Piperidin

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 ammóniás, a borsra emlékeztető; neve a Piper nemzetségnévből származik, mely a bors latin neve. A piperidint szerves kémiai szintézisekben – beleértve a gyógyszergyártást is – széles körben használják mint reagenst és szerkezeti alapegységet.

Előállítása

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

C₅H₅N + 3 H₂ → C₅H₁₀NH

A piridin etanolban nátriummal is piperidinné redukálható.

A piperidin és származékai természetes előfordulása

Magát a piperidint borsból, Psilocaulon absimile N.E.Br (Aizoaceae) és a Petrosimonia monandra növényből nyerték.

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, 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.

Konformációja

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. Nem poláris oldószerekben 0,2–0,6 kcal/mol közötti értéket becsülnek, de poláris oldószerekben előfordulhat, hogy az axiális konformáció a stabilabb. 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. Az N-metilpiperidin esetén az ekvatoriális konformáció 3,16 kcal/mol-lal stabilabb, ami jóval magasabb a metilciklohexán 1,74 kcal/mol értékénél.


axiális konformáció	ekvatoriális konformáció

Reakciói

A piperidin széleskörűen alkalmazott szekunder amin. Elterjedten használják ketonokból enaminok előállítására. A piperidinből nyert enaminok felhasználhatók a Stork enamin alkilezési reakcióban.

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

NMR kémiai eltolódások

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

Felhasználása

A piperidint oldószerként és bázisként használják. Ugyanez mondható el egyes származékaira is: az N-formilpiperidin poláris aprotikus oldószer, mely a szénhidrogéneket jobban 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.

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

Ez a szócikk részben vagy egészben a Piperidine című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Hivatkozások

↑ Hall, H.K., J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 5441.
1 2 3 4 5 6 7 A piperidin vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2011. 02. 04. (JavaScript szükséges) (angolul)
↑ Frank Johnson Welcher (1947). Organic Analytical Reagents. D. Van Nostrand. 149. o.
↑ Alexander Senning (2006). Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Amsterdam: Elsevier. ISBN 0444522395. {{cite book}}: Unknown parameter |unused_data= ignored (súgó)
1 2 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
↑ C. S. Marvel and W. A. Lazier (1941). "Benzoyl Piperidine". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó); Coll. Vol., 1: 99 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)
↑ Spaeth and Englaender, Ber.1935,68, 2218; cf. Pictet and Pictet, Helv. Chim. Acta, 1927, 10, 593
↑ Rimington, S. Afr. J. Sci, 1934, 31, 184
↑ Juraschewski and Stepanov, J. Gen. Chem., U.R.S.S., 1939, 9, 1687
↑ 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. doi:10.1182/blood-2006-06-029934. PMC 1785094. PMID 16990598. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
↑ The Plant Alkaloids, Thomas Anderson Henry, 4th ed. 1949, The Blakiston Company
1 2 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. doi:10.1002/(SICI)1096-987X(199806)19:8<961::AID-JCC14>3.0.CO;2-A.
↑ 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. doi:10.1021/ar50093a003.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)
↑ F.A.L. Anet, Issa Yavari (1977). "Nitrogen inversion in piperidine". J. Am. Chem. Soc. 99 (8): 2794–2796. doi:10.1021/ja00450a064.
↑ Vinayak V. Kane and Maitland Jones Jr (1990). "Spiro[5.7]trideca-1,4-dien-3-one". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó); Coll. Vol., 7: 473 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)
↑ March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0
↑ George P. Claxton, Lloyd Allen, and J. Martin Grisar (1988). "2,3,4,5-Tetrahydropyridine trimer". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link); Coll. Vol., 6: 968 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)

[1] Hall, H.K., J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 5441.

[IFA_GESTIS-2] 1 2 3 4 5 6 7 A piperidin vegyülethez tartozó bejegyzés az IFA GESTIS adatbázisából. A hozzáférés dátuma: 2011. 02. 04. (JavaScript szükséges) (angolul)

[3] Frank Johnson Welcher (1947). Organic Analytical Reagents. D. Van Nostrand. 149. o.

[4] Alexander Senning (2006). Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Amsterdam: Elsevier. ISBN 0444522395. {{cite book}}: Unknown parameter |unused_data= ignored (súgó)

[Ullmann-5] 1 2 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

[6] C. S. Marvel and W. A. Lazier (1941). "Benzoyl Piperidine". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó); Coll. Vol., 1: 99 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)

[7] Spaeth and Englaender, Ber.1935,68, 2218; cf. Pictet and Pictet, Helv. Chim. Acta, 1927, 10, 593

[8] Rimington, S. Afr. J. Sci, 1934, 31, 184

[9] Juraschewski and Stepanov, J. Gen. Chem., U.R.S.S., 1939, 9, 1687

[bowen-10] 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. doi:10.1182/blood-2006-06-029934. PMC 1785094. PMID 16990598. {{cite journal}}: Explicit use of et al. in: |author= (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)

[11] The Plant Alkaloids, Thomas Anderson Henry, 4th ed. 1949, The Blakiston Company

[conf1-12] 1 2 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. doi:10.1002/(SICI)1096-987X(199806)19:8<961::AID-JCC14>3.0.CO;2-A.

[13] 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. doi:10.1021/ar50093a003.{{cite journal}}: CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link)

[14] F.A.L. Anet, Issa Yavari (1977). "Nitrogen inversion in piperidine". J. Am. Chem. Soc. 99 (8): 2794–2796. doi:10.1021/ja00450a064.

[15] Vinayak V. Kane and Maitland Jones Jr (1990). "Spiro[5.7]trideca-1,4-dien-3-one". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó); Coll. Vol., 7: 473 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)

[16] March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0

[17] George P. Claxton, Lloyd Allen, and J. Martin Grisar (1988). "2,3,4,5-Tetrahydropyridine trimer". Org. Synth. {{cite journal}}: More than one of |surname1= és |author= specified (súgó)CS1 karbantartás: több név: szerzőfelsorolás (link); Coll. Vol., 6: 968 {{citation}}: Missing or empty |title= (súgó)