Blog

Sve što trebate znati o spiro spojevima

Sve što trebate znati o spiro spojevima

Uvod u Spiro spojeve

Spiro spoj je organski spoj u kojem su dva biciklička prstena vezana jednim atomom. U prirodi, strukture prstenova mogu biti u osnovi iste ili različite, a atom koji povezuje dva prstena naziva se spiroatom (spiralni atom), obično je stupanj 4 ugljika (također poznat kao spiralni ugljik) i može također biti silicij, fosfor ili arsen. Spiro atom je općenito kvaterni ugljikov atom. Spiro spoj će koristiti zagrade da napiše broj prstenova odvojeno. Broj prstena također sadrži sam spiro atom, a mali broj će biti ispred broja i odvojiti točkom.

Najmanje dva prstena u molekuli imaju ugljikov atom (u drugim spojevima, drugim atomima, kao što su silicij, fosfor, arsen itd.). Dva prstena nalaze se na dvije ravnine okomito jedna na drugu: prikladno supstituirani spiro spojevi su kiralni i mogu se razlučiti u optičke izomere (vidi optički izomerizam). U pogledu oblika, propadien H2C = C = CH2 je najjednostavniji spiro prsten, a prikladno supstituirani propadiena kao što je 1,3-propadienedijeva kiselina optički su aktivni i mogu se podijeliti u dva optički aktivna izomera. tijelo.

Classificatio

(1) Sukladno broju spiro atoma, spiro spoj može se svrstati u jedan spiro spoj, dispiro, trostruki spiro i višekružni spoj koji sadrži veći broj spiro atoma.

(2) Karbociklički spiro spoj i heterociklički spiro spoj mogu se klasificirati prema vrsti atoma koji se nalazi, a kada je ugljikov atom koji tvori karbociklički spiro spoj supstituiran drugim atomom, formira se heterociklički spiro spoj.

(3) Prema vrsti prstena može se podijeliti na zasićene, nezasićene, aromatske i alifatske spiro spojeve.

(4) Koordinacioni heterospirocilni spojevi. Spiro atom u spiro spoju može biti atom ugljika ili drugi elementi kao što su Si, N, P, Ge i slično. Ako je spiro atom atom metala, obično se formira koordinirana veza, a takav spiro spoj se naziva koordiniranim heterocikličkim spojem.

Polimer spiro spoj

Polimerni spiro spoj je kombinacija dva ili više spiro atoma kao tri ili više prstenova. Prilikom imenovanja spiro spoja, numerički pridjev koji dodaje di-, tri-, tetra-, ... itd. Na ime znači broj spiro atoma koji postoje zasebno između prstenova. Atomi u spiro spoju sustavno su numerirani. Terminologija polispirocikličkog spoja započinje molekulom prstena koja povezuje spiro atom, koji se naziva terminalni prsten. Ove polispiroičke molekule mogu imati dva ili više terminalnih prstenova i pričvršćene su za multi-spirociklični spoj. Među njima je samo jedan spiralni atom međusobno povezan. Nomenklatura u terminalnom prstenu inicira atom pored spiro atoma, označen kao broj 1, a molekula je numerirana počevši od molekule.

Dva ili više terminalnih prstenova, početni broj terminalnog prstena imat će još jednu metodu odabira. Kad se prvi spiroatom označi, sljedeći spiro spojevi trebaju biti povezani na najmanju moguću spiralu. Numeriranja. Pretpostavimo da postoji spoj s dva krajnja prstena, jedan s 6 atoma, a drugi s 8 atomima. Brojanje započinje prstenom atoma 6, jer će nakon numeriranja spiroatom biti numeriran 6. Ako započne prsten koji se sastoji od 8 atoma, spiroatom će biti numeriran 8. Smjer broja određuje spiroatom (polazeći od prvog spiroatom već nazvanog prstena). Pretpostavimo da se pužni atom počinje numerirati u jednom smjeru, a ako je broj manji od broja u drugom smjeru, odabire se pužni atom. Smjer s manjim brojem koristi se za početak imenovanja. U sljedećem spiralnom atomu broj veličine broja nije tako važan. U nekim će se slučajevima prva dva, tri, četiri ili više spiroatoma programirati na isti broj, bez obzira kojim smjerom su numerirani. Odabir smjera numeriranja odabire se postupkom numeracije kada se susreće različiti broj atoma vijaka i odabire se smjer nižeg broja spiralnih atoma. Na primjer, ako je brojčani sustav u jednom smjeru, broj svakog spiroatom je 3, 5, 7, 10, a broj spiroatoma u drugom smjeru je 3, 5, 7, 9, a zatim smjer drugog broja je odabran. , U tom slučaju, u smjeru prvog broja, broj između dva spiralna atoma je 7 i 10, au suprotnom smjeru broja, 7 i 9. Brojanje bilo kojeg atomskog čvora nakon toga nije važno, a smjer numeriranja određen je smjerom broja 9.

U imenovanju višestrukih spiro prstenova prvi broj u zagradama pokazuje da je atom prve prstene najbliže atomu spiro broj jedan. Preostali brojevi predstavljaju broj atoma između spiro atoma ili atoma u terminalnom prstenu. Svaki broj se odvaja za razdoblje (engleski period). U ovom primjeru, postoje dva atoma (numerirani 1 i 2) prije prvog spiroatom (3). Ne postoje atomi između 3 i 4 spiroatoma, a isto vrijedi i za spiroatome kod 4 i 5, 5 i 6. Na drugom terminalnom prstenu postoje dva atoma, 6 i 5, 5 i 4, a postoji jedan između 4 i 3.

Stoga se dobiva redoslijed [2.0.0.0.2.1.1.1]. U primjeru s desne strane, postoje dva spiroatoma, pa počinje ime dispiro. U prvom terminalnom prstenu postoje dva atoma, koja označavaju naziv dispiro [2. Zatim, u drugom terminalnom prstenu između dva spiroatoma postoji jedan i četiri atoma, otkrivajući ime dva puževa [2.1.3 5. Drugi spiroatom, označen brojem 5, dodan je kao put koji će naići na broj atoma nakon broja atoma u terminalnom prstenu, posljednji put dodavanjem atoma 9 i 10 između 3 i 5 spiroatoma. Zatim se doda alkan koji ima isti broj atoma spiro spoja, dekana, imenovanog spiro [2.1.35 .23] dekana, otkriveno imenom.

Opća nomenklatura spiro spojeva
Monospirociklični spoj određuje naziv ugljikovodika u odnosu prema ukupnom broju ugljikovih atoma uključenih u formiranje prstena; svi atomi na spiro prstenu su numerirani redoslijedom malog prstena, a veliki prsten i spiro atomi su minimizirani; zatim ih slijede kvadratne zagrade. Redoslijed numeriranja cijelog prstena numerički je označen brojem ugljikovih atoma smještenih između odgovarajućih spiro atoma, plus ispred naziva ugljikovodika lanca koji odgovara cijelom prstenu; brojevi su odvojeni nižom točkom, u obliku: puž [a, b] alkan.

Hibridni vijak

Anomerni učinak heterosirusnog prstena znači da su dva elektronsko-pozitivna atoma ili usamljeni parovi elektrona u konformaciji u suprotnom smjeru da se smanji moment dipolova molekule i da se smanji intramolekularna energija. U 1968-u, istraživački tim Descotes predložio je anomerički učinak. Kada su proučavali biciklični acetal, otkrili su da dva spoja u donjoj slici sadrže 57% cis izomera i 43% trans izomera u ravnotežnoj smjesi kod 80 C. Omjer cis izomera trans Izomer je stabilan sa razlika energije od 0.71 kJ / mol. Zbog anomernog učinka cis izomera, trans izomer nema takav učinak.

kiralnost

Neki spojevi puževa imaju aksijalnu kiralnost. Spiroatomi mogu biti kiralni centri, čak i kada im nedostaju četiri različita supstituenta potrebna za promatranje kiralnosti. Kada su dva prstena ista, CIP sustav dodjeljuje veći prioritet za produženje proširenja jednog prstena i drugog prstena nižeg prioriteta. Može se primijeniti kada prsten nije sličan.

Ciklični spojevi mogu se klasificirati prema sljedećim kriterijima:

• Aliciklički spoj

Ovo je organski spoj koji je i alifatski spoj i ciklički spoj. One sadrže jedan ili više zasićenih ili nezasićenih karbocikličkih prstenova, ali prstenovi nisu aromatski.

• Nafteinska

Prema veličini prstena nafteni se mogu razvrstati u male, srednje i velike. Ciklopropan i ciklobutan se smatraju malim. Zajednički ciklopentan, cikloheksan, cikloheptan i ciklooktan do ciklotridecana su srednje veličine, a veće se smatraju velikim naftenima.

Cycloolefin

Ovo je ciklički ugljikovodik koji ima dvostruku vezu između ugljik ugljik-ugljik. Jednostavan ciklički monoolefini uključuju ciklopropen, ciklobuten, ciklopenten i cikloheksen, dok ciklički polieni imaju ciklopropadien, ciklobutadien, ciklopentadien. Čekati. Određeni ciklički olefini, poput ciklobutena i ciklopentena, mogu se polimerizirati kao monomeri da bi se formirali polimeri.

• Aromatski ugljikovodik

Najjednostavniji i najvažniji aromatski ugljikovodici su benzen i njegovi homolozi kao što su toluen, ksilen, etilbenzen i slično. U aromatima, neki aromatski prstenovi nisu potpuno benzolske strukture, ali atomi ugljika u njima zamjenjuju dušik, kisik, sumpor i drugi elementi. Nazvamo ih heterocikli, poput pet juana poput furana. Prsten uključuje atom kisika, a pirol sadrži atom dušika. Tiofen sadrži atom sumpora i slično.

Aromat se mogu podijeliti na:

• Monociklički aromatski ugljikovodik
• Policiklički aromatski ugljikovodik
Aromatski ugljikovodici koji imaju oblik lanca općenito se nazivaju alifatski areni, a uobičajeni alifatični aromatski ugljikovodici su toluen, etilbenzen, stiren i slično.
• Heterociklički spoj

Sastoji se od aromatskog prstena koji ne sadrži heterociklični prsten ili supstituent. Mnogi od njih su poznati ili potencijalni karcinogeni. Najjednostavnija od ove kemikalije je naftalen, s dva aromatska prstena, kao i tricikličke spojeve rutenij i fenantren.

Policiklički aromatski ugljikovodici su neutralne, nepolarne molekule koje se nalaze u ugljenom i katranu. Oni također organske tvari nepotpunim sagorijevanjem (npr. Motor i spalionicu, kada šumski požari u izgaranju biomase, itd.). Na primjer, proizvodi ga nepotpuno sagorijevanje ugljičnih goriva poput drva za ogrjev, drvenog ugljena, masti i duhan. Također se nalazi u naboranom mesu.

Policiklički aromatski spojevi iznad tri prstena imaju slabu topljivost i mali tlak pare u vodi. Kada se povećava molekularna težina, i topljivost i tlak pare pada. Biciklički policiklički aromatski spojevi imaju nižu topljivost i tlak pare. Policiklički aromatski spojevi stoga se češće nalaze u tlu i sedimentima nego u vodi i zraku. Međutim, policiklički aromatski spojevi se često nalaze na suspendiranim česticama u zraku.

Mnogi policiklički aromatski spojevi definirani su kao karcinogeni. Klinička ispitivanja pokazuju da dugotrajna izloženost visokim koncentracijama policikličkih aromatskih spojeva može uzrokovati rak kože, rak pluća, rak želuca i rak jetre. Policiklički aromatski spojevi mogu uništiti genetske tvari u tijelu, potaknuti rast stanica karcinoma i povećati učestalost raka.

Kada se povećava molekularna težina, povećava se i kancerogenost policikličkog aromatskog spoja, a akutna toksičnost se smanjuje. Policiklički aromatski spoj, Benzo [a] piren (Benzo [a] piren), bio je prvi otkriveni kemijski karcinogen.

primjena

Ekspanziono sredstvo polimera

Smanjenje volumena polimera tijekom polimerizacije ili skrućivanja uzrokovano je sile van der Waals između molekula monomera u tekućem stanju ili neusklađenih dugolančanih molekula, a udaljenost između molekula je velika; nakon polimerizacije ili umrežavanja, udaljenost kovalentne veze između strukturnih jedinica dovodi samo do skupljanja volumena polimera. Spomenuto je da je skupljanje ponekad fatalno za polimer, kao što je uzrokovanje ubrzanog starenja polimera, deformacija i smanjena ukupna učinkovitost. Kako bi se riješio problem stezanja volumena polimerizacijskog stvrdnjavanja, kemičari su neprestano trudili, ali općenito mogu samo smanjiti i ne mogu u potpunosti eliminirati skupljanje volumena. Do 1972, Bailey et al. razvili su niz spiro spojeva i utvrdili da su ovi spojevi polimerizirani. Kad se glasnoća ne smanji, ona se širi. Otkriće proširenih monomera privuklo je zanimanje mnogih znanstvenika, a provedeno je mnogo istraživanja. Prošireni monomeri postali su vrlo aktivni polimerni materijali. Strukturirani spojevi kao što su spiro ortoester i spiro ortokarbonat su dobri monomeri ekspanzije i korišteni su za pripravu kompozita visoke čvrstoće, veziva visokih performansi, biorazgradivih polimernih materijala i medicinskih polimernih materijala. Modifikacija polimera opće namjene i sinteza oligomera koji imaju funkcionalne skupine.

elektroluminiscencija

Bilo da organski spoj emitira svjetlost ili ne, a valna duljina emisije svjetlosti i učinkovitost emisije svjetlosti ovise uglavnom o kemijskoj strukturi. Fluorescencija se obično javlja u molekulama s krutim planovima i konjugiranim sustavima, što pojačava učinak konjugiranja elektrona i koplanarnost molekula, što je korisno za poboljšanje učinkovitosti fluorescencije. Postoji mnogo organskih svjetlosnih materijala. Glavne vrste su: spiro prsten, poli-p-fenilen vinilen, poliofen, poliadiadol i spojevi za koordinaciju metala. Među njima spirociklički aromatski spojevi imaju velike konjugirane sustave i dobru krutost i koplanarnost, visoku temperaturu staklastog prijelaza i visoku toplinsku stabilnost. EL uređaj je jednostavan u procesu i ne zahtijeva kompliciranu opremu, pa je moguće smanjiti troškove proizvodnje tijekom razdoblja i lako pripremiti uređaje velike površine.

pesticid

Spojeni prsten i spiro spoj koji sadrže heteroatom nisu lako proizvesti otpornost zbog njihovog jedinstvenog mehanizma djelovanja i primili su veliku pozornost u razvoju pesticida. Na primjer: Rudi et al. 3,9-2,4,8,10-difosfospiro [3,9] undekan-5.5-dioksid i sulfid Vodik je reagirao kako bi sintetizirao novi spiro spoj, 3,9-dihidro-3,9-ditio-3,9-tetraoksa-2,4,8,10-difosfo [3,9] utidekana. Njegovi derivati ​​su nova klasa organofosfatnih insekticida i herbicida, koji učinkovito mogu ukloniti senf, ragweed, itd. Od pšenice, žitarica, pamuka i soje.