Piperidina: estrutura, síntese, derivados, reações

Piperidina: estrutura, síntese, derivados, reações

A piperidina é um composto orgânico que é condensado fórmula (CH 2 ) 5 NH. 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.

A piperidina se torna a versão nitrogenada do ciclo-hexano. Por exemplo, nota na imagem abaixo a fórmula estrutural de piperidina: é muito semelhante ao de ciclo-hexano, com a única diferença de que um dos grupos metilenos, CH 2 , foi substituído por um NH.

O curioso nome dessa amina vem da palavra latina ‘piper’, que significa pimenta, já que foi na pimenta preta que 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 está presente em muitos alcalóides e drogas, portanto a piperidina é usada para a síntese orgânica de tais produtos; como morfina, minoxidil e resperidona.

Estrutura

Na imagem acima, temos a estrutura molecular da piperidina, representada por um modelo de esferas e barras. As esferas negras, correspondentes aos átomos de carbono, compõem o esqueleto que seria o mesmo do ciclo-hexano se não fosse o átomo de nitrogênio, o da esfera azulada.

Aqui pode ver as cinco unidades de metileno, CH 2 , e a maneira pela qual os seus átomos de hidrogénio estão dispostos. Além disso, o grupo amino secundário, NH, cujo nitrogênio eletronegativo contribui para a polaridade da molécula, é claramente observado.

Portanto, a piperidina tem um momento dipolar permanente, no qual a densidade carregada negativamente é concentrada em torno do NH.

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

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

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Conformações

O anel hexagonal da piperidina, como o do ciclohexano, não é plano: seus átomos de hidrogênio se alternam nas posições axial (acima ou abaixo) e equatorial (direcionada para a lateral). Assim, a piperidina adota várias conformações espaciais, sendo a cadeira a mais importante e estável.

A imagem anterior mostra um dos quatro possíveis concomitantes em que o átomo de hidrogênio do grupo NH está localizado na posição equatorial; enquanto o par de elétrons não compartilhados de nitrogênio estiver localizado na posição axial (para cima, neste caso).

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

Portanto, no total, existem quatro conformes: dois com NH hidrogênio nas posições axial e equatorial e outros dois nos quais as posições relativas do par de elétrons de nitrogênio em relação à cadeira são variadas.

Os conformes nos quais o hidrogênio NH está na posição equatorial são os mais estáveis, pois sofrem com menor estresse estérico.

Síntese

As primeiras sínteses de piperidina vieram da piperina, um de seus derivados naturais que faz parte da pimenta preta e é responsável por várias das propriedades organolépticas desse tempero. A piperina é reagida com ácido nítrico, liberando a unidade heterocíclica cuja estrutura já foi revisada.

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

Hidrogénios, H 2 , ligam-se ao anel de piridina que quebra o seu sistema aromático, para os quais é necessária a ajuda de catalisadores de metal.

Derivados

Piperina

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

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A piperina tem uma estrutura altamente conjugada; isto é, possui várias ligações duplas coordenadas que absorvem a radiação eletromagnética e, de uma maneira ou de outra, a tornam um composto não-tóxico para o consumo humano. Caso contrário, a pimenta preta seria venenosa.

Coniin

O anel heterocíclico e hexagonal da piperidina também é encontrado na conina, uma neurotoxina extraída da cicuta, responsável por seu odor desagradável e que também foi usada para envenenar Sócrates. Sua estrutura é:

Observe que a conina dificilmente difere da piperidina na presença de um substituinte propil no carbono adjacente ao grupo NH.

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

Morfina

A morfina é outro dos derivados naturais da piperidina. Desta vez, o anel de piperidina é fundido com outros anéis e aponta para fora do plano, em direção ao observador. É identificado porque forma um vínculo com o grupo CH 3 .

Drogas

A piperidina e seus derivados são utilizados para o desenho e síntese de diferentes tipos de drogas. Portanto, eles são derivados sintéticos da piperidina. Três deles estão listados abaixo, juntamente com suas respectivas fórmulas estruturais:

Referências

  1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgânica . (10 ª edição). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Química Orgânica . (Sexta edição). Mc Graw Hill.
  3. Morrison e Boyd. (1987). Química orgânica . (Quinta edição). Addison-Wesley Iberoamericana.
  4. Wikipedia. (2020). Piperidina. Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. (2020). Piperidina. PubChem Database., CID = 8082. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Elsevier BV (2020). Piperidina. ScienceDirect. Recuperado de: sciencedirect.com
  7. Harold D. Banks. (1992). Síntese de piperidina. [PDF]. Recuperado de: apps.dtic.mil

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