Piperidine הוא תרכובת אורגנית אשר מרוכזת נוסחה (CH 2 ) 5 NH. הוא מורכב מאמין משני מחזורי, בו קבוצת האמינו, NH, היא חלק מהטבעת המשושה, שהיא הטרוציקלית, בגלל נוכחות אטום החנקן.
Piperidine היא הגרסה החנקנית של cyclohexane. לדוגמה, שטר שניתן לראות בתמונה הבאה את הנוסחה המבנית של piperidine: זה מאוד דומה לזה של cyclohexane, עם ההבדל היחיד כי אחת הקבוצות מתילן, CH 2 , הוחלף על ידי NH.
פורמולה מבנית של פייפרדין. מקור: NEUROtiker / רשות הרבים
השם המוזר של אמין זה בא מהמילה הלטינית 'פייפר', שפירושה פלפל, כמו שהיה בפלפל שחור שנמצא לראשונה וסינתזה. למעשה הארומה של פיפרידין טועה בזו של תערובת של פלפל ודגים.
הטבעת המשושה וההטרוציקלית שלה קיימת גם באלקלואידים ותרופות רבות, ולכן פייפרדין משמש לסינתזה אורגנית של מוצרים כאלה; כמו מורפין, מינוקסידיל ורספרידון.
מִבְנֶה
מבנה מולקולרי של piperidine. מקור: Benjah-bmm27 / רשות הרבים
בתמונה העליונה יש לנו את המבנה המולקולרי של piperidine, המיוצג על ידי דגם של כדורים וסורגים. הכדוריות השחורות, המתאימות לאטומי הפחמן, מהווים את השלד שיהיה זהה לסיקלוהקסאן אלמלא אטום החנקן, זה של הכדור הכחלחל.
כאן תוכלו לראות את חמש יחידות המתילן, CH 2 , ואת אופן סידור אטומי המימן שלהם. כמו כן, נצפתה בבירור קבוצת האמינו המשנית, NH, שהחנקן האלקטרוני-נגטיבי שלה מספק קוטביות למולקולה.
לפיכך, לפיפרידין רגע דיפול קבוע, בו מתרכזת צפיפות המטען השלילי סביב NH.
מכיוון שלפיריפרין יש רגע דיפול, הכוחות הבין-מולקולריים שלו או האינטראקציות שלו הם בעיקרם מהסוג הדיפול-דיפול.
בין אינטראקציות הדיפול-דיפול, קיימים קשרי המימן שהוקמו על ידי קבוצות NH-NH של מולקולות פייפרדין שכנות. כתוצאה מכך, מולקולות הפיפרידין מתלכדות בנוזל הרותח בטמפרטורה של 106 מעלות צלזיוס.
קונפורמציות
הטבעת המשושה של פיפרידין, כמו זו של ציקלוהקסאן, אינה שטוחה: אטומי המימן שלה מתחלפים בתנועות ציריות (מעל או מתחת) ובמצבים המשווניים (מכוונים לצדדים). לפיכך, פיפרידין מאמצת התאמות מרחביות שונות, כאשר הכיסא הוא החשוב והיציב ביותר.
התמונה הקודמת מציגה את אחד מארבעת הקונומנטים האפשריים בהם אטום המימן של קבוצת NH נמצא במצב המשווני; בעוד שזוג האלקטרונים שלא שותפים לחנקן, הם ממוקמים במצב צירי (כלפי מעלה, במקרה זה).
קונפורמציה צירית של piperidine. אטום המימן בתנוחה הצירית מגביר את המתח הסטררי על הטבעת בכך שהוא קרוב מדי לשאר ההידרוגנים הצירים והסמוכים. מקור: Benjah-bmm27 / רשות הרבים
כעת מוצג קונפורמה נוספת (תמונה עליונה), שבה הפעם אטום המימן של קבוצת NH נמצא במצב צירי (כלפי מעלה); וזוג האלקטרונים הלא משותפים של חנקן, במצב המשווה (משמאל).
אז בסך הכל ישנם ארבעה קונפורמרים: שניים עם המימן של NH בתנוחות ציריות ומשווניות, ושניים נוספים שבהם המיקומים היחסיים של צמד האלקטרונים של חנקן ביחס לכסא שונים.
המתאים שבהם המימן של NH נמצא במצב המשווה הם היציבים ביותר, בשל העובדה שהם סובלים ממתחים סטריים נמוכים יותר.
סִינתֶזָה
הסינתזות הראשונות של פיפרידין נבעו מפיפרין, אחת הנגזרות הטבעיות שלו שהיא חלק מפלפל שחור ואחראית לכמה מהתכונות האורגנולפטיות של תיבול זה. פיפרין מגיב עם חומצה חנקתית ומשחרר את היחידה ההטרוציקלית שהמבנה שלה כבר תוקן.
עם זאת, במאזניים תעשייתיים, העדיפה את הסינתזה של פייפרדין באמצעות מימן קטליטי של פירידין:
מימן של פירידין לקבלת פיפרידין. מקור: Steffen 962 דרך Wikipedia.
ההידרוגנים, H 2 , נקשרים לטבעת הפירידין, ושוברים את המערכת הארומטית שלה, שלשמה דרושה עזרה של זרזים מתכתיים.
נגזרים
פיפרין
חשובה הרבה יותר מפיפרדין עצמה היא היחידה המבנית שלה, הניתנת לזיהוי באינספור אלקלואידים וחומרים ממקור צמחי. לדוגמא להלן המבנה המולקולרי של פייפרין:
פורמולה מבנית של פיפרין. מקור: Neurotiker דרך Wikipedia.
לפיפרין מבנה מצומד מאוד; כלומר יש לו כמה קשרים כפולים מתואמים הסופגים קרינה אלקטרומגנטית, ושהוא בדרך זו או אחרת הופכים אותה לתרכובת לא רעילה לצריכה אנושית. אם לא, פלפל שחור יהיה רעיל.
קוניאינה
הטבעת ההטרוציקלית והמשושה של פיפרידין נמצאת גם בקנין, נוירוטוקסין המופק מההמוק, האחראי לריחו הלא נעים, ושמשמש גם להרעלת סוקרטס. המבנה שלה הוא:
פורמולה מבנית של קונין. מקור: NEUROtiker / רשות הרבים
שימו לב כי הקונין כמעט ואינו שונה מפיפרידין על ידי נוכחותו של תחליף פרופיל על הפחמן הסמוך לקבוצת NH.
לפיכך, נגזרות של piperidine מתקבלות על ידי החלפת ההידרוגנים של הטבעת, או המימן של קבוצת NH עצמה, על ידי קבוצות אחרות או שברים מולקולריים.
מוֹרפִין
פורמולה מבנית של מורפין. מקור: NEUROtiker / רשות הרבים
מורפיום הוא עוד אחד הנגזרות הטבעיות של פיפרידין. הפעם טבעת הפיפרידין מתמזגת עם טבעות אחרות, ומצביעה אל מחוץ למטוס, לכיוון המתבונן. זה מזוהה מכיוון שהוא מהווה קשר לקבוצת CH 3 .
סמים
Piperidine ונגזרותיו משמשים לתכנון וסינתזה של תרופות מסוגים שונים. לכן מדובר בנגזרות סינתטיות של פיפרידין. שלוש מהן מופיעות להלן יחד עם הנוסחאות המבניות שלהן:
ריספרידון, אנטי-פסיכוטי לא טיפוסי שנקבע לטיפול בהפרעות נפשיות מרובות. מקור: Fvasconcellos (שיחה • תרומות) / רשות הרבים
מינוקסידיל, מרסס כלי דם המשמש בדרך כלל להתמודדות עם אלופציה. מקור: חיסון / רשות הרבים
איקרידין או פיקארידין, דוחה חרקים המרכיב את הניסוח של דוחי OFF. מקור: Arrowsmaster / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
הפניות
- גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. (10 th Edition.). וויילי פלוס.
- קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). מק גריי היל.
- מוריסון ובויד. (1987). כימיה אורגנית. (מהדורה חמישית). אדיסון ווסלי איברואמריקנה.
- ויקיפדיה. (2020). פיפרידין. התאושש מ: en.wikipedia.org
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2020). פיפרידין. מאגר PubChem., CID = 8082. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier BV (2020). פיפרידין. ScienceDirect. התאושש מ: sciencedirect.com
- הרולד ד. בנקס. (1992). סינתזה של פייפרדין. . התאושש מ: apps.dtic.mil