Piperidinstruktur, syntese, derivater, reaksjoner

De Piperidin Det er en organisk forbindelse hvis kondenserte formel er (CH₂)₅NH. Den består av en syklisk sekundær amin, der aminogruppen, NH, er en del av en sekskantet ring, som er heterocyklisk, på grunn av tilstedeværelsen av nitrogenatom.

Piperidine blir den nitrogene versjonen av Cyclohexan. Merk for eksempel i det nedre bildet den strukturelle formelen til piperidin: det er veldig lik den for sykloheksanen, med den eneste forskjellen som en av metylengruppene, CHO₂, har blitt erstattet av en NH.

Strukturell formel av piperidin. Kilde: Neurotoger / Public Domain

Det nysgjerrige navnet på dette aminet kommer fra det latinske ordet 'piper', som betyr pepper, fordi det var i den svarte pepperen der det for første gang ble funnet og syntetisert. Faktisk er aromaen av piperidin forvirret av en blanding av pepper og fisk.

Den sekskantede og heterocykliske ringen presenteres også i mange alkaloider og medisiner, så piperidin er bestemt for organisk syntese av slike produkter; slik som morfin, minexidil og smak.

[TOC]

Struktur

Piperidin molekylstruktur. Kilde: Benjah-BMM27 / Public Domain

I det øvre bildet har vi molekylstrukturen til piperidin, representert med en modell av kuler og søyler. De svarte kulene, som tilsvarer karbonatomene, utgjør skjelettet som ville være det samme av sykloheksanen hvis det ikke er for nitrogenatom, den av den blålige sfæren.

Her kan du se de fem metylenenhetene, CH₂, og veien i hvordan deres hydrogenatomer er ordnet. På samme måte er den sekundære aminogruppen tydelig observert, hvis elektriske nitrogen bidrar med polaritet til molekylet.

Kan tjene deg: fordelene med kjemi for samfunnet

Derfor har piperidin et permanent dipolmoment, der den negative belastningstettheten er konsentrert rundt NH.

Ved å ha piperidin et dipolmoment, er dets intermolekylære krefter eller interaksjoner hovedsakelig av dipol-dipolo-typen.

Blant dipolo-dipolo-interaksjonene er hydrogenbroene etablert av NH-NH-gruppene av nabolandet piperidinmolekyler til stede. Som et resultat er piperidinmolekyler samhold i en væske som koker ved en temperatur på 106 ºC.

Konformasjoner

Den sekskantede ringen til piperidinet, som den av sykloheksanen, er ikke flat: dens hydrogenatomer veksler i aksiale posisjoner (over eller under) og ekvatorial (rettet mot sidene). Dermed vedtar piperidin flere romlige konformasjoner, og stolen er den viktigste og stabile.

Det forrige bildet viser en av de fire mulige konfóomerer der hydrogenatomet i NH -gruppen er lokalisert i ekvatorialposisjonen; Mens nitrogen -ikke delte elektronmoment er lokalisert i aksial stilling (opp, i dette tilfellet).

Axial konformasjon av piperidin. Hydrogenatom i aksial stilling øker søsterspenningen på ringen for å være for nær andre aksiale og tilstøtende hydrogener. Kilde: Benjah-BMM27 / Public Domain

Nå vises en annen Concruero (overlegen bilde), der denne gangen er hydrogenatom i NH -gruppen i aksial stilling (UP); og par nitrogen -ikke delte elektroner, i ekvatorialposisjon (til venstre).

Slik at det totalt er fire konformere: to med hydrogenet av NH i aksiale og ekvatoriale posisjoner, og to andre der de relative posisjonene til nitrogenelektronene er varierte med hensyn til stolen.

Kan tjene deg: seleenhydronsyre (H2SE): Hva er, struktur, egenskaper, bruk

Konformatorene der NH -hydrogen er i ekvatorialposisjon er de mest stabile, fordi de lider av lavere steriske spenninger.

Syntese

Den første syntesen av piperidin. Piperine reagerer med salpetersyre, løsner den heterocykliske enheten hvis struktur allerede var gjennomgått.

Imidlertid foretrekkes syntesen av piperidin ved industriell skalaer ved den katalytiske hydrogenering av pyridinet:

Pyridinhydrogenering for å oppnå piperidin. Kilde: Steffen 962 via Wikipedia.

Hydogener, h₂, De blir med i pyridinringen som bryter sitt aromatiske system, som hjelp av metallkatalysatorer er nødvendig.

Derivater

Piperina

Mye viktigere enn piperidin i seg selv, er dens strukturelle enhet, gjenkjennelig i utallige alkaloider og stoffer av planteopprinnelse. Nedenfor har du for eksempel molekylstrukturen til piperinet:

Strukturell formel av piperinet. Kilde: Neurotoger via Wikipedia.

Piperina har en meget konjugert struktur; Det vil si at den har flere dobbeltkoblinger koordinert med hverandre som absorberer elektromagnetisk stråling, og at de på en eller annen måte gjør det til en ikke -toksisk forbindelse for konsum for mennesker. I så fall ville den svarte pepperen være giftig.

Coniína

Den heterocykliske og sekskantede ringen av piperidinet finnes også i coní, et nevrotoksin som er utvunnet fra helbredelsen, ansvarlig for dens ubehagelige lukt, og som også ble brukt til å forgifte. Strukturen er:

Kan tjene deg: amider Coniína strukturformel. Kilde: Neurotoger / Public Domain

Legg merke til at Coniína neppe er forskjellig fra piperidinet ved tilstedeværelsen av en propyl substituent i karbonet ved siden av NH -gruppen.

Således oppnås piperidinderivater ved å erstatte hydrogenene til ringen, eller hydrogenet til den samme NH -gruppen, av andre molekylære grupper eller fragmenter.

Morfin

Strukturell formel for morfin. Kilde: Neurotoger / Public Domain

Morfin er et annet naturlig derivater av piperidin. Denne gangen blir piperidinringen slått sammen med andre ringer, og peker ut av flyet, i retning av observatøren. Det er identifisert fordi den danner en kobling med COC -gruppen₃.

Narkotika

Piperidine og dets derivater brukes til design og syntese av forskjellige typer medisiner. Derfor er de syntetiske derivater av piperidin. Tre av dem blir deretter oppført sammen med sine respektive strukturelle formler:

Risperidon, en atypisk antipsykotisk foreskrevet for behandling av flere psykiske lidelser. Kilde: Fvasconcellos (snakk • bidrag) / offentlig domene Minoxidil, en vasodilator som vanligvis brukes til å håndtere alopecia. Kilde: Vaksinasjonsist / offentlig domene Icaridin eller picaridine, et insektmiddel som komponerer formuleringen av tilbudene. Kilde: ArrowSmaster/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)

Referanser

1. Graham Solomons t.W., Craig f. Yngel. (2011). Organisk kjemi. (10^th Utgave.). Wiley Plus.
2. Carey f. (2008). Organisk kjemi. (Sjette utgave). Mc Graw Hill.
3. Morrison og Boyd. (1987). Organisk kjemi. (Femte utgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
4. Wikipedia. (2020). Piperidin. Hentet fra: i.Wikipedia.org
5. Nasjonalt senter for bioteknologiinformasjon. (2020). Piperidin. PubChem -database., CID = 8082. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov
6. Elsevier f.V. (2020). Piperidin. Scientedirect. Hentet fra: Scientedirect.com
7. Harold d. Banker. (1992). Piperidinsyntese. [PDF]. Gjenopprettet fra: apper.Dict.tusen