¿Qué es la piperidina?
La piperidina, también conocida con otros nombres como hexahidropiridina, pentametilenimina, azaciclohexano, ciclopentimina, cipentilo y hexazano, es una amina cíclica secundaria con la fórmula química C5H11N. Es un líquido incoloro con un olor fuerte y desagradable típico de las aminas.
La piperidina recibe su nombre de la piperina, que contiene piperidina como parte de su estructura molecular como ácido piperídico piperiduro. La piperina es el compuesto responsable del sabor de la pimienta.
Se encuentra en la naturaleza, especialmente en algunos alcaloides (compuestos naturales con propiedades medicinales).
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1. Propiedades físicas de la piperidina
La piperidina es un líquido incoloro con olor a amoniaco, higroscópico y vapores en el aire. Es muy soluble en agua, alcoholes inferiores y cetonas, éteres, hidrocarburos alifáticos y aromáticos, acetato de etilo y DMF. La piperidina forma un azeótropo con el agua.
La Tabla 1 resume algunas de las propiedades físicas de la piperidina.
Propiedad | Valor |
---|---|
Número CAS | [110-89-4] |
Fórmula molecular | C5H11N |
Masa molecular | 85,15 g/mol |
Punto de fusión | -10,5 °C |
Punto de ebullición | 106,4 °C (a 101,3 kPa) |
Densidad | 0,8613 g/cm3 |
Índice de refracción | 1,4532 |
pKa | 11,1 |
pKb a 25 °C | 2,80 |
Presión de vapor a 25 °C | 4,0 kPa |
Densidad de vapor | 3 |
Calor de combustión a 25 °C | 3453,2 kJ/mol (líquido) |
Punto de inflamación | 4 °C |
2. Reacciones químicas de la piperidina
La piperidina reacciona con cetonas para formar enaminas. Por ejemplo, reacciona con ciclohexanona para producir 1-(ciclohex-1-en-1-il)piperidina.
A diferencia de las aminas de cadena abierta, la piperidina reacciona con aldehídos para dar aminales como intermediarios. Por ejemplo, reacciona con acetaldehído para formar 1,1′-(etano-1,1-diil)dipiperidina (1).
La piperidina también experimenta reacciones típicas de las aminas secundarias, como la formación de sales con ácidos, N-alquilación, formación de amidas y otras.
La piperidina reacciona con haluros de alquilo y anhídridos de ácido para dar N-alquilpiperidinas y amidas, respectivamente.
3. Producción de piperidina
La piperidina se produce mediante la hidrogenación de piridina utilizando catalizadores de platino, paladio o níquel Raney en reacciones en fase líquida. La saturación completa del anillo de piridina se puede lograr utilizando una aleación de níquel-aluminio en un medio alcalino (0,5 M KOH) a temperatura ambiente con rendimientos del 51 al 90%.
La piridina producida a partir de la destilación del alquitrán de hulla está contaminada con compuestos de azufre, que requieren un proceso de dos etapas. En primer lugar, la piridina cruda se hidrorrefina utilizando un catalizador de metal sulfídico a 280–310 °C; posteriormente, se hidrogena a piperidina utilizando un catalizador de níquel-alúmina a 120–160 °C.
La piperidina también se puede producir tratando la piridina con sodio metálico en etanol; sin embargo, la reacción de dimerización produce 4,4′-bipiridina como subproducto.
La síntesis de piperidina también es posible mediante la aminolisis del 1,5-pentanodiol o del alcohol tetrahidrofurfurílico en condiciones de hidrogenación utilizando catalizadores de cobalto o níquel. Además, la hidrogenación de glutaratos, ácido glutárico o glutaraldehído en presencia de un exceso de amoníaco produce piperidina.
4. Usos de la piperidina
La piperidina se utiliza como precursor de productos farmacéuticos, agroquímicos, aditivos para caucho, surfactantes y otros compuestos orgánicos. Debido a su alta reactividad, se utiliza con frecuencia como intermediario para productos farmacéuticos y agentes fitosanitarios.
En la industria del caucho, la piperidina se emplea para producir aceleradores de vulcanización como el disulfuro de tiuram (2); y se utiliza como aditivo para aceites o combustibles.
La piperidina y el acetato de piperidina se utilizan como catalizadores en reacciones de condensación como la reacción de Knoevenagel, condensaciones aldólicas y condensaciones de nitroparafina-aldehído. La piperidina se prefiere a bases más fuertes en presencia de reactivos o productos inestables.
El dicloruro de mepiquat (3), la sal cuaternaria dimetil de la piperidina, se utiliza como regulador del crecimiento de las plantas de algodón. La piperidina se utiliza para fabricar vasodilatadores como el dipiridamol (4) y el minoxidil (5) y diuréticos como la etozolina (6). También se utiliza como disolvente.
La piperidina y ciertas sales de piperidina están reguladas en los Estados Unidos por la Agencia Antidrogas.
5. Toxicología de la piperidina
La piperidina induce toxicidad dérmica aguda, caracterizada por irritación grave y quemaduras. La exposición ocular produce irritación grave y posible daño corneal. La inhalación puede causar irritación del tracto respiratorio, que se manifiesta como tos y sibilancia.
Pueden producirse trastornos gastrointestinales, como náuseas, vómitos, salivación y dolor abdominal, tras la exposición a la piperidina. Además, la piperidina puede causar síntomas neurológicos como dolor de cabeza, mareos, debilidad muscular, fatiga, depresión e irritabilidad.
Los estudios a largo plazo sobre la piperidina no muestran evidencia de carcinogenicidad en estudios con animales. Los datos de toxicidad reproductiva indican un potencial daño fetal. La exposición a largo plazo puede inducir hepatotoxicidad y nefrotoxicidad.
No se han establecido límites de exposición ocupacional para la piperidina. Sin embargo, esto no significa que esta sustancia no sea dañina. Cabe señalar que la piperidina puede absorberse a través de la piel, lo que aumenta la exposición.
La piperidina es una sustancia peligrosa que requiere medidas de seguridad estrictas. Para minimizar la exposición y el daño potencial, implemente lo siguiente:
- Use equipo de protección personal adecuado, incluidos guantes, protección para los ojos y ropa protectora.
- Asegure una ventilación adecuada en las áreas de trabajo.
- Mantenga una buena higiene personal, incluido el lavado frecuente de manos.
- Proporcione estaciones de lavado de ojos y duchas de seguridad.
- Almacene la piperidina en un área fresca, seca y bien ventilada, lejos de sustancias incompatibles.
- Use técnicas de manipulación adecuadas para evitar derrames y fugas.
- Tenga preparado un plan de respuesta a derrames.
- Elimine la piperidina y los desechos contaminados de acuerdo con las regulaciones.
- Brinde capacitación integral al personal sobre peligros, manipulación y procedimientos de emergencia.
Referencias
- Amines, Aliphatic, Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a02_001.pub2
- Pyridine and Pyridine Derivatives. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/0471238961.1625180919031809.a01.pub2
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a22_399
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780123852359000059
- https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/1543.pdf
- https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Piperidine