Piperidin je organsko spojino, ki jo kondenziramo formulo (CH 2 ) 5 NH. Sestavljen je iz cikličnega sekundarnega amina, kjer je amino skupina, NH, zaradi prisotnosti dušikovega atoma del šestkotnega obroča, ki je heterocikličen.
Piperidin je dušična različica cikloheksana. Na primer, opazili strukturno formulo piperidina na sliki spodaj: je zelo podoben tistemu iz cikloheksana, z edino razliko, da je ena od metilenskih skupin, CH 2 je bil nadomeščen z NH.
Strukturna formula piperidina. Vir: NEUROtiker / Javna domena
Radovedno ime tega amina izvira iz latinske besede 'piper', kar pomeni poper, saj so ga pri črnem popru prvič našli in sintetizirali. V bistvu je aroma piperidina napačna zaradi mešanice popra in ribe.
Njegov šesterokotni in heterociklični obroč je prisoten tudi v številnih alkaloidih in zdravilih, zato se za organsko sintezo takih izdelkov uporablja piperidin; kot so morfij, minoksidil in resperidon.
Struktura
Molekularna struktura piperidina. Vir: Benjah-bmm27 / Javna domena
Na zgornji sliki imamo molekularno strukturo piperidina, ki jo predstavlja model krogel in palic. Črne krogle, ki ustrezajo ogljikovim atomom, tvorijo okostje, ki bi bilo enako cikloheksanu, če ne bi bilo dušikovega atoma, modre krogle.
Tu lahko videti pet metilenskih enot, CH 2 , in način njihove atoma vodika razporejena. Prav tako je jasno opaziti sekundarno amino skupino NH, katere elektronegativni dušik daje polarnost molekuli.
Zato ima piperidin trajni dipolni moment, v katerem je negativna gostota naboja koncentrirana okoli NH.
Ker ima piperidin dipolni moment, so njegove medmolekulske sile ali interakcije pretežno tipa dipol-dipol.
Med interakcijami dipol-dipol so prisotne vodikove vezi, ki jih vzpostavijo skupine NH-NH sosednjih molekul piperidina. Kot rezultat, se molekule piperidina združijo v tekočini, ki vre pri temperaturi 106 ° C.
Konformacije
Šesterokotni obroč piperidina, tako kot cikloheksan, ni ravno: njegovi vodikovi atomi se izmenjujejo v osnih položajih (zgoraj ali spodaj) in ekvatorialno (usmerjeno vstran). Tako piperidin sprejme različne prostorske skladnosti, stol je najpomembnejši in stabilen.
Prejšnja slika prikazuje enega od štirih možnih komomerjev, v katerih je atom vodika skupine NH v ekvatorialnem položaju; ker je par elektronov, ki si dušika ne delijo, nameščen v osnem položaju (v tem primeru navzgor).
Aksialna konformacija piperidina. Atom vodika v aksialnem položaju poveča stericna napetost na obroču, ker je preblizu drugim aksialnim in sosednjim vodikom. Vir: Benjah-bmm27 / Javna domena
Zdaj je prikazan drug konformer (zgornja slika), v katerem je tokrat vodikov atom skupine NH v osnem položaju (navzgor); in par nespodeljenih elektronov dušika v ekvatorialnem položaju (na levi strani).
Torej skupaj obstajajo štirje konformerji: dva z vodikom NH v aksialnem in ekvatorialnem položaju in še dva, v katerih so različni položaji para dušikovih elektronov glede na stol.
Konformatorji, v katerih je vodik NH v ekvatorialnem položaju, so najbolj stabilni, ker trpijo zaradi nižjih stericnih napetosti.
Sinteza
Prve sinteze piperidina so izhajale iz piperina, enega od njegovih naravnih derivatov, ki je del črnega popra in je odgovoren za številne organoleptične lastnosti te začimbe. Piperin reagira z dušikovo kislino in sprošča heterociklično enoto, katere struktura je že bila spremenjena.
Vendar je na industrijskih lestvicah prednostna sinteza piperidina s katalitičnim hidrogeniranjem piridina:
Hidrogeniranje piridina, da dobimo piperidin. Vir: Steffen 962 prek Wikipedije.
Vodikov H 2 , vežejo na piridinski obroč, rešuje svojega aromatski sistem, za katerega je potreben za pomoč kovinskih katalizatorjev.
Odvod
Piperin
Veliko pomembnejša od samega piperidina je njegova strukturna enota, prepoznavna po neštetih alkaloidih in snoveh rastlinskega izvora. Spodaj je na primer molekularna struktura piperina:
Strukturna formula piperina. Vir: Neurotiker prek Wikipedije.
Piperin ima močno konjugirano strukturo; to pomeni, da ima več usklajenih dvojnih vezi, ki absorbirajo elektromagnetno sevanje in ga tako ali drugače naredijo za nestrupeno spojino za prehrano ljudi. Če ne, bi bil črni poper strupen.
Coniína
Heterociklični in šesterokotni obroč piperidina najdemo tudi v soju, nevrotoksinu, ki ga ekstrahiramo iz jelke, ki je odgovoren za njegov neprijeten vonj in ki je bil uporabljen tudi za zastrupitev Sokrata. Njegova struktura je:
Strukturna formula coniina. Vir: NEUROtiker / Javna domena
Upoštevajte, da se koniin težko razlikuje od piperidina po prisotnosti propilnega substituenta na ogljiku, ki meji na NH skupino.
Tako se derivati piperidina pridobijo z nadomeščanjem vodikov obroča ali vodika same NH skupine z drugimi skupinami ali molekularnimi fragmenti.
Morfij
Strukturna formula morfija. Vir: NEUROtiker / Javna domena
Morfin je še en izmed naravnih derivatov piperidina. Tokrat je piperidinski obroč spojen z drugimi obroči in kaže proti ravnini, v smeri opazovalca. Določi se, ker tvori vez z CH 3 skupine .
Droge
Piperidin in njegovi derivati se uporabljajo za načrtovanje in sintezo različnih vrst zdravil. Zato so sintetični derivati piperidina. Spodaj so navedeni trije skupaj s svojimi strukturnimi formulami:
Risperidon, netipični antipsihotik, predpisan za zdravljenje več duševnih motenj. Vir: Fvasconcellos (pogovori • prispevki) / Javno delo
Minoksidil, vazodilatator, ki se običajno uporablja za zdravljenje alopecije. Vir: Cepljenje / Javna domena
Icaridin ali pikaridin, sredstvo za odganjanje žuželk, ki sestavlja formulacijo repelentov. Vir: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Reference
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. (10 th izdaja.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
- Morrison in Boyd. (1987). Organska kemija. (Peta izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedija. (2020). Piperidin. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Piperidin. PubChem Database., CID = 8082. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidin. ScienceDirect. Pridobljeno: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Sinteza piperidina. . Obnovljeno iz: apps.dtic.mil