec un pKa d'acide conjugué de −3,8.

Le cation pyrrolium le plus stable thermodynamiquement (C4H6N+) est formé par protonation en position 2.
La substitution du pyrrole par des substituants alkyles fournit une molécule plus basique. Par exemple, le tétraméthylpyrrole a un pKa d'acide conjugué de +3,7.

Le pyrrole est également faiblement acide en position N–H, avec un pKa de 16,5.
En tant qu'acide de Lewis à liaison hydrogène, le pyrrole est classé comme un acide dur et le modèle ECW répertorie ses paramètres acides comme EA = 1,38 et CA = 0,68.

Le pyrrole a un caractère aromatique car les paires d'électrons libres sur l'atome d'azote sont partiellement délocalisées dans le cycle, créant un système aromatique 4n + 2 (voir la règle de Hückel).
En termes d'aromaticité, le pyrrole est modeste par rapport au benzène mais comparable aux hétérocycles apparentés thiophène et furane.

Les énergies de résonance du benzène, du pyrrole, du thiophène et du furane sont respectivement de 152, 88, 121 et 67 kJ/mol (36, 21, 29 et 16 kcal/mol).
La molécule est plate.

Présence de pyrrole :
Le cycle pyrrole est l'unité de base du système porphyrine présent, par exemple, dans la chlorophylle et dans l'hémoglobine.
D’autres produits naturels à base de pyrrole comprennent des pigments tels que la bilirubine et la biliverdine, qui sont des produits de dégradation des porphyrines.

Le pyrrole a été trouvé dans les eaux de surface et dans les filtrats de cultures d’algues bleu-vert, Anabaenaflos aquae.
La présence de pyrrole et d’autres composés organiques azotés dans les eaux naturelles est préoccupante pour l’environnement car ils peuvent exercer une demande importante en chlore.

Le pyrrole est également un précurseur de la formation de trihalométhane.
À température ambiante, le pyrrole peut être volatilisé à partir des eaux usées de l’huile de schiste.

Des concentrations d’environ 3 g/m3 ont été mesurées dans l’air intérieur d’une installation de traitement des eaux usées de schiste bitumineux.
Le pyrrole a été identifié dans la fumée de tabac, mais pas dans le tabac lui-même ; dans la fumée de cigarette ; dans l'arôme du mégot de cigare et dans le condensat de fumée de cannabis.

Le pyrrole est naturellement présent dans les aliments ; en fait, il figure sur la liste GRAS de la Food and Drug Administration, avec un niveau d'utilisation moyen de 3 ppm dans les formulations aromatisantes.
Le pyrrole est un constituant volatil du café torréfié, des cacahuètes grillées et du poulet frit.

Le pyrrole a également été identifié dans l’arôme du bœuf et est un constituant de l’arôme du cacao.
Il convient de noter que tous les aliments énumérés ont subi un certain degré de traitement thermique ; le pyrrole n'était pas présent dans les aliments frais et crus.

Dans les études de systèmes modèles, le pyrrole faisait partie des composés résultant lorsque l'hydroxyproline et le glucose étaient chauffés sous azote à des températures allant de 120° à 200°C.
De grandes quantités de pyrrole ont également été trouvées lorsque la caséine et le collagène ont été pyrolysés et lorsque la proline a subi une pyrolyse à haute température.

Présence du pyrrole dans la nature :
Le pyrrole lui-même n’est pas présent à l’état naturel, mais bon nombre de ses dérivés se trouvent dans une variété de cofacteurs et de produits naturels.
Les molécules courantes produites naturellement contenant des pyrroles comprennent la vitamine B12, les pigments biliaires comme la bilirubine et la biliverdine, ainsi que les porphyrines de l'hème, la chlorophylle, les chlorines, les bactériochlorines et les porphyrinogènes.

D'autres métabolites secondaires contenant du pyrrole comprennent la PQQ, la makaluvamine M, la ryanodine, le rhazinilam, la lamellarine, la prodigiosine, la myrmicarine et la sceptrine.
Les synthèses d'hémine contenant du pyrrole, synthétisées par Hans Fischer, ont été récompensées par le prix Nobel.

Le pyrrole est un constituant de la fumée de tabac et peut contribuer à ses effets toxiques.

Méthodes de production du pyrrole :
Le pyrrole était à l'origine préparé industriellement par distillation fractionnée du goudron de houille, de l'huile d'os ou d'autres matières protéiques, et purifié par formation de son dérivé de potassium.
Plus tard, le pyrrole a été produit en chauffant du mucate d'ammonium avec du glycérol ou de l'huile minérale.

Le pyrrole est désormais fabriqué par ajout d’ammoniac à de l’acétylène ou du butadiène.
De bons rendements en pyrrole peuvent également être obtenus par réaction de l'ammoniac avec le composé hétérocyclique correspondant (furane) dans un procédé en phase vapeur à 480° à 500°C, en utilisant l'alumine comme catalyseur ou par réaction catalytique du furane avec l'ammoniac sur un catalyseur à base d'oxyde de molybdène ou de vanadium à 350-400°C.

Le pyrrole peut être préparé (1) par réaction de succinimide avec du zinc et de l'acide acétique, ou avec de l'hydrogène en présence de platine finement divisé chauffé, (2) par réaction de saccharate ou de mucate d'ammonium COONH4·(CHOH)4·COONH4 avec du glycérol à 200 °C par perte de dioxyde de carbone, d'ammoniac et d'eau.
Lorsque le pyrrole est traité avec du potassium (mais pas avec du sodium) ou bouilli avec de l'hydroxyde de potassium solide, il se forme du pyrrole de potassium C4H4NK, qui est le point de départ des dérivés N du pyrrole, car la réaction du potassium avec l'halogène du composé organique et avec le dioxyde de carbone se produit facilement.

Synthèse du pyrrole :
Le pyrrole est préparé industriellement par traitement du furane avec de l'ammoniac en présence de catalyseurs acides solides, comme SiO2 et Al2O3.
Le pyrrole peut également être formé par déshydrogénation catalytique de la pyrrolidine.

Plusieurs synthèses du cycle pyrrole ont été décrites.
Trois itinéraires dominent, mais de nombreuses autres méthodes existent.

Il existe de nombreuses méthodes pour la synthèse organique du pyrrole et de ses dérivés.
Les réactions classiques nommées sont la synthèse du pyrrole de Knorr, la synthèse du pyrrole de Hantzch et la synthèse de Paal-Knorr.

Les matières premières de la synthèse du pyrrole de Piloty-Robinson sont 2 équivalents d'un aldéhyde et d'une hydrazine.
Le produit est un pyrrole avec des substituants spécifiques dans les positions 3 et 4.
L'aldéhyde réagit avec la diamine pour former une di-imine intermédiaire (RC=NN=CR) qui, avec l'ajout d'acide chlorhydrique, donne une fermeture de cycle et une perte d'ammoniac au pyrrole.

Dans une modification, le propionaldéhyde réagit d'abord avec l'hydrazine, puis avec le chlorure de benzoyle à haute température et assisté par irradiation par micro-ondes :
Dans la deuxième étape, une réaction sigmatropique a lieu entre deux intermédiaires.

Synthèse du pyrrole de Hantzsch :
La synthèse du pyrrole de Hantzsch est la réaction de β-cétoesters (1) avec de l'ammoniac (ou des amines primaires) et des α-halocétones (2) pour donner des pyrroles substitués (3).

Synthèse du pyrrole de Knorr :
La synthèse du pyrrole de Knorr implique la réaction d'une α-amino cétone ou d'un α-amino-β-cétoester avec un composé méthylène activé.
La méthode implique la réaction d'une α-aminocétone (1) et d'un composé contenant un groupe méthylène α (lié au carbone suivant) à un groupe carbonyle (2).

Synthèse du pyrrole de Paal–Knorr :
Dans la synthèse du pyrrole de Paal-Knorr, un composé 1,4-dicarbonyle réagit avec l'ammoniac ou une amine primaire pour former un pyrrole substitué.

Autres méthodes :
Les pyrroles de réaction de Van Leusen sont produits par réaction de l'isocyanure de tosylméthyle (TosMIC) avec une énone en présence d'une base, dans une addition de Michael.
Une cyclisation 5-endo forme ensuite le cycle à 5 chaînons, qui réagit pour éliminer le groupe tosyle.
La dernière étape est la tautomérisation en pyrrole.

Par la synthèse de Barton-Zard, un isocyanoacétate réagit avec un nitroalcène dans une addition 1,4, suivie d'une cyclisation 5-endo-dig, d'une élimination du groupe nitro et d'une tautomérisation.

Les matériaux de départ de la synthèse du pyrrole de Piloty-Robinson, nommée d'après Gertrude et Robert Robinson et Oskar Piloty, sont deux équivalents d'un aldéhyde et d'une hydrazine.
Le produit est un pyrrole avec des substituants aux positions 3 et 4.

L'aldéhyde réagit avec la diamine pour former une di-imine intermédiaire (R−C=N−N=C−R).
Dans la deuxième étape, un réarrangement [3,3]-sigmatropique a lieu entre.

L'ajout d'acide chlorhydrique entraîne la fermeture du cycle et la perte d'ammoniac pour former le pyrrole.
Le mécanisme a été développé par les Robinson.

Dans une modification, le propionaldéhyde est traité d'abord avec de l'hydrazine puis avec du chlorure de benzoyle à haute température et assisté par irradiation par micro-ondes.

Des pyrroles portant plusieurs substituants ont été obtenus à partir de la réaction de münchnones et d'alcynes.
Le mécanisme de réaction implique une cycloaddition 1,3-dipolaire suivie d'une perte de dioxyde de carbone par un processus rétro-Diels-Alder.
Des réactions similaires peuvent être réalisées en utilisant des azalactones.

Les pyrroles peuvent également être préparés par cyclisation catalysée par l'argent d'alcynes avec des isonitriles, où R2 est un groupe attracteur d'électrons et R1 est un alcane, un groupe aryle ou un ester.
Des exemples d'alcynes disubstitués ont également été observés pour former le pyrrole souhaité avec un rendement considérable.

Il est proposé que la réaction se déroule via un intermédiaire d'acétylure d'argent.
Cette méthode est analogue à la chimie click azoture-alcyne utilisée pour former des azoles.

Une voie de synthèse du pyrrole implique la décarboxylation du mucate d'ammonium, le sel d'ammonium de l'acide mucique.
Le sel est généralement chauffé dans une installation de distillation avec du glycérol comme solvant.

La réaction de Trofimov permet la synthèse de pyrroles 2,3-disubstitués à partir de cétoximes et d'acétylène en milieu basique.

Réactivité du pyrrole :
Les protons NH et CH des pyrroles sont modérément acides et peuvent être déprotonés avec des bases fortes telles que le butyllithium et les hydrures métalliques.
Les « pyrrolides » résultants sont nucléophiles.

Le piégeage de la base conjuguée avec un électrophile (par exemple un halogénure d'alkyle ou d'acyle) révèle quels sites ont été déprotonés en fonction des positions du cycle qui réagissent réellement comme nucléophiles.
La distribution du pyrrole d'une telle réaction peut souvent être complexe et dépend de la base utilisée (en particulier du contre-ion, comme le lithium du butyllithium ou le sodium de l'hydrure de sodium), de la substitution existante du pyrrole et de l'électrophile.

Le pyrrole subit une substitution aromatique électrophile principalement aux positions 2 et 5, bien que le produit de substitution aux positions 3 et 4 soit obtenu avec de faibles rendements.
Deux de ces réactions qui sont particulièrement importantes pour la production de pyrroles fonctionnalisés sont la réaction de Mannich et la réaction de Vilsmeier-Haack (illustrées ci-dessous), toutes deux compatibles avec une variété de substrats de pyrrole.
La réaction des pyrroles avec le formaldéhyde forme des porphyrines.

Les composés pyrroles peuvent également participer à des réactions de cycloaddition (Diels-Alder) dans certaines conditions, telles que la catalyse acide de Lewis, le chauffage ou la haute pression.

Histoire du pyrrole :
Le pyrrole a été détecté pour la première fois par FF Runge en 1834, comme constituant du goudron de houille.
En 1857, le pyrrole a été isolé du pyrolysat d'os.
Le nom du pyrrole vient du grec pyrrhos (πυρρός, « rougeâtre, ardent »), d'après la réaction utilisée pour le détecter : la couleur rouge qu'il confère au bois lorsqu'il est humidifié avec de l'acide chlorhydrique.

Analogues et dérivés du pyrrole :

Les analogues structuraux du pyrrole comprennent :
Pyrroline, un analogue partiellement saturé avec une double liaison
Pyrrolidine, l'analogue hydrogéné saturé
Les dérivés du pyrrole comprennent l'indole, un dérivé avec un cycle benzénique fusionné.

Manipulation et stockage du pyrrole :

Manutention:
Manipuler dans un endroit bien ventilé, loin de toute source d'inflammation.
Utiliser un équipement antidéflagrant.

Éviter de respirer les vapeurs ou le contact avec la peau et les yeux.
Seul un personnel qualifié doit manipuler ce produit.

Stockage:
Conserver dans des récipients hermétiquement fermés dans un endroit frais, sec et bien ventilé.
Tenir à l’écart de la chaleur, des étincelles, des flammes nues et des substances incompatibles comme les agents oxydants et les acides.
Le pyrrole peut polymériser spontanément en présence d'air et de lumière. Conserver sous gaz inerte (par exemple, azote ou argon) et protéger de la lumière.

Stabilité et réactivité du pyrrole :

Stabilité:
Le pyrrole est stable dans des conditions inertes (absence d'air/lumière).
Cependant, le pyrrole peut s'oxyder et se polymériser spontanément lorsqu'il est exposé à l'air, en particulier à des températures élevées.

Matériaux incompatibles :
Oxydants forts, acides et exposition à la lumière/à l'air.

Produits de décomposition dangereux :
Lorsqu'il est décomposé par la chaleur ou le feu, le pyrrole peut produire des gaz toxiques comme les oxydes d'azote (NOₓ) et le monoxyde de carbone (CO).

Premiers secours du pyrrole :

Inhalation:
Déplacer la personne à l’air frais.
Si la respiration est difficile, administrez de l’oxygène.
Consultez un médecin.

Contact avec la peau :
Laver immédiatement et abondamment à l’eau et au savon pendant au moins 15 minutes.
Retirer les vêtements contaminés.

Contact visuel :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes en soulevant les paupières supérieures et inférieures.
Consultez immédiatement un médecin.

Ingestion:
NE PAS faire vomir.
Rincer la bouche et donner de l’eau si la personne est consciente.
Obtenez une aide médicale immédiate.

Mesures de lutte contre l'incendie du pyrrole :

Moyens d'extinction appropriés :
Utilisez du dioxyde de carbone (CO₂), de la poudre chimique sèche ou de la mousse résistante à l’alcool.

Risques particuliers :
Les vapeurs de pyrrole peuvent former des mélanges explosifs avec l'air.

Équipement de protection :
Les pompiers doivent porter un appareil respiratoire autonome (ARA) et un équipement de protection complet.
Refroidir les récipients exposés avec de l’eau pulvérisée pour éviter toute explosion.

Mesures à prendre en cas de rejet accidentel de pyrrole :

Précautions personnelles :
Évacuer la zone.
Portez un EPI approprié (gants, lunettes de protection, blouse de laboratoire, respirateur si nécessaire).

Précautions environnementales :
Empêcher l’entrée dans les égouts, les cours d’eau ou le sol.

Procédures de nettoyage :
Absorber avec un matériau inerte (par exemple, de la vermiculite ou du sable), placer dans un conteneur à déchets chimiques.
Bien aérer la zone et laver le site du déversement.

Contrôles d'exposition / Équipement de protection individuelle du pyrrole :

Contrôles d'ingénierie :
Utiliser des hottes aspirantes chimiques et des systèmes de ventilation appropriés.

Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité ou écran facial avec protection latérale.

Protection de la peau :
Gants en nitrile et vêtements de protection.

Protection respiratoire :
Si la ventilation est insuffisante, utilisez un respirateur anti-vapeurs organiques approuvé.

Mesures d'hygiène :
Se laver soigneusement les mains après manipulation.
Ne pas manger, boire ou fumer à proximité du produit chimique.

Identificateurs du pyrrole :
Numéro CAS : 109-97-7
Référence Beilstein : 1159
ChEBI : CHEBI :19203
ChEMBL : ChEMBL16225
ChemSpider : 7736
Carte d'information ECHA : 100.003.387
Numéro CE : 203-724-7
Référence Gmelin : 1705
PubChem CID : 8027
Numéro RTECS : UX9275000
UNII : 86S1ZD6L2C
Numéro ONU : 1992, 1993
Tableau de bord CompTox (EPA) : DTXSID5021910
InChI : InChI=1S/C4H5N/c1-2-4-5-3-1/h1-5H
Clé: KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N
InChI=1/C4H5N/c1-2-4-5-3-1/h1-5H
SOURIRES:
N1C=CC=C1
[nH]1cccc1

Numéro CAS : 109-97-7
Numéro CE : 203-724-7
Formule de Hill : C₄H₅N
Masse molaire : 67,09 g/mol
Code SH : 2933 99 99

N° CAS : 109-97-7
Nom chimique : Pyrrole
Numéro CBN : CB3852794
Formule moléculaire : C4H5N Structure de Lewis
Poids moléculaire : 67,09

Propriétés du pyrrole :
Formule chimique : C4H5N
Masse molaire : 67,091 g·mol−1
Aspect : liquide volatil incolore
Densité : 0,967 g cm−3
Point de fusion : −23 °C (−9 °F ; 250 K)
Point d'ébullition : 129 à 131 °C (264 à 268 °F ; 402 à 404 K)
Pression de vapeur : 7 mmHg à 23 °C
Acidité (pKa) : 17,5 (pour le proton N−H)
Basicité (pKb) : 13,6 (pKa 0,4 pour CA)
Susceptibilité magnétique (χ) : −47,6×10−6 cm3 mol−1
Viscosité : 0,001225 Pa·s

Point d'ébullition : 129 - 131 °C
Densité : 0,966 g/cm3
Limite d'explosion : 3,10 - 14,8 % (V)
Point d'éclair : 36 °C
Température d'inflammation : 550 °C
Point de fusion : -23 °C
Valeur du pH : >6 (10 g/l, H₂O, 20 °C)
Pression de vapeur : 8,7 hPa (20 °C)
Solubilité : 60 g/l

Point de fusion : -23 °C (lit.)
Point d'ébullition : 131 °C (lit.)
Densité : 0,967 g/mL à 25 °C (lit.)
densité de vapeur : 2,31 (par rapport à l'air)
pression de vapeur : 8,7 hPa (20 °C)
FEMA : 3386 | PYRROLE
indice de réfraction : n20/D 1,508(lit.)
Point d'éclair : 33 °C
Temp. de conservation : Conserver entre +2°C et +8°C.
solubilité : 60 g/l
pka : 15 (à 25 ℃)
forme : liquide
couleur : Clair presque incolore à brunâtre
PH : >6 (10 g/l, H2O, 20 ℃)
Odeur : à 0,10 % dans le propylène glycol. douce, chaude, noisette, éthérée
Type d'odeur : noisette
source biologique : synthétique
limite d'explosivité : 3,10-14,8 % (V)
Solubilité dans l'eau : 60 g/L (20 ºC)
Sensible : sensible à l'air et à la lumière
Numéro JECFA : 1314
Merck : 14 8014
BRN: 1159
Constante diélectrique : 7,5 (17 °C)
Stabilité : Stable. Incompatible avec les acides forts et les agents oxydants forts. Combustible.
InChIKey: KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N
LogP : 0,85
Tension superficielle : 36,6 mN/m à 20 °C

Poids moléculaire : 67,09 g/mol
XLogP3 : 0,7
Nombre de donneurs de liaisons hydrogène : 1
Nombre d'accepteurs de liaisons hydrogène : 0
Nombre de liaisons rotatives : 0
Masse exacte : 67,042199164 Da
Masse monoisotopique : 67,042199164 Da
Surface polaire topologique : 15,8 Å²
Nombre d'atomes lourds : 5
Complexité : 22,8
Nombre d'atomes d'isotopes : 0
Nombre de stéréocentres atomiques définis : 0
Nombre de stéréocentres atomiques indéfinis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison définis : 0
Nombre de stéréocentres de liaison indéfinis : 0
Nombre d'unités liées de manière covalente : 1
Le composé est canonisé : Oui

Spécifications du pyrrole :
Dosage (GC, surface %) : ≥ 97,0 % (a/a)
Densité (d 20 °C/ 4 °C) : 0,967 - 0,971
Identité (IR) : réussi le test

Thermochimie du pyrrole :
Capacité thermique (C) : 1,903 JK−1 mol−1
Enthalpie standard de formation (ΔfH⦵298) : 108,2 kJ mol−1 (gaz)
Enthalpie standard de combustion (ΔcH⦵298) : 2242 kJ mol−1

Composés apparentés du pyrrole :
Phosphole
arsole
bismole
stibole

Noms du pyrrole :

Nom IUPAC préféré :
1H-Pyrrole

Autres noms :
Azole
Imidole