Piperidina

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Piperidine-3D-vdW.png
Nombre (IUPAC) sistemático
piperidina
General
Fórmula molecular C5H11N
Identificadores
Número CAS 110-89-4[1]
Número RTECS TM3500000
ChEBI 18049
ChemSpider 7791
PubChem 8082
Propiedades físicas
Estado de agregación Líquido
Apariencia Incoloro
Densidad 862 kg/m3; 0,862 g/cm3
Masa molar 85,15 g/mol
Propiedades químicas
Solubilidad en agua Miscible
Peligrosidad
NFPA 704

NFPA 704.svg

3
3
3
 
Frases R R11 R23/24 R34
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

La piperidina es un compuesto orgánico de fórmula molecular C5H11N. Es un líquido incoloro y fumante cuyos olores se describen como amoniacal, similar a la pimienta.[2] Su nombre proviene de la palabra pimienta.[3] La piperidina es ampliamente usada en la síntesis de compuestos orgánicos, incluidos algunos fármacos.

Producción[editar]

Industrialmente, la piperidina es producida por hidrogenación de la piridina, normalmente catalizada por disulfuro de molibdeno:[4]

C5H5N + 3 H2 → C5H10NH

La piridina también puede ser reducida a piperidina por sodio en etanol.[5]

Disponibilidad natural de Piperidina y sus derivados[editar]

La Piperidina ha sido obtenida desde la pimienta,[6] de las variedades naturales Psilocaulon absimile N.E.Br (Aizoaceae),[7] y Petrosimonia monandra.[8]

El motivo estructural de la Piperidina se encuentra en numerosos alcaloides naturales como la Piperina, que da a la pimienta negra su sabor picante y la toxina de las hormigas coloradas Solenopsis invicta,[9] el análogo de la nicotina, la anabasina del árbol de tabaco (Nicotiana glauca), lobelina del tabaco indio, el alcaloide tóxico coniina del género de plantas Conium.

Conformación[editar]

La Piperidina adopta la conformación de silla, en forma similar al ciclohexano. A diferencia del ciclohexano, la piperidina tiene dos conformaciones de silla distinguibles: una con el enlace N–H en posición axial, y la otra en posición ecuatorial. Luego de mucha controversia durante los años 1950–1970, se encontró que la conformación ecuatorial era más estable por 0.72 kcal/mol en la fase gaseosa.[10] En disolventes no polares, se estimó un rango entre 0.2 y 0.6 kcal/, pero en solventes polares la conformación axial puede que sea más estable.[11] Los dos confórmeros se interconvierten rápidamente a través de la inversión del Nitrógeno; la barrera de activación de la energía libre para este proceso se estima en 6.1 kcal/mol, es sustancialmente más baja que los 10.4 kcal/mol de la inversión del anillo.[12] En el caso de la N-metilpiperidina, la conformación ecuatorial es la preferida por 3.16 kcal/mol,[10] que es mucho mayor que la preferencia en el metilciclohexano, con solo 1.74 kcal/mol.

Piperidine-axial-3D-balls-A.png
Piperidine-equatorial-3D-balls-A.png
Conformación axial
Conformación ecuatorial

Reacciones[editar]

La Piperidina es una amina secundaria ampliamente usada (p.ej: para convertir cetonas en enaminas).[13] Las Enaminas que derivan de la Piperidina pueden ser usadas en la Alquilacion de enaminas de Stokes.[14]

La Piperidina puede ser convertida en la cloramina C5H10NCl con hipoclorito de calcio. La cloramina resultante sufre dehidrohalogenación para dar una imina cíclica.[15]

Usos[editar]

La Piperidina es usada como solvente y como base. Lo mismo sucede con alguno de sus derivados: La N-formilpiperidina es un solvente polar aprótico con mejor solubilidad de hidrocarburos que otras aminas solventes, y la 2,2,6,6-tetrametilpiperidina es una base muy útil debido a su baja nucleofilicidad y alta solubilidad en solventes orgánicos.

La piperidina y sus derivados son muy usados en la síntesis de compuestos farmacéuticos. La piperidina es encontrada en las fórmulas farmacéuticas de: paroxetina, risperidona, metilfenidato, raloxifena, minoxidil, tioridazina, haloperidol, droperidol, mesoridazina, petidina, melperona los agentes psicoquímicos Ditran-B (JB-329), N-metil-3-piperidil benzilato (JB-336) y muchos otros. Tiene además aplicaciones como antidiarreico La piperidina es comúnmente usada en reacciones químicas de degradación, como la secuenciación de ADN in en el clivaje de algunos nucleótidos particularmente modificados.

La Piperidina está listada en la Tabla II como precursor bajo la Convención de las Naciones Unidas Contra el Trafico Ilícito de Drogas Narcóticas y Sustancias Psicotrópicas debido a su uso en los años 70 en la industria clandestina de PCP (también conocido como polvo de angel).[16]

Referencias[editar]

  1. Número CAS
  2. Frank Johnson Welcher (1947). Organic Analytical Reagents. D. Van Nostrand. p. 149. 
  3. Alexander Senning (2006). Elsevier's Dictionary of Chemoetymology. Amsterdam: Elsevier. ISBN 0444522395. 
  4. 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
  5. C. S. Marvel and W. A. Lazier (1941). "Benzoyl Piperidine". Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 99. 
  6. Spaeth and Englaender, Ber.1935,68, 2218; cf. Pictet and Pictet, Helv. Chim. Acta, 1927, 10, 593
  7. Rimington, S. Afr. J. Sci, 1934, 31, 184
  8. Juraschewski and Stepanov, J. Gen. Chem., U.R.S.S., 1939, 9, 1687
  9. 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):  pp. 560–5. doi:10.1182/blood-2006-06-029934. PMID 16990598. 
  10. a b 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):  pp. 961–976. doi:10.1002/(SICI)1096-987X(199806)19:8<961::AID-JCC14>3.0.CO;2-A. 
  11. 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):  pp. 300–306. doi:10.1021/ar50093a003. 
  12. F.A.L. Anet, Issa Yavari (1977). «Nitrogen inversion in piperidine». J. Am. Chem. Soc. 99 (8):  pp. 2794–2796. doi:10.1021/ja00450a064. 
  13. Vinayak V. Kane and Maitland Jones Jr (1990). "Spiro[5.7]trideca-1,4-dien-3-one". Org. Synth.; Coll. Vol. 7: 473. 
  14. March's Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure Michael B. Smith, Jerry March Wiley-Interscience, 5th edition, 2001, ISBN 0-471-58589-0
  15. George P. Claxton, Lloyd Allen, and J. Martin Grisar (1988). "2,3,4,5-Tetrahydropyridine trimer". Org. Synth.; Coll. Vol. 6: 968. 
  16. List of Precursors and Chemicals Frequently Used in the Illicit Manufacture of Narcotic Drugs and Psychotropic Substances Under International Control, International Narcotics Control Board