WikiDer > Пиперазин

Piperazine
Пиперазин
Структурная формула пиперазина V1.svg
Пиперазин-3D-шары-B.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
Пиперазин[1]
Систематическое название ИЮПАК
1,4-диазациклогексан
Другие имена
Гексагидропиразин
Пиперазидин
Диэтилендиамин
1,4-диазинан
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.003.463 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
Характеристики
C4ЧАС10N2
Молярная масса86.138 г · моль−1
ВнешностьБелое кристаллическое твердое вещество
Температура плавления 106 ° С (223 ° F, 379 К)[2]
Точка кипения 146 ° С (295 ° F, 419 К)[2] Сублиматы
Легко растворимый[2]
Кислотность (пKа)9.8
Основность (пKб)4.19[2]
-56.8·10−6 см3/ моль
Фармакология
P02CB01 (ВОЗ)
Фармакокинетика:
60-70%
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Пиперазин (/паɪˈпɛrəzяп/) является органическое соединение состоящее из шестичленного кольца, содержащего два азот атомы на противоположных позициях в ринге. Пиперазин существует в небольших количествах щелочной расплывающийся кристаллы с физиологический раствор вкус.

Пиперазины представляют собой широкий класс химические соединения, многие из которых обладают важными фармакологическими свойствами, которые содержат основной пиперазин функциональная группа.

Происхождение и название

Первоначально пиперазины были названы из-за их химического сходства с пиперидин, часть структуры пиперин в черный перец растение (Пайпер нигрум). -Az-, добавленный к «пиперазину», относится к дополнительному атому азота по сравнению с пиперидином. Однако важно отметить, что пиперазины нет получено из растений в Пайпер род.

Химия

Пиперазин легко растворяется в воде и этиленгликоль, но не растворим в диэтиловый эфир. Это слабый основание с двумя pKбs 5,35 и 9,73 при 25 ° С; в pH 10% водного раствора пиперазина - 10,8–11,8. Пиперазин легко впитывает воду и углекислый газ с воздуха. Хотя многие производные пиперазина встречаются в природе, сам пиперазин может быть синтезирован путем реакции спиртовой аммиак с 1,2-дихлорэтан, под действием натрий и этиленгликоль на этилендиамин гидрохлорид, или уменьшением пиразин с натрием в этиловый спирт.

Форма, в которой пиперазин обычно доступен в промышленности, представляет собой гексагидрат, С4ЧАС10N2. 6H2O, плавящийся при 44 ° C и кипящий при 125–130 ° C.[3]

Две распространенные соли, в форме которых пиперазин обычно получают для фармацевтических или ветеринарных целей, - это цитрат, 3C.4ЧАС10N2.2C6ЧАС8О7 (т.е. содержащие 3 молекулы пиперазина на 2 молекулы лимонная кислота), а адипат C4ЧАС10N2.C6ЧАС10О4 (содержащий по 1 молекуле пиперазина и адипиновая кислота).[3]

Промышленное производство

Пиперазин образуется как побочный продукт при аммониации 1,2-дихлорэтан или же этаноламин. Это единственные пути к химическому веществу, используемому в коммерческих целях.[4] Пиперазин отделяется от потока продукта, который содержит этилендиамин, диэтилентриамини другие родственные линейные и циклические химические вещества этого типа.

Как глистогонное средство

Пиперазин продавался компанией Bayer как глистогонное средство в начале 20-го века, и был показан в печатной рекламе вместе с другими популярными продуктами Bayer в то время, включая Героин.[5] Фактически, большое количество соединений пиперазина обладают глистогонным действием. Их образ действия обычно парализующий паразиты, что позволяет организму-хозяину легко удалить или изгнать вторгшийся организм. Считается, что нервно-мышечные эффекты вызваны блокированием ацетилхолина в мионевральном соединении. Это действие опосредовано его агонист эффекты на тормозящие Рецептор ГАМК (γ-аминомасляной кислоты). Его избирательность для гельминты это потому что позвоночные только использовать ГАМК в ЦНС а рецептор ГАМК гельминтов имеет другую изоформу, чем у позвоночных.[6]

Пиперазин гидрат, пиперазина адипат и пиперазин цитрат (используется для лечения аскаридоз и энтеробиоз[7]) являются наиболее распространенными антигельминтными пиперазиновыми соединениями. Эти препараты часто называют просто «пиперазином», что может вызвать путаницу между конкретными глистогонными препаратами, всем классом пиперазинсодержащих соединений и самим соединением.

Диэтилкарбамазин, производное пиперазина, используется для лечения некоторых типов филяриоз.

Другое использование

Пиперазины также используются в производстве пластмасс, смол, пестицидов, тормозной жидкости и других промышленных материалов. Пиперазины, особенно БЗП и TFMPP были чрезвычайно распространенными примесниками на клубной и рейв-сцене, часто выдавались за МДМА, хотя их эффекты не имеют большого сходства.

Пиперазин также является жидкостью, используемой для CO.2 и H2S чистка в сочетании с метилдиэтаноламин (МДЭА).

Улавливание и хранение углерода

Упрощенная абсорбционная колонка. Типичный рабочий диапазон: 35-50 ° C и 5-205 атм абсолютного давления

Смеси аминов, которые активируются концентрированным пиперазином, широко используются в коммерческих CO.2 удаление для улавливание и хранение углерода (CCS), поскольку пиперазин преимущественно обеспечивает защиту от значительного термического и окислительного разложения на типичном угле. дымовые газы условия. Скорость термического разложения для метилдиэтаноламин (MDEA) и пиперазин (PZ) незначительны, а PZ, в отличие от других металлов, защищает MDEA от окислительного разложения.[8] Эта повышенная стабильность смеси растворителей МДЭА / ПЦ по сравнению с МДЭА и другими аминными растворителями обеспечивает большую способность и требует меньших усилий для улавливания заданного количества CO.2.

Пиперазина растворимость низкий, поэтому его часто используют в относительно небольших количествах в качестве добавки к другому аминному растворителю. Одно или несколько преимуществ пиперазина на практике часто оказываются под угрозой из-за его низкой концентрации; тем не менее, CO2 скорость абсорбции, теплота абсорбции и растворяющая способность увеличиваются за счет добавления пиперазина к аминовая очистка газа растворители, наиболее распространенным из которых является MDEA благодаря непревзойденной скорости и производительности. Например, смесь 5 м PZ / 5 м MDEA дает на 11% большую разницу в CO.2 концентрация, превышающая 8 м PZ между потоками обедненного (входящий абсорбент) и богатого (выходной абсорбент) потоками аминного растворителя, или, другими словами, больше CO2 удаляется из потока кислого (дымового) газа на единицу массы растворителя, и разница концентраций почти на 100% больше, чем 7 м MEA.[9]

Учитывая, что типичные процессы абсорбции на основе амина протекают при температурах от 45 ° C до 55 ° C, возможности пиперазина находятся в пределах нормы и, таким образом, благоприятны для улавливания углерода. Пиперазин можно термически регенерировать через многоступенчатая флэш-дистилляция и другие методы после использования при рабочих температурах до 150 ° C и повторного использования в процессе абсорбции, обеспечивая более высокие общие энергетические характеристики в процессах очистки аминового газа.[10]

Преимущества использования концентрированного пиперазина (CPZ) в качестве добавки были подтверждены, например, на трех пилотных заводах в Австралии, которые эксплуатируются CSIRO. Эта программа была запущена для изучения средств защиты от высоких затрат на улавливание углерода после сжигания, и результаты были положительными. При использовании CPZ, который является более реактивным и термически более стабильным, чем стандартные растворы MEA, капитальные затраты и затраты на сжатие (энергия) были снижены за счет уменьшения размера абсорбционных колонн и регенерации растворителя при более высоких температурах.[11]

Химия

Аминогруппы пиперазина легко реагируют с диоксидом углерода с образованием карбамата PZ при низкой загрузке (моль CO2/ экв PZ) и бикарбамат PZ в рабочем диапазоне 0,31-0,41 моль CO2/ экв PZ, увеличивая общий уровень CO2 поглощается в рабочих условиях (см. рисунок 1 ниже). Из-за этих реакций в растворителе присутствует ограниченное количество свободного пиперазина, что приводит к его низкой летучести и скорости осаждения в виде PZ-6H.2О.[10]

Пиперазин (PZ) реагирует с диоксидом углерода с образованием карбамата PZ и бикарбамата PZ при низкой нагрузке и рабочем диапазоне соответственно.

Производные пиперазина как лекарства

Смотрите также: Замещенный пиперазин

Многие известные в настоящее время препараты содержат пиперазиновое кольцо как часть своей молекулярной структуры. Примеры включают:

Антиангиналы

Антидепрессанты

Антигистаминные препараты

Антисеротонинергические средства

Нейролептики

Рекреационные наркотики

Урологические

Другие

Большинство из этих агентов можно классифицировать как фенилпиперазины, бензилпиперазины, дифенилметилпиперазины (бензгидрилпиперазины), пиридинилпиперазины, пиримидинилпиперазины, или же трициклики (с пиперазином звенеть прикреплен к гетероциклический часть через боковая цепь).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Переднее дело». Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга). Кембридж: Королевское химическое общество. 2014. с. 142. Дои:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN 978-0-85404-182-4.
  2. ^ а б c d Индекс Merck, 11-е издание, 7431
  3. ^ а б Индекс Мерка, 10-е изд. (1983), стр. 1076, Rahway: Merck & Co.
  4. ^ Словарь промышленных химикатов Эшфорда, Издание 3-е, 7332
  5. ^ https://imgur.com/a/gVIqE64
  6. ^ Мартин Р. Дж. (31 июля 1997 г.). «Способы действия глистогонных препаратов». Ветеринарный журнал. 154 (1): 11–34. Дои:10.1016 / S1090-0233 (05) 80005-X.
  7. ^ «Гельминты: кишечная нематодная инфекция: пиперазин». Типовая информация о назначении ВОЗ: Лекарства, используемые при паразитарных заболеваниях - Второе издание. ВОЗ. 1995. Получено 2015-08-29.
  8. ^ Клозманн, Фред; Нгуен, чт; Рошель, Гэри Т. (февраль 2009 г.). «МДЭА / пиперазин как растворитель для улавливания СО2». Энергетические процедуры. 1 (1): 1351–1357. Дои:10.1016 / j.egypro.2009.01.177.
  9. ^ Ли, Ле; Голос, Александр К .; Ли, Хан; Намджоши, Омкар; Нгуен, чт; Ду, Ян; Рошель, Гэри Т. (2013). «Смеси аминов с использованием концентрированного пиперазина». Энергетические процедуры. 37: 353–369. Дои:10.1016 / j.egypro.2013.05.121.
  10. ^ а б Рошель, Гэри; Чен, Эрик; Фриман, Стефани; Вагенер, Дэвид V .; Сюй, Цин; Голос, Александр (15 июля 2011). «Водный пиперазин как новый стандарт технологии улавливания CO2». Журнал химической инженерии. 171 (3): 725–733. Дои:10.1016 / j.cej.2011.02.011.
  11. ^ Коттрелл, Аарон; Казинс, Эшли; Хуанг, Сангер; Дэйв, Нарендра; Делай, стринги; Feron, Paul H.M .; МакХью, Стивен; Синклер, Майкл (сентябрь 2013 г.). Улавливание после сжигания на основе концентрированного пиперазина для австралийских угольных электростанций (Отчет). Австралийское национальное исследование и разработка угля с низким уровнем выбросов. стр. 9–31. Получено 3 мая 2016.

внешняя ссылка