ピロリジン

外観

無色～うすい黄色, 澄明の液体

性質

ピロリジンは無色の液体で、特有の刺激臭があります。融点は−63°C、沸点は87 °Cであり、pK_aは11.27、pK_bは2.74です。

水に溶けると、強塩基性を示します。、、エーテルにも溶けます。なお、ピロリジンは5員環構造を有するアミンです。

分子量は71.12で、密度は0.8660g/cm³です。ピロリジンの骨格を持つ化合物は、ピロリジン誘導体と呼ばれています。

反応

一般的なジアルキルアミンのように、ピロリジンは塩基性を示します。多くの二級アミンと比較すると、ピロリジンは環状構造を持つため、そのコンパクトさによって特徴的な反応が起こります。

具体的には、複雑な有機化合物の合成のために、ビルディングブロックとして使用可能です。

溶解性

水に極めて溶けやすく、エタノール及びアセトンに溶ける。

解説

C4H9N(71.12)．tetramethyleneimine．テトラヒドロピロールともいう．タバコの葉に含まれる．ピロールをヨウ化水素とリンまたはニッケル触媒を用いて水素で還元すると生成する．また4-ブロモブチルアミンを水酸化アルカリで処理するか，テトラメチレンジアミンを加熱しても生成する．特有の臭いを有する無色の液体．沸点88.5～89 ℃．d^22.5₄0.8520．n²⁸_D1.4402．水に溶けて強い塩基性を示す．エタノール，エーテル，クロロホルムに可溶．結晶性のよい塩を与える．塩化金酸塩(C4H9N·HAuCl4)は融点206 ℃(分解)．水と任意の割合でまじり，強塩基性を示す(塩基解離指数pKb＝2.7)。

タバコやニンジンの葉に存在する。ピロールをニッケル触媒の存在下に水素で還元するのが最も簡便な合成法である。ピペリジンと同様に脂肪族第二アミンの性質を示す。有機合成における基礎的な原料として広く使われているが，とくにピロリジンとケトン類とを縮合させてできるエナミン(1‐ピロリジノ‐1‐シクロヘキセン)は合成化学上きわめて重要である。森北出版「化学辞典（第2版）

用途

医薬品、農薬、可塑剤、写真薬、乳化剤、腐食防止剤などの合成中間原料ならびにポリウレタン製造用触媒、エポキシ樹脂の硬化剤など

合成

図2. ピロリジンの合成

工業的にピロリジンは、アルミナに担持されたコバルト酸化物またはニッケル酸化物を触媒として、165～200°C、17～21MPaで、1,4-ブタンジオール (英: 1,4-butanediol) とアンモニアの反応によって合成可能です。

実験室でピロリジンは、通常4-クロロブタン-1-アミン (英: 4-chlorobutan-1-amine) を強塩基で処理して合成できます。ピロリジン誘導体は、カスケード反応 (英: Cascade reaction) によって合成されます。

化学的特性

Pyrrolidine appears as a colorless to pale yellow liquid with an ammonia-like odor. It is infinitely miscible with water and conventional organic solvents such as methanol, acetone, ether, and chloroform. It acts as a lachrymator.
Chemically, pyrrolidine behaves like a secondary amine in every respect. For example, it undergoes Leuckart –Wallach and Mannich reactions and is readily converted into an enamine. In the presence of a catalyst, such as platinum at 360°C or rhodium at 650°C, pyrrole is formed. In the presence of a copper catalyst, N-methylpyrrolidone is converted into N-methylpyrrolidine.

物理的性質

Pyrrolidine has a penetrating amine-type odor, reminiscent of ammonia and piperidine. It is easy to turn yellow when exposed to light or humid air, easily soluble in water and ethanol. It is nauseating and diffusive.

天然物の起源

Reported found in beer, bread, wheat bread, salmon caviar, fish, milk, leaves and stalks of celery, Camembert cheese, Limburger cheese, Russian cheeses, tilsit cheese, other cheeses, caviar, raw fatty fish, beer, Finnish whiskey, white wine, red wine, coffee, radish, malt, roasted peanut, sweet corn and roasted barley.

使用

Pyrrolidine is a flammable alkaline liquid that undergoes reactions typical of secondary amines. It is used to prepare pesticides and rubber accelerators and as a chemical intermediate (usually the hydrochloride form) in the pharmaceutical industry. There is relatively limited industrial exposure to this material.

主な応用

Pyrrolidine is a heterocyclic compound used as a building block in the synthesis of wide range of pharmaceutical compounds, namely matrix metalloprotein inhibitors (MMPIs) and aminopeptidase N inhibitors (APNIs). It has been used for the synthesis of N-benzoyl pyrrolidine from benzaldehyde via oxidative amination. It may be used as a catalyst for the synthesis of N-sulfinyl aldimines from carbonyl compounds and sulfonamides.
Pyrrolidine can also be used to synthesize:
Taddol-pyrrolidine phosphoramidite, a ligand for rhodium-catalyzed [2+2+2] cycloaddition of pentenyl isocyanate and 4- ethynylanisole.
H,4 PyrrolidineQuin-BAM (′PBAM′), a selective catalyst for the aza-Henry addition of nitroalkanes to aryl aldimines.
1,2,3,3a,4,9-Hexahydropyrrolo[2,1-b]quinazoline by reacting with o-aminobenzaldehyde.

製造方法

Pyrrolidine is formed by reduction of pyrrole. Via overall 5-endo-trig cyclizations of homoallylic tosylamides. Pyrrolidine can be produced from butanediol and ammonia, e.g., over an aluminum thorium oxide catalyst at 300°C or over a nickel catalyst at 200°C and 20 MPa under hydrogenation conditions. It can also be produced from THF and ammonia over aluminum oxide at 275-375°C.

定義

ChEBI: Pyrrolidine is a cyclic amine whose five-membered ring contains four carbon atoms and one nitrogen atom; the parent compound of the pyrrolidine family. It is a saturated organic heteromonocyclic parent, a member of pyrrolidines and an azacycloalkane. It is a conjugate base of a pyrrolidinium ion.

一般的な説明

Pyrrolidine is a saturated heterocycliccompound having one nitrogenatom in a five-membered ring. It is a colorless to pale yellow liquid with an ammonia-like odor. It is found in certain plants andthe ring structure is present in manyalkaloids. Flash point 37°F. Density 0.85 g / cm3. Vapors heavier than air. Produces toxic oxides of nitrogen during combustion.

空気と水の反応

Highly flammable. Very soluble in water.

反応プロフィール

Tetrahydro pyrrole neutralizes acids in exothermic reactions to form salts plus water. May be incompatible with isocyanates, halogenated organics, peroxides, phenols (acidic), epoxides, anhydrides, and acid halides. May generate hydrogen, a flammable gas, in combination with strong reducing agents such as hydrides. An explosion occurred when a mixture of Tetrahydro pyrrole, benzaldehyde, and propionic acid was heated in an attempt to form porphyrins.

危険性

Flammable, dangerous fire risk. Toxic by ingestion and inhalation.

健康ハザード

The acute toxicity of pyrrolidine is moderateon test animals. It is somewhat less toxicthan pyrrole. The vapors are an irritant tothe eyes and respiratory tract. The liquid iscorrosive to the skin. Contact with the eyescan cause damage. The oral LD50 value inrats is 300 mg/kg, while the inhalation LC50value in mice is 1300 mg/m³/2 h (NIOSH1986).

火災危険

Flammable/combustible material. May be ignited by heat, sparks or flames. Vapors may form explosive mixtures with air. Vapors may travel to source of ignition and flash back. Most vapors are heavier than air. They will spread along ground and collect in low or confined areas (sewers, basements, tanks). Vapor explosion hazard indoors, outdoors or in sewers. Runoff to sewer may create fire or explosion hazard. Containers may explode when heated. Many liquids are lighter than water.

使用用途

ピロリジンは、有機合成の材料に広く用いられています。具体的には、ピロリジンとケトンの縮合によって、エナミン (英: enamine) を合成できます。さらにピロリジンは、強塩基性を示すため、塩基性の反応溶媒としても使用可能です。

また、ピロリジン骨格を持ついくつかの物質が医薬品に使われています。例えば、頻脈性不整脈、持続性心房細動、狭心症の治療薬に用いられているベプリジル (ベプリジル塩酸塩水和物) は、ピロリジン骨格を有します。

安全性プロファイル

Poison by ingestion and intravenous routes. Moderately toxic by inhalation. Dangerous fire hazard when exposed to heat or flame; can react vigorously with oxidizing materials. To fight fire, use alcohol foam, CO2, dry chemical. When heated to decomposition it emits hghly toxic fumes of NOx.

純化方法

Dry pyrrolidine with BaO or sodium, then fractionally distil it, under N2, through a Todd column (p 11) packed with glass helices. [Beilstein 20 H 159, 20 I 36, 20 II 79, 20 III/IV 2072, 20/1 V 162.]