Den piperidinet er en organisk forbindelse som kondenseres formel (CH 2 ) 5 NH. Den består av et syklisk sekundært amin, der aminogruppen, NH, er en del av en sekskantet ring, som er heterocyklisk, på grunn av tilstedeværelsen av nitrogenatomet.
Piperidin er den nitrogenholdige versjonen av cykloheksan. For eksempel merke til den strukturelle formel av piperidin i bildet nedenfor: Det er meget lik den i cykloheksan, med den eneste forskjell at en av de metylengrupper, CH 2 , er blitt erstattet av en NH.
Strukturformel for piperidin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Det nysgjerrige navnet på dette aminet kommer fra det latinske ordet 'piper', som betyr pepper, som det var i svart pepper at det først ble funnet og syntetisert. Faktisk er aromaen av piperidin feil av en blanding av pepper og fisk.
Den sekskantede og heterocykliske ringen er også til stede i mange alkaloider og medikamenter, så piperidin brukes til organisk syntese av slike produkter; slik som morfin, minoksidil og resperidon.
Struktur
Molekylær struktur av piperidin. Kilde: Benjah-bmm27 / Public domain
I det øvre bildet har vi molekylstrukturen til piperidin, representert av en modell av kuler og stenger. De svarte kulene, tilsvarende karbonatomene, utgjør skjelettet som ville være det samme som cykloheksan hvis det ikke var for nitrogenatomet, det i den blålige sfæren.
Her kan man se de fem metylenenheter, CH 2 , og den måten deres hydrogenatomer er arrangert. På samme måte observeres den sekundære aminogruppen, NH, hvis elektronegative nitrogen gir polaritet til molekylet.
Derfor har piperidin et permanent dipolmoment, hvor den negative ladningstettheten er konsentrert rundt NH.
Siden piperidin har et dipolmoment, er dets intermolekylære krefter eller interaksjoner hovedsakelig av dipol-dipol-typen.
Blant dipol-dipol-interaksjoner er hydrogenbindingene etablert av NH-NH-gruppene av nabolandet piperidinmolekyler tilstede. Som et resultat samles piperidinmolekylene i en væske som koker ved en temperatur på 106 ºC.
conformations
Den sekskantede ringen av piperidin, som for cykloheksan, er ikke flat: hydrogenatomene veksler i aksielle stillinger (over eller under) og ekvatoriale (rettet sidelengs). Dermed vedtar piperidin forskjellige romlige konformasjoner, og stolen er den viktigste og stabile.
Det forrige bildet viser en av de fire mulige konfomerer der hydrogenatom i NH-gruppen ligger i ekvatorialposisjonen; mens paret av elektronene som ikke er delt av nitrogenet, befinner de seg i aksial stilling (oppover, i dette tilfellet).
Aksial konformasjon av piperidin. Hydrogenatom i aksial stilling øker den steriske spenningen på ringen ved å være for nær de andre aksiale og tilstøtende hydrogeler. Kilde: Benjah-bmm27 / Public domain
Nå vises en annen konformer (øvre bilde), der hydrogenatom i NH-gruppen er i en aksial posisjon (oppover); og paret med ikke-delte nitrogenelektroner i ekvatorialposisjonen (til venstre).
Så totalt er det fire konformere: to med hydrogenet til NH i aksiale og ekvatoriale stillinger, og ytterligere to der de relative stillingene til paret av elektroner med nitrogen i forhold til stolen er varierte.
Konformatorene der hydrogenet til NH er i ekvatorialstilling er de mest stabile på grunn av det faktum at de lider av lavere steriske spenninger.
syntese
De første syntesene av piperidin kom fra piperin, et av dets naturlige derivater som er en del av svart pepper og er ansvarlig for flere av de organoleptiske egenskapene til denne krydderet. Piperin reagerer med salpetersyre, og frigjør den heterocykliske enheten hvis struktur allerede er revidert.
Imidlertid foretrekkes syntesen av piperidin ved katalytisk hydrogenering av pyridin på industriell skala:
Hydrogenering av pyridin for å oppnå piperidin. Kilde: Steffen 962 via Wikipedia.
Hydrogenene, H 2 , binder til pyridinringen, bryte dens aromatisk system, som ved hjelp av metallkatalysatorer er nødvendig.
derivater
piperin
Mye viktigere enn piperidin i seg selv er dens strukturelle enhet, som kan gjenkjennes i utallige alkaloider og stoffer av planteopprinnelse. Nedenfor er for eksempel molekylstrukturen til piperin:
Strukturformel av piperin. Kilde: Neurotiker via Wikipedia.
Piperine har en meget konjugert struktur; det vil si at den har flere koordinerte dobbeltbindinger som absorberer elektromagnetisk stråling, og som på en eller annen måte gjør det til en ikke-giftig forbindelse til konsum. Hvis ikke, ville svart pepper være giftig.
Coniína
Den heterocykliske og sekskantede ringen av piperidin finnes også i conin, et nevrotoksin utvunnet fra hemlock, ansvarlig for dens ubehagelige lukt, og som også ble brukt til å forgifte Socrates. Strukturen er:
Strukturformel av coniin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Merk at coniin neppe er forskjellig fra piperidin ved tilstedeværelsen av en propylsubstituent på karbonet ved siden av NH-gruppen.
Dermed oppnås derivater av piperidin ved å erstatte hydrogelene i ringen, eller hydrogenet i selve NH-gruppen, med andre grupper eller molekylære fragmenter.
morfin
Strukturformel av morfin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Morfin er et annet av de naturlige derivatene av piperidin. Denne gangen er piperidinringen smeltet sammen med andre ringer, og peker ut av flyet, i retning av observatøren. Det identifiseres fordi det danner en binding til CH 3- gruppen .
narkotika
Piperidin og dets derivater brukes til design og syntese av forskjellige typer medisiner. Derfor er de syntetiske derivater av piperidin. Tre av dem er listet nedenfor sammen med sine respektive strukturformler:
Risperidon, en atypisk antipsykotisk foreskrevet for behandling av flere psykiske lidelser. Kilde: Fvasconcellos (snakk • bidrag) / Public domain
Minoxidil, en vasodilatator som vanligvis brukes til å håndtere alopecia. Kilde: Vaksinasjonsleder / Public domain
Icaridin eller picaridin, et insektmiddel som utgjør formuleringen av AV repellanter. Kilde: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
referanser
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kjemi. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
- Morrison og Boyd. (1987). Organisk kjemi. (Femte utgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidin. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2020). Piperidin. PubChem-database., CID = 8082. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidin. Science. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Piperidinsyntese. . Gjenopprettet fra: apps.dtic.mil