Blog

Všetko, čo potrebujete vedieť o spirozlúčeninách

Všetko, čo potrebujete vedieť o spirozlúčeninách

Úvod do spirozlúčenín

Spirozlúčenina je organická zlúčenina, v ktorej sú dva bicyklické kruhy viazané jedným atómom. V prírode môžu byť štruktúry kruhov v podstate rovnaké alebo rozdielne a atóm spojujúci tieto dva kruhy sa nazýva spiroatóm (špirálový atóm), zvyčajne ide o uhlík typu 4 (tiež známy ako spirálny uhlík) a môže tiež kremík, fosfor alebo arzén. Spiro atóm je všeobecne kvartérny atóm uhlíka. Spiro zlúčenina použije zátvorky na to, aby zapísala počet zvonení samostatne. Číslo kruhu obsahuje aj samotný spiro atóm a malé číslo bude pred číslom a bude oddelené bodkou.

Najmenej dva prstene v molekule majú spoločný atóm uhlíka (v iných zlúčeninách, iných atómoch, ako je kremík, fosfor, arzén atď.). Tieto dva krúžky sú umiestnené na dvoch vzájomne kolmých rovinách: vhodne substituované spirozlúčeniny sú chirálne a môžu sa rozdeliť na optické izoméry (pozri optickú izomériu). Pokiaľ ide o formu, propadién H2C = C = CH2 je najjednoduchší spiro kruh a vhodne substituovaný propadién, ako je kyselina 1,3-propadiéndiová, je opticky aktívny a môže sa rozdeliť na dva opticky aktívne izoméry. Telo.

KLASIFIKÁCIA

(1) Podľa počtu spiro atómov môže byť spirozlúčenina rozdelená na jednu spirozlúčeninu, dispiro, trojitý spiro a viacvrstvovú zlúčeninu obsahujúcu viacero spiro atómov.

(2) Karbocyklickú spirozlúčeninu a heterocyklickú spirozlúčeninu možno klasifikovať podľa druhu atómu, ktorý sa má obsiahnuť, a keď uhlíkový atóm tvoriaci karbocyklickú spirozlúčeninu je substituovaný iným atómom, vytvorí sa heterocyklická spirozlúčenina.

(3) Podľa typu kruhu sa môže rozdeliť na nasýtené, nenasýtené, aromatické a alifatické spirozlúčeniny.

(4) Koordinačné heterospirocyklické zlúčeniny. Spiro atóm v spirozlúčenine môže byť atóm uhlíka alebo iné prvky, ako napríklad Si, N, P, Ge a podobne. Ak je spiro atóm atómom kovu, vzniká všeobecne súradnicová väzba a takáto spirozlúčenina sa označuje ako koordinačná heterocyklická zlúčenina.

Polymérová spirozlúčenina

Polymérna spirozlúčenina je kombináciou dvoch alebo viacerých spiro atómov ako tri alebo viac kruhov. Pri pomenovávaní spirozlúčeniny znamená číselné prídavné meno, ktoré pridá k názvu di-, tri-, tetra-, ... atď. Počet spiro atómov, ktoré existujú oddelene medzi krúžkami. Atómy v spirozlúčenine boli systematicky očíslované. Terminológia polyspirocyklickej zlúčeniny začína molekulou kruhu, ktorá spája atóm spiro, ktorý sa nazýva terminálny kruh. Tieto polyspirocyklické molekuly môžu mať dva alebo viac koncových kruhov a sú viazané na multi-spirocyklickú zlúčeninu. Medzi nimi je navzájom spojený len jeden špirálový atóm. Nomenklatúra v terminálnom kruhu je iniciovaná atómom vedľa spiro-atómu označeného ako číslo 1 a molekula sa potom čísluje počnúc molekulou.

Dva alebo viaceré zvonenia terminálu budú mať počiatočné číslo terminálu ďalší spôsob výberu. Keď je prvý spiroatóm očíslovaný, následné spiro zlúčeniny by mali byť spojené s najmenšou možnou špirálou. Číslovanie. Predpokladajme, že existuje zlúčenina s dvoma koncovými krúžkami, jeden s atómami 6 a druhý s atómami 8. Číslovanie sa začína prstencom atómov 6, pretože po číslovaní bude spiroatóm očíslovaný 6. Ak začne kruh pozostávajúci z atómov 8, spiroatóm bude očíslovaný 8. Smer čísla je určený spiroatómom (počnúc prvým spiroatómom už očíslovaného koncového prstenca). Predpokladajme, že atóm hviezd začína číslovanie v jednom smere a ak je číslo nižšie ako číslo v druhom smere, vyberie sa atóm hviezdice. Smer s menším číslom sa používa na spustenie pomenovania. V nasledujúcom špirálovom atóme nie je číslo veľkosti čísla tak dôležité. V niektorých prípadoch budú prvé dva, tri, štyri alebo viac spiroatóm naprogramované na rovnaké číslo bez ohľadu na to, v akom smere sú očíslované. Výber smeru číslovania sa volí procesom číslovania, keď sa stretne s rôznym počtom atómov skrutiek a zvolí sa smer spodných číslovaných špirálových atómov. Napríklad, ak je číslovací systém v jednom smere, počet každého spiroatómu je 3, 5, 7, 10 a počet spiroatómov v opačnom smere je 3, 5, 7, 9, potom smer druhého čísla je vybratá. , V tomto prípade je v smere prvého čísla číslo medzi dvoma špirálovými atómami 7 a 10 a v opačnom číslom 7 a 9. Číslovanie akéhokoľvek závitového atómu nie je dôležité a smer číslovania bol určený v smere čísla 9.

Pri pomenovávaní viacerých spiro kruhov, prvé číslo v zátvorkách znamená, že atóm v prvom kruhu najbližšie k atómu spiro je číslo jedna. Zvyšné čísla predstavujú počet atómov medzi spiro atómami alebo atómami v terminálnom kruhu. Každé číslo je oddelené obdobím (anglické obdobie). V tomto príklade existujú dva atómy (očíslované 1 a 2) pred prvým spiroatómom (3). Medzi spirotomami 3 a 4 nie sú žiadne atómy a to isté platí pre spiroatómy pri 4 a 5, 5 a 6. Na druhom terminálovom kruhu sú dva atómy, 6 a 5, 5 a 4 a existuje jedna medzi 4 a 3.

Preto sa získa sekvencia [2.0.0.0.2.1.1.1]. V príklade vpravo sú dve spiroatomy, takže začína názov dispiro. V prvom terminálovom kruhu sú dva atómy, ktoré označujú názov dispiro [2. Ďalej sú v druhom koncovom prstenci jeden a štyri atómy medzi dvomi spiroatómami, čo odhaľuje meno dvoch slimákov [2.1.3 5. Druhý spiroatóm, označený ako 5, bol pridaný ako cesta, ktorá sa stretne s počtom atómov po počte atómov v terminálnom kruhu, pri poslednom pridaní 9 a 10 atómov medzi 3 a 5 spiroatómami a potom sa pridá alkán majúci rovnaký počet atómov spirozlúčeniny, dekánu, menospiro [2.1.3 5. 2 3] dekánu odhalil názov.

Všeobecná nomenklatúra spirozlúčenín
Monospirocyklická zlúčenina určuje názov rodičovského uhľovodíka podľa celkového počtu atómov uhlíka zahrnutých do tvorby kruhu; všetky atómy na spiro kruhu sú očíslované v poradí malého kruhu a veľký kruh a atómy spiro sú minimalizované; potom sú nasledované hranatými zátvorkami. Číslovanie sekvencie celého kruhu je číselne indikované počtom atómov uhlíka vložených medzi príslušné spiro-atómy, plus pred názov reťazca uhľovodíka zodpovedajúci celému kruhu; čísla sú oddelené nižšou bodkou vo forme: slimák [a, b] alkán.

Hybridná skrutka

Anomerický účinok heterospirálneho kruhu znamená, že dva elektrón-pozitívne atómy alebo osamelé dvojice elektrónov v konformácii sú v opačnom smere, aby sa znížil dipólový moment molekuly a znížila sa intramolekulárna energia. V skupine 1968 výskumný tím spoločnosti Descotes najprv navrhol anomérny účinok. Keď študovali bicyklický acetal, zistili, že dve zlúčeniny na obrázku nižšie obsahovali 57% cis izoméru a 43% trans izoméru v rovnovážnej zmesi pri 80 C. Pomer cis izoméru trans Izomér bol stabilný s energetický rozdiel 0.71 kJ / mol. Vzhľadom na anomérny účinok cis izoméru nemá trans izomér žiadny taký účinok.

chirality

Niektoré hlúpe zlúčeniny majú axiálnu chiralitu. Spirotomy môžu byť chirálne centrá, aj keď chýbajú štyri rôzne substituenty potrebné na pozorovanie chirality. Ak sú dva krúžky rovnaké, systém CIP priradí vyššiu prioritu rozšírenia rozšírenia jedného krúžku a jedného ďalšieho krúžku s nižšou prioritou. Môže sa použiť, ak prsteň nie je podobný.

Cyklické zlúčeniny možno klasifikovať podľa nasledujúcich kritérií:

• Alicyklická zlúčenina

Ide o organickú zlúčeninu, ktorá je ako alifatická zlúčenina, tak aj cyklická zlúčenina. Obsahujú jeden alebo viac nasýtených alebo nenasýtených karbocyklických kruhov, ale kruhy nie sú aromatické.

• Nafténové

Podľa veľkosti kruhu sa nafény môžu rozdeliť na malé, stredné a veľké. Cyklopropán a cyklobután sú považované za malé. Spoločný cyklopentán, cyklohexán, cykloheptán a cyklooktán k cyklotridekánu sú stredne veľké a väčšie sa považujú za veľké naftény.

cykloolefinového

Ide o cyklický uhľovodík, ktorý má dvojitú väzbu medzi uhlíkmi uhlík-uhlík. Jednoduché cyklické monoolefíny zahŕňajú cyklopropén, cyklobutén, cyklopentén a cyklohexén, zatiaľ čo cyklické polyény majú cyklopropadién, cyklobutadién, cyklopentadién. Počkať. Určité cyklické olefíny, ako je cyklobutén a cyklopentén, môžu byť polymerizované ako monoméry za vzniku polymérov.

• Aromatický uhľovodík

Najjednoduchšie a najdôležitejšie aromatické uhľovodíky sú benzén a jeho homológy, ako je toluén, xylén, etylbenzén a podobne. V aromatických skupinách niektoré aromatické kruhy nie sú úplne benzénové štruktúry, ale atómy uhlíka v nich sú nahradené atómom dusíka, kyslíka, síry a ďalších prvkov. My nazývame ich heterocykly, ako napríklad päť juanov ako furan. Tento kruh obsahuje atóm kyslíka a pyrol obsahuje atóm dusíka. Tiofén obsahuje atóm síry a podobne.

A aromáty možno rozdeliť na:

• Monocyklický aromatický uhľovodík
• Polycyklický aromatický uhľovodík
Aromatické uhľovodíky s tvarom reťazca sú všeobecne označované ako alifatické arény a bežné alifatické aromatické uhľovodíky sú toluén, etylbenzén, styrén a podobne.
• Heterocyklická zlúčenina

Pozostáva z aromatického kruhu, ktorý neobsahuje heterocyklický kruh alebo substituent. Mnohé z nich sú známe alebo potenciálne karcinogény. Najjednoduchšou z týchto chemikálií je naftalén, s dvoma aromatickými kruhmi, ako aj tricyklické zlúčeniny ruténium a fenantrén.

Polycyklické aromatické uhľovodíky sú neutrálne, nepolárne molekuly nachádzajúce sa v ložiskách uhlia a dechtu. Tiež organické látky pri neúplnom spaľovaní (napr. Motor a spaľovňa, pri lesných požiaroch pri spaľovaní biomasy atď.). Napríklad sa vyrába neúplným spaľovaním uhlíkových palív, ako je palivové drevo, drevené uhlie, mastnoty a tabak. Tiež sa nachádza v spáleného mäsa.

Polycyklické aromatické zlúčeniny nad tromi kruhmi majú nízku rozpustnosť a nízky tlak pár vo vode. Keď vzrastá molekulová hmotnosť, tak rozpustnosť aj tlak pár sa znižujú. Bicyklické polycyklické aromatické zlúčeniny majú nižšiu rozpustnosť a tlak pár. Polycyklické aromatické zlúčeniny sa preto častejšie vyskytujú v pôde av sedimentoch ako vo vode a vo vzduchu. Avšak polycyklické aromatické zlúčeniny sa často nachádzajú na suspendovaných časticiach vo vzduchu.

Mnohé polycyklické aromatické zlúčeniny boli definované ako karcinogény. Správy z klinických štúdií naznačujú, že dlhodobé vystavenie vysokým koncentráciám polycyklických aromatických zlúčenín môže spôsobiť rakovinu kože, rakovinu pľúc, rakovinu žalúdka a rakovinu pečene. Polycyklické aromatické zlúčeniny môžu zničiť genetický materiál v tele, spustiť rast rakovinových buniek a zvýšiť výskyt rakoviny.

Keď sa zvýši molekulová hmotnosť, zvýši sa aj karcinogenita polycyklickej aromatickej zlúčeniny a akútna toxicita sa zníži. Polycyklická aromatická zlúčenina, benzo [a] pyrén (benzo [a] pyrén), bol prvým chemickým karcinogénom, ktorý sa objavil.

prihláška

Polymerové expanzné činidlo

Zmršťovanie objemu polyméru počas polymerizácie alebo tuhnutia je spôsobené silou van der Waals medzi monomérnymi molekulami v kvapalnom stave alebo nezosieťovanými molekulami s dlhým reťazcom a vzdialenosť medzi molekulami je veľká; po polymerizácii alebo zosieťovaní, vzdialenosti kovalentnej väzby medzi konštrukčnými jednotkami majú za následok len zmrštenie objemu polyméru. Uvádza sa, že zmršťovanie je niekedy smrteľné pre polymér, čo spôsobuje zrýchlené starnutie polyméru, deformáciu a zníženie celkového výkonu. Na vyriešenie problému zmrštenia objemu vytvrdzovania polymérom chemici vynakladali neustále úsilie, ale vo všeobecnosti môžu iba znižovať a nemôžu úplne eliminovať zmršťovanie objemu. Až 1972, Bailey a spol. vyvinuli rad spirozlúčenín a zistili, že tieto zlúčeniny sú polymerizované. Keď sa zväzok nezmení, rozširuje sa. Objav rozšírených monomérov prilákal záujem mnohých vedcov a vykonalo sa veľa výskumov. Expandované monoméry sa stali veľmi aktívnymi funkčnými polymérnymi materiálmi. Štruktúrované zlúčeniny, ako je spiro ortoester a spiroortokarbonát, sú dobré expanzné monoméry a používajú sa pri príprave kompozitov vysokej pevnosti, vysoko účinných spojív, biologicky rozložiteľných polymérnych materiálov a medicínskych polymérnych materiálov. Modifikácia polymérov na všeobecné použitie a syntéza oligomérov s funkčnými skupinami.

elektroluminiscenčné

Či organická zlúčenina vyžaruje svetlo alebo nie, a vlnová dĺžka emisie svetla a účinnosť svetelných emisií závisia hlavne od chemickej štruktúry. Fluorescencia sa zvyčajne vyskytuje v molekulách s pevnými rovinami a konjugovanými systémami, čo zvyšuje účinok konjugácie elektrónov a koplanaritu molekúl, čo je prospešné na zlepšenie fluorescenčnej účinnosti. Existuje veľa organických látok svetlo-tmavo. Hlavnými typmi sú: spiro kruh, poly-p-fenylénvinylén, polytiofén, polytiadiazol a kovové koordinačné zlúčeniny. Medzi nimi spirocyklické aromatické zlúčeniny majú veľké konjugované systémy a dobrú tuhosť a koplanaritu, vysokú teplotu skleného prechodu a vysokú tepelnú stabilitu. Zariadenie EL je jednoduché a nevyžaduje zložité vybavenie, takže je možné počas výrobného obdobia znížiť výrobné náklady a ľahko pripraviť veľkoplošné zariadenia.

pesticíd

Kondenzovaný kruh a spirozlúčenina obsahujúca heteroatóm nie je ľahké produkovať rezistenciu vďaka svojmu jedinečnému mechanizmu pôsobenia a dostali rozsiahlu pozornosť pri vývoji pesticídov. Napríklad: Rudi a kol. 3,9-tetraoxa-2,4,8,10-difosfaspiro [3,9] undekan-5.5-dioxid a sulfid Vodík reagoval na syntézu novej spirozlúčeniny 3,9-dihydro-3,9-dithio-3,9-tetraoxa-2,4,8,10-difosfo [3,9] undekan. Jeho deriváty sú novou triedou organofosfátových insekticídov a herbicídov, ktoré účinne odstraňujú horčica, ambróziu atď. Z pšenice, obilnín, bavlny a sójových bôbov.