Blogas

Viskas, ko jums reikia žinoti apie spiro junginius

Viskas, ko jums reikia žinoti apie spiro junginius

Įvadas į Spiro junginius

Spiro junginys yra organinis junginys, kuriame du bicikliniai žiedai yra sujungti vienu atomu. Gamtoje žiedų struktūros gali būti iš esmės vienodos arba skirtingos, o atomų, jungiančio du žiedus, vadinamas spiroatom (spiralinis atomas), dažniausiai tai yra 4 anglies rūšis (dar vadinama spiraline anglimi), ir ji gali taip pat gali būti silicis, fosforas ar arsenas. Spiro atomas paprastai yra ketvirčio anglies atomas. Spiro sudėtis bus naudojama skliausteliuose, norint atskirti žiedų skaičių. Žiedo numeris taip pat yra pats spiro elementas, o nedidelis skaičius bus prieš skaičių ir atskirtas taškais.

Mažiausiai du žiedai molekulėje turi anglies atomą (kituose junginiuose, kituose atomus, tokiuose kaip silicis, fosforas, arsenas ir kt.). Du žiedai yra ant dviejų plokštumų, statmenų viena kitai: tinkamai pakeistos spiro junginiai yra chiraliniai ir gali būti išskiriami į optinius izomerus (žr. Optinę izomeriją). Formos požiūriu propadienas H2C = C = CH2 yra paprasčiausias spiro žiedas ir tinkamai pakeistas propadienas, toks kaip 1,3-propadienidinė rūgštis, yra optiškai aktyvus ir gali būti skaidomas į du optiškai aktyvius izomerus. kūnas.

Klasifikacija

(1) Pagal spiro atomų skaičių spiro junginį galima suskirstyti į vieną spiro junginį, dispiro, trigubą spiro ir daugiasvirusį junginį, turinčią daugybę spiro atomų.

(2). Karbociklinis spiro junginys ir heterociklinis spiro junginys gali būti klasifikuojami priklausomai nuo turimo atomo tipo ir kai anglies atomas, sudarantis karbociklinį spiro junginį, yra pakeistas kitu atomu, susidaro heterociklinis spiro junginys.

(3) Pagal žiedo tipą jis gali būti suskaidytas į prisotintus, nesočiuosius, aromatinius ir alifatinius spiro junginius.

(4) koordinačių heterospiraciniai junginiai. Spiro atomas spiro junginyje gali būti anglies atomas arba kiti elementai, tokie kaip Si, N, P, Ge ir panašiai. Jei spiro atomas yra metalo atomas, paprastai susidaro koordinačių ryšys, ir toks spiro junginys vadinamas koordinuojančiu heterocikliniu junginiu.

Polimerinis spiro junginys

Polimerinis spiro junginys yra dviejų ar daugiau spiro atomų, kaip trijų ar daugiau žiedų derinys. Nurodant spiro junginį, skaitmeninis būdvardis, kuris prideda di-, tri-, tetra-, ..., ir tt prie pavadinimo, reiškia spiroatomų, kurie atsiranda tarp žiedų, skaičių. Spiro komponento atomai buvo sistemingai sunumeruoti. Polispirociklinio junginio terminologija prasideda žiedine molekule, jungiančia spiroatomą, vadinamą terminiu žiedu. Šios polispirociklinės molekulės gali turėti du ar daugiau galinių žiedų ir yra prijungtos prie daugiaspirocentinio junginio. Tarp jų tik vienas spiralinis atomas yra sujungti vienas su kitu. Terminalo žiedo nomenklatūrą inicijuoja atomas šalia spiro atomo, pažymėtas kaip numeris 1, o molekulė skaičiuojama pradedant nuo molekulės.

Du ar daugiau terminalinių žiedų, pradinis žiedo numeris turi kitą pasirinkimo būdą. Kai pirmasis spiroatomas sunumeruotas, vėlesni spiro junginiai turi būti prijungti prie mažiausios įmanomos spiralės. Numeravimas. Tarkime, yra junginys su dviem galiniais žiedais, vienas su 6 atomais, kitas - su 8 atomais. Numeravimas prasideda su 6 atomų žiedu, nes po numeracijos spiroatom bus sunumeruotas 6. Jei prasideda žiedas, susidedantis iš 8 atomų, spiroatom bus sunumeruotas 8. Numerio kryptį nustato spiroatomas (pradedamas nuo pirmojo spiroatomo iš jau užimto ​​terminalinio žiedo). Tarkime, kad sraigės atomas pradeda numeruoti vienoje kryptyje, o jei skaičius yra mažesnis už skaičių kitoje kryptyje, pasirenkamas sraigės atomas. Kreipimasis su mažesniu skaičiumi naudojamas pavadinimams pradėti. Vėlesniame spiraliniame atomais skaičiaus dydis nėra toks svarbus. Kai kuriais atvejais pirmi du, trys, keturi ar daugiau spiroatomų bus užprogramuoti to paties numerio, nesvarbu, kokia kryptimi jie yra. Numeravimo krypties parinkimas yra pasirinktas numeracijos procese, kai susiduria su skirtingu sraigto atomų skaičiumi ir pasirenkama mažesnių skaičių spiralinių atomų kryptis. Pvz., Jei numeracijos sistema vienoje kryptyje, kiekvieno spiroatomo skaičius yra 3, 5, 7, 10 ir spiroatomų skaičius kitoje kryptyje yra 3, 5, 7, 9, tada antrojo numerio kryptis yra pasirinktas. . Tokiu atveju pirmojo skaičiaus kryptimi skaičius tarp dviejų spiralinių atomų yra 7 ir 10, o priešinga kryptimi - 7 ir 9. Po to bet kurio sraigto atomo numeravimas nėra svarbus, o numeravimo kryptis nustatoma pagal skaičiaus 9 kryptį.

Skaičiuojant daugybę spiro žiedų, pirmas skaičius skliausteliuose rodo, kad pirmajame žiede, arčiausiai spiro atomo, yra atomas pirmajame skaičiuje. Likusieji skaičiai rodo skaičių atomų tarp spiro atomų arba terminio žiedo atomų. Kiekvienas numeris yra atskirtas laikotarpiu (angl. Periodas). Šiame pavyzdyje prieš pirmąjį spiroatomą (1) yra du atomai (numeruojami 2 ir 3). Tarp 3 ir 4 spirotomų nėra atomų, ir tas pats pasakytina apie spirotomas 4 ir 5, 5 ir 6. Antrame gniaužtuviniame žiede yra du atomai, 6 ir 5, 5 ir 4, tarp jų yra 4 ir 3.

Todėl gaunama seka [2.0.0.0.2.1.1.1]. Pavyzdyje dešinėje yra du spirotomai, todėl prasideda vardas dispiro. Pirmajame terminaliniame žiede yra du atomai, nurodantys pavadinimą dispiro [2. Be to, kitame garsiniame žiede tarp dviejų spirotomų yra vienas ir keturi atomai, išryškinant pavadinimą dviem sraigėmis [2.1.3 5. Antrasis spiroatomas, sunumeruotas 5, buvo pridėtas kaip kelias, kuris susidarys po atomų skaičiaus po atomų skaičiaus galutiniame žiede, paskutinį kartą pridedant 9 ir 10 atomus tarp 3 ir 5 spiroatomų. Tada įpilkite alkano, turinčio toks pat skaičius spiro junginio, dekano, vardino ispiro [2.1.3 5 .2 3] dekano atomų pagal pavadinimą.

Bendroji spiro junginių nomenklatūra
Monospirociklinis junginys nustato pagrindinio angliavandenio pavadinimą pagal bendrą anglies atomų skaičių, susijusį su žiedo formavimu; visi spiro žiedo atomai sunumeruoti mažojo žiedo tvarka, o didysis žiedas ir spiro atomai yra kuo mažesni; tada po jų yra kvadratinės skliaustuose. Viso žiedo numeracijos seka skaičiuojama pagal anglies atomų skaičių, įterptų tarp atitinkamų spiro atomų, plius prieš grandinės angliavandenilio pavadinimą, atitinkantį visą žiedą; skaičiai atskiriami apatiniu tašku, tokiu formu: sraigė [a, b] alkanas.

Hibridinis sraigtas

Heteropiralinio žiedo anomero efektas reiškia, kad dviejų elektronų teigiamų atomų arba vienišų elektronų porų formos yra priešingoje kryptyje, siekiant sumažinti molekulės dipolio momentą ir sumažinti intramolekulinės energijos kiekį. Iš 1968 Descotes tyrimų grupė pirmiausia pasiūlė anomerinį efektą. Studijuodami biciklinį acetalį, jie nustatė, kad abu junginiai, pateikti žemiau pateiktame paveikslėlyje, yra 57% cis izomero ir 43% trans izomero pusiausvyros mišinyje esant 80 C. Cis izomero santykis trans. Izomeras buvo stabilus su energijos skirtumas 0.71 kJ / mol. Dėl comino izomero anomero poveikio trans izomeras neturi tokio poveikio.

Chiralija

Kai kurie sraigės junginiai turi ašinę chiralumą. Spiroatomai gali būti chiraliniai centrai, net jei jiems trūksta keturių skirtingų pakaitų, reikalingų stebėti chiralumą. Kai du žiedai yra vienodi, CIP sistema priskiria didesnį prioritetą pratęsti vieno žiedo pratęsimą ir dar vieną mažesnio prioriteto žiedą. Jis gali būti taikomas, kai žiedas nėra panašus.

Ciklinius junginius galima klasifikuoti pagal šiuos kriterijus:

• Aliciklinis junginys

Tai yra organinis junginys, kuris yra ir alifatinis junginys, ir ciklinis junginys. Juose yra vienas arba daugiau sočių arba nesočiųjų karbociklinių žiedų, tačiau žiedai nėra aromatiniai.

• naftenas

Pagal žiedo dydį, naftenai gali būti klasifikuojami kaip smulkūs, vidutiniai ir dideli. Ciklopropanas ir ciklobutaanas laikomi mažais. Paprastai ciklopentanas, cikloheksanas, cikloheptanas ir ciklooktanas yra ciklotridekanas yra vidutinio dydžio, o didesni laikomi dideliais naftenais.

Cikloolefinas

Tai yra ciklinis angliavandenilis, turintis anglies dvideginio anglies-anglies jungtį. Paprasti cikliniai monoolefinai apima ciklopropeną, ciklobuteną, ciklopenteną ir ciklohekseną, o cikliniams polinams yra ciklopropadieno, ciklobutideno, ciklopentadieno. Laukti. Tam tikri cikliniai olefinai, tokie kaip ciklobutenas ir ciklopentenas, gali būti polimerizuoti kaip monomerai polimerų formavimui.

• Aromatinis angliavandenilis

Paprasčiausi ir svarbiausi aromatiniai angliavandeniliai yra benzenas ir jo homologai, tokie kaip toluenas, ksilenas, etilbenzenas ir pan. Kai kurių aromatinių žiedų sudėtyje nėra aromatinių angliavandenilių, bet jose esantys anglies atomai yra pakeisti azotu, deguonimi, siera ir kitais elementais. Mes juos vadiname heterociklais, pvz., Penkiais juaniais, tokiais kaip furanas. Žiede yra deguonies atomas, o pirolyje yra azoto atomo.Tiofenas turi sieros atomą ir pan.

Ir aromatines medžiagas galima suskirstyti į:

• Monociklinis aromatinis angliavandenilis
• Policiklinis aromatinis angliavandenilis
Aromatiniai angliavandeniliai, kurių grandinės forma paprastai vadinami alifatiniais arenais, o bendri alifatiniai aromatiniai angliavandeniliai yra toluenas, etilbenzenas, stirenas ir panašūs.
• heterociklinis junginys

Jį sudaro aromatinis žiedas, kuriame nėra heterociklinio žiedo arba pakaito. Daugelis iš jų yra žinomi ar galimi kancerogenai. Paprasčiausias iš šios cheminės medžiagos yra naftalenas, du aromatiniai žiedai, taip pat tricikliniai junginiai - rutenis ir fenantrenas.

Policikliniai aromatiniai angliavandeniliai yra neutralios, nepolinės molekulės, randamos akmens anglių ir deguto nuosėdose. Jie taip pat yra organinės medžiagos, susidarančios dėl neišsamios degimo (pvz., Variklis ir deginimo įrenginys, miško gaisrai biomasės deginime ir kt.). Pvz., Jis gaminamas dėl neišsamios anglies turinčių degalų, tokių kaip malkos, medžio anglis, riebalai ir tabakas, deginimo. Taip pat randama apkeptoje mėsoje.

Policikliniai aromatiniai junginiai virš trijų žiedų turi mažą tirpumą ir mažą garų slėgį vandenyje. Kai molekulinė masė padidėja, sumažėja tirpumas ir garų slėgis. Bicikliniai policikliniai aromatiniai junginiai turi mažesnį tirpumą ir garų slėgį. Todėl polikliktiliniai aromatiniai junginiai dažniau randami dirvožemyje ir nuosėdose, nei vandenyje ir ore. Tačiau policikliniai aromatiniai junginiai dažniausiai randami ant suspenduotų dalelių ore.

Daugelis policiklinių aromatinių junginių yra apibrėžiami kaip kancerogenai. Klinikinių tyrimų ataskaitose teigiama, kad ilgalaikis didelės koncentracijos policiklinių aromatinių junginių poveikis gali sukelti odos vėžį, plaučių vėžį, skrandžio vėžį ir kepenų vėžį. Policikliniai aromatiniai junginiai gali sunaikinti genetinę medžiagą organizme, sukelti vėžinių ląstelių augimą ir didinti vėžio dažnumą.

Kai padidėja molekulinė masė, padidėja ir policiklinių aromatinių junginių kancerogeniškumas, o ūmus toksiškumas sumažėja. Policiklinis aromatinis junginys Benzo [a] pirenas (Benzo [a] pirenas) buvo pirmasis cheminis kancerogenas, kurį reikia aptikti.

taikymas

Polimero plėtimosi agentas

Polimero kiekio susitraukimas per polimerizaciją ar kietinimą yra susijęs su Van der Waalso jėga tarp monomero molekulių skystoje būsenoje arba nesuderintos ilgos grandinės molekulėmis, o atstumas tarp molekulių yra didelis; po polimerizacijos ar kryžminio susiejimo, kovalentinių ryšių atstumai tarp struktūrinių vienetų sąlygoja polimero tūrio susitraukimą. Minėta, kad karščio sumažėjimas kartais yra mirtinas polimerui, pvz., Sukelia pagreitintą polimero senėjimą, deformaciją ir sumažina bendrą veikimą. Siekiant išspręsti polimerinio kietėjimo susitraukimo problemą, chemikai padarė nenutrūkstamas pastangas, tačiau paprastai jie gali tik sumažinti ir visiškai nesumažinti tūrio susitraukimo. Iki 1972, Bailey ir kt. sukūrė spiro junginių seriją ir nustatė, kad šie junginiai yra polimerizuoti. Kai tomas nesikeičia, jis išplečiamas. Išplėstų monomerų atradimas sulaukė daugelio mokslininkų susidomėjimo ir buvo atlikta nemažai tyrimų. Išplėstiniai monomerai tapo labai aktyviais funkcinėmis polimerinėmis medžiagomis. Struktūruoti junginiai, tokie kaip spiroortoesteriai ir spiro-orto-karbonatas, yra geri išsiplėtimo monomerai ir naudojami aukšto atsparumo kompozitams, aukštos kokybės rišikliams, biologiškai skaidomoms polimerinėms medžiagoms ir medicininėms polimero medžiagoms gaminti. Bendros paskirties polimerų modifikavimas ir oligomerų su funkcinėmis grupėmis sintezė.

Elektroluminescencija

Nesvarbu, ar organinis junginys išskiria šviesą, šviesos spinduliavimo bangos ilgis ir šviesos spinduliavimo efektyvumas daugiausia priklauso nuo cheminės struktūros. Fluorescencija paprastai vyksta molekulėse su standžiais plokštumais ir konjuguotais sistemomis, kuri stiprina elektronų konjugacijos efektą ir molekulių koplanarumą, kuris yra naudingas fluorescencijos efektyvumui pagerinti. Yra daug ekologiškų šviesiai tamsių medžiagų. Pagrindiniai tipai yra: spiro žiedas, poli-p-fenilenas vinilenas, politiofenas, politiadiazolas ir metalo koordinavimo junginiai. Tarp jų ir spirocikliniuose aromatiniuose junginiuose yra didelės konjugacijos sistemos, geras standumas ir koplanarumas, aukšta stiklėjimo temperatūra ir aukštas terminis stabilumas. "EL" įrenginys yra paprastas procesas ir nereikalauja sudėtingos įrangos, todėl galima sumažinti gamybos sąnaudas per laikotarpį ir lengvai paruošti didelio ploto įrenginius.

pesticidas

Koncentruotas žiedas ir spiro junginys, turintis heteroatomą, dėl jų unikalaus veikimo mechanizmo nesunku pasipriešinti atsparumui ir daug dėmesio skiria pesticidų vystymui. Pavyzdžiui: Rudi ir kt. pranešė 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfaspiro [5.5] undekano-3,9-dioksido ir sulfido. Vandenilis buvo reaguotas, kad būtų sintezuotas naujas spiro junginys, 3,9-dihidro-3,9-ditio-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfu [5.5] Undecane. Jo dariniai yra nauja klasė organofosfatinių insekticidų ir herbicidų, kurie iš kviečių, grūdų, medvilnės ir sojos pupelių efektyviai pašalina garstyčias, ambrozę ir kt.