Blog

Sve što treba da znate o spiro jedinicama

Sve što treba da znate o spiro jedinicama

Uvod u Spiro jedinjenja

Spiro jedinjenje je organsko jedinjenje u kojem su dva biciklična prstena vezana jednim atomom. U prirodi, strukture prstenova mogu biti suštinski iste ili različite, a atom koji povezuje dva prstena se zove spiroatom (spiralni atom), obično To je razred 4 ugljenika (poznat i kao spiralni ugljenik), a može takođe su silicijum, fosfor ili arsen. Spiro atom je uglavnom kvaterni atom ugljenika. Spiro spoj će koristiti zagrade da bi broj zvona posebno napisao. Broj prstena takođe sadrži sam spiro atom, a mali broj će biti ispred broja i odvojen tačkom.

Najmanje dva prstena u molekulu dele atom ugljenika (u drugim jedinjenjima, drugim atomima, kao što su silicijum, fosfor, arsen, itd.). Dva prstena su locirana na dva ravnina koja su normalna jedni prema drugima: pogodno supstituisana spiro jedinjenja su hiralna i mogu se rešiti u optičke izomere (vidi optički izomerizam). Prema formi, propadien H2C = C = CH2 je najjednostavniji spiro prsten, a odgovarajuće zamenjeni propadien kao što je 1,3-propadienediic acid je optički aktivan i može se podeliti na dva optički aktivna izomera. telo.

Klasifikacija

(1) Prema broju spiro atoma, spiro jedinjenje se može svrstati u jedno spiro jedinjenje, dispiro, trostruko spiro i multi-spiralno jedinjenje koje sadrži mnoštvo spiro atoma.

(2) Karbociklično spiro jedinjenje i heterocikličko spiro jedinjenje mogu se klasifikovati prema vrsti atoma koji se sadrži, a kada je atom ugljenika koji čini karbociklično spiro jedinjenje supstituisan drugim atomom, formira se heterociklično spiro jedinjenje.

(3) Prema vrsti prstena, može se podijeliti na zasićene, nezasićene, aromatične i alifatske spiro jedinjenja.

(4) Koordinacija heterospirocikličnih jedinjenja. Spiro atom u spiro jedinjenju može biti atom ugljenika ili drugi elementi kao što su Si, N, P, Ge i slično. Ako je spiro atom metalni atom, koordinatna veza se generalno formira, a takvo spiro jedinjenje se naziva koordinacionim heterocikličnim jedinjenjem.

Polimerno spiro jedinjenje

Polimerno spiro jedinjenje je kombinacija dva ili više spiro atoma kao tri ili više prstenova. Kada se imenuje spiro jedinjenje, numerički pridevnik koji dodaje di-, tri-, tetra-, ... itd. Na ime znači broj spiro atoma koji postoje zasebno između prstenova. Atomi u spiro jedinici su sistematski numerisani. Terminologija polispirocikličnog jedinjenja počinje sa molekulom prstena koji povezuje spiro atom, koji se naziva terminalni prsten. Ovi polispirociklični molekuli mogu imati dva ili više terminalnih prstenova i povezani su sa multi-spirocikličnim jedinjenjem. Među njima je samo jedan spiralni atom povezan jedni sa drugima. Nomenklatura u terminalnom prstenu inicira atom pored spiro atoma, označen kao broj 1, a molekula se onda numeriše počevši od molekula.

Dva ili više priključnih prstenova, početni broj terminalnog prstena imaće drugi metod izbora. Kada se prvi spiroatom numeriše, sledeća spiro jedinjenja treba povezati sa najmanju moguću spiralu. Numerisanje. Pretpostavimo da postoji jedinjenje sa dva terminalna prstena, jedan sa 6 atoma, a drugi sa 8 atomi. Numeracija se započinje prstenom 6 atoma, jer će nakon numeracije spiroatom biti numerisani 6. Ako se pojavi prsten koji se sastoji od atoma 8, spiroatom će biti označen 8. Pravac broja određuje spiroatom (počevši od prvog spiroata već numerisane terminalne prstena). Pretpostavimo da atribut puža počinje numerisati u jednom smeru, a ako je broj manji od broja u drugom pravcu, odabran je atom puža. Pravac sa manjim brojem se koristi za pokretanje imenovanja. U naknadnom spiralnom atomu, broj veličine broja nije toliko važan. U nekim slučajevima, prva dva, tri, četiri ili više spiroatoma će biti programirana na isti broj bez obzira u kom pravcu su numerisani. Izbor pravca numeracije odabire se procesom numeracije kada se nađe drugačiji broj atoma vretena i izabrani su pravci nižih numerisanih spiralnih atoma. Na primjer, ako je brojčani sistem u jednom pravcu, broj svakog spiroata je 3, 5, 7, 10, a broj spiroatoma u drugom pravcu je 3, 5, 7, 9, tada smer drugog broja je izabran. . U ovom slučaju, u pravcu prvog broja, broj između dva spiralna atoma je 7 i 10, au suprotnom smeru, 7 i 9. Numeriranje bilo kog atoma vretena nakon toga nije bitno, a pravac numerisanja određen je smerom broja 9.

Kod imenovanja višestrukih spiralnih prstena, prvi broj u zagradama pokazuje da je atom u prvom prstenu najbližim spiro atomu broj jedan. Preostali brojevi predstavljaju broj atoma između spiro atoma ili atoma u prstenastom prstenu. Svaki broj je razdvojen periodom (engleski period). U ovom primeru postoje dva atoma (numerisana 1 i 2) pre prvog spiroata (3). Ne postoje atomi između 3 i 4 spiroatoma, a isto važi i za spiroatome u 4 i 5, 5 i 6. Na drugom terminalu se nalaze dva atoma, 6 i 5, 5 i 4, a postoji jedna između 4 i 3.

Zbog toga se dobija sekvenca [2.0.0.0.2.1.1.1]. U primeru desno, postoje dva spiroatoma, tako da počinje ime dispiro. U prvom prstenastom prstenu postoje dva atoma, što ukazuje na ime dispiro [2. Zatim, u drugom terminalu između dva spiroatoma postoji jedan i četiri atoma, otkrivajući ime dva puža [2.1.3 5. Drugi spiroatom, numerisani 5, dodan je kao put koji će se susresti sa brojem atoma nakon broja atoma u terminalnom prstenu, poslednji put dodajući 9 i 10 atome između 3 i 5 spiroatoma I zatim dodati alkan koji ima isti broj atoma spiro jedinjenja, dekan, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] dekan otkriven pod imenom.

Opšta nomenklatura spiro jedinjenja
Monospirociklično jedinjenje određuje ime matičnog ugljovodonika prema ukupnom broju atoma ugljenika koji su uključeni u formiranje prstena; svi atomi na spiro prstenu numerisani su po redosledu malog prstena, a veliki prsten i spiro atomi su minimizirani; zatim ih prate kvadratne zagrade. Brojna sekvenca celog prstena numerički je označena brojem atoma ugljenika između odgovarajućih spiro atoma, plus ispred imena ugljovodonika lanca koji odgovara celom prstenu; brojevi su razdvojeni nižim tačkom, u obliku: puž [a, b] alkan.

Hibridni zavrtanj

Anomerni efekat heterospiralnog prstena znači da su dva elektron-pozitivna atoma ili lonski parovi elektrona u konformaciji u suprotnom pravcu smanjili dipolni moment molekula i smanjili intramolekularnu energiju. Istraživački tim Descotes-a je u 1968-u prvi predložio anomernički efekat. Kada su proučavali biciklični acetal, utvrdili su da su dva jedinjenja na slici ispod sadržavala 57% cis izomera i 43% trans-izomera u ravnotežnoj smeši u 80 C. Cis izomer odnos trans Izomer je bio stabilan sa energetska razlika 0.71 kJ / mol. Zbog anomernog efekta cis izomera, trans izomer nema takav efekat.

Hiralnost

Neke jedinice puža imaju aksijalnu hiralnost. Spiroatomi mogu biti hiralni centri, čak i kada nedostaju četiri različita supstituenta potrebna za posmatranje hiralnosti. Kada su dva prstena iste, CIP sistem dodeljuje viši prioritet da proširi produžetak jednog prstena i još jedan prsten sa nižim prioritetom. Može se primijeniti kada prsten nije sličan.

Ciklična jedinjenja se mogu klasifikovati prema sljedećim kriterijumima:

• Aliciklično jedinjenje

Ovo je organsko jedinjenje koje je i alifatsko jedinjenje i ciklično jedinjenje. One sadrže jedan ili više zasićenih ili nezasićenih karbocikličnih prstena, ali prstenovi nisu aromatični.

• Naphtenic

Prema veličini prstena, nafteni se mogu svrstati u mala, srednja i velika. Ciklopropan i ciklobutan se smatraju malim. Zajednički ciklopentan, cikloheksan, cikloheptan i ciklooktan do cikličekana su srednje veličine, a veći se smatraju velikim naftenom.

Cikloolefin

Ovo je ciklični ugljovodonik koji ima dvostruku vezu sa ugljikom ugljenikom unutar ugljika. Jednostavni ciklični monoolefini uključuju ciklopropen, ciklobuten, ciklopenten i cikloheksen, dok ciklični polieni imaju ciklopropadien, ciklobutadien, ciklopentadien. Čekaj. Određeni ciklični olefini, kao što je ciklobuten i ciklopenten, mogu se polimerizovati kao monomeri u obliku polimera.

• Aromatični ugljovodonik

Najjednostavniji i najvažniji aromatični ugljovodonici su benzen i njegovi homologi kao što su toluen, ksilen, etilbenzen i slično. U aromaticima, neki aromatični prstenovi nisu potpuno benzenske strukture, ali su atomi ugljenika u njima zamijenjeni azotom, kiseonikom, sumporom i drugim elementima. Mi ih zovemo heterocikli, poput pet juana poput furana. Prsten sadrži atom kiseonika, a pirol sadrži atom azota. Tiofen sadrži atom sumpora i slično.

Aromati se mogu podeliti na:

• Monociklični aromatični ugljovodonik
• Policiklični aromatični ugljovodonik
Aromatični ugljovodonici koji imaju oblik lanca uglavnom se nazivaju alifatske arene, a uobičajeni alifatski aromatični ugljovodonici su toluen, etilbenzen, stiren i slično.
• Heterociklično jedinjenje

Sastoji se od aromatičnog prstena koji ne sadrži heterociklični prsten ili supstituent. Mnogi od njih su poznati ili potencijalni kancerogeni. Najjednostavnije od ove hemikalije je naftalen, sa dva aromatična prstena, kao i triciklična jedinjenja rutenijum i fenantren.

Policiklični aromatični ugljovodonici su neutralni, nepolarni molekuli pronađeni u naslagama uglja i katrana. Oni takođe organske supstance nekompletnim sagorevanjem (npr. Motor i spaljivač, kada se šume gase u sagorevanju biomase itd.). Na primer, on se proizvodi nepotpunim sagorevanjem ugljeničnih goriva kao što su drvo za ogrev, drveni ugalj, mast i duvan. Takođe se nalazi u izgubljenom mesu.

Policiklična aromatična jedinjenja iznad tri prstena imaju nisku rastvorljivost i nizak pritisak pare u vodi. Kada se povećava molekulska težina, smanjuju se i rastvorljivost i pad pritiska. Biciklična policiklična aromatična jedinjenja imaju manju rastvorljivost i parni pritisak. Policiklična aromatična jedinjenja stoga se najčešće nalaze u tlu iu sedimentima nego u vodi i vazduhu. Međutim, policijske aromatične jedinice se često nalaze na suspendovanim česticama u vazduhu.

Mnoga policiklična aromatična jedinjenja su definisana kao kancerogeni. Izveštaji o kliničkim ispitivanjima pokazuju da dugotrajna izloženost visokim koncentracijama policikličnih aromatičnih jedinjenja može prouzrokovati kancer karcinoma kože, karcinom pluća, rak želuca i rak jetre. Policiklična aromatična jedinjenja mogu uništiti genetski materijal u telu, pokrenuti rast ćelija karcinoma i povećati incidenciju kancera.

Kada se poveća molekulska težina, povećava se i karcinogenost policikličnog aromatičnog jedinjenja, a akutna toksičnost se smanjuje. Policiklično aromatično jedinjenje, benzo [a] piren (benzo [a] piren), prvi je hemijski kancerogen koji se otkriva.

aplikacija

Sredstvo za proširenje polimera

Smanjenje zapremine polimera tokom polimerizacije ili solidifikacije izazvano je van der Waals sarmom između molekula monomera u tečnom stanju ili nezrelih molekula dugog lanca, a rastojanje između molekula je veliko; nakon polimerizacije ili unakrsnog povezivanja, razdaljine kovalentne veze između strukturnih jedinica samo rezultiraju u skupljanju volumena polimera. Pomenuto je da je skupljanje ponekad pogubno za polimer, kao što je izazivanje ubrzanog starenja polimera, deformacija i smanjenje ukupnih performansi. Da bi se riješio problem smanjivanja zapremine polimernih otvrdnjavanja, hemičari su učinili nesmetane napore, ali uglavnom mogu smanjiti i ne mogu u potpunosti eliminisati smanjivanje volumena. Do 1972, Bailey i sar. razvio niz spiro jedinjenja i ustanovio da su ova jedinjenja polimerizovana. Kada se jačina zvuka neće smanjivati, ona se širi. Otkriće proširenih monomera privuklo je interes mnogih naučnika, a puno istraživanja je sprovedeno. Prošireni monomeri postali su veoma aktivni funkcionalni polimerni materijali. Strukturisana jedinjenja kao što su spiro ortoester i spiro ortokarbonat su dobri ekspanzioni monomeri i korišćeni su u pripremi kompozita visoke čvrstine, veziva visokih performansi, biorazgradivih polimernih materijala i medicinskih polimernih materijala. Modifikacija polimera opšte namene i sinteza oligomera koji imaju funkcionalne grupe.

Electroluminescence

Da li organska jedinjenja emituju svetlost i talasna dužina emisije svetlosti i efikasnost emisije svetlosti zavise uglavnom od hemijske strukture. Fluorescencija se obično javlja u molekulima sa krutim ravninama i konjugovanim sistemima, što poboljšava efekat konjugacije elektrona i koplanarnost molekula, što je korisno za poboljšanje efikasnosti fluorescencije. Postoji mnogo organskih svetlo-tamnih materijala. Osnovni tipovi su: spiro prsten, poli-p-fenilen vinilen, polietiofen, polietiadiazol i jedinjenja za koordinaciju metala. Među njima, spirociklična aromatična jedinjenja imaju velike konjugovane sisteme i dobru rigidnost i koplanarnost, veliku temperaturu staklenog preliva i visoku termičku stabilnost. EL uređaj je jednostavan i ne zahteva komplikovanu opremu, tako da je moguće smanjiti troškove proizvodnje u toku perioda i lako pripremiti uređaje velikog područja.

Pesticid

Kondenzovani prsten i spiro jedinjenje koje sadrže hetero atom, nije lako proizvesti otpor zbog svog jedinstvenog mehanizma delovanja, i dobila veliku pažnju u razvoju pesticida. Na primjer: Rudi et al. 3,9-dihloro-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfaspiro [5.5] undekan-3,9-dioksid i sulfid Vodonik je reagovao na sintetizaciju novog spiro jedinjenja, 3,9-dihidro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoksa-3,9-difosfo [5.5] undecane. Njeni derivati ​​predstavljaju novu klasu organofosfatnih insekticida i herbicida, koji mogu učinkovito ukloniti senf, ragweed itd. Od pšenice, žitarica, pamuka i soje.