Pirrol

Qué es el pirrol

Lo detectó por primera vez en 1834 el químico alemán Friedlieb Ferdinand Runge, como componente del alquitrán de hulla. Runge combinó el griego πυρρός (pyrrós, "rojizo, del color del fuego") con la terminación -ol, del latín oleum ("aceite"), para formar un nombre que significa, literalmente, "aceite rojo". La razón está en la prueba que se usaba entonces para reconocerlo: una astilla de madera humedecida en ácido clorhídrico se tiñe de rojo intenso al contacto con sus vapores. En 1858, el químico escocés Thomas Anderson lo obtuvo puro por destilación de aceite de huesos.

Es un líquido incoloro que se oscurece con rapidez al contacto con el aire, de olor característico. La estructura correcta del anillo tardó en establecerse: Adolf von Baeyer la propuso en 1870 a partir de sus estudios sobre el índigo, y la síntesis que la confirmó llegó siete años después, obra de Chichester Bell.

La molécula es plana y aromática, aunque de un tipo particular. El nitrógeno aporta su par de electrones libre al sistema conjugado del anillo, de modo que el sextete aromático se completa con los cuatro electrones de los dos dobles enlaces carbono-carbono más ese par solitario. La consecuencia resulta contraintuitiva: el nitrógeno del pirrol apenas se comporta como una base, porque su par de electrones queda atrapado en la nube aromática y no disponible para aceptar un protón. Es la situación inversa a la de la piridina, el otro heterociclo nitrogenado de uso frecuente en química orgánica, cuyo par de electrones queda fuera del anillo aromático y sí puede protonarse sin dificultad.

Presencia en las moléculas de la vida

El pirrol aislado no existe en los seres vivos. Sus anillos sí, y unidos entre ellos: cuatro unidades de pirrol conectadas por puentes de metino forman el macrociclo de la porfirina, la estructura que sostiene el hierro del grupo hemo en la hemoglobina y en la mioglobina, y el magnesio de la clorofila. Este tema se desarrolla en la entrada dedicada a los tetrapirroles.

También llega en su forma reducida. La prolina, uno de los veinte aminoácidos que forman las proteínas, cierra su cadena lateral sobre el propio nitrógeno del aminoácido y forma un anillo de pirrolidina: un pirrol al que se le han añadido cuatro átomos de hidrógeno. Esa particularidad, poco frecuente entre los aminoácidos, condiciona el plegamiento de las proteínas que la contienen en abundancia, sobre todo el colágeno, donde la prolina y su forma hidroxilada son especialmente numerosas.

Cuando el anillo se fusiona con un benceno, el resultado es el indol, presente en el aminoácido triptófano y en derivados suyos como la serotonina. Entre los alcaloides vegetales, la nicotina se cuenta también entre los compuestos que incorporan este anillo en su estructura.

Compuestos emparentados

El pirrol pertenece a la familia de heterociclos aromáticos de cinco eslabones con un solo heteroátomo, junto al furano (con oxígeno) y al tiofeno (con azufre); los tres comparten esqueleto y una reactividad química parecida. Conviene no confundirlo con la pirrolidina, su pariente saturado, ni con el indol, que añade un anillo de benceno. Tampoco debe confundirse con la piridina, heterociclo aromático de seis eslabones que, al contrario que el pirrol, sí se comporta como una base típica.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre "pirrol"?

Del griego πυρρός (pyrrós), "rojizo" o "de color de fuego", combinado con la terminación -ol, del latín oleum, "aceite". Runge acuñó el término en 1834 porque el compuesto teñía de rojo intenso una astilla de madera humedecida en ácido clorhídrico, la prueba que entonces se usaba para detectarlo.

¿El pirrol existe libre en la naturaleza?

No. La molécula aislada no aparece en los seres vivos ni en el ambiente natural. Lo que sí abunda son sus anillos combinados en estructuras mayores, como las porfirinas del grupo hemo y la clorofila, o reducidos en la pirrolidina de la prolina.

¿Por qué el nitrógeno del pirrol casi no reacciona como base?

Porque su par de electrones libre forma parte del sextete aromático del anillo. Al quedar comprometido en la conjugación, no está disponible para aceptar un protón, lo que hace del pirrol un compuesto mucho menos básico que las aminas comunes o que la piridina, pese a compartir con esta el mismo átomo de nitrógeno.

¿Qué relación tiene con la prolina?

La prolina es el único de los veinte aminoácidos proteinogénicos cuya cadena lateral se cierra sobre el propio nitrógeno, formando un anillo de pirrolidina, la versión saturada del pirrol. Esa rigidez estructural condiciona el plegamiento de las proteínas que la contienen en abundancia, como el colágeno.

Referencias

1. Encyclopaedia Britannica. Heterocyclic compound: Five-membered rings with one heteroatom.
2. Encyclopaedia Britannica. Heterocyclic compound: The nature of heteroaromaticity.
3. National Center for Biotechnology Information (NCBI/NIH). Pyrrole, PubChem CID 8027.
4. Fortschritte der Chemie organischer Naturstoffe (Springer). Monopyrrolic Natural Compounds: historia del pirrol.