Blog

Al wat jy moet weet oor spiro verbindings

Al wat jy moet weet oor spiro verbindings

Inleiding tot Spiroverbindings

'N Spiro-verbinding is 'n organiese verbinding waarin twee bikliese ringe deur 'n enkele atoom gebind word. In die natuur kan die strukture van die ringe wesenlik dieselfde of verskillend wees, en die atoom wat die twee ringe verbind, word spiroatom (spiraalatoom) genoem. Dit is gewoonlik 'n graad 4 koolstof (ook bekend as 'n spiraal koolstof), en dit kan ook silikon, fosfor of arseen. Die spiro atoom is oor die algemeen 'n kwaternêre koolstofatoom. Die spiro verbinding sal die hakies gebruik om die aantal ringe afsonderlik te skryf. Die ringnommer bevat ook die spiro-atoom self, en die klein getal sal voor die nommer wees en geskei wees deur 'n punt.

Ten minste twee ringe in 'n molekuul deel 'n koolstofatoom (in ander verbindings, ander atome, soos silikon, fosfor, arseen, ens.). Die twee ringe is op twee vlakke loodreg op mekaar geleë: gepaste gesubstitueerde spiroverbindings is chirale en kan opgelos word in optiese isomere (sien optiese isomerie). In terme van vorm is propadien H2C = C = CH2 die eenvoudigste spiroring, en 'n geskikte gesubstitueerde propadiens soos 1,3-propadienediensuur is opties aktief en kan in twee opties aktiewe isomere verdeel word. liggaam.

Classificatio

(1) Volgens die aantal spiro atome kan die spiro verbinding geklassifiseer word in 'n enkele spiro verbinding, 'n dispiro, 'n drievoudige spiro en 'n multi-spiraal verbinding wat 'n verskeidenheid spiro atome bevat.

(2) Die karboksikliese spiro verbinding en die heterosikliese spiro verbinding kan geklassifiseer word volgens die aard van die atoom wat vervat moet word, en wanneer die koolstofatoom wat die karboksikliese spiro verbinding vorm, vervang word deur 'n ander atoom, word 'n heterosikliese spiro verbinding gevorm.

(3) Volgens die tipe ring kan dit verdeel word in versadigde, onversadigde, aromatiese en alifatiese spiroverbindings.

(4) Koördinasie heterospirocycliese verbindings. Die spiro atoom in die spiro verbinding kan 'n koolstofatoom of ander elemente soos Si, N, P, Ge en dies meer wees. As die spiro-atoom 'n metaalatoom is, word 'n koördinaatbinding oor die algemeen gevorm, en so 'n spiroverbinding word na verwys as 'n koördinerende heterosikliese verbinding.

Polimeer spiro verbinding

Die polimeer spiro verbinding is 'n kombinasie van twee of meer spiro atome as drie of meer ringe. Wanneer 'n spiro verbinding genoem word, beteken 'n numeriese byvoeglike naamwoord wat di-, tri-, tetra-, ..., ens. By die naam voeg, die aantal spiro atome wat afsonderlik tussen die ringe bestaan. Die atome in die spiro verbinding is stelselmatig genommer. Die terminologie van 'n polyspirocycliese verbinding begin met 'n ringmolekule wat 'n spiro-atoom verbind, wat 'n terminale ring genoem word. Hierdie polispirocycliese molekules kan twee of meer terminale ringe hê en word aan 'n multi-spiro sikliese verbinding gekoppel. Onder hulle is slegs een spiraalatoom aan mekaar verbind. Die nomenklatuur in die terminale ring word geïnisieer deur die atoom langs die spiro-atoom, gemerk as die getal 1, en die molekuul word dan genommer met die begin van die molekuul.

Twee of meer terminale ringe, die begin nommer van die terminale ring sal 'n ander keuringsmetode hê. Wanneer die eerste spiroatom genommer word, moet die daaropvolgende spiroverbindings met die kleinste moontlike spiraal verbind word. Nommeringstelsel. Veronderstel daar is 'n verbinding met twee terminale ringe, een met 6 atome en die ander met 8 atome. Die nommering word begin met 'n ring van 6 atome, want na die nommering sal die spiroatom genommer word 6. As die ring bestaande uit 8 atome begin, sal die spiroatom genommer word 8. Die rigting van die getal word bepaal deur spiroatom (begin by die eerste spiroatom van die reeds genommerde terminale ring). Gestel die slakatoom begin in een rigting, en as die getal minder is as die nommer in die ander rigting, word die slakatoom gekies. Die rigting met die kleiner getal word gebruik om die benaming te begin. In die daaropvolgende spiraalatoom is die getalgrootte van die getal nie so belangrik nie. In sommige gevalle sal die eerste twee, drie, vier of meer spiroatome geprogrammeer word na dieselfde getal, ongeag watter rigting hulle genommer word. Die seleksie van die nommeringsrigting word gekies deur die nommersproses wanneer 'n ander aantal skroefatome aangetref word, en die rigting van die laer genommerde spiraalatome word gekies. Byvoorbeeld, as die nommersisteem in een rigting is, is die nommer van elke spiroatom 3, 5, 7, 10, en die aantal spiroatome in die ander rigting is 3, 5, 7, 9, dan is die rigting van die tweede nommer is gekies. . In hierdie geval, in die rigting van die eerste getal, is die getal tussen die twee spiraalatome 7 en 10, en in die teenoorgestelde getalrigting, 7 en 9. Die nommering van enige skroefatoom daarnaast is nie belangrik nie, en die nommersrigting is bepaal deur die rigting van die getal 9.

By die benoeming van meervoudige spiroringe dui die eerste getal tussen hakies aan dat die atoom in die eerste ring die naaste aan die spiro-atoom die nommer een is. Die oorblywende getalle verteenwoordig die aantal atome tussen die spiro atome, of die atome in die terminale ring. Elke nommer word geskei deur 'n periode (Engelse periode). In hierdie voorbeeld is daar twee atome (genommer 1 en 2) voor die eerste spiroatom (3). Daar is geen atome tussen 3 en 4 spiroatoms nie, en dit geld ook vir spiroatome by 4 en 5, 5 en 6. Daar is twee atome op die tweede terminale ring, 6 en 5, 5 en 4, en daar is een tussen 4 en 3.

Daarom word die volgorde [2.0.0.0.2.1.1.1] verkry. In die voorbeeld aan die regterkant is daar twee spiroatome, dus die naam dispiro begin. In die eerste terminale ring is daar twee atome wat die naam dispiro [2. Volgende is daar een en vier atome in die ander terminale ring tussen die twee spiroatome, wat die naam twee slakke bekend maak [2.1.3 5. Die tweede spiroatom, genommer 5, is bygevoeg as 'n pad wat die aantal atome sal ervaar na die aantal atome in die terminale ring. Die laaste keer voeg 9 en 10 atome tussen 3 en 5 spiroatome by. Voeg dan 'n alkaan met die dieselfde aantal atome van die spiro verbinding, dekaan, naamispiro [2.1.3 5 .2 3] dekaan geopenbaar deur die naam.

Algemene naam van spiroverbindings
Die monospirosikliese verbinding bepaal die naam van die ouer koolwaterstof volgens die totale aantal koolstofatome betrokke by die ringvorming; die al die atome op die spiro ring word in die volgorde van die klein ring genommer en die groot ring en die spiro atome word geminimaliseer; dan word hulle gevolg deur vierkantige hakies. Die nommersvolgorde van die hele ring word numeries aangedui deur die aantal koolstofatome wat tussen die onderskeie spiro-atome geplaas is, plus voor die naam van die kettingkoolwaterstof wat ooreenstem met die hele ring. Die nommers word geskei deur 'n onderste punt, in die vorm: slak [a, b] 'n alkaan.

Hibriedskroef

Die anomeriese effek van 'n heterospirale ring beteken dat twee elektron-positiewe atome of eenparige elektrone in die konformasie in die teenoorgestelde rigting is om die dipoolmoment van die molekule te verminder en die intramolekulêre energie te verminder. In 1968 het die Descotes-navorsingspan eers 'n anomeriese effek voorgestel. Toe hulle die bicyclische acetal bestudeer, het hulle bevind dat die twee verbindings in die figuur hieronder 57% van die cis-isomeer en 43% van die trans-isomeer in die ewewigsmengsel by 80 C bevat. Die cis-isomeerverhouding trans Die isomeer was stabiel met 'n Energieverskil van 0.71 kJ / mol. As gevolg van die anomeriese effek van die cis-isomeer, het die trans-isomeer nie so 'n effek nie.

chiraliteit

Sommige slak verbindings het 'n aksiale chiraliteit. Spiroatome kan chirale sentra wees, selfs as hulle nie die vier verskillende substituente benodig om chiraliteit te waarneem nie. Wanneer die twee ringe dieselfde is, gee die CIP-stelsel 'n hoër prioriteit om die uitbreiding van een ring en een ander ring van laer prioriteit uit te brei. Dit kan toegepas word as die ring nie soortgelyk is nie.

Sikliese verbindings kan deur die volgende kriteria geklassifiseer word:

• Alikliese verbinding

Dit is 'n organiese verbinding wat beide 'n alifatiese verbinding en 'n sikliese verbinding is. Hulle bevat een of meer versadigde of onversadigde karboksikliese ringe, maar die ringe is nie aromaties nie.

• Naftteen

Volgens die grootte van die ring, kan naftene geklassifiseer word in klein, medium en groot. Siklopropaan en siklobutaan word as klein beskou. Gewone siklopentaan, sikloheksaan, sikloheptaan en sikloetaan tot siklotridecaan is mediumgroot en groter word beskou as groot naftiene.

Cycloolefin

Dit is 'n sikliese koolwaterstof wat 'n dubbelkoolstof koolstof-koolstof-binding het. Eenvoudige sikliese mono-olefiene sluit in siklopropeen, siklobuteen, siklopenteen en siklohekseen, terwyl sikliese poliëene siklopropadiene, siklobutadiëen, siklopentadiene het. Wag. Sekere sikliese olefine, soos siklobutien en siklopenteen, kan as monomere gepolimeriseer word om polimere te vorm.

• Aromatiese koolwaterstof

Die eenvoudigste en belangrikste aromatiese koolwaterstowwe is benzeen en sy homoloë soos tolueen, xileen, etielbenzeen en dies meer. In aroma's is sommige aromatiese ringe nie heeltemal benseenstrukture nie, maar die koolstofatome in hulle word vervang deur stikstof, suurstof, swael en ander elemente. Ons noem hulle heterosiklusse, soos vyf yuan soos furaan. Die ring sluit 'n suurstofatoom in en die pirrol bevat 'n stikstofatoom. Tiofeen bevat 'n swaelatoom en dies meer.

En aromaten kan verdeel word in:

• Monosikliese aromatiese koolwaterstof
• Polisikliese aromatiese koolwaterstof
Die aromatiese koolwaterstowwe wat 'n kettingvorm het, word algemeen as alifatiese arene genoem, en algemene alifatiese aromatiese koolwaterstowwe is tolueen, etielbenzeen, styreen en dies meer.
• Heterosikliese verbinding

Dit bestaan ​​uit 'n aromatiese ring wat nie 'n heterosikliese ring of 'n substituent bevat nie. Baie van hulle is bekend of potensiële karsinogene. Die eenvoudigste van hierdie chemiese is naftaleen, met twee aromatiese ringe, sowel as trisikliese verbindings ruthenium en fenanthrene.

Polisikliese aromatiese koolwaterstowwe is neutrale, nie-polêre molekules wat in steenkool- en teerafsettings voorkom. Hulle het ook organiese stowwe deur onvolledige verbranding (bv. Die enjin en die verbrandingsoond, wanneer die bos brand in die verbranding van biomassa, ens.). Byvoorbeeld, dit word vervaardig deur onvolledige verbranding van koolstofhoudende brandstowwe soos brandhout, houtskool, vet en tabak. Ook gevind in verkoelde vleis.

Polisikliese aromatiese verbindings bo drie ringe het lae oplosbaarheid en lae dampdruk in water. Wanneer die molekulêre gewig toeneem, verminder beide oplosbaarheid en dampdruk. Die bikliese polisikliese aromatiese verbindings het laer oplosbaarheid en dampdruk. Polisykliese aromatiese verbindings word dus meer algemeen in die grond en in sedimente aangetref as in water en lug. Polikykliese aromatiese verbindings word egter dikwels op gesuspendeerde deeltjies in die lug aangetref.

Baie polisikliese aromatiese verbindings is omskryf as karsinogene. Kliniese proefverslae dui aan dat langtermyn blootstelling aan hoë konsentrasies van polisikliese aromatiese verbindings velkanker, longkanker, maagkanker en lewerkanker kan veroorsaak. Polisikliese aromatiese verbindings kan genetiese materiaal in die liggaam vernietig, die groei van kankerselle stimuleer en die voorkoms van kanker verhoog.

Wanneer die molekulêre gewig verhoog word, word die karsinogeniteit van die polisikliese aromatiese verbinding ook verhoog, en die akute toksisiteit word afgeneem. 'N Polisikliese aromatiese verbinding, Benzo [a] -pyreen (Benzo [a] -pyrene), was die eerste chemiese karsinogeen wat ontdek moes word.

Aansoek

Polimeeruitbreidingsmiddel

Die volume krimping van die polimeer tydens polimerisasie of stolling word veroorsaak deur die Van der Waalkrag tussen die monomeermolekules in die vloeibare toestand of die ongekruisde langkettingmolekules en die afstand tussen die molekules is groot; Na polimerisasie of kruisbinding lei kovalente bindingsafstande tussen strukturele eenhede slegs tot die inkrimping van die polimeervolume. Daar word genoem dat krimp soms dodelik vir die polimeer is, soos wat die verswakte veroudering van die polimeer, vervorming en verminderde algehele prestasie veroorsaak. Om die volume krimpprobleem van polimeerverhuring op te los, het chemici onophoudelike pogings aangewend, maar dit kan die volume krimp nie heeltemal verminder nie. Tot 1972, Bailey et al. 'n reeks spiroverbindings ontwikkel en het bevind dat hierdie verbindings gepolimeriseer word. Wanneer die volume nie krimp nie, brei dit uit. Die ontdekking van uitgebreide monomeren het die belangstelling van baie wetenskaplikes getrek, en baie navorsing is uitgevoer. Uitgebreide monomere het baie aktiewe funksionele polimeermateriaal geword. Gestruktureerde verbindings soos spiro orthoester en spiro ortokarbonaat is goeie uitbreidingsmonomere en is gebruik in die voorbereiding van hoë sterkte komposiete, hoëprestasie binders, bioafbreekbare polimeermateriaal en mediese polimeermateriaal. Modifikasie van algemene-doel polimere en sintese van oligomere met funksionele groepe.

electroluminescentie

Of 'n organiese verbinding lig uitstraal en die golflengte van liguitstraling en die doeltreffendheid van liguitstraling hang hoofsaaklik van die chemiese struktuur af. Fluorescentie kom gewoonlik voor in molekules met rigiede vliegtuie en gekonjugeerde stelsels, wat die elektronvervoegingseffek en die coplanariteit van die molekules verhoog, wat voordelig is om die fluorescentie-doeltreffendheid te verbeter. Daar is baie organiese lig-donker materiale. Die belangrikste tipes is: spiro ring, poli-p-fenileen vinileen, poliiofeen, poli-tiadiasool en metaal koördinasie verbindings. Onder hulle het spirocykliese aromatiese verbindings groot gekonjugeerde stelsels en goeie styfheid en coplanariteit, hoë glas oorgangstemperatuur en hoë termiese stabiliteit. Die EL-toestel is eenvoudig aan die gang en benodig nie ingewikkelde toerusting nie. Dit is dus moontlik om die vervaardigingskoste gedurende die tydperk te verminder en om groot-area toestelle maklik te berei.

plaagdoder

Die gesmelte ring en spiro-verbinding wat dieero-atoom bevat, is nie maklik om weerstand te gee as gevolg van hul unieke werkingsmeganisme nie, en het groot aandag in die ontwikkeling van plaagdoders ontvang. Byvoorbeeld: Rudi et al. gerapporteer 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosaspiro [5.5] undecane-3,9-dioxide en sulfied Waterstof is gereageer om 'n nuwe spiro verbinding, 3,9-dihydro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfa [5.5] te sintetiseer. undecane. Die afgeleides daarvan is 'n nuwe klas organofosfaat insekdoders en onkruiddoders, wat hoofsaaklik mosterd, ragweed, ens. Van koring, graan, katoen en sojabone kan verwyder.