歷史
1857年,它從骨頭的熱解物中分離出來。它的名字來自希臘的pyrrhos(πυρρ?,“微紅,火熱”),來自用來檢測它的反應—當它被鹽酸浸濕後賦予木材紅色。
理化特性
吡咯及其甲基取代的同系物存在於骨焦油內。無色液體。沸點130~131℃,相對密度0.9691(20/4℃)。微溶於水,易溶於乙醇、乙醚等有機溶劑。吡咯在微量氧的作用下就可變黑;松片反應給出紅色;在鹽酸作用下聚合成為吡咯紅;對氧化劑壹般不穩定。它可以發生取代反應,主要在2位或5位上取代 。在15℃時,吡咯在乙酸酐中用硝酸硝化,得到2-硝基吡咯,產量不高,壹部分變為樹脂狀物質。吡咯形式上是壹個二級胺,但在稀酸中溶解得很慢;環上的氫被烷基取代後堿性增強,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制取,工業上吡咯由丁炔二醇與氨通過催化作用制備。吡咯與苯並聯的化合物稱為吲哚,是壹個重要的化合物。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個吡咯環形成的卟啉環系的衍生物。四氫吡咯是壹個重要的試劑,它與酮反應失水形成烯胺,即氨基旁有壹個碳 -碳雙鍵。例如環己酮與四氫吡咯形成的烯胺在有機合成中有多種用途。壹般而言,用吡咯為原料進行實驗之前,要重新蒸餾後再使用,因為吡咯長時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 >環己醇
反應
酸堿性
吡咯堿性較其它胺類弱,其***軛酸的pKaH約為–1到–2。這是因為氮原子上的壹對電子與兩個雙鍵上的電子形成離域體系(Π56)。正因為如此,吡咯有芳香性,形成***軛酸後芳香體系被破壞,故吡咯氮不易結合質子。
吡咯有微弱酸性,其pKa為16.5。用正丁基鋰和氫化鈉之類的強堿處理吡咯得其負離子,與親電試劑如碘甲烷反應得N-甲基吡咯。
芳香性
與苯和其它五元雜環化合物比較,親電取代反應活性吡咯>呋喃>噻吩>苯。吡咯親電取代反應反應活性非常高,例如吡咯在氫氧化鈉作用下與碘反應生成四碘吡咯。這是由於吡咯π電子雲密度高於苯,且碳正離子中間體非常穩定。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。
[吡咯的***振式]
吡咯親電取代反應α位活性更高,可通過曼尼希反應或Vilsmeier-Haack反應從吡咯制備α位上有取代基的衍生物。
[吡咯的Vilsmeier-Haack反應其中巰基作為保護基,可在蘭尼鎳催化下加氫脫去。]
吡咯與醛縮合得卟啉環,如苯甲醛與吡咯反應,冷凝得四苯基卟啉。對於取代吡咯,如已有基團為鄰對位定位基,第二個基團進入相鄰α位;如為間位定位基,則進入間位α位。
聚合
吡咯在濃酸中樹脂化,在冷的稀酸或三氯化鐵的甲醇溶液中聚合,得到導電化合物聚吡咯。[3]
nC4H4NH + 2FeCl3 → (C4H2NH)n + 2 FeCl2 + 2 HCl
氧化
與其它胺壹樣,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
吡咯在壹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。
主要用途
其衍生物廣泛用作有機合成、醫藥、農藥、香料、橡膠硫化促進劑、環氧樹脂固化劑等的原料。用作色譜分析標準物質,也用於有機合成及制藥工業。
危險危害
健康危害: 吸入蒸氣可致麻醉,並可引起體溫持續增高。
燃爆危險: 本品易燃,具刺激性。
危險特性: 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。與氧化劑可發生反應。高溫時分解,釋出劇毒的氮氧化物氣體。流速過快,容易產生積聚靜電。容易自聚,聚合反應隨著溫度的上升而急驟加劇。其蒸氣比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會著火回燃。若遇高熱,容器內壓增大,有開裂和爆炸的危險。