Блог

Все, що вам потрібно знати про спіро-сполуки

Все, що вам потрібно знати про спіро-сполуки

Вступ до спіро-сполук

Спіро-сполука являє собою органічну сполуку, в якій два біциклічні кільця зв'язані одним атомом. У природі структури кільця можуть бути по суті однаковими або різними, а атом, який з'єднує два кільця, називається спіроатом (спіральний атом), зазвичай це вуглець класу 4 (також відомий як спіральний вуглець), і він може також бути кремнієм, фосфором або миш'яком. Спіроатом в цілому є четвертичним атомом вуглецю. Спіро-сполука буде використовувати круглі дужки, щоб написати кільце кільця окремо. Номер кільця також містить сам спіро атом, а невелике число буде перед номером і розділене точкою.

Принаймні два кільця в молекулі поділяють атом вуглецю (в інших сполуках, інших атомах, таких як кремній, фосфор, миш'як тощо). Два кільця розташовані на двох площинах, перпендикулярних один до одного: відповідні заміщені спіро-сполуки є хіральними і можуть бути розкриті в оптичні ізомери (див. Оптична ізомерія). З точки зору форми, пропадієн H2C = C = CH2 є найпростішим спіро кільцем, а відповідно заміщений пропадієн, такий як 1,3-пропадінедієва кислота, є оптично активним і може бути розділений на два оптично активних ізомери. тіло

Класифікація

(1) Відповідно до числа спіроатомів, спіро-сполука може бути класифікована в єдину спіро-сполуку, диспіро, потрійний спіро і багатошарову сполуку, що містить декілька спіроатомів.

(2). Карбоциклічна спіро-сполука та гетероциклічна спіро-сполука можуть бути класифіковані відповідно до типу атома, який необхідно містити, а коли атом вуглецю, що складається з карбоциклічного спіро-сполуки, заміщений іншим атомом, утворюється гетероциклічна спіро-сполука.

(3) Відповідно до типу кільця, його можна розділити на насичені, ненасичені, ароматичні та аліфатичні спіро-сполуки.

(4) Координація гетероспироциклічних сполук. Спіро-атом у спіро-сполученні може являти собою атом вуглецю або інші елементи, такі як Si, N, P, Ge та подібні. Якщо спіроатом є атомом металу, зазвичай утворюється координатна зв'язок, і така спіро-сполука називається координованою гетероциклічною сполукою.

Полімерне спіро-сполука

Полімерна спіро-сполука являє собою комбінацію двох або більше спіроатомів, як три або більше кільця. При іменуванні спірокомпоненту числовий прикметник, який додає ди-, три-, тетра-, ... і т. Д. До назви, означає кількість спіроатомів, що існують окремо між кільцями. Атоми в спірокомпоненті систематично нумеруються. Термінологія поліспіроциклічної сполуки починається з кільцевої молекули, яка зв'язує спіро атом, який називається кінцевим кільцем. Ці поліспіроциклічні молекули можуть мати два або більше кінцевих кілець і приєднуються до багатоспіроциклічної сполуки. Серед них лише один спіральний атом пов'язаний один з одним. Номенклатура в термінальному кільці ініціюється атомом поруч із спіроатомом, позначеною як число 1, і молекулу потім нумерують, починаючи з молекули.

Два або більше термінальних кільця, вихідний номер термінального кільця матиме інший метод вибору. Коли перший спіроатом пронумерований, наступні сполуки спіро повинні бути з'єднані з найменшою можливістю спіралі. Нумерація Припустимо, що існує сполука з двома кінцевими кільцями, одна з атомами 6, а інша з атомами 8. Нумерація починається з кільця з атомів 6, тому що після нумерації spiroatom буде пронумеровано 6. Якщо починається кільце, що складається з атомів 8, spiroatom буде нумеруватись 8. Напрямок числа визначається спіроатом (починаючи з першого спіроатома вже пронумерованого кінцевого кільця). Припустимо, що атом равлика починає нумерувати в одному напрямку, а якщо число менше, ніж число в іншому напрямку, то виділяється атот равлика. Напрямок з меншим номером використовується для запуску іменування. У наступному спіральному атомі розмір числа чисел не настільки важливий. У деяких випадках перші два, три, чотири або більше спіротом будуть запрограмовані на одне і те ж число незалежно від того, в якому напрямку вони нумеруються. Вибір напрямку нумерації вибирається за допомогою процесу нумерації, коли виникає інша кількість атомів гвинта, і вибирається напрямок атомів з нижчим числом. Наприклад, якщо система нумерації в одному напрямку, число кожного спіроатома - 3, 5, 7, 10 і кількість спіротом в іншому напрямку - 3, 5, 7, 9, то напрямок другого числа вибирається . У цьому випадку в напрямку першого числа число між двома спіральними атомами становить 7 і 10, а в протилежному числовому напрямку - 7 і 9. Нумерація будь-якого атома гвинта після цього не є важливою, а напрямок нумерації визначається напрямком числа 9.

У назві кількох спіро-кільця перше число в круглих дужках вказує на те, що атом першого кільця, найближчого до спіро-атома, є номером один. Решта числа представляють кількість атомів між спіроатомами або атоми в кінцевому кільці. Кожен номер розділений періодом (англійський період). У цьому прикладі перед першим спіроатомом (1) є два атоми (нумерація 2 і 3). Не існує атомів між спіратомів 3 та 4, і це справедливо для спіротомів при 4 та 5, 5 та 6. На другому термінальному кільці є два атома, 6 та 5, 5 та 4, а між 4 та 3 є один.

Тому послідовність [2.0.0.0.2.1.1.1] отримана. У прикладі справа існує два спіротомства, тому починається ім'я dispiro. У першому термінальному кільці є два атоми, що позначають ім'я dispiro [2. Далі на другому термінальному кільці між двома спіроатомами є один і чотири атоми, що виявляють назву двох равликів [2.1.3 5. Другий spiroatom, пронумерований 5, був доданий як шлях, який буде стикатися з числом атомів після числа атомів у термінальному кільці, останній час додавши атоми 9 та 10 між спіратомів 3 та 5, а потім додати алкан, що має Таке ж число атомів спіро-сполуки, декан, названий іспіро [2.1.3 5 .2 3], декан відомий за назвою.

Загальна номенклатура спіросоединень
Моноспироциклічна сполука визначає назву вихідного вуглеводню за загальною кількістю атомів вуглецю, що беруть участь у формуванні кільця; всі атоми на спіро-кільці нумеруються в порядку маленького кільця, а велике кільце і спіро атоми мінімізуються; то за ними слідують квадратні дужки. Послідовність нумерації всього кільця чисельно вказується кількістю атомів вуглецю, укладеного між відповідними спіроатомами, плюс перед назвою ланцюгового вуглецю, що відповідає всім кільцям; номери розділені нижньою крапкою у вигляді: равлик [a, b] алкану.

Гібридний гвинт

Аномерний ефект гетероспірального кільця означає, що два електроно-позитивні атоми або самотні пари електронів у конформації знаходяться в протилежному напрямку, щоб зменшити дипольний момент молекули і зменшити внутрішньомолекулярну енергію. У 1968 дослідницька група Descotes вперше запропонувала аномерний ефект. Коли вони вивчали біциклічний ацетал, вони з'ясували, що дві сполуки на малюнку нижче містять 57% із цис-ізомеру та 43% транс-ізомеру в рівноважній суміші при 80 C. Співвідношення цис-ізомерів транс Цей ізомер був стабільним з енергетична різниця 0.71 кДж / моль. Через аномерний ефект цис-ізомер транс-ізомер не має такого ефекту.

Хіральність

Деякі сполуки равлики мають осьову хіральність. Спіатоми можуть бути хіральними центрами, навіть якщо їм не вистачає чотирьох різних замінників, необхідних для спостереження за хіральністю. Коли дві кільця однакові, система CIP призначає вищий пріоритет, щоб продовжити розширення одного кільця та ще одне кільце з меншим пріоритетом. Це можна застосувати, коли кільце не подібне.

Циклічні сполуки можна класифікувати за такими критеріями:

• Аліциклічна сполука

Це органічна сполука, яка є як аліфатичною сполукою, так і циклічною сполукою. Вони містять одне або кілька насичених або ненасичених карбоциклічних кілець, але кільця не ароматичні.

• нафтенів

Відповідно до розміру кільця, нафтену можна класифікувати на дрібні, середні та великі. Циклопропан та циклобутан вважаються малими. Загальноприйняті циклопентан, циклогексан, циклогептан і циклооктан до циклотридекану є середніми, а великі вважаються великими нафтенами.

Циклоолефін

Це циклічний вуглеводень, що має вуглець-вуглецевий подвійний зв'язок всередині вуглецю. Прості циклічні моноолефіни включають циклопропен, циклобутен, циклопентен і циклогексен, тоді як циклічні поліени мають циклопропадієн, циклобутадієн, циклопентадієн. Почекай Певні циклічні олефіни, такі як циклобутен і циклопентен, можуть бути полімеризовані як мономери для утворення полімерів.

• ароматичний вуглеводень

Найпростішими і найважливішими ароматичними вуглеводнями є бензол та його гомологи, такі як толуол, ксилол, етилбензол та подібні. У ароматичних сполуках деякі ароматичні кільця не є повністю бензольні структури, але атоми вуглецю в них заміщені азотом, киснем, сіркою та іншими елементами. Ми називаємо їх гетероциклами, такими як п'ять юанів, як фуран. Кільце включає атом кисню, і пірол містить атом азоту. Тифен містить атом сірки та подібне.

А ароматичні речовини можна розділити на:

• Моноциклічний ароматичний вуглеводень
• Поліциклічний ароматичний вуглеводень
Ароматичні вуглеводні, що мають форму ланцюга, загалом називають аліфатичними аренами, а звичайними аліфатичними ароматичними вуглеводнями є толуол, етилбензол, стирол та подібні.
• Гетероциклічна сполука

Він складається з ароматичного кільця, який не містить гетероциклічного кільця або замісника. Багато з них є відомими або потенційними канцерогенами. Найпростішим з цих хімічних речовин є нафталін, з двома ароматичними кільцями, а також трициклічні сполуки рутенію і фенантрену.

Поліциклічні ароматичні вуглеводні є нейтральними, неполярними молекулами, виявленими в вугільних і смолиних родовищах. Вони також містять органічні речовини внаслідок неповного згоряння (наприклад, двигун та сміттєспалювальний цех, коли лісові пожежі при спалюванні біомаси тощо). Наприклад, це виробляється за рахунок неповного згоряння вуглецевих палив, таких як дрова, деревне вугілля, жир та тютюн. Також зустрічається в обсмаженому м'ясі.

Поліциклічні ароматичні сполуки вище трьох кілець мають низьку розчинність і низький тиск парів у воді. Коли молекулярна вага збільшується, зменшується як розчинність, так і тиск пари. Біциклічні поліциклічні ароматичні сполуки мають меншу розчинність та тиск пара. Поліциклічні ароматичні сполуки частіше зустрічаються в грунті та в відкладеннях, ніж у воді та повітрі. Проте, поліциклічні ароматичні сполуки часто зустрічаються на суспендованих частинках у повітрі.

Багато поліциклічних ароматичних сполук були визначені як канцерогени. Клінічні дослідження повідомляють, що тривалий вплив високих концентрацій поліциклічних ароматичних сполук може призвести до раку шкіри, раку легенів, раку шлунка та раку печінки. Поліциклічні ароматичні сполуки можуть знищувати генетичний матеріал в організмі, викликати зростання ракових клітин і збільшити захворюваність на рак.

Коли молекулярна вага збільшується, також збільшується канцерогенність поліциклічної ароматичної сполуки та зменшується гостра токсичність. Поліциклічна ароматична сполука, бензо [a] пірен (бензо [a] пірен), був першим хімічним канцерогеном, який буде відкритий.

додаток

Полімерний агент розширення

Об'ємна усадка полімеру при полімеризації або твердненні обумовлена ​​силою ван-дер-Ваальса між молекулами мономеру в рідкому стані або молекулами довгих ланцюгів з непоточною зв'язкою, а відстань між молекулами велика; після полімеризації або зшивання, відстані ковалентних зв'язків між структурними одиницями приводять лише до зменшення обсягу полімеру. Відзначено, що усадка іноді є фатальним для полімеру, наприклад, викликає прискорене старіння полімеру, деформацію та знижує загальну продуктивність. Для того, щоб вирішити проблему зменшення густини полімерного відновлення, хіміки доклали невпинно зусилля, але зазвичай вони можуть лише зменшити і не повністю усунути зменшення обсягу. До 1972, Bailey та співавт. розробив серію спіро-сполук і виявив, що ці сполуки полімеризуються. Коли гучність не зменшується, вона розширюється. Виявлення розширених мономерів зацікавило багатьох учених, і було проведено багато досліджень. Розширені мономери стали дуже активними функціональними полімерними матеріалами. Структуровані сполуки, такі як спіро-ортоефір та спіро-ортокарбонат, є хорошими мономерами розкладання та використовувалися при приготуванні високоміцних композитів, високопродуктивних зв'язуючих речовин, біологічно розщеплюваних полімерних матеріалів та медичних полімерних матеріалів. Модифікація полімерів загального призначення та синтез олігомерів, що мають функціональні групи.

Електролюмінесценція

Незалежно від того, чи органічна сполука випромінює світло, а довжина хвилі випромінювання світла і ефективність випромінювання світла залежать в основному від хімічної структури. Флуоресценція зазвичай зустрічається в молекулах з жорсткими площинами та кон'югованими системами, що посилює ефект кон'югації електронів і копланарність молекул, що сприяє поліпшенню ефективності флюоресценції. Є багато органічних світло-темних матеріалів. Основні типи: спіро кільце, полі-п-фенілен вінілен, політіофен, політіадіазол та металеві координаційні сполуки. Серед них, спіроциклічні ароматичні сполуки мають великі кон'юговані системи і хорошу жорсткість і копланарність, високу температуру склування і високу термостійкість. Пристрій EL є простим процесом і не потребує складного обладнання, тому можна зменшити витрати на виробництво протягом періоду та легко готувати великі пристрої.

пестицид

Сплавлене кільце та спіро-сполука, що містять гетероатом, нелегко виготовляти резистентність через їх унікальний механізм дії та приділяли велику увагу при розробці пестицидів. Наприклад: Руді та ін. повідомили 3,9-дихлор-2,4,8,10-тетраокса-3,9-дифосфаспіро [5.5] ундекану-3,9-діоксид та сульфід. Водень реагували на синтез нового сполучного спіро-, 3,9-дигідро-3,9-дітіо-2,4,8,10-тетраокса-3,9-дифосфо [5.5] undecane Його похідні - це новий клас фосфорорганічних інсектицидів та гербіцидів, які ефективно видаляють гірчицю, амброзію тощо з пшениці, злаків, бавовни та сої.