Den piperidin är en organisk förening, som kondenseras formeln (CH 2 ) 5 NH. Den består av en cyklisk sekundär amin, där aminogruppen, NH, är en del av en hexagonal ring, som är heterocyklisk, på grund av närvaron av kväveatomen.
Piperidin är den kväveformiga versionen av cyklohexan. Till exempel, notera i bilden nedan strukturformeln av piperidin: det är mycket liknande det i cyklohexan, med den enda skillnaden att en av metylengrupperna, CH 2 , har ersatts med en NH.
Strukturformel för piperidin. Källa: NEUROtiker / Public domain
Det nyfikna namnet på denna amin kommer från det latinska ordet 'piper', vilket betyder peppar, som det var i svartpeppar som det först hittades och syntetiserades. I själva verket är aromen av piperidin felaktig som en blandning av peppar och fisk.
Dess sexkantiga och heterocykliska ring finns också i många alkaloider och läkemedel, så piperidin används för organisk syntes av sådana produkter; såsom morfin, minoxidil och resperidon.
Strukturera
Molekylstruktur av piperidin. Källa: Benjah-bmm27 / Public domain
I den övre bilden har vi molekylstrukturen för piperidin, representerad av en modell av sfärer och staplar. De svarta sfärerna, motsvarande kolatomerna, utgör skelettet som skulle vara samma som cyklohexan om det inte vore för kväveatomen, den för den blåaktiga sfären.
Här kan man se de fem metylenenheter, CH 2 , och hur deras väteatomer är anordnade. Likaså observeras den sekundära aminogruppen, NH, vars elektronegativa kväve ger polaritet till molekylen.
Därför har piperidin ett permanent dipolmoment, i vilket den negativa laddningstätheten koncentreras runt NH.
Eftersom piperidin har ett dipolmoment är dess intermolekylära krafter eller interaktioner främst av typen dipol-dipol.
Bland dipol-dipol-interaktioner finns vätebindningarna etablerade av NH-NH-grupperna av angränsande piperidinmolekyler. Som ett resultat smälter piperidinmolekylerna samman i en vätska som kokar vid en temperatur av 106 ° C.
konforma
Den hexagonala ringen av piperidin, liksom cyklohexan, är inte platt: dess väteatomer växlar i axiella lägen (ovan eller under) och ekvatoriala (riktad i sidled). Således antar piperidin olika rumsliga konformationer, där stolen är den viktigaste och stabilaste.
Den föregående bilden visar en av de fyra möjliga konfomerer där väteatomen i NH-gruppen är belägen i ekvatorialpositionen; Medan paret av elektroner som inte delas med kväve, är de belägna i axiell position (uppåt, i detta fall).
Axiell konformation av piperidin. Väteatomen i det axiella läget ökar den steriska spänningen på ringen genom att vara för nära de andra axiella och intilliggande vätgaserna. Källa: Benjah-bmm27 / Public domain
Nu visas en annan konform (övre bild), i vilken denna gång väteatomen i NH-gruppen är i ett axiellt läge (uppåt); och paret av icke delade kväveelektroner i ekvatorialpositionen (till vänster).
Så totalt finns det fyra konformatorer: två med väte från NH i axiella och ekvatoriella lägen, och ytterligare två där de relativa positionerna för paret av elektroner av kväve med avseende på stolen varierar.
De konformatorer i vilka väte från NH är i ekvatorialpositionen är de mest stabila på grund av att de lider av lägre steriska spänningar.
Syntes
De första synteserna av piperidin fortsatte från piperin, ett av dess naturliga derivat som är en del av svartpeppar och är ansvarig för flera av de organoleptiska egenskaperna hos denna smaksättning. Piperin reagerar med salpetersyra och frisätter den heterocykliska enheten vars struktur redan har reviderats.
På industriell skala föredras emellertid syntesen av piperidin genom katalytisk hydrering av pyridin:
Hydrogenering av pyridin för att erhålla piperidin. Källa: Steffen 962 via Wikipedia.
Vätena, H 2 , binder till pyridinringen, spräng aromatiskt system, för vilket behövs hjälp av metalliska katalysatorer.
derivat
Piperine
Mycket viktigare än själva piperidin är dess strukturella enhet, som kan kännas igen i otaliga alkaloider och ämnen av växtuppkomst. Nedan är exempelvis molekylstrukturen för piperin:
Strukturformel av piperin. Källa: Neurotiker via Wikipedia.
Piperine har en mycket konjugerad struktur; det vill säga den har flera koordinerade dubbelbindningar som absorberar elektromagnetisk strålning, och som på ett eller annat sätt gör det till en icke-giftig förening för konsumtion. Om inte, skulle svartpeppar vara giftig.
Coniína
Den heterocykliska och hexagonala ringen av piperidin finns också i conin, ett neurotoxin extraherat från hemlock, ansvarig för dess obehagliga lukt, och som också användes för att förgifta Socrates. Dess struktur är:
Strukturformel för koniin. Källa: NEUROtiker / Public domain
Observera att coniin knappast skiljer sig från piperidin genom närvaron av en propylsubstituent på kolet intill NH-gruppen.
Sålunda erhålls derivat av piperidin genom att substituera vätgaserna i ringen, eller vätet i själva NH-gruppen, med andra grupper eller molekylära fragment.
Morfin
Strukturformel för morfin. Källa: NEUROtiker / Public domain
Morfin är ett annat av de naturliga derivaten av piperidin. Denna gång är piperidinringen smält med andra ringar och pekar ut ur planet i riktning mot observatören. Den identifieras eftersom den bildar ett band med CH 3 -grupp .
Läkemedel
Piperidin och dess derivat används för utformning och syntes av olika typer av läkemedel. Därför är de syntetiska derivat av piperidin. Tre av dem listas nedan tillsammans med deras respektive strukturformler:
Risperidon, en atypisk antipsykotisk föreskriven för behandling av flera psykiska störningar. Källa: Fvasconcellos (samtal • bidrag) / Public domain
Minoxidil, en vasodilatator som vanligtvis används för att hantera alopecia. Källa: Vaccinationist / Public domain
Icaridin eller picaridin, ett insektsmedel som utgör formuleringen av avstötningsmedel. Källa: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
referenser
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10: e upplagan.) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjätte upplagan). Mc Graw Hill.
- Morrison och Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte upplagan). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidin. Återställd från: en.wikipedia.org
- National Center for Biotechnology Information. (2020). Piperidin. PubChem-databas., CID = 8082. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidin. Science. Återställd från: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Piperidinsyntes. . Återställd från: apps.dtic.mil