Blogg

Allt du behöver veta om spiroföreningar

Allt du behöver veta om spiroföreningar

Introduktion till Spiro-föreningar

En spiroförening är en organisk förening i vilken två bicykliska ringar är bundna av en enda atom. I naturen kan ringenes strukturer vara väsentligen lika eller annorlunda, och atomen som förbinder de två ringarna kallas spiroatom (spiralatom), vanligtvis Det är ett klass 4-kol (även kallat spiralt kol) och det kan också vara kisel, fosfor eller arsenik. Spiro-atomen är i allmänhet en kvaternär kolatom. Spiroföreningen använder parenteserna för att skriva antalet ringar separat. Ringnumret innehåller även spiroatomen i sig, och det lilla numret kommer att vara framför numret och åtskilda av en punkt.

Minst två ringar i en molekyl delar en kolatom (i andra föreningar, andra atomer, såsom kisel, fosfor, arsen, etc.). De två ringarna är belägna på två plan vinkelrätt mot varandra: lämpligt substituerade spiroföreningar är kirala och kan lösas i optiska isomerer (se optisk isomerism). I form av form är propadien H2C = C = CH2 den enklaste spiroringen och en lämpligt substituerad propadien, såsom 1,3-propadienediinsyra, är optiskt aktiv och kan delas upp i två optiskt aktiva isomerer. kropp.

Classificatio

(1) Enligt antalet spiroatomer kan spiroföreningen klassificeras i en enda spiroförening, en dispiro, en trippel spiro och en multirumalförening innehållande ett flertal spiroatomer.

(2) Den karbocykliska spiroföreningen och den heterocykliska spiroföreningen kan klassificeras enligt typen av atomen som skall innehålla, och när den kolatom som utgör den karbocykliska spiroföreningen är substituerad med en annan atom bildas en heterocyklisk spiroförening.

(3) Enligt typen av ring kan den delas upp i mättade, omättade, aromatiska och alifatiska spiroföreningar.

(4) Koordinerings heterospirocykliska föreningar. Spiro-atomen i spiroföreningen kan vara en kolatom eller andra element såsom Si, N, P, Ge och liknande. Om spiroatomen är en metallatom bildas en koordinatbindning generellt och en sådan spiroförening kallas en koordinerande heterocyklisk förening.

Polymer spiro-förening

Den polymera spiroföreningen är en kombination av två eller flera spiroatomer som tre eller flera ringar. Vid namngivning av en spiroförening betyder ett numeriskt adjektiv som adderar di-, tri-, tetra-, ..., etc. till namnet antalet spiroatomer som existerar separat mellan ringarna. Atomerna i spiroföreningen har systematiskt numrerats. Terminologin för en polyspirocyklisk förening börjar med en ringsmolekyl som kopplar en spiroatom, som kallas en terminalring. Dessa polyspirocykliska molekyler kan ha två eller flera terminalringar och är bundna till en multi-spirocyklisk förening. Bland dem är endast en spiralatom ansluten till varandra. Nomenklaturen i terminalringen initieras av atomen bredvid spiro-atomen, märkt som talet 1, och molekylen numreras sedan med utgångspunkt från molekylen.

Två eller flera terminalringar, utgångsnumret på terminalringen kommer att ha en annan urvalsmetod. När den första spiroatom numreras, ska de efterföljande spiroföreningarna kopplas till minsta möjliga spiral. Numrering. Antag att det finns en förening med två terminalringar, en med 6-atomer och den andra med 8-atomer. Numreringen startas med en ring av 6-atomer, eftersom efter numreringen kommer spiroatom numreras 6. Om ringen som består av 8-atomer startas, kommer spiroatom numreras 8. Nummerriktningen bestäms av spiroatom (startar vid den första spiroatomen i den redan numrerade terminalringen). Antag att snigelnatorn börjar numrera i en riktning, och om siffran är mindre än siffran i andra riktningen, väljes snailatomen. Riktningen med det mindre numret används för att starta namnet. I den efterföljande spiralatomen är nummerets storlek inte så viktig. I vissa fall programmeras de första två, tre, fyra eller flera spiroatomerna till samma nummer oavsett vilken riktning de numreras. Valet av numreringsriktningen väljs genom numreringsprocessen när ett annat antal skruvatomer uppträder och riktningen för de nedre numrerade spiralatomerna väljs. Om numreringssystemet i en riktning är numret på varje spiroatom är 3, 5, 7, 10 och antalet spiroatomer i den andra riktningen 3, 5, 7, 9, sedan riktningen för det andra talet är vald. . I detta fall, i riktning mot det första numret, är numret mellan de två spiralatomerna 7 och 10, och i motsatt riktning, 7 och 9. Nummeringen av någon skruvatom efter det är inte viktig, och numreringsriktningen har bestämts av riktningen för numret 9.

Vid namngivningen av flera spiroringar indikerar det första numret inom parantes att atomen i den första ringen närmast spiroatomen är den första. De återstående siffrorna representerar antalet atomer mellan spiroatomerna eller atomerna i terminalringen. Varje nummer separeras av en period (engelsk period). I detta exempel finns två atomer (numrerad 1 och 2) före den första spiroatom (3). Det finns inga atomer mellan 3 och 4 spiroatomer, och detsamma gäller för spiroatomer vid 4 och 5, 5 och 6. Det finns två atomer på den andra terminalringen, 6 och 5, 5 och 4, och det finns en mellan 4 och 3.

Därför erhålles sekvensen [2.0.0.0.2.1.1.1]. I exemplet till höger finns det två spiroatomer, så namnet dispiro startar. I den första terminalringen finns det två atomer, som anger namnet dispiro [2. Därefter finns det en och fyra atomer i den andra terminalringen mellan de två spiroatomerna, vilket avslöjar namnet två sniglar [2.1.3 5. Den andra spiroatorn, numrerad 5, har adderats som en väg som kommer att möta antalet atomer efter antalet atomer i terminalringen, sist gången adderar 9- och 10-atomer mellan 3- och 5-spiroatomer. Sedan tillsättes en alkan med samma antal atomer av spiroföreningen, dekan, namnskiro [2.1.3 5. 2 3] dekan avslöjs av namnet.

Allmänna nomenklaturen för spiroföreningar
Den monospirocykliska föreningen bestämmer namnet på moderkolväten i enlighet med det totala antalet kolatomer som är involverade i ringbildningen; alla atomer på spiroringen är numrerade i storleksordningen den lilla ringen och den stora ringen och spiroatomerna minimeras; då följs de av kvadratkonsoler. Numreringssekvensen för hela ringen indikeras numeriskt med antalet kolatomer som är sandwichade mellan respektive spiroatomer plus plus namnet på kedjekolväten som motsvarar hela ringen; siffrorna är åtskilda av en lägre prick, i form: snigel [a, b] en alkan.

Hybrid skruv

Den anomera effekten av en heterospiral ring betyder att två elektron-positiva atomer eller enstaka par elektroner i konformationen är i motsatt riktning för att minska molekylens dipolmoment och reducera den intramolekylära energin. I 1968 föreslog Descotes-forskargruppen först en anomerisk effekt. När de studerade den bicykliska acetalen fann de att de två föreningarna i figuren nedan innehöll 57% av cis-isomeren och 43% av transisomeren i jämviktsblandningen vid 80 C. Cis-isomerförhållandet trans Isomeren var stabil med en energiförskjutning av 0.71 kJ / mol. På grund av cis-isomerens anomera effekt har transisomeren ingen sådan effekt.

kiralitet

Vissa snigelföreningar har en axiell chiralitet. Spiroatomer kan vara kirala centra, även om de saknar de fyra olika substituenterna som behövs för att observera chiralitet. När de två ringarna är desamma, tilldelas CIP-systemet en högre prioritet för att förlänga förlängningen av en ring och en annan ring med lägre prioritet. Den kan appliceras när ringen inte är liknande.

Cykliska föreningar kan klassificeras enligt följande kriterier:

• Alicyklisk förening

Detta är en organisk förening som både är en alifatisk förening och en cyklisk förening. De innehåller en eller flera mättade eller omättade karbocykliska ringar, men ringarna är inte aromatiska.

• naftenisk

Enligt ringens storlek kan naftener klassificeras i små, medelstora och stora. Cyclopropan och cyklobutan anses vara små. Vanlig cyklopentan, cyklohexan, cykloheptan och cyklooktan till cyklotridkan är medelstora och större anses vara stora naftener.

cykloolefin

Detta är ett cykliskt kolväte som har en kol-kol-dubbelbindning med kol. Enkla cykliska monoolefiner innefattar cyklopropen, cyklobuten, cyklopenten och cyklohexen, medan cykliska polyener har cyklopropadien, cyklobutadien, cyklopentadien. Vänta. Vissa cykliska olefiner, såsom cyklobuten- och cyklopenten, kan polymeriseras som monomerer för att bilda polymerer.

• Aromatiskt kolväte

De enklaste och viktigaste aromatiska kolvätena är bensen och dess homologer såsom toluen, xylen, etylbensen och liknande. I aromatiska ämnen är vissa aromatiska ringar inte helt bensenstrukturer, men kolatomerna i dem ersätts av kväve, syre, svavel och andra element. Vi kallar dem heterocykler, till exempel fem yuan som furan. Ringen innefattar en syreatom och pyrrolen innehåller en kväveatom. Tiofen innehåller en svavelatom och liknande.

Och aromater kan delas in i:

• Monocykliskt aromatiskt kolväte
• Polycykliskt aromatiskt kolväte
De aromatiska kolvätena som har en kedjans form betecknas allmänt som alifatiska arener, och vanliga alifatiska aromatiska kolväten är toluen, etylbensen, styren och liknande.
• Heterocyklisk förening

Den består av en aromatisk ring som inte innehåller en heterocyklisk ring eller en substituent. Många av dem är kända eller potentiella cancerframkallande ämnen. Den enklaste av denna kemikalie är naftalen, med två aromatiska ringar, liksom tricykliska föreningar ruthenium och fenantren.

Polycykliska aromatiska kolväten är neutrala, icke-polära molekyler som finns i kol- och tjäravsättningar. De organiska ämnena genom ofullständig förbränning (t.ex. motorn och förbränningsanordningen, när skogen brinner vid förbränning av biomassa etc.). Till exempel produceras den genom ofullständig förbränning av kolhaltiga bränslen såsom ved, träkol, fett och tobak. Finns också i förkolat kött.

Polycykliska aromatiska föreningar över tre ringar har låg löslighet och lågt ångtryck i vatten. När molekylvikten ökar sjunker både löslighet och ångtryck. De bicykliska polycykliska aromatiska föreningarna har lägre löslighet och ångtryck. Polycykliska aromatiska föreningar finns därför vanligare i marken och i sediment än i vatten och luft. Polycykliska aromatiska föreningar finns emellertid ofta på upphängda partiklar i luften.

Många polycykliska aromatiska föreningar har definierats som cancerframkallande ämnen. Kliniska försöksrapporter indikerar att långvarig exponering för höga koncentrationer av polycykliska aromatiska föreningar kan orsaka hudcancer, lungcancer, magcancer och levercancer. Polycykliska aromatiska föreningar kan förstöra genetiskt material i kroppen, utlösa tillväxten av cancerceller och öka förekomsten av cancer.

När molekylvikten ökas ökar också den polycykliska aromatiska förenings karcinogenicitet och den akuta toxiciteten minskar. En polycyklisk aromatisk förening, benso [a] pyren (benso [a] pyren) var det första kemiska cancerframkallandet att upptäckas.

Ansökan

Polymer expansionsmedel

Volymkrympningen av polymeren under polymerisation eller stelning orsakas av van der Waals-kraften mellan monomermolekylerna i flytande tillstånd eller de icke-tvärbundna långkedjiga molekylerna och avståndet mellan molekylerna är stort; Efter polymerisation eller tvärbindning resulterar kovalenta bindningsavstånd mellan strukturella enheter endast i krympning av polymervolymen. Det nämns att krympning ibland är dödlig för polymeren, såsom att förorsaka accelererad åldring av polymeren, deformationen och minskad övergripande prestanda. För att lösa volymkrympproblemet vid polymerhärdning har kemister gjort oförtröttliga ansträngningar men kan i allmänhet bara minska och inte fullständigt eliminera volymkrympning. Fram till 1972, Bailey et al. utvecklade en serie spiroföreningar och fann att dessa föreningar polymeriseras. När volymen inte krymper, expanderar den. Upptäckten av expanderade monomerer har lockat många forskares intresse och mycket forskning har gjorts. Utökade monomerer har blivit mycket aktiva, funktionella polymermaterial. Strukturerade föreningar, såsom spiroortoester och spiroortokarbonat, är goda expansionsmonomerer och har använts vid framställning av höghållfasta kompositer, högpresterande bindemedel, biologiskt nedbrytbara polymermaterial och medicinska polymermaterial. Modifiering av generella polymerer och syntes av oligomerer med funktionella grupper.

elektroluminescens

Huruvida en organisk förening utsänder ljus och våglängden för ljusutsläpp och ljusutsläppets effektivitet beror huvudsakligen på den kemiska strukturen. Fluorescens uppträder vanligtvis i molekyler med styva plan och konjugerade system, vilket förstärker elektronkonjugeringseffekten och molekylernas samplaritet, vilket är fördelaktigt för att förbättra fluorescenseffektiviteten. Det finns många organiska lätta mörka material. Huvudtyperna är: spiroring, poly-p-fenylenvinylen, polytiofen, polytiadiazol och metallkoordinatföreningar. Bland dem har spirocykliska aromatiska föreningar stora konjugerade system och god styvhet och coplanaritet, hög glasövergångstemperatur och hög termisk stabilitet. EL-enheten är enkel och kräver ingen komplicerad utrustning, så det går att minska tillverkningskostnaden under perioden och för att enkelt förbereda stora enheter.

bekämpningsmedel

Den kondenserade ringen och spiroföreningen innehållande heteroatom är inte lätt att framställa motstånd på grund av deras unika verkningsmekanism och har fått stor uppmärksamhet vid utvecklingen av bekämpningsmedel. Till exempel: Rudi et al. rapporterades 3,9-diklor-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosspiro [5.5] undekan-3,9-dioxid och sulfidväte reagerade för att syntetisera en ny spiroförening, 3,9-dihydro-3,9-ditio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfor [5.5] undekan. Dess derivat är en ny klass av organofosfat insekticider och herbicider, som effektivt kan ta bort senap, ragweed etc. från vete, flingor, bomull och sojabönor.