Piperidin

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Piperidin
Piperidin.svg Piperidine-equatorial-3D-balls-B.png
Piperidine-3D-vdW.png
IUPAC-név piperidin
Más nevek hexahidropiridin
azaciklohexán
pentametilénamin
azinán
Kémiai azonosítók
CAS-szám 110-89-4
PubChem 8082
ChemSpider 7791
RTECS szám TM3500000
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet C5H11N
Moláris tömeg 85,15 g/mol
Megjelenés színtelen folyadék
Sűrűség 0,862 g/ml, folyadék
Olvadáspont −7 °C
Forráspont 106 °C
Oldhatóság (vízben) elegyedik
Savasság (pKa) 11,22[2]
Viszkozitás 1,573 cP 25 °C-on
Gőznyomás 33 mbar (20 °C)
140 mbar (50 °C)[3]
Veszélyek
EU osztályozás Tűzveszélyes (F)
Mérgező (T)[3]
R mondatok R11, R23/24, R34[3]
S mondatok (S1/2), S16, S26, S27, S45[3]
Lobbanáspont 4 °C[3]
Robbanási határ 1,3 térfogat% - 10,3 térfogat%[3]
LD50 400 mg/kg (patkány, szájon át)[3]
Rokon vegyületek
Rokon vegyületek piridin
pirrolidin
piperazin
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A piperidin (vagy a Hantzsch–Widman-nevezéktan szerint azinán) szerves vegyület, képlete (CH2)5NH. Heterociklusos amin, melynek hattagú gyűrűjében öt metilén egység és egy nitrogénatom található. Színtelen, füstölgő folyadék, szaga amónniás, a borsra emlékeztető;[4] neve a Piper nemzetségnévből származik, mely a bors latin neve.[5] A piperidint szerves kémiai szintézisekben – beleértve a gyógyszergyártást is – széles körben használják mint reagenst és szerkezeti alapegységet.

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Iparilag a piperidint a piridin hidrogénezésével állítják elő, melyet többnyire molibdén-diszulfid katalizátor felett végeznek:[6]

C5H5N + 3 H2 → C5H10NH

A piridin etanolban nátriummal is piperidinné redukálható.[7]

A piperidin és származékainak természetes előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Magát a piperidint borsból[8], Psilocaulon absimile N.E.Br (Aizoaceae)[9] és a Petrosimonia monandra növényből nyerték.[10]

A piperidin szerkezeti egység számos természetes alkaloidban megtalálható. Ezek közé tartozik a piperin, amely a feketebors csípős ízét okozza. A vegyület neve is innen származik. További példák a tűzhangyák toxinja, a szolenopszin[11], a nikotin-analóg anabazin, mely a dohányfában (Nicotiana glauca) található meg, az indián dohányban levő lobelin, és a koniin, a foltos bürök mérgező alkaloidja, mely Szókratész halálát okozta.[12]

Konformációja[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A piperidin esetén – a ciklohexánhoz hasonlóan – a szék konformáció az előnyösebb, azonban a ciklohexántól eltérően két megkülönböztethető szék konformáció létezik: az egyikben az N–H kötés axiális helyzetű, míg a másikban ekvatoriális pozíciót foglal el. Az 1950–70-es évek számos vitáját követően az ekvatoriális konformáció bizonyult stabilabbnak, az energiakülönbség gázfázisban 0,72 kcal/mol.[13] Nem poláris oldószerekben 0,2–0,6 kcal/mol közötti értéket becsülnek, de poláris oldószerekben előfordulhat, hogy az axiális konformáció a stabilabb.[14] A két konformer a nitrogéninverzió révén gyorsan egymásba alakul, a folyamat aktiválási szabadenergiáját 6,1 kcal/mol értékűnek becsülik, ami jelentősen kevesebb a gyűrűinverzió 10,4 kcal/mol értékénél.[15] Az N-metilpiperidin esetén az ekvatoriális konformáció 3,16 kcal/mol-lal stabilabb,[13] ami jóval magasabb a metilciklohexán 1,74 kcal/mol értékénél.

Piperidine-axial-3D-balls-A.png
Piperidine-equatorial-3D-balls-A.png
axiális konformáció
ekvatoriális konformáció

Reakciói[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A piperidin széleskörűen alkalmazott szekunder amin. Elterjedten használják ketonokból enaminok előállítására.[16] A piperidinből nyert enaminok felhasználhatók a Stork enamin alkilezési rekacióban.[17]

A piperidin kalcium-hipoklorittal a C5H10NCl klóraminná alakítható. Az így kapott klóramin dehidrohalogénezés során gyűrűs iminné alakul.[18]

NMR kémiai eltolódások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

13C NMR = (CDCl3, ppm) 47,5, 27,2, 25,2
1H NMR = (CDCl3, ppm) 2,79, 2,19, 1,51

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A piperidint oldószerként és bázisként használják. Ugyanez mondható el egyes származékaira is: az N-formilpiperidin poláris aprotikus oldószer, mely a szénhidrogéneket jobba oldja, mint más amid oldószerek, míg a 2,2,6,6-tetrametilpiperidin sztérikusan zsúfolt bázis, mely alacsony nukleofilitása és szerves oldószerekben való jó oldhatósága miatt használható előnyösen.

A piperidin jelentős ipari alkalmazása a dipiperidinil ditiurám tetraszulfid előállítása során történő felhasználása, ez a vegyület a gumi vulkanizálásakor gyorsítóként használatos.[6]

Ezeken kívül a piperidin és származékai gyakran használt építőegységek a gyógyszervegyületek és finomvegyszerek szintézise során. A piperidin egység megtalálható például az alábbi gyógyszerekben: paroxetin, riszperidon, metilfenidát, raloxifen, minoxidil, tioridazin, haloperidol, droperidol, mezoridazin, meperidin, melperon, továbbá a Ditran-B (JB-329), N-metil-3-piperidil-benzilát (JB-336) és számos más pszichokémiai vegyületben.

A piperidint lebontási kémiai reakciókban – például egyes módosított nukleotidok hasításával a DNS szekvenálása során – is rendszeresen használják. A szilárdfázisú peptidszintézis során az Fmoc-aminosavak védőcsoportjának eltávolításakor a piperidint gyakran használják mint bázist.

Fordítás[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Piperidine című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. International Chemical Safety Card 0317
  2. Hall, H.K., J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 5441.
  3. ^ a b c d e f g A piperidin vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2011. 02. 04. (JavaScript szükséges) (németül)
  4. Frank Johnson Welcher. Organic Analytical Reagents. D. Van Nostrand, 149. o (1947) 
  5. Alexander Senning. Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Amsterdam: Elsevier (2006). ISBN 0444522395 
  6. ^ a b Karsten Eller, Erhard Henkes, Roland Rossbacher, Hartmut Höke “Amines, Aliphatic” Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2002 Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_001
  7. C. S. Marvel and W. A. Lazier (1941.). „Benzoyl Piperidine”. Org. Synth..  ; Coll. Vol. 1: 99
  8. Spaeth and Englaender, Ber.1935,68, 2218; cf. Pictet and Pictet, Helv. Chim. Acta, 1927, 10, 593
  9. Rimington, S. Afr. J. Sci, 1934, 31, 184
  10. Juraschewski and Stepanov, J. Gen. Chem., U.R.S.S., 1939, 9, 1687
  11. Arbiser JL, Kau T, Konar M et al. (2007.). „Solenopsin, the alkaloidal component of the fire ant (Solenopsis invicta), is a naturally occurring inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase signaling and angiogenesis”. Blood 109 (2), 560–5. o. DOI:10.1182/blood-2006-06-029934. PMID 16990598.  
  12. The Plant Alkaloids, Thomas Anderson Henry, 4th ed. 1949, The Blakiston Company
  13. ^ a b Luis Carballeira, Ignacio Pérez-Juste (1998.). „Influence of calculation level and effect of methylation on axial/equatorial equilibria in piperidines”. Journal of Computational Chemistry 19 (8), 961–976. o. DOI:<961::AID-JCC14>3.0.CO;2-A 10.1002/(SICI)1096-987X(199806)19:8<961::AID-JCC14>3.0.CO;2-A.  
  14. Ian D. Blackburne, Alan R. Katritzky, Yoshito Takeuchi (1975.). „Conformation of piperidine and of derivatives with additional ring hetero atoms”. Acc. Chem. Res. 8 (9), 300–306. o. DOI:10.1021/ar50093a003.  
  15. F.A.L. Anet, Issa Yavari (1977.). „Nitrogen inversion in piperidine”. J. Am. Chem. Soc. 99 (8), 2794–2796. o. DOI:10.1021/ja00450a064.  
  16. Vinayak V. Kane and Maitland Jones Jr (1990.). „Spiro[5.7]trideca-1,4-dien-3-one”. Org. Synth..  ; Coll. Vol. 7: 473
  17. March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0
  18. George P. Claxton, Lloyd Allen, and J. Martin Grisar (1988.). „2,3,4,5-Tetrahydropyridine trimer”. Org. Synth..  ; Coll. Vol. 6: 968