Введение
chembox
|Verifiedfields = изменено
|Watchedfields = изменено
|verifiedrevid = 464207497
|ImageFileL1 = Piperazine Structural Formula V1. svg
|ImageSizeL1 = 70px
|ImageFileR1 = Piperazine 3D balls B. png
|ImageSizeR1 = 120px
|PIN = Пиперазин
|SystematicName = 1,4 Диазациклогексан
|OtherNames = Гексагидропиразин, Пиперазидин, Диэтилендиамин, 1,4 Диазинан
|Section1=
|Section2=Свойства Chembox
|C=4 |H=10 |N=2
|Appearance = Белое кристаллическое вещество
|Density =
|MeltingPtC = 106
|MeltingPt ref =
|BoilingPtC = 146
|BoilingPt notes = Сублимируется
|BoilingPt ref = Пиперазин существует в виде небольших щелочных, легко гигроскопичных кристаллов с соленым вкусом. Пиперазины – это широкий класс химических соединений, многие из которых обладают важными фармакологическими свойствами и содержат основную функциональную группу пиперазина.
|Verifiedfields = changed
|Watchedfields = changed
|verifiedrevid = 464207497
|ImageFileL1 = Piperazine Structural Formula V1. svg
|ImageSizeL1 = 70px
|ImageFileR1 = Piperazine 3D balls B. png
|ImageSizeR1 = 120px
|PIN = Piperazine
|SystematicName = 1,4 Diazacyclohexane
|OtherNames = HexahydropyrazinePiperazidineDiethylenediamine1,4 Diazinane
|Section1=
|Section2=Chembox Properties
|C=4 |H=10 |N=2
|Appearance = White crystalline solid
|Density =
|MeltingPtC = 106
|MeltingPt ref =
|BoilingPtC = 146
|BoilingPt notes = Sublimates
|BoilingPt ref = Piperazine exists as small alkaline deliquescent crystals with a saline taste. The piperazines are a broad class of chemical compounds, many with important pharmacological properties, which contain a core piperazine functional group.
Происхождение и название
Первоначально пиперазины получили своё название из-за химического сходства с пиперидином, являющимся частью структуры пиперина, содержащегося в растении черный перец (Piper nigrum). Приставка "az" в названии "пиперазин" указывает на наличие дополнительного атома азота по сравнению с пиперидином. Однако важно отметить, что пиперазины не получают из растений рода Piper.
Химия
Пиперазин легко растворяется в воде и этиленгликоле, но нерастворим в диэтиловом эфире. Это слабое основание с двумя значениями pKb, равными 5,35 и 9,73 при 25 °C; pH 10% водного раствора пиперазина составляет 10,8–11,8. Пиперазин легко поглощает воду и углекислый газ из воздуха. Хотя многие производные пиперазина встречаются в природе, сам пиперазин может быть синтезирован путем взаимодействия алкогольного аммиака с 1,2-дихлорэтаном, действием натрия и этиленгликоля на гидрохлорид этилендиамина или восстановлением пиразина натрием в этаноле. В промышленности пиперазин обычно доступен в форме гексагидрата C4H10N2 · 6H2O, который плавится при 44 °C и кипит при 125–130 °C. Две распространенные соли, в которых пиперазин обычно используется в фармацевтических или ветеринарных целях, – это цитрат (3C4H10N2 · 2C6H8O7, то есть содержащий 3 молекулы пиперазина на 2 молекулы лимонной кислоты) и адипат (C4H10N2 · C6H10O4, содержащий по 1 молекуле пиперазина и адипиновой кислоты). Пиперазин отделяют от товарного потока, содержащего этилендиамин, диэтилентриамин, аминоэтилпиперазин и другие родственные линейные и циклические соединения этого типа.
В качестве антигельминта
Пиперазин был выведен на рынок компанией Bayer как антигельминтик в начале 20-го века и рекламировался в печатных объявлениях вместе с другими популярными продуктами Bayer того времени, включая героин. На самом деле, значительное количество соединений пиперазина обладают противогельминтным действием. Механизм их действия обычно заключается в параличе паразитов, что облегчает их выведение из организма хозяина. Считается, что нейромышечные эффекты обусловлены блокированием ацетилхолина в мионевральном синапсе. Это действие опосредовано его агонистическим воздействием на ингибирующий ГАМК (γ-аминомасляной кислоты) рецептор. Селективность пиперазина к гельминтам объясняется тем, что позвоночные используют ГАМК только в центральной нервной системе, а ГАМК-рецептор гельминтов отличается по изоформе от рецептора позвоночных. Гидрат пиперазина, адипат пиперазина и цитрат пиперазина (применяемые для лечения аскаридоза и энтеробиоза) – наиболее распространенные антигельминтные соединения пиперазина. Эти препараты часто называют просто "пиперазин", что может приводить к путанице между конкретными антигельминтными лекарственными средствами, всем классом соединений, содержащих пиперазин, и самим соединением. Диэтилкарбамазин, производное пиперазина, используется для лечения некоторых видов филяриатоза.
Другие применения
Пиперазины также используются в производстве пластмасс, смол, пестицидов, тормозных жидкостей и других промышленных материалов. Пиперазины, особенно BZP и TFMPP, были чрезвычайно распространёнными примесями в клубной и рейв-культуре, часто выдавались за МДМА, хотя их эффекты существенно отличаются. Пиперазин также применяется в качестве жидкости для очистки газов от CO2 и H2S совместно с метилдиэтаноламином (MDEA).
Улов и хранение углерода
Аминовые смеси, активированные концентрированным пиперазином, широко используются в коммерческих установках для удаления CO2 в целях улавливания и хранения углерода (CCS), поскольку пиперазин обеспечивает защиту от значительной термической и окислительной деградации в типичных условиях дымовых газов угольных электростанций. Скорость термического разложения метилдиэтаноламина (MDEA) и пиперазина (PZ) пренебрежимо мала, и PZ, в отличие от других металлов, защищает MDEA от окислительного разложения. Эта повышенная стабильность смеси MDEA/PZ по сравнению с MDEA и другими аминовыми растворителями обеспечивает более высокую эффективность поглощения и снижает энергозатраты на улавливание заданного количества CO2. Растворимость пиперазина невелика, поэтому его часто используют в относительно небольших количествах в качестве добавки к другому аминовому растворителю. На практике одно или несколько преимуществ пиперазина часто снижаются из-за его низкой концентрации; тем не менее, добавление пиперазина к растворителям для очистки газов аминами увеличивает скорость поглощения CO2, теплоту поглощения и емкость растворителя. Наиболее распространенным из этих растворителей является MDEA благодаря его непревзойденной высокой скорости и эффективности поглощения. Например, смесь 5 м PZ/5 м MDEA обеспечивает на 11% большую разницу в концентрации CO2 между обедненным (на входе в абсорбер) и насыщенным (на выходе из абсорбера) потоками аминового растворителя, чем смесь 8 м PZ, то есть из потока кислого (дымового) газа удаляется больше CO2 на единицу массы растворителя, и разница в концентрации почти на 100% выше, чем при использовании 7 м MEA. Учитывая, что типичные процессы абсорбции на основе аминов работают при температурах от 45 °C до 55 °C, возможности пиперазина полностью соответствуют требованиям и, следовательно, предпочтительны для улавливания углерода. Пиперазин может быть термически регенерирован с помощью многоступенчатой флэш-дистилляции и других методов после использования при рабочих температурах до 150 °C и возвращен в процесс абсорбции, что обеспечивает более высокую общую энергетическую эффективность процессов очистки газов аминами. Преимущества использования концентрированного пиперазина (CPZ) в качестве добавки были подтверждены, например, на трех пилотных установках в Австралии, управляемых CSIRO. Эта программа была запущена для поиска решений по снижению высоких затрат на улавливание углерода после сжигания, и результаты оказались положительными. Использование CPZ, который более реакционноспособен и термостабилен, чем стандартные растворы MEA, позволило снизить капитальные затраты и затраты на компрессию (энергию) за счет уменьшения размеров абсорбционных колонн и регенерации растворителя при более высоких температурах.