The piperidine adalah sebatian organik yang pekat formula (CH 2 ) 5 NH. Ini terdiri daripada amina sekunder siklik, di mana kumpulan amino, NH, adalah sebahagian daripada cincin heksagon, yang merupakan heterosiklik, kerana adanya atom nitrogen.
Piperidine adalah versi nitrogen dari sikloheksana. Sebagai contoh, perhatikan dalam gambar di bawah formula struktur piperidine: sangat serupa dengan sikloheksana, dengan satu-satunya perbezaan bahawa salah satu kumpulan metilena, CH 2 , telah digantikan oleh NH.
Formula struktur piperidine. Sumber: NEUROtiker / Domain awam
Nama aneh amina ini berasal dari perkataan Latin 'piper', yang bermaksud lada, seperti pada lada hitam yang pertama kali ditemui dan disintesis. Sebenarnya, aroma piperidine disalah anggap sebagai campuran lada dan ikan.
Cincin heksagon dan heterosikliknya juga terdapat di banyak alkaloid dan ubat-ubatan, jadi piperidine digunakan untuk sintesis organik produk tersebut; seperti morfin, minoxidil, dan resperidone.
Struktur
Struktur molekul piperidine. Sumber: Benjah-bmm27 / Domain awam
Pada gambar atas kita mempunyai struktur molekul piperidine, yang diwakili oleh model sfera dan bar. Sfera hitam, sesuai dengan atom karbon, membentuk kerangka yang akan sama dengan sikloheksana jika bukan untuk atom nitrogen, dengan bola kebiruan.
Di sini anda dapat melihat lima unit metilena, CH 2 , dan cara atom hidrogennya disusun. Begitu juga, kumpulan amino sekunder, NH, diperhatikan dengan jelas, yang nitrogen elektronegatif memberikan polaritas pada molekul.
Oleh itu, piperidine mempunyai momen dipol kekal, di mana ketumpatan muatan negatif tertumpu di sekitar NH.
Oleh kerana piperidine mempunyai momen dipol, daya intermolekul atau interaksinya terutama dari jenis dipol-dipol.
Di antara interaksi dipol-dipol, ikatan hidrogen yang dijalin oleh kumpulan NH-NH molekul piperidine yang berdekatan. Akibatnya, molekul piperidine menyatu dalam cecair yang mendidih pada suhu 106ºC.
Konformasi
Cincin heksagon piperidine, seperti sikloheksana, tidak rata: atom hidrogennya bergantian pada kedudukan paksi (di atas atau di bawah) dan khatulistiwa (diarahkan ke sisi). Oleh itu, piperidine menggunakan pelbagai konfigurasi spasial, kerusi menjadi yang paling penting dan stabil.
Gambar sebelumnya menunjukkan salah satu daripada empat kemungkinan konomer di mana atom hidrogen kumpulan NH terletak di kedudukan khatulistiwa; sedangkan pasangan elektron tidak dibahagi dengan nitrogen, mereka berada dalam kedudukan paksi (ke atas, dalam kes ini).
Konfigurasi paksi piperidine. Atom hidrogen pada kedudukan paksi meningkatkan ketegangan sterik pada gelang dengan terlalu dekat dengan hidrogen paksi dan berdekatan yang lain. Sumber: Benjah-bmm27 / Domain awam
Sekarang penyusun lain ditunjukkan (gambar atas), di mana kali ini atom hidrogen kumpulan NH berada dalam kedudukan paksi (ke atas); dan pasangan elektron nitrogen yang tidak dikongsi, dalam kedudukan khatulistiwa (di sebelah kiri).
Jadi secara keseluruhan terdapat empat konformer: dua dengan hidrogen NH dalam posisi paksi dan khatulistiwa, dan dua lagi di mana kedudukan relatif pasangan elektron nitrogen berkenaan dengan kerusi bervariasi.
Konformer di mana hidrogen NH berada dalam kedudukan khatulistiwa adalah yang paling stabil, kerana fakta bahawa mereka mengalami ketegangan sterik yang lebih rendah.
Sintesis
Sintesis pertama piperidine berasal dari piperine, salah satu turunan semula jadi yang merupakan sebahagian daripada lada hitam dan bertanggungjawab untuk beberapa sifat organoleptik perasa ini. Piperine bertindak balas dengan asid nitrat, melepaskan unit heterosiklik yang strukturnya telah disemak semula.
Walau bagaimanapun, pada skala industri, sintesis piperidine dengan pemangkin hidrogenasi piridin lebih disukai:
Hidrogenasi piridin untuk mendapatkan piperidin. Sumber: Steffen 962 melalui Wikipedia.
Hidrogen, H 2 , mengikat pada cincin piridin, memecahkan sistem aromatiknya, yang memerlukan bantuan pemangkin logam.
Derivatif
Piperine
Lebih penting daripada piperidine sendiri adalah unit strukturnya, yang dapat dikenali dalam alkaloid dan bahan-bahan yang berasal dari tumbuhan. Contohnya, di bawah ini adalah struktur molekul piperine:
Formula struktur piperine. Sumber: Neurotiker melalui Wikipedia.
Piperine mempunyai struktur yang sangat konjugasi; iaitu, ia mempunyai beberapa ikatan berganda terkoordinasi yang menyerap sinaran elektromagnetik, dan dalam satu atau lain cara, menjadikannya sebatian tidak beracun untuk penggunaan manusia. Sekiranya tidak, lada hitam akan beracun.
Coniína
Cincin heterosiklik dan heksagonal piperidine juga terdapat dalam konin, neurotoksin yang diekstrak dari hemlock, yang bertanggung jawab atas bau yang tidak menyenangkan, dan yang juga digunakan untuk meracuni Socrates. Strukturnya adalah:
Formula struktur coniin. Sumber: NEUROtiker / Domain awam
Perhatikan bahawa coniin hampir tidak berbeza dengan piperidine dengan adanya substituen propil pada karbon yang berdekatan dengan kumpulan NH.
Oleh itu, turunan piperidine diperoleh dengan menggantikan hidrogen cincin, atau hidrogen dari kumpulan NH itu sendiri, dengan kumpulan lain atau serpihan molekul.
Morfin
Formula struktur morfin. Sumber: NEUROtiker / Domain awam
Morfin adalah turunan semula jadi piperidine. Kali ini cincin piperidine menyatu dengan cincin lain, dan menunjuk ke arah pesawat, ke arah pemerhati. Ia dikenal pasti kerana membentuk ikatan dengan kumpulan CH 3 .
Dadah
Piperidine dan turunannya digunakan untuk reka bentuk dan sintesis pelbagai jenis ubat. Oleh itu, mereka adalah turunan sintetik dari piperidine. Tiga daripadanya disenaraikan di bawah bersama dengan formula struktur masing-masing:
Risperidone, antipsikotik atipikal yang ditetapkan untuk rawatan pelbagai gangguan mental. Sumber: Fvasconcellos (bual • contribs) / Domain awam
Minoxidil, vasodilator biasanya digunakan untuk mengatasi alopecia. Sumber: Vaksinasi / Domain awam
Icaridin atau picaridin, penghalau serangga yang membentuk formulasi penghalau OFF. Sumber: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
Rujukan
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. ( Edisi ke- 10 .) Wiley Plus.
- Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Bukit Mc Graw.
- Morrison dan Boyd. (1987). Kimia organik. (Edisi kelima). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Wikipedia. (2020). Piperidine. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2020). Piperidine. Pangkalan Data PubChem., CID = 8082. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). Piperidine. ScienceDirect. Dipulihkan dari: sciencedirect.com
- Harold D. Banks. (1992). Sintesis Piperidine. . Dipulihkan dari: apps.dtic.mil