На пиперидин е органично съединение, което се кондензира с формула (СН 2) 5 NH. Състои се от цикличен вторичен амин, където аминогрупата NH е част от шестоъгълен пръстен, който е хетероциклен, поради наличието на азотния атом.
Пиперидинът е азотната версия на циклохексана. Например, бележка в изображението по-долу структурна формула пиперидин: това е много подобен на този на циклохексан, с единствената разлика, че една от метиленовите групи, СН 2, е заменен с NH.
Структурна формула на пиперидин. Източник: NEUROtiker / Public domain
Любопитното наименование на този амин идва от латинската дума 'piper', което означава черен пипер, тъй като в черния пипер беше открит и синтезиран за първи път. Всъщност ароматът на пиперидин е сбъркан с този на смес от черен пипер и риба.
Неговият шестоъгълен и хетероциклен пръстен също присъства в много алкалоиди и лекарства, така че пиперидинът се използва за органичен синтез на такива продукти; като морфин, миноксидил и респеридон.
структура
Молекулярна структура на пиперидин. Източник: Benjah-bmm27 / Public domain
В горното изображение имаме молекулярната структура на пиперидин, представена от модел на сфери и пръти. Черните сфери, съответстващи на въглеродните атоми, съставляват скелета, който би бил същият като циклохексана, ако не беше азотният атом, този на синкавата сфера.
Тук може да се види на пет метиленови единици, СН 2, и начинът, са разположени техните водородни атоми. По същия начин, ясно се наблюдава вторичната амино група, NH, чийто електроотрицателен азот осигурява полярност на молекулата.
Следователно, пиперидинът има постоянен диполен момент, при който отрицателната плътност на заряда е концентрирана около NH.
Тъй като пиперидинът има диполен момент, неговите междумолекулни сили или взаимодействия са предимно от дипол-диполен тип.
Сред взаимодействията дипол-дипол присъстват водородните връзки, установени от NH-NH групите на съседни пиперидинови молекули. В резултат на това молекулите на пиперидин се сливат в течност, която кипи при температура 106 ° С.
конформации
Шестоъгълният пръстен на пиперидин, подобно на този на циклохексана, не е плосък: водородните му атоми се редуват в аксиални (над или долу) и екваториални (насочени встрани) позиции. По този начин пиперидинът приема различни пространствени съответствия, като столът е най-важният и стабилен.
Предишното изображение показва един от четирите възможни конфомери, в които водородният атом от NH групата е разположен в екваториално положение; като има предвид, че двойката електрони, които не споделят азота, те са разположени в аксиално положение (в този случай нагоре).
Аксиална конформация на пиперидин. Водородният атом в аксиално положение увеличава стеричното напрежение на пръстена, като е твърде близо до другите аксиални и съседни водородни органи. Източник: Benjah-bmm27 / Public domain
Сега е показан друг конформер (горно изображение), в който този път водородният атом от NH групата е в аксиално положение (нагоре); и двойката не-споделени електрони на азот, в екваториално положение (вляво).
Така че общо има четири конформера: два с водород на NH в аксиално и екваториално положение и други два, в които относителните положения на двойката азотни електрони по отношение на стола са разнообразни.
Конформерите, в които водородът на NH е в екваториално положение, са най-стабилни, поради факта, че те страдат от по-ниско стерично напрежение.
синтез
Първите синтези на пиперидин произтичат от пиперина, един от неговите естествени производни, който е част от черен пипер и е отговорен за няколко органолептични свойства на тази подправка. Пиперинът реагира с азотна киселина, освобождавайки хетероцикличната единица, чиято структура вече е ревизирана.
На индустриални везни обаче се предпочита синтеза на пиперидин чрез каталитично хидриране на пиридин:
Хидрогениране на пиридин за получаване на пиперидин. Източник: Steffen 962 чрез Wikipedia.
Водородите, Н 2, се свързват към пиридиновия пръстен, пробивайки си ароматна система, за които е необходима помощта на метални катализатори.
Дериватите
пиперин
Много по-важно от самия пиперидин е неговата структурна единица, разпознаваема по безброй алкалоиди и вещества от растителен произход. Например, по-долу е молекулната структура на пиперин:
Структурна формула на пиперин. Източник: Neurotiker чрез Wikipedia.
Пиперинът има силно конюгирана структура; тоест той има няколко координирани двойни връзки, които абсорбират електромагнитното излъчване и това по един или друг начин го превръща в нетоксично съединение за консумация от човека. Ако не, черният пипер би бил отровен.
Coniína
Хетероцикличният и шестоъгълен пръстен на пиперидин също се намира в конус, невротоксин, извлечен от кокошка, отговорен за неприятната му миризма, и който също е използван за отрова на Сократ. Структурата му е:
Структурна формула на coniin. Източник: NEUROtiker / Public domain
Обърнете внимание, че кониинът почти не се различава от пиперидина по наличието на пропилов заместител на въглерода, съседен на NH групата.
По този начин, производни на пиперидин се получават чрез заместване на водородите на пръстена или водорода от самата NH група с други групи или молекулни фрагменти.
морфин
Структурна формула на морфин. Източник: NEUROtiker / Public domain
Морфинът е друг от естествените производни на пиперидин. Този път пиперидиновият пръстен е слят с други пръстени и сочи от равнината, по посока на наблюдателя. Той се идентифицира защото образува връзка с СН 3 група.
Лекарства
Пиперидинът и неговите производни се използват за проектиране и синтез на различни видове лекарства. Следователно, те са синтетични производни на пиперидин. Три от тях са изброени по-долу, заедно със съответните им структурни формули:
Рисперидон, нетипичен антипсихотик, предписан за лечение на множество психични разстройства. Източник: Fvasconcellos (разговори • вноски) / публично достояние
Миноксидил, вазодилататор, използван обикновено за справяне с алопеция. Източник: Ваксинатор / публично достояние
Икаридин или пикаридин, репелент против насекоми, съставляващ състава на OFF репеленти. Източник: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Препратки
- Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. (10 -то издание.) Wiley Plus.
- Кери Ф. (2008). Органична химия. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
- Морисън и Бойд. (1987). Органична химия. (Пето издание). Адисон-Уесли Ибероамерикана.
- Wikipedia. (2020). Пиперидин. Възстановено от: en.wikipedia.org
- Национален център за информация за биотехнологиите. (2020). Пиперидин. PubChem база данни., CID = 8082. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Пиперидин. ScienceDirect. Възстановени от: sciencedirect.com
- Харолд Д. Банкс. (1992). Пиперидинов синтез., Възстановено от: apps.dtic.mil