Estrutura da piperidina, síntese, derivados, reações

O Piperidina É um composto orgânico cuja fórmula condensada é (CH₂)₅NH. Consiste em uma amina secundária cíclica, onde o grupo amino, NH, faz parte de um anel hexagonal, que é heterocíclico, devido à presença do átomo de nitrogênio.

Piperidina se torna a versão nitrogênica do ciclohexano. Por exemplo, observe na imagem inferior a fórmula estrutural da piperidina: é muito semelhante à da ciclohexana, com a única diferença que um dos grupos metileno, CHO₂, foi substituído por um NH.

Fórmula estrutural de piperidina. Fonte: neurotoger / domínio público

O nome curioso desta amina vem da palavra latina 'Piper', que significa pimenta, porque estava na pimenta preta onde pela primeira vez foi encontrada e sintetizada. De fato, o aroma da piperidina é confundido com o de uma mistura de pimenta e peixe.

Seu anel hexagonal e heterocíclico também é apresentado em muitos alcalóides e medicamentos, de modo que a piperidina é destinada à síntese orgânica de tais produtos; como morfina, minexidil e o gosto.

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Estrutura

Estrutura molecular da piperidina. Fonte: Benjah-BMM27 / Domínio Público

Na imagem superior, temos a estrutura molecular da piperidina, representada por um modelo de esferas e barras. As esferas pretas, correspondentes aos átomos de carbono, compõem o esqueleto que seria o mesmo do ciclohexano se não for para o átomo de nitrogênio, o da esfera azulada.

Aqui você pode ver as cinco unidades de metileno, ch₂, e a maneira como seus átomos de hidrogênio são dispostos. Da mesma forma, o grupo amino secundário é claramente observado, cujo nitrogênio elétrico contribui com a polaridade para a molécula.

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Portanto, a piperidina tem um momento de dipolo permanente, no qual a densidade de carga negativa está concentrada em torno de NH.

Por ter a piperidina um momento dipolar, suas forças ou interações intermoleculares são predominantemente do tipo dipolo-dipolo.

Entre as interações dipolo-dipolo, as pontes de hidrogênio estabelecidas pelos grupos NH-NH de moléculas de piperidina vizinhas estão presentes. Como resultado, as moléculas de piperidina coesão em um líquido que ferve a uma temperatura de 106 ºC.

Conformações

O anel hexagonal da piperidina, como é o da ciclohexana, não é plano: seus átomos de hidrogênio alternam em posições axiais (acima ou abaixo) e equatoriais (direcionadas para os lados). Assim, a piperidina adota várias conformações espaciais, sendo a cadeira a mais importante e estável.

A imagem anterior mostra um dos quatro possíveis confisões nos quais o átomo de hidrogênio do grupo NH está localizado na posição equatorial; Enquanto o torque de nitrogênio não compartilhado está localizado na posição axial (UP, neste caso).

Conformação axial da piperidina. O átomo de hidrogênio na posição axial aumenta a tensão da irmã no anel por estar muito perto de outros hidrogênios axiais e adjacentes. Fonte: Benjah-BMM27 / Domínio Público

Agora é mostrado outro confroero (imagem superior), no qual desta vez o átomo de hidrogênio do grupo NH está na posição axial (UP); e o par de nitrogênio -não compartilhados elétrons, na posição equatorial (à esquerda).

De modo que no total existem quatro conformadores: dois com o hidrogênio do NH em posições axiais e equatoriais e duas outras nas quais as posições relativas dos elétrons de nitrogênio variam em relação à cadeira.

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Os conformadores em que o hidrogênio NH está em posição equatorial são os mais estáveis, porque sofrem de tensões estéricas inferiores.

Síntese

A primeira síntese de piperidina. A piperina está reagindo com ácido nítrico, destacando a unidade heterocíclica cuja estrutura já foi revisada.

No entanto, em escalas industriais, a síntese da piperidina é preferida pela hidrogenação catalítica da piridina:

Hidrogenação de piridina para obter piperidina. Fonte: Steffen 962 via Wikipedia.

Hidrogênios, h₂, Eles se juntam ao anel de piridina quebrando seu sistema aromático, para o qual é necessária a ajuda de catalisadores metálicos.

Derivados

Piperina

Muito mais importante que a própria Piperidina, é sua unidade estrutural, reconhecível em inúmeros alcalóides e substâncias de origem da planta. Por exemplo, abaixo, você tem a estrutura molecular da piperina:

Fórmula estrutural da piperina. Fonte: Neurotoger via Wikipedia.

Piperina tem uma estrutura altamente conjugada; Ou seja, ele tem vários links duplos coordenados entre si que absorvem a radiação eletromagnética e, de uma maneira ou de outra, eles o tornam um composto não -tóxico para o consumo humano. Nesse caso, a pimenta preta seria venenosa.

Coniína

O anel heterocíclico e hexagonal da piperidina também é encontrado na coní, uma neurotoxina extraída da cura, responsável por seu cheiro desagradável e que também foi usado para envenenar. Sua estrutura é:

Pode atendê -lo: Amides Fórmula estrutural da coniína. Fonte: neurotoger / domínio público

Observe que a coniínia é dificilmente diferente da piperidina pela presença de um substituinte propil no carbono adjacente ao grupo NH.

Assim, os derivados da piperidina são obtidos substituindo os hidrogênios do anel, ou o hidrogênio do mesmo grupo NH, por outros grupos moleculares ou fragmentos.

Morfina

Fórmula estrutural de morfina. Fonte: neurotoger / domínio público

A morfina é outro derivado natural da piperidina. Desta vez, o anel da piperidina é fundido com outros anéis e aponta para fora do avião, na direção do observador. É identificado porque forma um link com o grupo CHO₃.

Drogas

Piperidina e seus derivados são usados ​​para o design e a síntese de diferentes tipos de medicamentos. Portanto, eles são derivados sintéticos da Piperidina. Três deles são listados juntamente com suas respectivas fórmulas estruturais:

Risperidona, um antipsicótico atípico prescrito para o tratamento de múltiplos transtornos mentais. Fonte: Fvasconcellos (Talk • Contribs) / Domínio Público Minoxidil, um vasodilatador geralmente usado para lidar com a alopecia. Fonte: Vacinationist / Public Domin Icaridina ou picaridina, um repelente de insetos que compõe a formulação das ofertas. Fonte: Arrowsmaster/CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/4.0)

Referências

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3. Morrison e Boyd. (1987). Quimica Organica. (Quinta edição). Addison-Wesley Iberoamericana.
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