Blogs

Viss, kas jums jāzina par spiro savienojumiem

Viss, kas jums jāzina par spiro savienojumiem

Ievads spiro savienojumos

Spiro savienojums ir organisks savienojums, kurā divi bicikliskie gredzeni ir savienoti ar vienu atomu. Dabā gredzenu struktūras var būt būtībā vienādas vai atšķirīgas, un atomu, kas savieno abus gredzenus, sauc par spiroatomu (spirāles atomu), parasti tas ir 4 ogleklis (pazīstams arī kā spirālveida ogleklis), un tas var arī ir silīcijs, fosfors vai arsēns. Spiro atoms parasti ir četrpadsmitais oglekļa atoms. Spiro savienojums izmantos iekavas, lai rakstītu gredzenu skaitu atsevišķi. Zvana skaitlis satur arī spiro atomu, un nelielais skaitlis atrodas blakus skaitlim un atdalīts ar punktu.

Vismaz diviem gredzeniem molekulā ir oglekļa atoms (citos savienojumos, citos atomos, piemēram, silīcijs, fosfors, arsēns uc). Abi gredzeni atrodas divās perpendikulārās līnijās: piemēroti aizvietoti spiro savienojumi ir hirālie un tos var izkliedēt optiskajos izomēros (sk. Optisko izomerismu). Formas ziņā propandiēns H2C = C = CH2 ir vienkāršākais spiro gredzens, un atbilstoši aizvietots propadiēns, piemēram, 1,3-propadienedīnskābe, ir optiski aktīvs un to var sadalīt divos optiski aktīvos izomēros. ķermenis

Klasifikācija

(1) Saskaņā ar spiro atomu skaitu spiro savienojumu var klasificēt vienā spiro savienojumā, dispiro, trīskāršajā spiro un daudzu spirāļu savienojumā, kas satur daudz spiro atomu.

(2). Karbociklisko spiro savienojumu un heterociklisko spiro savienojumu var klasificēt atkarībā no saturā esošā atoma veida un, kad oglekļa atoms, kas veido karbociklisko spiro savienojumu, ir aizvietots ar citu atomu, izveidojas heterocikliskā spirāle.

(3) Saskaņā ar gredzena tipu to var iedalīt piesātinātajā, nepiesātinātajā, aromātiskajā un alifātiskajā spiro savienojumā.

(4) Koordinācija heterospirociklisko savienojumu. Spiro atoms spiro savienojumā var būt oglekļa atoms vai citi elementi, piemēram, Si, N, P, Ge un tamlīdzīgi. Ja spiro atoms ir metāla atoms, parasti tiek veidota koordinātu saite, un šādu spiro savienojumu sauc par koordinējošu heterociklisko savienojumu.

Polimēriskais spiro savienojums

Polimēra spiro savienojums ir divu vai vairāku spiro atomu kombinācija kā trīs vai vairāk gredzeni. Nosaucot spiro savienojumu, skaitlisks īpašības vārds, kas pie nosaukuma pievieno di-, tri-, tetra-, ..., nozīmē spiro atomu skaitu, kas pastāv atsevišķi starp gredzeniem. Spiro savienojumā esošie atomi ir sistemātiski numurēti. Polispirociiklisko savienojumu terminoloģija sākas ar gredzenveida molekulu, kas savieno spiro atomu, ko sauc par gala gredzenu. Šīm polispirociikliskajām molekulām var būt divi vai vairāki gala gredzeni un tie ir pievienoti daudzsipiicikliskajam savienojumam. Starp tiem viens otram ir savienots tikai viens spirālveida atoms. Termināla gredzenā esošo nomenklatūru sāk ar atomu pie spiro atoma, kas marķēts ar numuru 1, un pēc tam molekulu numurē, sākot ar molekulu.

Diviem vai vairākiem gala gredzeniem, termināļa gredzena sākuma skaitam būs vēl viena atlases metode. Kad pirmais spiroatoms ir numurēts, nākamie spiro savienojumi ir jāpiesaista pie mazākās iespējamās spirāles. Numerācija. Pieņemsim, ka ir savienojums ar diviem gala gredzeniem, viens ar 6 atomu un otru ar 8 atomu. Numerācija tiek sākta ar 6 atomu gredzenu, jo pēc numerācijas spiroatomam jābūt numurētam 6. Ja sākas gredzens, kas sastāv no 8 atoma, spiroatomam jābūt numurētam 8. Numerācijas virzienu nosaka spiroatoms (sākot ar jau numurētu termināla gredzenu pirmo spiroatomu). Pieņemsim, ka gliemežu atoms sāk numerāciju vienā virzienā, un, ja skaitlis ir mazāks par citu virzienu skaitu, tiek izvēlēts gliemežu atoms. Virziens ar mazāku skaitu tiek izmantots nosaukumu uzsākšanai. Sekojošā spirālveida atoma skaitļa lielums nav tik svarīgs. Dažos gadījumos pirmie divi, trīs, četri vai vairāk spirotomi tiks ieprogrammēti vienam un tam pašam skaitam neatkarīgi no tā, kurš virziens ir numurēts. Numerācijas virziena izvēle tiek izvēlēta pēc numerācijas procesa, kad ir sastopams cits skrūvju atomu skaits, un ir izvēlēts apakšējā skaitļa spirālveida atomu virziens. Piemēram, ja numerācijas sistēma vienā virzienā, katra spiroatoma numurs ir 3, 5, 7, 10 un spirotomu skaits otrā virzienā ir 3, 5, 7, 9, tad otrā skaitļa virziens ir izvēlēts. . Šādā gadījumā pirmā skaitļa virzienā skaitlis starp diviem spirālveida atomi ir 7 un 10, un pretējā virzienā - 7 un 9. Pēc tam neviena skrūves atoma numerācija nav svarīga, un numerācijas virziens ir noteikts pēc skaitļa 9 virziena.

Vairāku spiro gredzenu nosaukumos pirmais skaitlis iekavās norāda, ka pirmajā gredzenā tuvākajā spiro atoma pirmais skaitlis ir pirmais skaitlis. Atlikušie skaitļi apzīmē atomu skaitu starp spiro atomiem vai atomu termināla gredzenā. Katrs numurs ir atdalīts ar periodu (angļu valodas periods). Šajā piemērā pirms pirmā spiroatoma (1) ir divi atomi (numurēti ar 2 un 3). Starp atomiem 3 un 4 nav spirotomu, un tas pats attiecas arī uz spirotomām 4 un 5, 5 un 6. Otrajā termināla gredzenā ir divi atomi, 6 un 5, 5 un 4, un viens ir starp 4 un 3.

Tādēļ tiek iegūta secība [2.0.0.0.2.1.1.1]. Piemēram, labajā pusē, ir divi spirotomi, tāpēc sākas nosaukums dispiro. Pirmajā termināļa gredzenā ir divi atomi, kas norāda nosaukumu dispiro [2. Tālāk ir viens un četri atomi citā termināla gredzenā starp abiem spirotomiem, atklājot nosaukumu divas gliemeži [2.1.3 5. Otrais spiroatoms ar numurētu 5 ir pievienots kā ceļš, kas saskarsies ar atomu skaitu pēc atomu skaita gala gredzenā, pēdējo reizi pievienojot 9 un 10 atomus starp 3 un 5 spiroatomiem. Pēc tam pievieno alkānu, kuram ir vienāds skaits spiro savienojuma, dekāna, minētā spiros [2.1.3 5 .2 3] dekaņa atomu pēc nosaukuma.

Spiro savienojumu vispārējā nomenklatūra
Monospirociikliskais savienojums nosaka etilēna ogļūdeņraža nosaukumu, ņemot vērā kopējo gredzenveida veidošanā iesaistīto oglekļa atomu skaitu; visi spiro gredzena atomi ir numurēti mazā gredzena secībā, un lielais gredzens un spiro atomi tiek samazināti; tad tiem seko kvadrātiekavas. Visa gredzena numerācijas secību skaitliski norāda ar oglekļa atomu skaitu, kas ieslīdēts starp attiecīgajiem spiro atomiem, kā arī ķēdes ogļūdeņraža nosaukuma priekšā, kas atbilst visam gredzenam; ciparus atdala zemāks punkts, šādā formā: gliemeža [a, b] alkāns.

Hibrīda skrūve

Heteropirāļa gredzena anomeriskā ietekme nozīmē, ka konformācijā divi elektronu pozitīvi atomi vai vientuļi elektronu pāri atrodas pretējā virzienā, lai samazinātu molekulas dipola momentu un samazinātu molekulu enerģiju. In 1968 Descotes pētījumu komanda vispirms ierosināja anomerisku efektu. Izpētot biciklisko acetālu, viņi atklāja, ka divi savienojumi attēlā zemāk satur 57% no cis izomēra un 43% no trans izomēra līdzsvara maisījumam 80 C. Cis izomēra attiecība trans Izomērs bija stabils ar enerģijas starpība 0.71 kJ / mol. Ņemot vērā cis izomēra anomērisko efektu, trans izomēram šāda efekta nav.

Hiralitāte

Dažiem gliemežu savienojumiem ir aksiāla hiralitāte. Spiroatomi var būt hirālie centri, pat ja tiem trūkst četru dažādu aizstājēju, kas vajadzīgi hiralitātes novērošanai. Ja abi gredzeni ir vienādi, CIP sistēma piešķir augstāku prioritāti, lai pagarinātu viena zvana pagarinājumu un vienu citu zvana ar zemāku prioritāti. To var lietot, ja gredzens nav līdzīgs.

Cikliskos savienojumus var klasificēt pēc šādiem kritērijiem:

• Aliciklisks savienojums

Tas ir organisks savienojums, kas ir gan alifātiskais savienojums, gan ciklisks savienojums. Tie satur vienu vai vairākus piesātinātus vai nepiesātinātus karbocikliskus gredzenus, bet gredzeni nav aromātiski.

• naftenisks

Atkarībā no gredzena lieluma, nafteņus var klasificēt mazos, vidējos un lielos. Ciklopropānu un ciklobutānu uzskata par mazu. Kopējais ciklopentaāns, cikloheksāns, cikloheptāns un ciklokstāns līdz ciklotridekānam ir vidēji lieli, un lielāki tiek uzskatīti par lieliem naftēniem.

Cikloolefīns

Tas ir ciklisks ogļūdeņradis ar oglekļa-oglekļa oglekļa-oglekļa divkāršo saiti. Vienkārši cikliskie monoolefīni ietver ciklopropēnu, ciklobuteni, ciklopentenu un cikloheksēnu, bet cikliskajos polēnos ir ciklopropadiens, ciklobutabīns, ciklopentadiēns. Pagaidiet Daži cikliskie olefīni, piemēram, ciklobutenīns un ciklopentena, var tikt polimerizēti kā monomēri, lai veidotu polimērus.

• Aromātiskais ogļūdeņradis

Vienkāršākie un svarīgākie aromātiskie ogļūdeņraži ir benzols un tā homologi, piemēram, toluols, ksilols, etilbenzols un tamlīdzīgi. Dažos aromātiskajos gredzenos aromātiskie gredzeni nav pilnībā benzola struktūras, bet tajos oglekļa atomus aizvieto slāpeklis, skābeklis, sērs un citi elementi. Mēs tos saucam par heterocikliem, piemēram, pieci juani, piemēram, furānu. Gredzens ietver skābekļa atomu un pirols satur slāpekļa atomu. Tifēns satur sēra atomu un tamlīdzīgus savienojumus.

Un aromātiskās vielas var iedalīt:

• monociklisks aromātisks ogļūdeņradis
• Policiklisko aromātisko ogļūdeņražu
Aromātiskie ogļūdeņraži ar ķēžu formu parasti tiek saukti par alifātiskiem arēniem, un parastajiem alifātiskajiem aromātiskajiem ogļūdeņražiem ir toluols, etilbenzols, stirons un tamlīdzīgi produkti.
• heterociklisks savienojums

Tas sastāv no aromātiska gredzena, kas nesatur heterociklisku gredzenu vai aizvietotāju. Daudzi no tiem ir zināmi vai iespējami kancerogēni. Vienkāršākais no šīs ķīmiskās vielas ir naftalīns ar diviem aromātiskajiem gredzeniem, kā arī tricikliskie savienojumi - rutēnijs un fenantrēns.

Policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži ir neitrālas, nepolārās molekulas, kas atrastas akmeņogļu un darvas nogulumos. Viņi arī organiskās vielas ar nepilnīgu sadedzināšanu (piemēram, dzinējs un sadedzināšanas iekārta, meža ugunsgrēki biomasas sadegšanas laikā uc). Piemēram, to ražo, nesabojājot oglekļa degvielas, piemēram, malku, kokogles, taukus un tabaku, sadegšanu. Arī atrodams arī ķiploku gaļā.

Policikliskie aromātiskie savienojumi virs trim gredzeniem satur zemu šķīdību un zemu tvaika spiedienu ūdenī. Kad molekulmasa palielinās, gan šķīdība, gan tvaika spiediens samazinās. Bicikliskiem policikliskajiem aromātiskajiem savienojumiem ir zemāka šķīdība un tvaika spiediens. Policikliskie aromātiskie savienojumi tādēļ biežāk sastopami augsnē un nogulumos nekā ūdenī un gaisā. Tomēr policikliskajiem aromātiskajiem savienojumiem bieži vien ir suspendēto daļiņu gaisā.

Daudzi policikliskie aromātiskie savienojumi ir definēti kā kancerogēni. Klīnisko pētījumu ziņojumi liecina, ka ilgstoša policiklisko aromātisko savienojumu koncentrācija var izraisīt ādas vēzi, plaušu vēzi, kuņģa vēzi un aknu vēzi. Policikliskie aromātiskie savienojumi var iznīcināt ģenētisko materiālu organismā, izraisīt vēža šūnu augšanu un palielināt vēža sastopamību.

Ja palielinās molekulmasa, palielinās arī policiklisko aromātisko savienojumu kancerogenitāte, un tiek samazināta akūtā toksicitāte. Policiklisko aromātisko savienojumu Benzo [a] pirēna (Benzo [a] pirēna) bija pirmais ķīmiskais kancerogēns, kas jāatklāj.

iesniegums

Polimēru izplešanās aģents

Polimēra tilpuma sarukumu polimerizācijas vai cietēšanas laikā rada van der Vaalsa spēks starp monomēru molekulām šķidrā stāvoklī vai nesaistītām garās ķēdes molekulām, un attālums starp molekulām ir liels; pēc polimerizācijas vai šķērssijas, covalento saišu attālumi starp struktūrvienībām vienīgi izraisa polimēra tilpuma saraušanos. Tiek pieminēts, ka polimēram saraušanās reizēm ir nāvējoša, piemēram, izraisot polimēra paātrinātu novecošanu, deformāciju un kopējo veiktspēju. Lai atrisinātu polimēru cietēšanas apjoma sarukšanas problēmu, ķīmiķi ir veikuši neveiksmīgus centienus, taču parasti tie var tikai samazināt un pilnībā nesamazināt tilpuma saraušanos. Līdz 1972, Bailey et al. izstrādāja virkni spiro savienojumu un konstatēja, ka šie savienojumi ir polimerizēti. Ja skaļums nesamazina, tas paplašinās. Paplašinātu monomēru atrašana ir piesaistījusi daudzu zinātnieku intereses un ir veikts daudz pētījumu. Paplašinātie monomēri ir kļuvuši par ļoti aktīviem funkcionāliem polimēru materiāliem. Strukturētie savienojumi, tādi kā spiroortoesteri un spiroorto-karbonāts, ir labi izplešanās monomēri, un tie ir izmantoti augstas stiprības kompozītu, augstas efektivitātes saistvielu, bioloģiski noārdāmu polimēru materiālu un medicīnisko polimēru materiālu sagatavošanā. Vispārēja pielietojuma polimēru modifikācija un oligomēru ar funkcionālajām grupām sintēze.

Elektroluminiscence

Neatkarīgi no tā, vai organiskais savienojums izstaro gaismu, un gaismas emisijas viļņa garums un gaismas emisijas efektivitāte galvenokārt ir atkarīga no ķīmiskās struktūras. Fluorescence parasti notiek molekulās ar stingrām plaknēm un konjugētajām sistēmām, kas uzlabo elektronu konjugācijas efektu un molekulu koplānojumu, kas ir lietderīgi uzlabot fluorescences efektivitāti. Ir daudz organisku gaiši tumsu materiālu. Galvenie veidi ir: spiro gredzens, poli-p-fenilēna vinilēns, politiofēns, politiadiazols un metālu koordinācijas savienojumi. Starp tiem spirocikliskie aromātiskie savienojumi ir lieli konjugētas sistēmas un laba stingrība un coplanaritāte, augsta stikla pārejas temperatūra un augsta termiskā stabilitāte. EL ierīce ir vienkārša procesa gaitā, un tai nav vajadzīgas sarežģītas iekārtas, tāpēc laika periodā ir iespējams samazināt ražošanas izmaksas un viegli sagatavot liela mēroga ierīces.

pesticīdu

Ar kondensēto gredzenu un spiro savienojumu, kas satur heteroatomu, nav viegli radīt pretestību, pateicoties to unikālajam darbības mehānismam, un pesticīdu izstrādē ir pievērsta plaša uzmanība. Piemēram: Rudi et al. ziņoja 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfāzspiro [5.5] undekaņ-3,9-dioksīds un sulfīds. Ūdeņradi reaģēja, lai sintezētu jaunu spiro savienojumu, 3,9-dihidro-3,9-ditio-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfo [5.5] undecane. Tās atvasinājumi ir jauna veida organofosfāta insekticīdi un herbicīdi, kas no kviešiem, graudaugiem, kokvilnai un sojas pupiņām var efektīvi noņemt sinepes, ragveti uc.