Blog

Vse, kar morate vedeti o spiro spojinah

Vse, kar morate vedeti o spiro spojinah

Uvod v spojine Spiro

Spiro spojina je organska spojina, v kateri sta dva biciklična obroča vezana z enim atomom. V naravi so strukture obročev lahko v bistvu enake ali različne in atom, ki povezuje dva obroča, imenujemo spiroatom (spiralni atom), običajno To je razred 4 ogljika (znan tudi kot spiralni ogljik), in lahko tudi silicij, fosfor ali arzen. Spiro atom je na splošno kvarterni ogljikov atom. Spiro spojina bo uporabila oklepaje, da bo število zvonjenj napisala posebej. Številka obroča vsebuje tudi sam spiro atom, majhno število pa je pred številko in ločeno s piko.

Vsaj dva obroča v molekuli delita atom ogljika (v drugih spojinah, drugih atomih, kot so silicij, fosfor, arzen itd.). Obe obroči sta na dveh ravnihh pravokotno drug drugemu: ustrezno so substituirane spiro spojine kiralne in jih je mogoče razrešiti v optične izomere (glej optični izomerizem). V obliki oblike je propadien H2C = C = CH2 najpreprostejši spiro obroč, in ustrezno substituiran propadien, kot je 1,3-propadienedična kislina, je optično aktiven in ga je mogoče razdeliti na dva optično aktivna izomera. telo.

Klasifikacija

(1) Glede na število spiro atomov spiro spojino lahko razvrstimo v eno samo spiro spojino, dispiro, trojno spiro in večspiralno spojino, ki vsebuje množico spiro atomov.

(2) Karbociklična spiro spojina in heterociklična spiro spojina lahko razvrstimo glede na vrsto atoma, ki ga je treba zadržati, in kadar je atom ogljika, ki tvori karbociklično spiro spojino, substituiran z drugim atomom, nastane heterociklična spiro spojina.

(3) Glede na vrsto obroča ga lahko razdelimo na nasičene, nenasičene, aromatične in alifatske spiro spojine.

(4) Koordinacija heterospirocikličnih spojin. Spiro atom v spiro spojini je lahko atom ogljika ali drugi elementi, kot so Si, N, P, Ge in podobno. Če je spiro atom kovinski atom, se na splošno oblikuje koordinatna vez in takšna spiro spojina se imenuje koordinacijska heterociklična spojina.

Polimerna spiro spojina

Polimerna spiro spojina je kombinacija dveh ali več spiro atomov kot tri ali več obročev. Pri imenovanju spojine spiro je numerični pridevnik, ki dodaja di-, tri-, tetra-, ... itd. Na ime pomeni število atomov spiro, ki obstajajo ločeno med obroči. Atomi v spojini spiro so bili sistematično oštevilčeni. Terminologija polispirociklične spojine se začne z obročno molekulo, ki povezuje spiro atom, ki se imenuje terminalni obroč. Ti polispirociklični molekuli imajo lahko dva ali več terminalnih obročev in sta pritrjena na multi-spirociklično spojino. Med njimi je med seboj povezan le en spiralni atom. Nomenklaturo v terminalnem obroču se sproži z atomom poleg spiroga, označen kot številka 1, nato pa molekulo nato oštevilčimo z začetkom molekule.

Dva ali več terminalnih obročev bo začetna številka terminalnega obroča imela še eno metodo izbire. Ko je prvi spiroatom oštevilčen, je treba spiro spojine povezati z najmanjšo možno spiralo. Številčenje. Recimo, da obstaja spojina z dvema terminalnima obročema, ena z atomi 6 in druga z atomi 8. Oštevilčevanje se začne z obročem atomov 6, ker bo po številčenju spiroatom oštevilčen 6. Če se začne obroč, ki sestoji iz atomov 8, bo spiroatom oštevilčen 8. Smer števila določi spiroatom (od prvega spiroata že oštevilčenega končnega obroča). Recimo, da se atlas polža začne oštevilčiti v eni smeri in če je število manj kot število v drugi smeri, se izbere atom polža. Za začetek imenovanja uporabite smer z manjšim številom. V naslednjem spiralnem atomu velikost števila ni tako pomembna. V nekaterih primerih se prva dva, tri, štiri ali več spiroatomov programirajo na isto številko, ne glede na to, v katero smer so oštevilčene. Izbor smeri oštevilčenja se izbere s postopkom oštevilčenja, ko se pojavijo različna števila atomov vijakov in izbrana je smer manjših oštevilčenih atomov spirale. Na primer, če je sistem številčenja v eni smeri, je število vsakega spiroata 3, 5, 7, 10 in število spiroatom v drugi smeri 3, 5, 7, 9, nato pa smeri druge številke je izbran. . V tem primeru je v smeri prve številke številka med dvema spiralnima atomoma 7 in 10 ter v nasprotni smeri števila 7 in 9. Oštevilčenje kateregakoli vijačnega atoma po tem ni pomembno in smer števila je določena s smerjo števila 9.

Pri imenovanju večih spiralnih obročev prva številka v oklepajih označuje, da je atom v prvem obroču, najbližjem spiro atomu, številka ena. Preostale številke predstavljajo število atomov med spiro atomi ali atomi v terminalnem obroču. Vsako število je ločeno z obdobjem (angleško obdobje). V tem primeru sta pred prvim spiroatom (1) dva atoma (oštevilčena 2 in 3). Med 3 in 4 spiroatomi ni atomi, enako velja za spiroatome v 4 in 5, 5 in 6. Na drugem terminalnem obroču sta dva atoma, 6 in 5, 5 in 4, ena pa je med 4 in 3.

Zato dobimo zaporedje [2.0.0.0.2.1.1.1]. V primeru na desni so dve spiroatomi, zato se začne ime dispiro. V prvem končnem obroču sta dva atoma, ki označujeta ime dispiro [2. Nato v drugem končnem obroču med dvema spiroatomoma obstajata en in štiri atome, ki sta razkrila ime dva polža [2.1.3 5. Drugi spiroatom, oštevilčen 5, je bil dodan kot pot, ki bo naletela na število atomov po številu atomov v končnem obroču, ki nazadnje dodajajo 9 in 10 atome med 3 in 5 spiroatomi. Potem dodamo alkan, ki ima isto število atomov spiro spojine, dekan, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] dekan, ki ga razkrije ime.

Splošna nomenklatura spiro spojin
Monospirociklična spojina določa ime matičnega ogljikovodika glede na skupno število atomov ogljika, vključenih v tvorbo obroča; vsi atomi na spiro obroču so oštevilčeni v vrstnem redu majhnega obroča, veliki obroč in spiro atomi pa so čim manjši; potem jim sledijo kvadratni oklepaji. Zaporedje oštevilčenja celotnega obroča je numerično označeno s številom atomov ogljika, vezanih med posameznimi spiro atomi, in pred imenom ogljikovodika, ki ustreza celotnemu obroču; številke so ločene z nižjo piko, v obliki: polž [a, b] alkan.

Hibridni vijak

Anomerni učinek heterospiralnega obroča pomeni, da sta dva elektron-pozitivni atomi ali posamezni pari elektronov v konformaciji v nasprotni smeri, da bi zmanjšali dipolni moment molekule in zmanjšali intramolekularno energijo. V 1968 je raziskovalna skupina Descotes najprej predlagala anomerni učinek. Ko so proučevali biciklični acetal, so ugotovili, da sta obe spojini na sliki spodaj vsebovali 57% cis izomera in 43% trans-izomera v ravnotežni mešanici pri 80 C. Cis izomerno razmerje trans Izomer je bila stabilna z energijska razlika 0.71 kJ / mol. Zaradi anomernega učinka cis izomera trans-izomer nima takega učinka.

Kirality

Nekatere polževe spojine imajo aksialno kiralnost. Spiroatomi so lahko kiralni centri, tudi če nimajo štirih različnih substituentov, potrebnih za opazovanje kiralnosti. Ko sta oba obroča enaka, sistem CIP določi višjo prednost, da podaljša razširitev enega obroča in enega drugega nižjega prednostnega prsta. Uporablja se lahko, če obroč ni podoben.

Ciklične spojine lahko razvrstimo po naslednjih kriterijih:

• Aliciklične spojine

To je organska spojina, ki je alifatska spojina in ciklična spojina. Vsebujejo enega ali več nasičenih ali nenasičenih karbocikličnih obročev, vendar obroči niso aromatični.

• Naphthenic

Glede na velikost obroča so lahko naftene razvrščene v majhne, ​​srednje in velike. Ciklopropan in ciklobutan veljajo za majhne. Skupni ciklopentan, cikloheksan, cikloheptan in ciklooktan do cikličekan so srednje velike in večji se štejejo za velike naftene.

Cikloolefin

To je ciklični ogljikovodik z dvojno vezjo ogljik-ogljik znotraj ogljika. Preprosti ciklični monoolefini vključujejo ciklopropen, ciklobuten, ciklopenten in cikloheksen, medtem ko ciklični polieni imajo ciklopropadien, ciklobutadien, ciklopentadien. Počakajte. Nekatere ciklične olefine, kot je ciklobuten in ciklopenten, lahko polimeriziramo kot monomere, ki tvorijo polimere.

• aromatski ogljikovodik

Najenostavnejši in najpomembnejši aromatični ogljikovodiki so benzen in njegovi homologi, kot so toluen, ksilen, etilbenzen in podobno. V aromah nekateri aromatični obroči niso popolnoma benzenske strukture, vendar so atomi ogljika v njih zamenjani z dušikom, kisikom, žveplom in drugimi elementi. Mi jih imenujemo heterocikli, kot so pet juanov, kot je furan. Obroč vsebuje atom kisika in pirol vsebuje atom dušika. Tiofen vsebuje atom žvepla in podobno.

Aromati lahko razdelimo na:

• Monociklični aromatski ogljikovodik
• Policiklični aromatski ogljikovodik
Aromatske ogljikovodike, ki imajo verigo obliko, se navadno imenujemo alifatski areni, skupni alifatski aromatski ogljikovodiki pa so toluen, etilbenzen, stiren in podobno.
• Heterociklična spojina

Sestoji iz aromatskega obroča, ki ne vsebuje heterocikličnega obroča ali substituenta. Mnoge od njih so znane ali potencialne rakotvorne snovi. Najpreprostejša od te kemikalije je naftalen, z dvema aromatičnimi obroči, kot tudi triciklične spojine rutenij in fenantren.

Policiklični aromatski ogljikovodiki so nevtralni, nepolarni molekuli, najdeni v premogovih in katranih. Prav tako so organske snovi z nepopolnim zgorevanjem (npr. Motor in sežigalnico, ko gozd požara pri izgorevanju biomase itd.). Na primer, nastane zaradi nepopolnega izgorevanja ogljikovih goriv, ​​kot so drva, lesni oglje, masti in tobak. Prav tako najdemo v ognju meso.

Policiklične aromatične spojine nad tremi obroči imajo nizko topnost in nizek parni tlak v vodi. Ko se poveča molekulska masa, se zmanjšata topnost in parni tlak. Biciklične policiklične aromatske spojine imajo nižjo topnost in parni tlak. Policiklične aromatične spojine se zato pogosteje nahajajo v tleh in v sedimentih kot v vodi in zraku. Vendar pa se na suspendiranih delcih v zraku pogosto nahajajo policiklične aromatske spojine.

Mnoge policiklične aromatske spojine so opredeljene kot rakotvorne snovi. Poročila o kliničnih preskušanjih kažejo, da lahko dolgoročna izpostavljenost visokim koncentracijam policikličnih aromatskih spojin povzroči kožni rak, pljučni rak, rak želodca in rak jeter. Policiklične aromatične spojine lahko uničijo genetski material v telesu, sprožijo rast rakavih celic in povečajo incidenco raka.

Ko se poveča molekulska masa, se poveča tudi rakotvornost policiklične aromatične spojine in zmanjša akutna toksičnost. Policiklična aromatska spojina, benzo [a] piren (benzo [a] piren), je bila prva kemična rakotvorna snov, ki jo je treba odkriti.

uporaba

Sredstvo za ekspandiranje polimerov

Volumsko krčenje polimera med polimerizacijo ali strjevanjem povzroči sila van der Waals med monomernimi molekulami v tekočem stanju ali neskolkimi molekulami dolge verige in je razdalja med molekuloma velika; po polimerizaciji ali zamreženju, razdalje med kovalentno vezjo med strukturnimi enotami povzročijo samo krčenje volumna polimera. Omenjeno je, da je krčenje včasih usodno za polimer, kot je povzročanje pospešenega staranja polimera, deformacije in zmanjšane splošne učinkovitosti. Da bi rešili problem krčenja volumna polimernega strjevanja, so kemiki naredili nenehno prizadevanje, vendar se lahko na splošno zmanjšajo in ne morejo popolnoma odpraviti krčenja volumna. Do 1972, Bailey et al. razvil vrsto spiro spojin in ugotovil, da so te spojine polimerizirane. Ko glasnost ne skrči, se razširi. Odkritje razširjenih monomerov je pritegnilo zanimanje mnogih znanstvenikov in veliko raziskav je bilo izvedenih. Razširjeni monomeri so postali zelo aktivni funkcionalni polimerni materiali. Strukturirane spojine, kot so spiro ortoester in spiro ortorokarbonat, so dobri ekspanzijski monomeri in so bili uporabljeni pri pripravi visoko trdnih kompozitov, veziv z visoko zmogljivostjo, biorazgradljivih polimernih materialov in medicinskih polimernih materialov. Sprememba polimerov splošnega namena in sinteza oligomerov s funkcionalnimi skupinami.

Elektroluminiscenca

Ne glede na to, ali organska spojina oddaja svetlobo in valovna dolžina svetlobne emisije in učinkovitost emisij svetlobe sta odvisni predvsem od kemijske strukture. Fluorescenca se ponavadi pojavlja v molekulah s togimi ravninami in konjugiranimi sistemi, kar povečuje učinek elektronske konjugacije in koplanarnost molekul, kar je koristno za izboljšanje učinkovitosti fluorescence. Obstaja veliko organskih materialov svetlo-temno. Glavne vrste so: spiro obroč, poli-p-fenilen vinilen, polietiofen, polietiadiazol in kovinske koordinacijske spojine. Med njimi spirociklične aromatične spojine imajo velike konjugirane sisteme in dobro trdnost in koplanarnost, visoko temperaturo steklastega prehoda in visoko toplotno stabilnost. Naprava EL je preprosta in ne zahteva zapletene opreme, zato je mogoče v tem času zmanjšati proizvodne stroške in enostavno pripraviti naprave velikih površin.

pesticidov

Kondenziranega obroča in spiro spojine, ki vsebujejo heteroatom, zaradi svojega edinstvenega mehanizma delovanja ni težko ustvariti odpornosti in so pri razvoju pesticidov deležne velike pozornosti. Na primer: Rudi et al. 3,9-dikloro-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfaspiro [5.5] undekan-3,9-dioksid in sulfid Vodik je bil reagiran za sintetiziranje nove spiro spojine, 3,9-dihidro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfo [5.5] undecane. Njeni derivati ​​so nov razred organofosfatnih insekticidov in herbicidov, ki lahko učinkovito odstranjujejo gorčico, ragweed itd. Iz pšenice, žit, bombaža in soje.