Piperidīna ir organisks savienojums, kas ir kondensēts formulu (CH 2 ) 5 NH. Tas sastāv no cikliska sekundāra amīna, kurā aminogrupa NH ir daļa no sešstūra gredzena, kas ir heterociklisks slāpekļa atoma klātbūtnes dēļ.
Piperidīns ir cikloheksāna slāpekļa versija. Piemēram, paziņojums struktūras formulu piperidīnu attēla zemāk: tas ir ļoti līdzīga tai, cikloheksāna, ar vienīgo atšķirību, ka viens no metilēna grupām, CH 2 , kas ir aizstāts ar NH.
Piperidīna strukturālā formula. Avots: NEUROtiker / Public domain
Šī amīna zinātkārais nosaukums cēlies no latīņu vārda “piper”, kas nozīmē piparus, jo tas pirmo reizi tika atrasts un sintezēts melnajos piparos. Faktiski piperidīna aromāts ir kļūdains ar piparu un zivju sajaukumu.
Tā sešstūra un heterocikliskais gredzens atrodas arī daudzos alkaloīdos un medikamentos, tāpēc piperidīnu izmanto šādu produktu organiskā sintēzē; piemēram, morfīns, minoksidils un resperidons.
Uzbūve
Piperidīna molekulārā struktūra. Avots: Benjah-bmm27 / Publiskais īpašums
Augšējā attēlā mums ir piperidīna molekulārā struktūra, ko attēlo sfēru un joslu modelis. Melnās sfēras, kas atbilst oglekļa atomiem, veido skeletu, kas būtu tāds pats kā cikloheksāns, ja tas nebūtu slāpekļa atomam, bet zilganajai sfērai.
Šeit jūs varat redzēt piecas metilēna vienības, CH 2 , un to ūdeņraža atomu izkārtojumu. Tāpat skaidri tiek novērota sekundārā aminogrupa NH, kuras elektronegatīvais slāpeklis nodrošina molekulas polaritāti.
Tāpēc piperidīnam ir pastāvīgs dipola moments, kurā negatīvā lādiņa blīvums ir koncentrēts ap NH.
Tā kā piperidīnam ir dipola moments, tā starpmolekulārie spēki vai mijiedarbība galvenokārt ir dipola-dipola tips.
Starp dipola-dipola mijiedarbībām ir ūdeņraža saites, ko izveido blakus esošās piperidīna molekulu NH-NH grupas. Tā rezultātā piperidīna molekulas saplūst šķidrumā, kas vārās 106ºC temperatūrā.
Pārveidojumi
Piperidīna, piemēram, cikloheksāna, sešstūra gredzens nav plakans: tā ūdeņraža atomi mijas aksiālā stāvoklī (virs vai zem) un ekvatorijā (vērsti uz sāniem). Tādējādi piperidīns pieņem dažādas telpiskas izmaiņas, un krēsls ir vissvarīgākais un stabilākais.
Iepriekšējais attēls parāda vienu no četriem iespējamiem konfomēriem, kuros NH grupas ūdeņraža atoms atrodas ekvatora stāvoklī; tā kā elektronu pāri, kas nav dalīti ar slāpekli, tie atrodas aksiālā stāvoklī (šajā gadījumā uz augšu).
Piperidīna aksiālā konformācija. Ūdeņraža atoms aksiālajā stāvoklī palielina gredzena sterisko spriegumu, atrodoties pārāk tuvu citiem aksiālajiem un blakus esošajiem ūdeņražiem. Avots: Benjah-bmm27 / Publiskais īpašums
Tagad tiek parādīts vēl viens konformers (augšējais attēls), kurā šoreiz NH grupas ūdeņraža atoms atrodas aksiālā stāvoklī (uz augšu); un nesadalītu slāpekļa elektronu pāri ekvatoriālajā stāvoklī (pa kreisi).
Tātad kopumā ir četri konformeri: divi ar NH ūdeņradi aksiālajā un ekvatoriskajā stāvoklī un vēl divi, kuros mainās slāpekļa elektronu pāra relatīvās pozīcijas attiecībā pret krēslu.
Konformeri, kuros NH ūdeņradis atrodas ekvatoriālajā pozīcijā, ir visstabilākie, ņemot vērā faktu, ka tie cieš no zemākiem stera spriegumiem.
Sintēze
Pirmās piperidīna sintēzes tika iegūtas no piperīna - viena no tā dabiskajiem atvasinājumiem, kas ir daļa no melnajiem pipariem un ir atbildīga par vairākām šīs garšvielas organoleptiskajām īpašībām. Piperīns reaģē ar slāpekļskābi, atbrīvojot heterociklisko vienību, kuras struktūra jau ir pārskatīta.
Tomēr rūpnieciskos mērogos piperidīna sintēze ir vēlama piridīna katalītiskā hidrogenēšanā:
Piridīna hidrogenēšana, lai iegūtu piperidīnu. Avots: Steffen 962 caur Wikipedia.
Ūdeņraža atoms, H 2 , saistās ar piridīna gredzenu, sadalīšana tās aromātiskas sistēmas, attiecībā uz kuriem ir nepieciešama palīdzība no metāliskiem katalizatoru.
Atvasinājumi
Piperine
Daudz svarīgāka par pašu piperidīnu ir tā struktūrvienība, kas atpazīstama neskaitāmos alkaloīdos un augu izcelsmes vielās. Piemēram, zemāk ir redzama piperīna molekulārā struktūra:
Piperīna strukturālā formula. Avots: Neurotiker caur Wikipedia.
Piperīnam ir ļoti konjugēta struktūra; tas ir, tai ir vairākas koordinētas divkāršās saites, kas absorbē elektromagnētisko starojumu, un kas vienā vai otrā veidā padara to par netoksisku savienojumu cilvēku patēriņam. Ja nē, melnie pipari būtu indīgi.
Koniāna
Piperidīna heterocikliskais un sešstūru gredzens ir atrodams arī koninos - neirotoksīnā, kas iegūts no hemlock, kas ir atbildīgs par tā nepatīkamo smaku un kuru arī izmantoja, lai saindētu Sokrātu. Tās struktūra ir:
Konīna strukturālā formula. Avots: NEUROtiker / Public domain
Ņemiet vērā, ka konīns no piperidīna gandrīz neatšķiras ar propila aizvietotāja klātbūtni uz oglekļa, kas atrodas blakus NH grupai.
Tādējādi piperidīna atvasinājumus iegūst, aizstājot gredzena ūdeņradi vai pašas NH grupas ūdeņradi ar citām grupām vai molekulāriem fragmentiem.
Morfīns
Morfīna strukturālā formula. Avots: NEUROtiker / Public domain
Morfīns ir vēl viens no piperidīna dabiskajiem atvasinājumiem. Šoreiz piperidīna gredzens ir sakausēts ar citiem gredzeniem un ir vērsts no plaknes novērotāja virzienā. Tas tiek identificēts, jo veido saikni ar CH 3 grupu .
Narkotikas
Piperidīns un tā atvasinājumi tiek izmantoti dažādu veidu zāļu izstrādē un sintēzē. Tāpēc tie ir piperidīna sintētiski atvasinājumi. Trīs no tiem ir uzskaitīti zemāk kopā ar to attiecīgajām strukturālajām formulām:
Risperidons, netipisks antipsihotisks līdzeklis, kas izrakstīts vairāku garīgo traucējumu ārstēšanai. Avots: Fvasconcellos (saruna • ieguldījums) / Publiskais īpašums
Minoksidils, vazodilatators, ko parasti lieto alopēcijas ārstēšanai. Avots: Vaccinationist / Public domain
Ikaridīns vai pikaridīns, kukaiņu atbaidīšanas līdzeklis, kas veido OFF repelentu sastāvu. Avots: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Atsauces
- Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. (10 th izdevums.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Organiskā ķīmija. (Sestais izdevums). Mc Graw Hill.
- Morisons un Boids. (1987). Organiskā ķīmija. (Piektais izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidīns. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2020). Piperidīns. PubChem datu bāze., CID = 8082. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidīns. ScienceDirect. Atgūts no: sciencedirect.com
- Harolds D. Banks. (1992). Piperidīna sintēze. . Atgūts no: apps.dtic.mil