Piperidiini on orgaaninen yhdiste, joka kondensoidaan kaavan (CH 2) 5 NH. Se koostuu syklisestä sekundaarisesta amiinista, jossa aminoryhmä NH on osa heksosyklista rengasta, joka on heterosyklinen typpiatomin läsnäolon vuoksi.
Piperidiini on sykloheksaanin typpimuoto. Esimerkiksi, huomaa rakennekaava piperidiiniä kuvan alla: se on hyvin samanlainen kuin sykloheksaani, ainoana erona, että yksi metyleeniryhmää, CH 2, on korvattu NH.
Piperidiinin rakennekaava. Lähde: NEUROtiker / Julkinen
Tämän amiinin utelias nimi tulee latinalaisesta sanasta "piper", joka tarkoittaa pippuria, koska se löydettiin ja syntetisoitiin mustassa pippurissa. Itse asiassa piperidiinin tuoksu on väärässä pippurin ja kalan seoksen aromissa.
Sen heksagonaalista ja heterosyklistä rengasta on läsnä myös monissa alkaloideissa ja lääkkeissä, joten piperidiiniä käytetään tällaisten tuotteiden orgaaniseen synteesiin; kuten morfiini, minoksidiili ja resperidoni.
Rakenne
Piperidiinin molekyylirakenne. Lähde: Benjah-bmm27 / Julkinen
Yläkuvassa on piperidiinin molekyylirakenne, jota edustaa pallo- ja pylväsmalli. Hiiliatomeja vastaavat mustat pallot muodostavat luurankon, joka olisi sama kuin sykloheksaani, ellei se olisi typpiatomille, sinertävän pallon pallolle.
Täällä voi nähdä viisi metyleeniyksikköä, CH 2, ja tapa, jolla niiden vetyatomit on järjestetty. Samoin toissijainen aminoryhmä, NH, havaitaan selvästi, jonka elektronegatiivinen typpi tarjoaa polaarisuuden molekyyliin.
Siksi piperidiinillä on pysyvä dipolimomentti, jossa negatiivisen varauksen tiheys on keskittynyt NH: n ympärille.
Koska piperidiinillä on dipolimomentti, sen molekyylien väliset voimat tai vuorovaikutukset ovat pääosin dipolidipolityyppejä.
Dipoli-dipoli-vuorovaikutusten joukossa läsnä olevien vierekkäisten piperidiinimolekyylien NH-NH-ryhmien muodostamat vety sidokset. Seurauksena on, että piperidiinimolekyylit sulautuvat nesteeseen, joka kiehuu 106 ° C: n lämpötilassa.
konformaatioita
Piperidiinin, kuten sykloheksaanin, kuusikulmainen rengas ei ole litteä: sen vetyatomit vuorottelevat aksiaalisissa asemissa (ylä- tai alapuolella) ja päiväntasaavassa (suunnattu sivuttain). Siksi piperidiinillä on erilaiset tilamuodot, tuoli on tärkein ja vakaa.
Edellisessä kuvassa näkyy yksi neljästä mahdollisesta konfomeeristä, joissa NH-ryhmän vetyatomi sijaitsee päiväntasaajan sijainnissa; kun taas elektroneja, jotka eivät jaa typpeä, ne sijaitsevat aksiaalisessa asennossa (tässä tapauksessa ylöspäin).
Piperidiinin aksiaalimuutos. Aksiaaliasemassa oleva vetyatomi lisää renkaan steeristä jännitystä olemalla liian lähellä toisia aksiaalisia ja vierekkäisiä vetyjä. Lähde: Benjah-bmm27 / Julkinen
Nyt esitetään toinen konformeeri (ylempi kuva), jossa tällä kertaa NH-ryhmän vetyatomi on aksiaaliasennossa (ylöspäin); ja typen jakamattomien elektronien pari, päiväntasaajan sijainnissa (vasemmalla).
Joten kaikkiaan on neljä konformeeria: kaksi NH: n vedyn kanssa aksiaalisessa ja päiväntasaavassa asemassa ja kaksi muuta, joissa typpielektroni-parin suhteelliset asemat tuolin suhteen vaihtelevat.
Konformeerit, joissa NH-vety on päiväntasaavassa asemassa, ovat vakaimpia johtuen tosiasiasta, että ne kärsivät matalammista steerisista jännityksistä.
Synteesi
Ensimmäiset piperidiinin synteesit eteni piperiinistä, joka on yksi sen luonnollisista johdannaisista, joka on osa mustapippuria ja joka vastaa useista tämän mausteen aistinvaraisista ominaisuuksista. Piperine reagoi typpihapon kanssa vapauttaen heterosyklisen yksikön, jonka rakennetta on jo tarkistettu.
Teollisuuden mittakaavoissa piperidiinin synteesi pyridiinin katalyyttisellä hydrauksella on kuitenkin edullinen:
Pyridiinin hydraus piperidiinin saamiseksi. Lähde: Steffen 962 Wikipedian kautta.
Vedyistä, H 2, sitoutuvat pyridiinirengas, karkaa sen aromaattinen järjestelmä, jonka avulla metallinen katalyyttien tarvitaan.
johdannaiset
piperine
Paljon tärkeämpi kuin itse piperidiini on sen rakenneyksikkö, joka tunnistetaan lukemattomissa alkaloideissa ja kasviperäisissä aineissa. Alla on esimerkiksi piperiinin molekyylirakenne:
Piperine-rakennekaava. Lähde: Neurotiker Wikipedian kautta.
Piperine on rakenteeltaan erittäin konjugoitunut; ts. siinä on useita koordinoituja kaksoissidoksia, jotka absorboivat sähkömagneettista säteilyä, ja jotka tekevät siitä tavalla tai toisella myrkytöntä yhdistettä ihmisravinnoksi. Jos ei, mustapippuri olisi myrkyllistä.
Coniína
Piperidiinin heterosyklistä ja heksagonaalista rengasta löytyy myös piikarjasta, helmosta uutetusta neurotoksiinista, joka on vastuussa sen epämiellyttävästä tuoksusta ja jota käytettiin myös Sokrates-aineen myrkyttämiseen. Sen rakenne on:
Coniinin rakennekaava. Lähde: NEUROtiker / Julkinen
Huomaa, että koniini eroaa tuskin piperidiinistä siinä, että NH-ryhmän vieressä olevassa hiilessä on propyylisubstituentti.
Siksi piperidiinijohdannaiset saadaan korvaamalla renkaan vety tai itse NH-ryhmän vety muilla ryhmillä tai molekyylielementeillä.
Morfiini
Morfiinin rakennekaava. Lähde: NEUROtiker / Julkinen
Morfiini on toinen piperidiinin luonnollisista johdannaisista. Tällä kertaa piperidiinirengas on sulatettu muiden renkaiden kanssa ja osoittaa tasosta tarkkailijan suuntaan. Se on tunnistaa, koska se muodostaa sidoksen CH 3 -ryhmä.
huumeet
Piperidiiniä ja sen johdannaisia käytetään erityyppisten lääkkeiden suunnittelussa ja synteesissä. Siksi ne ovat piperidiinin synteettisiä johdannaisia. Niistä kolme on lueteltu alla ja niiden rakennekaavat:
Risperidoni, epätyypillinen antipsykoottinen lääke, joka on määrätty useiden mielenterveyden häiriöiden hoitoon. Lähde: Fvasconcellos (keskustelu • kirjoittajat) / Julkinen
Minoksidiili, verisuonia laajentava aine, jota käytetään yleensä hiusten torjumiseen. Lähde: rokottaja / julkinen omaisuus
Ikaridiini tai pikaridiini, hyönteistorjunta, joka muodostaa OFF-hylkyaineiden formulaation. Lähde: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Viitteet
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. (10 th painos.). Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Orgaaninen kemia. (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
- Morrison ja Boyd. (1987). Orgaaninen kemia. (Viides painos). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidiini. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
- Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2020). Piperidiini. PubChem-tietokanta., CID = 8082. Palautettu: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidiini. ScienceDirect. Palautettu osoitteesta: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Piperidiinin synteesi.. Palautettu osoitteesta apps.dtic.mil