A piperidin egy szerves vegyület, amely kondenzálva képletű (CH 2) 5 NH. Ez egy ciklusos szekunder aminból áll, ahol az NH aminocsoport egy hatszögletű gyűrű része, amely a nitrogénatom jelenléte miatt heterociklusos.
A piperidin a ciklohexán nitrogéntartalmú változata. Például lásd az alábbi kép a szerkezeti képlete piperidin: nagyon hasonló a ciklohexán, azzal az egyetlen különbséggel, hogy az egyik metilén-csoport, CH 2, váltotta egy NH.
A piperidin szerkezeti képlete. Forrás: NEUROtiker / Nyilvános
Ennek az aminnek kíváncsi neve a „piper” latin szóból származik, amely borsot jelent, mivel a feketében először találták és szintetizálták. Valójában a piperidin aromáját összetévesztik a bors és a hal keverékével.
Hatszögletű és heterociklusos gyűrűje szintén jelen van számos alkaloidban és gyógyszerben, így a piperidint használják az ilyen termékek szerves szintéziséhez; például morfin, minoxidil és resperidon.
Szerkezet
A piperidin molekuláris szerkezete. Forrás: Benjah-bmm27 / Nyilvános
A felső képen a piperidin molekuláris szerkezete van, amelyet a gömbök és rúdok modellje ábrázol. A szénatomoknak megfelelő fekete gömbök alkotják azt a vázat, amely megegyezik a ciklohexánnal, ha nem a nitrogénatomra vonatkozna, hanem a kékes gömbre.
Itt láthatjuk az öt metiléncsoport, CH 2, és ahogy azok hidrogénatomok vannak elrendezve. Hasonlóképpen, egyértelműen megfigyelhető a szekunder aminocsoport, az NH, amelynek elektronegatív nitrogénje biztosítja a molekula polaritását.
Ezért a piperidinnek állandó dipól-pillanata van, amelyben a negatív töltés sűrűsége az NH körül koncentrálódik.
Mivel a piperidinnek dipóliája van, intermolekuláris erõi vagy interakciói túlnyomórészt a dipol-dipol típusúak.
A dipól-dipól kölcsönhatások között a szomszédos piperidin molekulák NH-NH csoportjai által létrehozott hidrogénkötések vannak jelen. Ennek eredményeként a piperidin-molekulák összekapcsolódnak egy folyadékban, amelynek forráspontja 106ºC.
konformációk
A piperidin hatszögletű gyűrűje, hasonlóan a ciklohexánhoz, nem lapos: hidrogénatomjai tengelyirányban (felül vagy alatt) és ekvatoriális (oldalirányban irányítva) váltakoznak. Így a piperidin különféle térbeli átalakulásokkal rendelkezik, amelyek közül a szék a legfontosabb és stabil.
Az előző kép a négy lehetséges konfomer közül az egyikét mutatja, amelyben az NH csoport hidrogénatomja egyenlítői helyzetben van; míg az elektronok párja, amely nem oszlik meg a nitrogén között, axiális helyzetben vannak (ebben az esetben felfelé).
A piperidin axiális konformációja. Az axiális helyzetben lévő hidrogénatom növeli a gyűrű szterikus feszültségét, mivel túl közel van a többi axiális és szomszédos hidrogénhez. Forrás: Benjah-bmm27 / Nyilvános
Most egy másik konformer látható (felső kép), amelyben az NH csoport hidrogénatomja tengelyirányban van (felfelé); és a nem megosztott nitrogén elektronok párját egyenlítői helyzetben (balra).
Tehát összesen négy konformer van: kettő az NH hidrogénatomjával axiális és egyenlítői helyzetben van, és egy másikban két, amelyekben a nitrogén elektronpár pár relatív helyzete a székhez képest változik.
A konformerek, amelyekben az NH hidrogénatomja egyenlítői helyzetben vannak, a legstabilabak, mivel az alacsonyabb sztérikus feszültségeknek vannak kitéve.
Szintézis
A piperidin első szintézise a piperinből származik, az egyik természetes származékából, amely a fekete bors része, és felelős ezen ízesítés számos érzékszervi tulajdonságáért. A piperine reagál salétromsavval, felszabadítva a heterociklusos egységet, amelynek szerkezetét már felülvizsgálták.
Ipari léptékben azonban a piperidin előállítása piridin katalitikus hidrogénezésével történik:
Piridin hidrogénezése piperidin előállítása céljából. Forrás: Steffen 962 a Wikipedia útján.
A hidrogének, H 2, kötődnek a piridingyűrű, törés annak aromás rendszer, amely segítségével a fém katalizátorok van szükség.
származékai
piperine
A piperidinnél sokkal fontosabb a szerkezeti egysége, amely számtalan alkaloidban és növényi eredetű anyagban felismerhető. Az alábbiakban például a piperin molekuláris szerkezete látható:
A piperin szerkezeti képlete. Forrás: Neurotiker a Wikipedia segítségével.
A piperin szerkezete erősen konjugált; vagyis több összehangolt kettős kötéssel rendelkezik, amelyek elnyelik az elektromágneses sugárzást, és amelyek ilyen vagy más módon nem toxikus vegyületté teszik az emberi fogyasztást. Ha nem, a fekete bors mérgező lenne.
Coniína
A piperidin heterociklusos és hatszögletű gyűrűje szintén megtalálható a koninban, a hemlockból kivont neurotoxinban, amely a kellemetlen szagáért felelős, és amelyet Socrates mérgezésére is használtak. Szerkezete:
A coniin szerkezeti képlete. Forrás: NEUROtiker / Nyilvános
Vegye figyelembe, hogy a coniin alig különbözik a piperidintől abban, hogy propilszubsztituens van jelen az NH csoport melletti szénen.
Így a piperidin származékait úgy állíthatjuk elő, hogy a gyűrű hidrogéneit vagy maga az NH-csoport hidrogénjét más csoportokkal vagy molekuláris fragmensekkel helyettesítjük.
Morfin
A morfin szerkezeti képlete. Forrás: NEUROtiker / Nyilvános
A morfin a piperidin természetes származékainak egyike. Ezúttal a piperidin gyűrűt más gyűrűkkel olvadták össze, és a megfigyelő irányába mutatnak a síkból. Ez azonosítani, mert ez egy kötést a CH 3 -csoport.
Kábítószer
A piperidint és származékait különféle típusú gyógyszerek tervezésére és szintézisére használják. Ezért ezek a piperidin szintetikus származékai. Három közülük az alábbiakban kerül felsorolásra, a megfelelő szerkezeti képlettel együtt:
Risperidon, atipikus antipszichotikum, amely többszörös mentális rendellenességek kezelésére is felírt. Forrás: Fvasconcellos (talk • közreműködők) / Nyilvános
A minoxidil, az értágító, általában alopecia kezelésére. Forrás: vakcinázó / közkincs
Ikaridin vagy pikaridin, rovarriasztó, amely az OFF rovarriasztók összetételét alkotja. Forrás: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Irodalom
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. (10 th kiadás.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Szerves kémia. (Hatodik kiadás). Mc Graw Hill.
- Morrison és Boyd. (1987). Szerves kémia. (Ötödik kiadás). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidin. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2020). Piperidin. PubChem Database., CID = 8082. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidin. ScienceDirect. Helyreállítva: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Piperidin szintézis.. Helyreállítva: apps.dtic.mil