Блог

Всичко, което трябва да знаете за спиро съединенията

Всичко, което трябва да знаете за спиро съединенията

Въведение в спиро съединенията

Спиро съединението е органично съединение, в което два бициклични пръстена са свързани чрез един атом. В природата структурите на пръстените могат да бъдат по същество еднакви или различни, а атомът, свързващ двата пръстена, се нарича спироатом (спирален атом), обикновено е клас 4 въглерод (известен също като спирален въглерод) и може да също така са силиций, фосфор или арсен. Спиро-атомът обикновено е четвъртичен въглероден атом. Спиро съединението ще използва скобите, за да напише броя пръстени поотделно. Номерът на пръстена също съдържа самия спиро атом, а малкият номер ще бъде пред номера и ще бъде разделен с точка.

Най-малко два пръстена в една молекула споделят въглероден атом (в други съединения, други атоми като силиций, фосфор, арсен и др.). Двата пръстена са разположени на две равнини, перпендикулярни един на друг: подходящо заместени спиросъединения са хирални и могат да бъдат разделени на оптични изомери (виж оптичен изомер). По отношение на формата, пропадиенът H2C = С = CH2 е най-простият спиро пръстен и подходящо заместен пропадиен като 1,3-пропадиендионова киселина е оптически активен и може да бъде разделен на два оптично активни изомера. тяло.

Classificatio

(1) Съгласно броя спиро атоми, спиро съединението може да бъде класифицирано в единично спиро съединение, диспиро, тройно спиро и множествено спирално съединение, съдържащо множество спиро атоми.

(2) спиро съединение карбоциклен и хетероциклен спиро съединение могат да бъдат класифицирани в зависимост от вида на атома трябва да се съдържа, и когато въглеродният атом, съставляващ карбоциклен спиро съединение е заместен с друг атом, се образува хетероциклен спиро съединение.

(3) Съгласно типа пръстен, той може да бъде разделен на наситени, ненаситени, ароматни и алифатни спиро съединения.

(4) Координиране на хетероспироцикличните съединения. Спиро атомът в спиро съединението може да бъде въглероден атом или други елементи като Si, N, P, Ge и други подобни. Ако спиро атомът е метален атом, най-общо се образува координатна връзка и такова спиро съединение е означено като координиращо хетероциклично съединение.

Полимерно спиро съединение

Полимерното спиро съединение е комбинация от два или повече спиро атома като три или повече пръстена. Когато наименуваме спиро съединение, цифрово прилагателно, което добавя ди-, три-, тетра-, ... и т.н. към името означава броя на спиро атомите, които съществуват отделно между пръстените. Атомите в спиро съединението са систематично номерирани. Терминологията на полиспироцикленото съединение започва с молекула на пръстена, която свързва спиро атом, който се нарича терминален пръстен. Тези полиспироциклични молекули могат да имат два или повече терминални пръстена и са прикрепени към мулти-спироцикличното съединение. Сред тях само един спирален атом е свързан един с друг. Номенклатурата в крайния пръстен се инициира от атома до спиро атома, означен като число 1, и след това молекулата се номерира, започвайки с молекулата.

Два или повече терминални позвънявания, началният номер на клемния терминал ще има друг метод за избор. Когато първият спироатом е номериран, следващите спиро съединения трябва да бъдат свързани с възможно най-малката спирала. Номериране. Да предположим, че има съединение с два терминални пръстена, единият с 6 атоми, а другото с 8 атоми. Номерирането започва с пръстен от атоми 6, тъй като след номерирането спироатомът ще бъде номериран 6. Ако пръстена, състоящ се от атоми 8 започва, спироатомът ще бъде номериран 8. Посоката на числото се определя от спироатом (започващ от първия спироатом на вече номерирания терминален пръстен). Да предположим, че атомът на охлюва започва да се номерира в една посока и ако числото е по-малко от числото в другата посока, се избира атомът на охлюва. Посоката с по-малкия номер се използва за започване на именуване. В следващия спирален атом броят на номерата не е толкова важен. В някои случаи първите две, три, четири или повече спироатома ще бъдат програмирани на един и същ номер независимо от посоката, в която са номерирани. Изборът на посоката на номериране се избира чрез процеса на номериране, когато се среща различен брой атоми на винта и се избира посоката на долните номерирани спирални атоми. Например, ако системата за номериране в една посока, броят на всеки спироатом е 3, 5, 7, 10, а броят на спироатомите в другата посока е 3, 5, 7, 9, а след това посоката на втория номер е избрано. , В този случай в посоката на първото число броят между двата спираловидни атома е 7 и 10, а в противоположна посока - 7 и 9. Номерирането на който и да е вибрационен атом след това не е важно и посоката на номериране е определена от посоката на числото 9.

При именуване на множество спиро пръстени, първото число в скоби показва, че атомът в първия пръстен, най-близо до атома спиро, е номер едно. Останалите числа представляват броя на атомите между спиро атомите или атомите в крайния пръстен. Всяко число е разделено на период (английски период). В този пример има два атома (номерирани 1 и 2) преди първия спироатом (3). Няма атоми между 3 и 4 спироатоми и същото важи и за спироатомите при 4 и 5, 5 и 6. На втория терминален пръстен има два атома, 6 и 5, 5 и 4, а между 4 и 3 има един атом.

Поради това се получава последователността [2.0.0.0.2.1.1.1]. В примера отдясно има две спироатоми, така че започва името dispiro. В първия терминален пръстен има два атома, показващи името dispiro [2. След това има един и четири атома в другия терминален пръстен между двете спироатоми, разкривайки името две охлюви [2.1.3 5. Вторият spiroatom, номерирани 5, е добавен като път, който ще се натъкне на броя на атомите в броя на атомите в крайния пръстен, за последен път добавяне 9 и 10 атома между 3 и 5 spiroatoms и след това добавете алкан с на същият брой атоми на спиро съединението, декан, наименовано [2.1.3 5. 2 3] декан, разкрит с името.

Обща номенклатура на спиросъединенията
Монопироцикленото съединение определя името на основния въглеводород според общия брой въглеродни атоми, участващи в образуването на пръстена; всички атоми на спировия пръстен са номерирани в реда на малкия пръстен, а големият пръстен и спиро атомите са сведени до минимум; след това те са последвани от квадратни скоби. Последователността на номериране на целия пръстен е цифрово означена с броя на въглеродните атоми, затворени между съответните спиро атоми плюс пред името на верижния въглеводород, съответстващ на целия пръстен; номерата са разделени с по-ниска точка, във формата: охлюв [a, b] алкан.

Хибриден винт

Аномерният ефект на хетероспиралния пръстен означава, че два електрону-положителни атома или единични двойки електрони в конформацията са в обратна посока, за да се намали диполния момент на молекулата и да се намали вътремолекулната енергия. В 1968 изследователският екип на Descotes първо предложи аномерен ефект. Когато изследват бицикличния ацетал, те установяват, че двете съединения на фигурата по-долу съдържат 57% от цис-изомера и 43% от транс изомера в равновесната смес при 80 С. Цис-изомерното съотношение trans Изомерът е стабилен с енергийна разлика от 0.71 kJ / mol. Поради аномерния ефект на цис-изомера, транс-изомерът няма такъв ефект.

Хиралността

Някои охлюви имат аксиална хиралност. Спироатомите могат да бъдат хирални центрове, дори когато липсват четирите различни заместители, необходими за наблюдаване на хиралността. Когато двата позвънявания са едни и същи, системата CIP определя по-висок приоритет за удължаване на разширението на един пръстен и един друг пръстен с по-нисък приоритет. Може да се прилага, когато пръстенът не е подобен.

Цикличните съединения могат да бъдат класифицирани по следните критерии:

• Алициклично съединение

Това е органично съединение, което е едновременно алифатно съединение и циклично съединение. Те съдържат един или повече наситени или ненаситени карбоциклични пръстени, но пръстените не са ароматни.

• Нафтенови

Според размера на пръстена, нафтените могат да бъдат класифицирани в малки, средни и големи. Циклопропанът и циклобутанът се считат за малки. Общите циклопентан, циклохексан, циклохептан и циклооктан към циклотридекан са средно големи, а по-големи се считат за големи нафтени.

цикличните

Това е цикличен въглеводород, притежаващ вътрешновъглеродна въглерод-въглерод двойна връзка. Обикновените циклични моноолефини включват циклопропен, циклобутен, циклопентен и циклохексен, докато цикличните полиени имат циклопропадиен, циклобутадиен, циклопентадиен. Изчакайте. Някои циклични олефини, като например циклобутен и циклопентен, могат да бъдат полимеризирани като мономери, за да образуват полимери.

• Ароматен въглеводород

Най-простите и най-важните ароматни въглеводороди са бензена и неговите хомолози като толуен, ксилен, етилбензен и други подобни. В ароматните, някои ароматни пръстени не са напълно бензенови структури, но въглеродните атоми в тях са заменени с азот, кислород, сяра и други елементи. Ние ги наричаме хетероцикли, като пет юана като фуран. Кръгът включва кислороден атом и пиролът съдържа азотен атом. Тихофенът съдържа серен атом и други подобни.

Ароматните съединения могат да бъдат разделени на:

• Моноцикличен ароматен въглеводород
• Полицикличен ароматен въглеводород
Ароматните въглеводороди, които имат верижна форма, обикновено се наричат ​​алифатни арени, а обикновените алифатни ароматни въглеводороди са толуен, етилбензен, стирен и други подобни.
• Хетероциклично съединение

Състои се от ароматен пръстен, който не съдържа хетероцикличен пръстен или заместител. Много от тях са известни или потенциални канцерогени. Най-простият от този химикал е нафталин, с два ароматни пръстена, както и трициклични съединения рутений и фенантрен.

Полицикличните ароматни въглеводороди са неутрални, неполярни молекули, намиращи се в въглища и катранени депа. Те също така имат органични вещества при непълно изгаряне (напр. Двигателя и инсинератора, при горски пожари при изгарянето на биомаса и др.). Например, тя се получава при непълно изгаряне на въглеродни горива, като дърва за огрев, дървени въглища, мазнини и тютюн. Също така се среща в овъгленото месо.

Полицикличните ароматни съединения над три пръстена имат слаба разтворимост и ниско налягане на парите във вода. Когато молекулното тегло нараства, както разтворимостта, така и налягането на парите намаляват. Бицикличните полициклични ароматни съединения имат по-ниска разтворимост и налягане на парите. Полицикличните ароматни съединения следователно се срещат по-често в почвата и в утайките, отколкото във водата и въздуха. Въпреки това, полицикличните ароматни съединения често се намират върху суспендираните частици във въздуха.

Много полициклични ароматни съединения са определени като канцерогени. Докладите от клиничните изпитвания показват, че дългосрочната експозиция на високи концентрации на полициклични ароматни съединения може да причини рак на кожата, рак на белите дробове, рак на стомаха и рак на черния дроб. Полицикличните ароматни съединения могат да унищожат генетичния материал в организма, да задействат растежа на раковите клетки и да увеличат честотата на рака.

Когато молекулното тегло е повишено, канцерогенността на полицикличното ароматно съединение също се увеличава и острата токсичност намалява. Полициклично ароматно съединение, бензо [а] пирен (бензо [а] пирен), е първият химически канцероген, който трябва да бъде открит.

Приложение

Полимерно експандиращо средство

Обемното свиване на полимера по време на полимеризация или втвърдяване се дължи на ван дер Ваалс сила между мономерните молекули в течно състояние или молекулите с несвързана верига с дълги вериги и разстоянието между молекулите е голямо; след полимеризация или омрежване, разстоянията между ковалентните връзки между структурните единици водят само до свиване на обема на полимера. Споменава се, че свиването понякога е фатално за полимера, като например предизвикване на ускорено стареене на полимера, деформация и намалено общо представяне. За да се реши проблема със свиването на обема на полимерното втвърдяване, химиците са направили непрестанни усилия, но обикновено могат да намалят и не могат напълно да премахнат свиването на обема. До 1972, Bailey et al. разработи серия спиро съединения и установи, че тези съединения са полимеризирани. Когато силата на звука не се свие, тя се разширява. Откриването на разширени мономери привлича интереса на много учени и са извършени много изследвания. Разширените мономери стават много активни функционални полимерни материали. Структурираните съединения като спиро ортоестер и спиро ортокарбонат са добри мономери за разширяване и са използвани при получаването на композитни материали с висока якост, високоефективни свързващи вещества, биоразградими полимерни материали и медицински полимерни материали. Модификация на полимери с общо предназначение и синтез на олигомери с функционални групи.

електролуминисценция

Дали органичното съединение излъчва светлина или не, а дължината на вълната на светлинната емисия и ефективността на светлинната емисия зависят главно от химическата структура. Флуоресценцията обикновено се среща в молекули с твърди равнини и конюгирани системи, което подобрява ефекта на конюгиране на електрони и съполярността на молекулите, което е от полза за подобряване на флуоресцентната ефективност. Има много органични светло-тъмни материали. Основните типове са: спиро пръстен, поли-р-фенилен винилен, политиофен, политиадиазол и метални координационни съединения. Сред тях спироцикличните ароматни съединения имат големи конюгирани системи и добра твърдост и съпротивление, висока температура на преход на стъкло и висока термична стабилност. Устройството EL е проста в процес и не изисква сложно оборудване, така че е възможно да се намалят производствените разходи през периода и лесно да се подготвят устройства с големи размери.

пестицид

Кондензираният пръстен и спиро-съединението, съдържащи хетероатом, не са лесни за произвеждане на съпротивление поради своя уникален механизъм на действие и са получили голямо внимание в разработването на пестициди. Например: Rudi et al. Отчетените 3,9-дихлоро-2,4,8,10-тетраокса-3,9-diphosphaspiro [5.5] ундекан-3,9-диоксид и сулфид водород реагира за синтезиране на нови спиро съединение, 3,9-дихидро-3,9-дитио-2,4,8,10-тетраокса-3,9-дифосфо [5.5] ундекан. Нейните производни са нов клас органофосфатни инсектициди и хербициди, които ефективно отстраняват горчица, амбра и др. От пшеница, зърнени храни, памук и соя.