Пиперидин: формула, свойства и применение в фармацевтике и алкалоидах. Важный гетероциклический амин, структурный элемент лекарств и природных соединений.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Пиперидин — органическое соединение с молекулярной формулой (CH2)5NH. Этот гетероциклический амин состоит из шестичленного кольца, содержащего пять метиленовых групп (–CH2–) и один аминогруппу (–NH–). Это бесцветная жидкость с запахом, описываемым как неприятный, типичный для аминов. Название происходит от рода Piper, латинского названия перца. Хотя пиперидин является распространенным органическим соединением, он наиболее известен как структурный элемент многих фармацевтических препаратов и алкалоидов, таких как природные соленопсины.
Piperidine is an organic compound with the molecular formula (CH2)5NH. This heterocyclic amine consists of a six membered ring containing five methylene bridges (–CH2–) and one amine bridge (–NH–). It is a colorless liquid with an odor described as objectionable, typical of amines. The name comes from the genus name Piper, which is the Latin word for pepper. Although piperidine is a common organic compound, it is best known as a representative structure element within many pharmaceuticals and alkaloids, such as natural occurring solenopsins.
Пиперидин и его производные, встречающиеся в природе
Пиперидин был получен из черного перца, из Psilocaulon absimile (Aizoaceae) и из Petrosimonia monandra. Структурный фрагмент пиперидина встречается во множестве природных алкалоидов. К ним относятся пиперин, придающий черному перцу его острый вкус, что и послужило названием для этого соединения. Другие примеры включают токсин огненного муравья соленопсин, аналог никотина анабазин из древесного табака (Nicotiana glauca), лобелин из индийского табака и ядовитый алкалоид кониин из ядовитого борщевика, который использовался для казни Сократа.
Piperidine itself has been obtained from black pepper, from Psilocaulon absimile (Aizoaceae), and in Petrosimonia monandra. The piperidine structural motif is present in numerous natural alkaloids. These include piperine, which gives black pepper its spicy taste. This gave the compound its name. Other examples are the fire ant toxin solenopsin, the nicotine analog anabasine of tree tobacco (Nicotiana glauca), lobeline of Indian tobacco, and the toxic alkaloid coniine from poison hemlock, which was used to put Socrates to death.
Конформация
Пиперидин предпочитает конформацию кресла, аналогичную циклогексану. В отличие от циклогексана, пиперидин имеет две различимые конформации кресла: одна с N–H связью в аксиальном положении, а другая – в экваториальном положении. После долгих споров в 1950-х – 1970-х годах было установлено, что экваториальная конформация более стабильна на 0,72 ккал/моль в газовой фазе. В неполярных растворителях величина стабильности оценивается в диапазоне от 0,2 до 0,6 ккал/моль, но в полярных растворителях аксиальный конформер может быть более стабильным. Два конформера быстро взаимопревращаются посредством инверсии азота; барьер активации по свободной энергии для этого процесса, оцениваемый в 6,1 ккал/моль, существенно ниже, чем 10,4 ккал/моль для инверсии кольца. В случае N-метилпиперидина экваториальная конформация предпочтительнее на 3,16 ккал/моль. Энамины, полученные из пиперидина, являются субстратами в реакции алкилирования энаминов Шторка. При обработке гипохлоритом кальция пиперидин превращается в N-хлоропиперидин, хлорамин с формулой C5H10NCl. Полученный хлорамин подвергается дегидрогалогенированию с образованием циклического имина.
Piperidine prefers a chair conformation, similar to cyclohexane. Unlike cyclohexane, piperidine has two distinguishable chair conformations: one with the N–H bond in an axial position, and the other in an equatorial position. After much controversy during the 1950s–1970s, the equatorial conformation was found to be more stable by 0.72 kcal/mol in the gas phase. In nonpolar solvents, a range between 0.2 and 0.6 kcal/mol has been estimated, but in polar solvents the axial conformer may be more stable. The two conformers interconvert rapidly through nitrogen inversion; the free energy activation barrier for this process, estimated at 6.1 kcal/mol, is substantially lower than the 10.4 kcal/mol for ring inversion. In the case of N methylpiperidine, the equatorial conformation is preferred by 3.16 kcal/mol, Enamines derived from piperidine are substrates in the Stork enamine alkylation reaction. Upon treatment with calcium hypochlorite, piperidine converts to N chloropiperidine, a chloramine with the formula C5H10NCl. The resulting chloramine undergoes dehydrohalogenation to afford the cyclic imine.