Piperidina je organski spoj koji je kondenziran formulu (CH 2) 5 NH. Sastoji se od cikličkog sekundarnog amina, gdje je amino skupina, NH, dio šesterokutnog prstena, koji je heterociklički, zbog prisutnosti dušikovog atoma.
Piperidin je dušična verzija cikloheksana. Na primjer, na slici napomena ispod strukturne formule piperidina: to je vrlo slična onoj cikloheksan, s jedinom razlikom da je jedna od metilenskih skupina, CH 2, je zamijenjen s NH.
Strukturna formula piperidina. Izvor: NEUROtiker / Javna domena
Znatiželjno ime ovog amina dolazi od latinske riječi 'piper', što znači papar, kao što je u crnoj paprici prvi put pronađen i sintetiziran. U stvari, aroma piperidina je pogrešna zbog mješavine papra i ribe.
Njegov šesterokutni i heterociklički prsten prisutan je i u mnogim alkaloidima i lijekovima, pa se za organsku sintezu takvih proizvoda koristi piperidin; poput morfija, minoksidila i resperidona.
Struktura
Molekularna struktura piperidina. Izvor: Benjah-bmm27 / Javna domena
Na gornjoj slici imamo molekularnu strukturu piperidina, predstavljenu modelom sfera i šipki. Crne sfere, koje odgovaraju ugljikovim atomima, čine kostur koji bi bio isti kao cikloheksan da nije dušikovog atoma, plave kugle.
Ovdje se može vidjeti pet metilenskih jedinica, CH 2, i način na koji njihova vodikovi atomi su raspoređeni. Isto tako, jasno se opaža sekundarna amino skupina, NH, čiji elektronegativni dušik daje polaritet molekuli.
Stoga piperidin ima stalan dipolni trenutak, u kojem je gustoća negativnog naboja koncentrirana oko NH.
Kako piperidin ima dipolni trenutak, njegove intermolekularne sile ili interakcije pretežno su tipa dipol-dipol.
Među interakcijama dipol-dipol prisutne su vodikove veze koje su uspostavile NH-NH skupine susjednih molekula piperidina. Kao rezultat, molekule piperidina se stapaju u tekućinu koja ključa pri temperaturi od 106 ° C.
konformacije
Šesterokutni prsten piperidina, poput cikloheksana, nije ravan: vodikovi se atomi izmjenjuju u aksijalnim položajima (iznad ili ispod) i ekvatorijalno (usmjeren prema stranama). Tako piperidin usvaja različite prostorne konformacije, pri čemu je stolica najvažnija i stabilna.
Prethodna slika prikazuje jedan od četiri moguća sakupljača u kojima se atom vodika NH skupine nalazi u ekvatorijalnom položaju; budući da se par elektrona koji ne dijele na dušik, nalazi u osnom položaju (u ovom slučaju prema gore).
Aksijalna konformacija piperidina. Atom vodika u aksijalnom položaju povećava stericni napon na prstenu preblizu drugim aksijalnim i susjednim vodikovima. Izvor: Benjah-bmm27 / Javna domena
Sada je prikazan još jedan konformer (gornja slika), u kojem je ovaj put vodikov atom NH skupine u aksijalnom položaju (prema gore); i par nepodijeljenih elektrona dušika, u ekvatorijalnom položaju (slijeva).
Dakle, ukupno postoje četiri konformatora: dva sa vodikom NH u aksijalnom i ekvatorijalnom položaju, i druga dva u kojima su relativni položaji para elektrona dušika u odnosu na stolicu.
Konformatori u kojima je vodik NH u ekvatorijalnom položaju su najstabilniji, zbog činjenice da pate od nižih sterickih napetosti.
Sinteza
Prve sinteze piperidina proizašle su iz piperina, jednog od njegovih prirodnih derivata koji je dio crnog papra i odgovoran je za nekoliko organoleptičkih svojstava ove začine. Piperin reagira s dušičnom kiselinom, oslobađajući heterocikličku jedinicu čija je struktura već revidirana.
Međutim, na industrijskim mjerilima, preferira se sinteza piperidina katalitičkim hidrogenacijom piridina:
Hidrogeniranje piridina radi dobivanja piperidina. Izvor: Steffen 962 putem Wikipedije.
Vodici, H 2, vežu se na piridinski prsten, rješava svoj aromatski sustav, za koji je potrebna pomoć metalnih katalizatora.
derivati
Piperin
Mnogo je važnija od samog piperidina njegova strukturna cjelina, prepoznatljiva po bezbroj alkaloida i tvari biljnog podrijetla. Na primjer, u nastavku je molekularna struktura piperina:
Strukturna formula piperina. Izvor: Neurotiker putem Wikipedije.
Piperin ima visoko konjugiranu strukturu; to jest, ima nekoliko koordiniranih dvostrukih veza koje apsorbiraju elektromagnetsko zračenje i koje ga, na ovaj ili onaj način, čine netoksičnim spojem za ljudsku upotrebu. Da nije tako, crni biber bio bi otrovan.
Coniína
Heterociklični i šesterokutni prsten piperidina nalazi se također u koninusu, neurotoksinu izvađenom iz hemoka, odgovornom za njegov neugodan miris, a koji je također korišten za otrovanje Sokrata. Njegova struktura je:
Strukturna formula coniina. Izvor: NEUROtiker / Javna domena
Napominjemo da se koniin teško razlikuje od piperidina po prisutnosti propilnog supstituenta na ugljiku pored NH skupine.
Dakle, derivati piperidina dobivaju se supstituiranjem vodika u prstenu, ili vodika u NH grupi, drugim skupinama ili molekularnim fragmentima.
Morfin
Strukturna formula morfija. Izvor: NEUROtiker / Javna domena
Morfin je još jedan od prirodnih derivata piperidina. Ovaj put se piperidinski prsten spoji s drugim prstenima i upućuje izvan ravnine, u smjeru promatrača. Je identificirati jer tvori vezu s CH 3 grupe.
lijekovi
Piperidin i njegovi derivati koriste se za oblikovanje i sintezu različitih vrsta lijekova. Stoga su sintetski derivati piperidina. Tri su dolje navedene zajedno s njihovim strukturnim formulama:
Risperidon, atipični antipsihotik propisan za liječenje višestrukih mentalnih poremećaja. Izvor: Fvasconcellos (razgovori • doprinosi) / Javno vlasništvo
Minoksidil, vazodilatator koji se obično koristi za rješavanje alopecije. Izvor: Cijepitelj / Javna domena
Icaridin ili pikaridin, sredstvo za uklanjanje insekata koje čini formulaciju OFF repelanata. Izvor: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Reference
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10 th Edition,). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
- Morrison i Boyd. (1987). Organska kemija. (Peto izdanje). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidina. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
- Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2020). Piperidina. PubChem baza podataka., CID = 8082. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidina. ScienceDirect. Oporavilo od: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Sinteza piperidina., Oporavak od: apps.dtic.mil