Piperidina este un compus organic care este condensat cu formula (CH 2 ) 5 NH. Este format dintr-o amină secundară ciclică, în care grupa amino, NH, face parte dintr-un inel hexagonal, care este heterociclic, datorită prezenței atomului de azot.
Piperidina este versiunea azotată a ciclohexanului. De exemplu, nota în imaginea de mai jos formula structurală piperidină: este foarte similar cu cel de ciclohexan, cu singura diferență că una dintre grupările metilen, CH 2 , a fost înlocuit cu o NH.
Formula structurală a piperidinei. Sursa: NEUROtiker / Domeniul public
Numele curios al acestei amine provine de la cuvântul latin „piper”, care înseamnă piper, întrucât a fost găsit și sintetizat în piper negru. De fapt, aroma piperidinei este confundată cu cea a unui amestec de piper și pește.
Inelul său hexagonal și heterociclic este de asemenea prezent în multe alcaloizi și medicamente, astfel încât piperidina este utilizată pentru sinteza organică a unor astfel de produse; cum ar fi morfină, minoxidil și resperidonă.
Structura
Structura moleculară a piperidinei. Sursa: Benjah-bmm27 / Domeniu public
În imaginea superioară avem structura moleculară a piperidinei, reprezentată de un model de sfere și bare. Sferele negre, corespunzătoare atomilor de carbon, alcătuiesc scheletul care ar fi același cu ciclohexanul, dacă nu ar fi pentru atomul de azot, cel al sferei albăstrui.
Aici puteți vedea cele cinci unități metilen, CH 2 , și modul în care atomii lor de hidrogen sunt aranjate. De asemenea, se observă în mod clar grupa amino secundară, NH, al cărei azot electronegativ oferă polaritate moleculei.
Prin urmare, piperidina are un moment dipol permanent, în care densitatea de încărcare negativă este concentrată în jurul NH.
Deoarece piperidina are un moment dipol, forțele sau interacțiunile sale intermoleculare sunt predominant de tipul dipol-dipol.
Printre interacțiunile dipol-dipol, sunt prezente legăturile de hidrogen stabilite de grupările NH-NH ale moleculelor de piperidină vecine. Drept urmare, moleculele de piperidină se încolăcesc într-un lichid care fierbe la o temperatură de 106ºC.
conformații
Inelul hexagonal al piperidinei, precum cel al ciclohexanului, nu este plat: atomii săi de hidrogen alternează în poziții axiale (deasupra sau dedesubt) și ecuatoriale (direcționate lateral). Astfel, piperidina adoptă diverse conformații spațiale, scaunul fiind cel mai important și stabil.
Imaginea anterioară arată unul dintre cele patru confomeri posibile în care atomul de hidrogen al grupării NH este situat în poziția ecuatorială; în timp ce perechea de electroni care nu sunt partajați de azot, ei sunt situați în poziție axială (în sus, în acest caz).
Conformarea axială a piperidinei. Atomul de hidrogen în poziția axială crește tensiunea sterică pe inel prin faptul că este prea aproape de ceilalți hidrogeni axiali și adiacenți. Sursa: Benjah-bmm27 / Domeniu public
Acum este prezentat un alt conformer (imaginea superioară), în care de data aceasta atomul de hidrogen al grupării NH este într-o poziție axială (în sus); și perechea de electroni de azot care nu sunt împărtășiți, în poziția ecuatorială (spre stânga).
Deci, în total, există patru conforme: două cu hidrogenul de NH în poziții axiale și ecuatoriale și alte două în care pozițiile relative ale perechii de electroni de azot în raport cu scaunul sunt variate.
Conformii în care hidrogenul de NH se află în poziția ecuatorială sunt cei mai stabili, datorită faptului că suferă de tensiuni sterice mai mici.
Sinteză
Primele sinteze ale piperidinei au pornit de la piperină, unul dintre derivații săi naturali care face parte din ardeiul negru și este responsabil pentru câteva dintre proprietățile organoleptice ale acestui condiment. Piperina reacționează cu acidul azotic, eliberând unitatea heterociclică a cărei structură a fost deja revizuită.
Cu toate acestea, la scară industrială, este preferată sinteza piperidinei prin hidrogenarea catalitică a piridinei:
Hidrogenarea piridinei pentru a obține piperidină. Sursa: Steffen 962 prin Wikipedia.
Hidrogenii, H 2 , se leagă de inelul de piridină, rupându-și sistemul aromatic, pentru care este nevoie de ajutorul catalizatorilor metalici.
Instrumente financiare derivate
Piperine
Mult mai importantă decât piperidina în sine este unitatea sa structurală, recunoscută în nenumărate alcaloizi și substanțe de origine vegetală. De exemplu, mai jos este prezentată structura moleculară a piperinei:
Formula structurală a piperinei. Sursa: Neurotiker prin Wikipedia.
Piperina are o structură foarte conjugată; adică are mai multe legături duble coordonate care absorb radiațiile electromagnetice și care, într-un fel sau altul, îl fac un compus non-toxic pentru consumul uman. Dacă nu, ardeiul negru ar fi otrăvitor.
Coniína
Inelul heterociclic și hexagonal al piperidinei se găsește, de asemenea, în conină, o neurotoxină extrasă din hemlock, responsabilă pentru mirosul neplăcut și care a fost folosită și pentru otrăvirea lui Socrate. Structura sa este:
Formula structurală a coniinei. Sursa: NEUROtiker / Domeniul public
Rețineți că coniina este cu greu diferită de piperidină prin prezența unui substituent propilic pe carbonul adiacent grupului NH.
Astfel, derivații de piperidină sunt obținuți prin substituirea hidrogenilor inelului, sau a hidrogenului grupării NH în sine, cu alte grupări sau fragmente moleculare.
Morfină
Formula structurală a morfinei. Sursa: NEUROtiker / Domeniul public
Morfina este un alt dintre derivații naturali ai piperidinei. De data aceasta, inelul piperidin este contopit cu alte inele și se îndreaptă spre plan, în direcția observatorului. Este identificat , deoarece formează o legătură cu CH 3 grupului .
Droguri
Piperidina și derivații săi sunt folosiți pentru proiectarea și sinteza diferitelor tipuri de medicamente. Prin urmare, sunt derivați sintetici ai piperidinei. Trei dintre ele sunt enumerate mai jos împreună cu formulele structurale respective:
Risperidona, un antipsihotic atipic prescris pentru tratamentul tulburărilor mintale multiple. Sursa: Fvasconcellos (discuție • contribuții) / Domeniu public
Minoxidil, un vasodilatator utilizat în general pentru a face față alopeciei. Sursa: Domeniul vaccinator / public
Icaridina sau picaridina, un repelent pentru insecte care alcătuiește formularea de repelenți OFF. Sursa: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Referințe
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organica. ( Ediția a 10- a .) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Chimie organica. (Ediția a șasea). Mc Graw Hill.
- Morrison și Boyd. (1987). Chimie organica. (Ediția a cincea). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidină. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2020). Piperidină. Baza de date PubChem., CID = 8082. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidină. ScienceDirect. Recuperat de la: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Sinteza Piperidinei. . Recuperat de la: apps.dtic.mil