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Piperidina
Piperidin.svg
Piperidine-equatorial-3D-balls-B.png
Piperidine-3D-vdW.png
Nomi alternativi
esaidropiridina
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC5H11N
Massa molecolare (u)85,15
Aspettoliquido incolore
Numero CAS110-89-4
Numero EINECS203-813-0
PubChem8082
SMILES
C1CCNCC1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)0,862
Indice di rifrazione1,453020
Costante di dissociazione acida a 298 K7,53 x 10–12
Solubilità in acquamiscibile
Temperatura di fusione−7 °C (266 K)
Temperatura di ebollizione106 °C (379 K)
Tensione di vapore (Pa) a 20 °C K3300
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)-86,4
S0m(J·K−1mol−1)210,0
C0p,m(J·K−1mol−1)179,9
ΔcombH0 (kJ·mol−1)3453
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma4 °C (277 K)
Temperatura di autoignizione320 °C (593 K)
Simboli di rischio chimico
infiammabile tossicità acuta corrosivo
pericolo
Frasi H225 - 311+331 - 314
Consigli P210 - 261 - 280 - 305+351+338 [1]

La piperidina è un composto organico di formula (CH2)5NH. È un'ammina eterociclica con un anello a sei termini con cinque unità metilene e un atomo di azoto. È un liquido incolore, fumante, con un odore descritto come ammoniacale, pepato;[2] il nome deriva dal genere Piper, che è la parola latina per pepe.[3] La piperidina è molto usata come sintone e reagente chimico per la sintesi di vari composti organici, anche farmaceutici.

Indice

ProduzioneModifica

La piperidina si produce industrialmente per idrogenazione della piridina, di solito con un catalizzatore di solfuro di molibdeno:[4]

C5H5N + 3 H2 → C5H10NH

La piperidina si può ottenere anche riducendo la piridina con sodio in etanolo.[5]

Presenza in natura della piperidina e di suoi derivatiModifica

La piperidina è stata ricavata dal pepe[6], dalla Psilocaulon absimile N.E.Br (Aizoaceae)[7] e dalla Petrosimonia monandra.[8]

L'anello della piperidina è presente in molti alcaloidi naturali, tra i quali:

  • la piperina, responsabile del gusto pepato del pepe nero (Piper nigrum), e che è all'origine del nome;
  • la solenopsina, un alcaloide velenoso presente nelle punture della formica di fuoco (Solenopsis invicta);[9]
  • l'anabasina, analogo della nicotina che si trova nell'albero del Tabacco Brasiliano (Nicotiana glauca);
  • la lobelina, alcaloide del Tabacco Indiano (Lobelia inflata);
  • la coniina, alcaloide tossico della cicuta (Conium maculatum), che fu usata per uccidere Socrate.[10]

ConformazioneModifica

 
Conformazione assiale
 
Conformazione equatoriale

La piperidina preferisce la conformazione a sedia, analogamente al cicloesano. A differenza del cicloesano, la piperidina possiede due diverse conformazioni a sedia: in una il legame N–H è in posizione assiale, e nell'altra in posizione equatoriale.

Dopo una lunga controversia nel periodo 1950–1970, si è trovato che la conformazione equatoriale è più stabile di 0,72 kcal/mol in fase gassosa.[11] In solventi non polari si è valutato un intervallo tra 0,2 e 0,6 kcal/mol, ma in solventi polari potrebbe essere più stabile il conformero assiale.[12].

I due conformeri si interconvertono rapidamente per inversione dell'azoto; la barriera energetica per questo processo è stimata 6,1 kcal/mol, un valore sostanzialmente minore delle 10,4 kcal/mol necessarie per l'inversione dell'anello.[13] Nel caso della N-metilpiperidina la conformazione equatoriale è preferita per 3,16 kcal/mol,[11] un valore molto maggiore di quello del metilcicloesano, 1,74 kcal/mol.

ReazioniModifica

La piperidina è una ammina secondaria molto usata. Si usa per convertire chetoni in enammine.[14] Le enammine derivate dalla piperidina si possono usare nella alchilazione delle enammine di Stork.[15]

La piperidina si può convertire nella clorammina C5H10NCl con ipoclorito di calcio. La clorammina risultante perde HCl formando l'immina ciclica.[16]

UsiModifica

La piperidina è usata sia come solvente che come base. Lo stesso vale per alcuni derivati: la N-formilpiperidina (C5H11N−C=O) è un solvente polare aprotico in grado di sciogliere idrocarburi meglio di altri solventi ammidici, e la 2,2,6,6-tetrametilpiperidina è una base con alto ingombro sterico, utile per la bassa nucleofilicità e alta solubilità in solventi organici. Un'importante applicazione industriale della piperidina è nella sintesi di prodotti acceleranti per la vulcanizzazione della gomma.[4] La piperidina e i suoi derivati sono inoltre comunissimi sintoni nella sintesi di farmaci e prodotti della chimica fine. L'anello della piperidina si trova ad esempio nei farmaci paroxetina, risperidone, raloxifene, minoxidil, aloperidolo, petidina, e in tanti altri. La piperidina è anche comunemente impiegata in reazioni chimiche di degradazione, come nel sequenziamento del DNA per rompere specifici nucleotidi modificati. È usata anche come base per deproteggere amminoacidi FMOC nella sintesi dei peptidi in fase solida.

NoteModifica

  1. ^ Sigma Aldrich; rev. del 19.04.2013
  2. ^ (EN) F. J. Welcher, Organic analytical reagents, D. Van Nostrand, 1947, p. 149.
  3. ^ (EN) A. Senning, Elsevier's Dictionary of Chemoetymology, Amsterdam, Elsevier, 2006, ISBN 0-444-52239-5.
  4. ^ a b (EN) K. Eller, E. Henkes, R. Rossbacher, H. Höke, Amines, aliphatic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a02_001.
  5. ^ C. S. Marvel e W. A. Lazier, Benzoyl Piperidine., in Org. Synth., vol. 1, 1941, p. 99.
  6. ^ Spaeth e Englaender (1935). Ber., 68: 2218; cf. Pictet e Pictet (1927). Helv. Chim. Acta, 10: 593.
  7. ^ Rimington (1934). S. Afr. J. Sci., 31: 184.
  8. ^ Juraschewski e Stepanov (1939). J. Gen. Chem., U.R.S.S., 9: 1687.
  9. ^ J. L. Arbiser, T. Kau, M. Konar et. al., Solenopsin, the alkaloidal component of the fire ant (Solenopsis invicta), is a naturally occurring inhibitor of phosphatidylinositol-3-kinase signaling and angiogenesis., in Blood, vol. 109, nº 2, 2007, pp. 560-5, DOI:10.1182/blood-2006-06-029934.
  10. ^ (EN) T. A. Henry, The plant alkaloids, 4ª ed., The Blakiston Company, 1949.
  11. ^ a b L. Carballeira e I. Pérez-Juste, Influence of calculation level and effect of methylation on axial/equatorial equilibria in piperidines., in J. Comput. Chem., vol. 19, nº 8, 1998, pp. 961-976.
  12. ^ I. D. Blackburne, A. R. Katritzky, Y. Takeuchi, Conformation of piperidine and of derivatives with additional ring hetero atoms., in Acc. Chem. Res., vol. 8, nº 9, 1975, pp. 300–306, DOI:10.1021/ar50093a003.
  13. ^ F. A. L. Anet, I. Yavari, Nitrogen inversion in piperidine., in J. Am. Chem. Soc., vol. 99, nº 8, 1977, pp. 2794–2796, DOI:10.1021/ja00450a064.
  14. ^ V. V. Kane, M. Jones Jr, Spiro[5.7]trideca-1,4-dien-3-one., in Org. Synth., vol. 7, 1990, p. 473.
  15. ^ (EN) M. B. Smith, J. March, March's advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure, 5ª ed., Wiley-Interscience, 2001, ISBN 0-471-58589-0.
  16. ^ G. P. Claxton, L. Allen, J. M. Grisar, 2,3,4,5-Tetrahydropyridine trimer., in Org. Synth., vol. 6, 1988, p. 968.

Voci correlateModifica

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