Le sintesi di furano tiofene e pirrolo non differiscono di molto, dato che parliamo di etrocicli a 5 termini con un solo eteroatomo. Il modo più semplice di sintetizzare queste molecole è partire da composti 1-4 dicarbonilici. Il metodo di sintesi più comune per questi tre composti è stato proposto dai chimici Carl Paal e Ludwig Knorr.
Sintesi di Paal - Knorr del furano
La reazione è acido-catalizzata, per esaltare il carattere elettrofilo di uno dei due gruppi carbonilici. Quello che accade è che il carbonile non protonato agisce da nucleofilo nei confronti del carbonile protonato. Approdiamo ad un intermedio emiacetalico, che rapidamente disidrata a dare il furano.
Per comprendere e ricordare questa reazione e tutte le reazioni di questo tipo bisogna focalizzarsi non tanto sul meccanismo di reazione in sé per sé (comunque utilissimo). Ciò che guida questo tipo di reazioni è la tendenza ad aromatizzare (o sarebbe meglio dire la termodinamica). Quando abbiamo gli atomi che ci servono nella giusta relazione, la ciclizzazione e aromatizzazione porteranno sicuramente al composto desiderato. Ecco che diventa abbastanza semplice capire quali sono i reagenti necessari per ottenere un eterociclo aromatico come furano, tiofene o pirrolo.
Sintesi di Paal - Knorr del tiofene
La reazione ricalca perfettamente quella di sintesi del furano, se non per il fatto che per inserire un atomo di zolfo nel ciclo è necessario usare un agente solforante, come il pentasolfuro di fosforo, P2S5 o il reagente di Lawesson, che oltre a generare il tiochetone fanno al contempo da disidratanti.
Come mai è lo zolfo a fare da nucleofilo? Innanzitutto perché è più nucleofilo, ed in secondo luogo perché il carbonio legato all'ossigeno è più elettrofilo.
