Den piperidin er en organisk forbindelse, som kondenseres formel (CH 2) 5 NH. Den består af en cyklisk sekundær amin, hvor aminogruppen, NH, er en del af en hexagonal ring, som er heterocyklisk, på grund af tilstedeværelsen af nitrogenatomet.
Piperidin er den nitrogenholdige version af cyclohexan. For eksempel bemærker strukturformlen piperidin i billedet nedenfor: Det er meget lig den, cyclohexan, med den eneste forskel, at en af methylengrupperne, CH 2, er blevet erstattet med en NH.
Strukturformel for piperidin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Det underlige navn på denne amin kommer fra det latinske ord 'piper', hvilket betyder peber, som det var i sort peber, at det først blev fundet og syntetiseret. Faktisk forveksles aromaen af piperidin som en blanding af peber og fisk.
Dets hexagonale og heterocykliske ring findes også i mange alkaloider og medikamenter, så piperidin bruges til organisk syntese af sådanne produkter; såsom morfin, minoxidil og resperidon.
Struktur
Molekylstruktur af piperidin. Kilde: Benjah-bmm27 / Public domain
I det øverste billede har vi molekylstrukturen af piperidin, repræsenteret ved en model af kugler og stænger. De sorte kugler, der svarer til kulstofatomer, udgør det skelet, der ville være det samme som cyclohexan, hvis det ikke var for nitrogenatomet, det for den blålige sfære.
Her kan man se de fem methylenenheder, CH 2, og den måde, deres hydrogenatomer er anbragt. Ligeledes observeres den sekundære aminogruppe, NH, hvis elektronegative nitrogen tilvejebringer polaritet til molekylet.
Derfor har piperidin et permanent dipolmoment, hvor den negative ladningstæthed koncentreres omkring NH.
Da piperidin har et dipolmoment, er dets intermolekylære kræfter eller interaktioner overvejende af typen dipol-dipol.
Blandt dipol-dipol-interaktioner er brintbindingerne, der er etableret af NH-NH-grupperne af nabolande piperidinmolekyler, til stede. Som et resultat samles piperidinmolekylerne i en væske, der koger ved en temperatur på 106 ° C.
konformationer
Den hexagonale ring af piperidin, ligesom cyclohexan, er ikke flad: dens hydrogenatomer veksler i aksiale positioner (over eller under) og ækvatoriale (rettet sidelæns). Således vedtager piperidin forskellige rumlige konformationer, idet stolen er den vigtigste og stabile.
Det forrige billede viser en af de fire mulige konfomerer, hvori hydrogenatomet i NH-gruppen er placeret i ækvatorialposition; hvorimod paret af elektroner, der ikke er delt af nitrogenet, er placeret i aksial position (opad, i dette tilfælde).
Axial konformation af piperidin. Hydrogenatom i den aksiale position øger den steriske spænding på ringen ved at være for tæt på de andre aksiale og tilstødende hydrogener. Kilde: Benjah-bmm27 / Public domain
Nu vises en anden conformer (øverste billede), hvor brintatomet i NH-gruppen denne gang er i en aksial position (opad); og paret af ikke-delte kvælstofelektroner i ækvatorposition (til venstre).
Så i alt er der fire konformer: to med NH's brint i aksiale og ækvatoriale positioner, og yderligere to, hvori de relative positioner for paret af elektroner af nitrogen med hensyn til stolen varieres.
De konformere, hvori brintet i NH er i ækvatorialposition, er de mest stabile på grund af det faktum, at de lider af lavere steriske spændinger.
syntese
De første synteser af piperidin forløb fra piperin, et af dets naturlige derivater, der er en del af sort peber og er ansvarlig for flere af de organoleptiske egenskaber ved denne krydderi. Piperin reagerer med salpetersyre og frigiver den heterocykliske enhed, hvis struktur allerede er revideret.
På industrielle skalaer foretrækkes imidlertid syntesen af piperidin ved katalytisk hydrogenering af pyridin:
Hydrogenering af pyridin til opnåelse af piperidin. Kilde: Steffen 962 via Wikipedia.
Hydrogenerne, H 2, binder til pyridinringen, bryde sin aromatisk system, hvor der er brug for hjælp af metalliske katalysatorer.
derivater
piperine
Meget vigtigere end piperidin i sig selv er dens strukturelle enhed, der kan genkendes i utallige alkaloider og stoffer af planterisk oprindelse. For eksempel er piperins molekylstruktur nedenfor:
Strukturformel af piperin. Kilde: Neurotiker via Wikipedia.
Piperine har en meget konjugeret struktur; det vil sige, det har adskillige koordinerede dobbeltbindinger, der absorberer elektromagnetisk stråling, og som på en eller anden måde gør det til en ikke-giftig forbindelse til konsum. Hvis ikke, ville sort peber være giftig.
Coniína
Den heterocykliske og hexagonale ring af piperidin findes også i conin, et neurotoksin ekstraheret fra hæmlock, der er ansvarlig for dets ubehagelige lugt, og som også blev brugt til at forgifte Socrates. Dens struktur er:
Strukturformel af coniin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Bemærk, at coniin næppe er forskellig fra piperidin ved tilstedeværelsen af en propylsubstituent på carbonet ved siden af NH-gruppen.
Således opnås piperidinderivater ved at substituere hydrogenerne i ringen eller hydrogenet i selve NH-gruppen med andre grupper eller molekylære fragmenter.
Morfin
Strukturformel for morfin. Kilde: NEUROtiker / Public domain
Morfin er en anden af de naturlige derivater af piperidin. Denne gang er piperidinringen smeltet sammen med andre ringe og peger ud af planet i retning af observatøren. Det er identificeret, fordi den danner en binding med CH 3 -gruppen.
stoffer
Piperidin og dets derivater anvendes til design og syntese af forskellige typer lægemidler. Derfor er de syntetiske derivater af piperidin. Tre af dem er anført nedenfor sammen med deres respektive strukturformler:
Risperidon, en atypisk antipsykotisk ordineret til behandling af multiple mentale lidelser. Kilde: Fvasconcellos (tale • bidrag) / Public domain
Minoxidil, en vasodilator, der almindeligvis bruges til at tackle alopecia. Kilde: Vaccinationist / Public domain
Icaridin eller picaridin, et insektmiddel, der udgør formuleringen af OFF-repellanter. Kilde: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Referencer
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. (10 th edition.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
- Morrison og Boyd. (1987). Organisk kemi. (Femte udgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidin. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- National Center for Biotechnology Information. (2020). Piperidin. PubChem-database., CID = 8082. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidin. ScienceDirect. Gendannes fra: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Piperidinsyntese.. Gendannes fra: apps.dtic.mil