PIROL, THIOPENA DAN TEORI FURAN

model pirol tiofena furan

Ini adalah heterosiklik beranggota 5 yang heteroatomnya adalah nitrogen, belerang, dan oksigen. Mereka adalah sistem aromatik (mereka mematuhi aturan Huckel), dengan tiofena menjadi yang memiliki energi stabilisasi tertinggi (lebih aromatik), diikuti oleh pirol, dengan furan menjadi yang paling aromatik karena elektronegativitas oksigen yang kuat yang membuat delokalisasi oksigen menjadi sulit. .awan elektronik.

pirol tiofena furan

[1] Pirol

[2] Tiofena

[3] Furan

Pirol memiliki hidrogen asam pada atom nitrogen dengan pKa = 17. Dalam kasus tiofena dan furan, hidrogen asam terletak di posisi 2, meskipun memiliki keasaman yang jauh lebih rendah daripada pirola.

hidrogen-asam-pirol

Dari tiga heterosiklik yang dipelajari dalam topik ini, pirol adalah yang paling reaktif dalam substitusi elektrofilik. Dalam media asam ia berpolimerisasi, nitrat dengan adanya asam nitrat dan anhidrida asetat, sulfon dengan kompleks piridin- SO3 , halogen dengan adanya larutan halogen encer pada suhu rendah dan menghasilkan reaksi Vilsmeier dan Mannich.

Pirol dinitrasi dengan nitrat dalam anhidrida asetat karena campuran sulfonitrik menghasilkan polimerisasi.

pirol-nitrasi

a) Halogenasi pirol

Untuk menghindari polihalogenasi, bekerja dengan halogen encer dan pada suhu rendah harus digunakan. Pilihan lainnya adalah menggunakan NBS atau NCS.

halogenasi-pirol

Formilasi Vilsmeier melibatkan reaksi heterosiklik yang kaya akan kerapatan elektron dengan dimetilformamida dengan adanya fosfor oksitriklorida.
vilsmeier-pyrrol-01

Reaksi Mannich memungkinkan penempatan gugus aminometil pada posisi 2 pirol.

mannich-pyrrol-01

Dimungkinkan untuk menambahkan elektrofil ke posisi 3,4 pirol dengan menempatkan gugus besar pada atom nitrogen, sehingga posisi 2,5 dicegah. Salah satu gugus yang paling banyak digunakan adalah triisopropilsilil.

substitusi-elektrofil-posisi-3

Furan nitra dengan asam nitrat dalam anhidrida asetat, bagaimanapun, karena aromatisitasnya yang rendah diserang oleh nukleofil dalam medium pada posisi 5 dan memerlukan tahap akhir perlakuan dasar atau pemanasan untuk mengembalikan aromatisitas.

Tahap 1. Pembangkitan elektrofit

nitrasi-furan-01

Tahap 2. Serangan nukleofilik furan pada nitronium asetat

nitrasi-furan-02

Meskipun kurang reaktif dibandingkan pirol di S E , ia masih memiliki masalah dengan polihalogenasi, sehingga diperlukan penggunaan halogen encer dan pada suhu rendah. NBS dan NCS juga bisa digunakan.

halogenasi-furan-01

a) Sulfonasi furan:

Sulfon furan dengan kompleks SO 3 -Py

furan 01 sulfonasi

d) formulasi Vilsmeier

Furan bereaksi dengan dimetilformamida dan fosfor oksitriklorida, diikuti dengan hidrolisis basa, untuk membentuk furan-2-karbaldehida.
furan vilsmeier
Mekanismenya analog dengan yang dijelaskan untuk pirol.

Reagen dan kondisi reaksi serupa dengan yang digunakan dalam pirol.

a) Nitrasi tiofena

nitrasi tiofena

b) Halogenasi tiofena

halogenasi tiofena

Pyrrole, thiophene dan furan tidak diserang oleh nukleofil karena kerapatan elektron cincin yang kuat (excent p system). Oleh karena itu, reaksi adisi nukleofilik, karakteristik sistem defisien p seperti piridin, kuinolin, dan isokinolin, tidak teramati.

Ketidakmampuan untuk menstabilkan zat antara yang terbentuk setelah serangan nukleofilik membuat reaksi ini tidak mungkin terjadi dalam heterosiklik beranggota 5. Namun, keberadaan gugus penonaktifan yang melekat pada cincin dapat menggantikan kekurangan ini, memungkinkan terjadinya reaksi.

substitusi nukleofilik pirol tiofena furan

Nitro yang terletak di posisi 5 memungkinkan delokalisasi muatan yang dihasilkan selama tahap penambahan.

Reaksi heterosiklik terhalogenasi dengan organologam litium menghasilkan pertukaran halogen dengan logam, menghasilkan organologam baru yang memungkinkan penyerangan berbagai macam elektrofil.

litium heterosiklik 01

Aromatisitas furan yang rendah memungkinkannya untuk berpartisipasi dalam reaksi yang menghancurkan konjugasi cincin, seperti: Diels-Alder, 1,3-dipolar, fotokimia dan kelotropik.

reaksi sikloadisi furan

a) Meninggalkan grup di dekat ring

Cincin mengusir gugus pergi yang berada di posisi tetangga, posisi ini diserang oleh nukleofil di tengah.
turunan pirola tiofena furan 01
Reaksi berlangsung apakah rantai berada di posisi 2 atau posisi 3.
turunan pirola tiofena furan 02

Furan terbuka dalam media asam berair untuk membentuk 1,4-dikarbonil. Reaksi mengikuti langkah kebalikan dari sintesis Paal-Knorr.

pembukaan furan

Menghasilkan pirol melalui reaksi 1,4-dikarbonil dengan amina atau amonia.

paal knorr pirol 01

Ini terdiri dari reaksi amina primer dengan 3-ketoester membentuk imina, yang kemudian mengalami tautomerisasi menjadi enamnin, menyerang a-haloketon. Pada tahap siklisasi berikutnya, pirol diperoleh.

sintesis pirol hantzsch 01