Blog

Tot el que necessites saber sobre els compostos d'espiro

Tot el que necessites saber sobre els compostos d'espiro

Introducció als compostos Spiro

Un compost espiro és un compost orgànic en el qual dos anells bicíclics estan units per un únic àtom. En la naturalesa, les estructures dels anells poden ser substancialment iguals o diferents, i l'àtom que uneix els dos anells es denomina espiroatom (àtom espiral), generalment és un carboni de grau 4 (també conegut com a carbó espiral), i pot També es tracta de silici, fòsfor o arsènic. L'àtom espiro és generalment un àtom de carboni cuaternari. El compost d'espiro usarà els parèntesis per escriure el nombre d'anells per separat. El número de l'anell també conté l'àtom de l'espiro, i el petit número serà davant del número i separat per un punt.

Almenys dos anells en una molècula comparteixen un àtom de carboni (en altres compostos, altres àtoms, com el silici, fòsfor, arsènic, etc.). Els dos anells estan ubicats en dos plans perpendiculars entre si: els compostos d'espiro adequadament substituïts són quirals i es poden resoldre en isòmers òptics (vegeu isomerisme òptic). En termes de forma, el propadien H2C = C = CH2 és l'anell d'espiro més simple, i un propadien apropiatament substituït com l'àcid 1,3-propadienèdic és òpticament actiu i es pot dividir en dos isòmers òpticament actius. cos.

Classificació

(1) Segons el nombre d'àtoms d'espiro, el compost d'espiro es pot classificar en un sol compost espiro, un dispiro, un espiro triple i un compost multi-espiral que conté una pluralitat d'àtoms d'espiro.

(2) El compost d'espiro carbocíclic i el compost d'espiro heterocíclic es poden classificar segons el tipus de l'àtom que es va a contenir, i quan l'àtom de carboni que constitueix el compost espiro carbocíclic és substituït per un altre àtom, es forma un compost d'espiro heterocíclic.

(3) Segons el tipus d'anell, es pot dividir en compostos d'espiro saturats, insaturats, aromàtics i alifàtics.

(4) Coordinació de compostos heterospirocíclics. L'àtom espiro del compost espiro pot ser un àtom de carboni o altres elements com Si, N, P, Ge i similars. Si l'àtom de l'espiro és un àtom de metall, generalment es forma un enllaç de coordenades, i aquest compost d'espiro es coneix com un compost heterocíclic de coordinació.

Compost espiro polimèric

El compost espiro polimèric és una combinació de dos o més àtoms d'espiro com tres o més anells. Al nomenar un compost espiro, un adjectiu numèric que afegeix di-, tri-, tetra-, ..., etc. al nom significa el nombre d'àtoms d'espiro que existeixen per separat entre els anells. Els àtoms del compost espiro s'han numerat sistemàticament. La terminologia d'un compost polyspirocyclic comença amb una molècula d'anell que vincula un àtom espiro, anomenat anell terminal. Aquestes molècules polyspiryclices poden tenir dos o més anells terminals i estan units a un compost multi-espirocílic. Entre ells, només un àtom espiral està connectat entre si. La nomenclatura de l'anell terminal és iniciada per l'àtom que hi ha al costat de l'àtom espiro, anomenat com el número 1, i la molècula és llavors numerada a partir de la molècula.

Dos o més anells de terminal, el número inicial de l'anell de terminal tindrà un altre mètode de selecció. Quan es numeri el primer espiroatoma, els següents compostos d'espiro s'han de connectar a la espiral més petita possible. Numeració. Suposem que hi ha un compost amb dos anells terminals, un amb àtoms 6 i l'altre amb àtoms 8. La numeració s'inicia amb un anell d'àtoms 6, perquè després de la numeració, l'espiroatom es numerarà 6. Si l'anell que consta d'àtoms 8 comença, l'espiroatom es numerarà 8. La direcció del número està determinada per espiroatom (a partir del primer espiroatom de l'anell de terminal ja numerat). Suposem que l'àtom de cargol comença a numerar en una direcció, i si el nombre és inferior al número en l'altra direcció, es selecciona l'àtom de cargol. La direcció amb el número més petit s'utilitza per iniciar el nomenament. En l'àtom espiral següent, la mida del número no és tan important. En alguns casos, els dos primers, tres, quatre o més espiroatomes seran programats al mateix número independentment de la direcció en què estiguin numerats. La selecció de la direcció de numeració es selecciona mitjançant el procés de numeració quan es troba un nombre diferent d'àtoms de cargol i es selecciona la direcció dels àtoms espirals amb un nombre inferior. Per exemple, si el sistema de numeració en una direcció, el nombre de cada espiroatom és 3, 5, 7, 10 i el nombre d'espiroatoms a l'altra direcció és 3, 5, 7, 9, i la direcció del segon número està seleccionat. . En aquest cas, en la direcció del primer número, el nombre entre els dos àtoms espirals és 7 i 10, i en la direcció de nombre oposada, 7 i 9. La numeració de qualsevol àtom de cargol després d'això no és important, i la direcció de numeració ha estat determinada per la direcció del número 9.

En el nomenament de múltiples anells d'espiro, el primer nombre entre parèntesis indica que l'àtom del primer anell més proper a l'àtom espiro és el número u. Els números restants representen el nombre d'àtoms entre els àtoms d'espiro o els àtoms de l'anell de la terminal. Cada número està separat per un període (període anglès). En aquest exemple, hi ha dos àtoms (numerats 1 i 2) abans del primer espiroatom (3). No hi ha àtoms entre espiroatomes 3 i 4, i el mateix passa amb els espiroatoms de 4 i 5, 5 i 6. Hi ha dos àtoms en el segon anell terminal, 6 i 5, 5 i 4, i hi ha una entre 4 i 3.

Per tant, s'obté la seqüència [2.0.0.0.2.1.1.1]. A l'exemple de la dreta, hi ha dos espiroatoms, de manera que el nom es dispara. En el primer anell de terminal, hi ha dos àtoms, que indiquen el nom dispiro [2. A continuació, hi ha un i quatre àtoms a l'altre anell terminal entre els dos espiroatoms, que revelen el nom de dos cargols [2.1.3 5. El segon spiroatom, 5 numerat, s'ha afegit com una ruta que trobarà el nombre d'àtoms després del nombre d'àtoms de l'anell de terminal, l'última vegada que afegeix àtoms 9 i 10 entre espiroatoms 3 i 5. A continuació, afegiu un alcano que tingui mateix nombre d'àtoms del compost d'espiro, decane, namedispiro [2.1.3 5. 2 3] decane revelat pel nom.

Nomenclatura general dels compostos espiro
El compost monospirocílic determina el nom de l'hidrocarbur primari segons el nombre total d'àtoms de carboni implicats en la formació de l'anell; tots els àtoms de l'anell espiro estan numerats en l'ordre del petit anell i es minimitzen l'anell gran i els àtoms de l'espiro; llavors se segueixen claudàtors. La seqüència de numeració de l'anell sencer s'indica numèricament pel nombre d'àtoms de carboni embolicats entre els respectius àtoms d'espiro, més al davant del nom de la cadena hidrocarbur corresponent a l'anell sencer; els nombres estan separats per un punt inferior, en la forma: cargol [a, b] un alcaní.

Cargol híbrid

L'efecte anomèric d'un anell heterospiral significa que dos àtoms d'electrons positius o parells solitaris d'electrons en la conformació estan en la direcció oposada per reduir el moment dipolar de la molècula i reduir l'energia intramolecular. A 1968, l'equip de recerca Descotes va proposar un efecte anòmer. Quan van estudiar el acetal bicíclic, van trobar que els dos compostos de la figura següent contenien 57% de l'isòmer cis i 43% de l'isòmer trans en la barreja d'equilibri en 80 C. La relació isòmica cis trans L'isòmer es va mantenir estable amb un diferència d'energia de 0.71 kJ / mol. A causa de l'efecte anomèric de l'isòmer cis, l'isòmer trans no té aquest efecte.

Quiralitat

Alguns compostos caragols tenen una quiralitat axial. Els espiroatoms poden ser centres quirals, fins i tot quan falten els quatre substituents diferents necessaris per observar quiralitat. Quan els dos anells són iguals, el sistema CIP assigna una prioritat més alta per estendre l'extensió d'un anell i un altre anell de menor prioritat. Es pot aplicar quan l'anell no és similar.

Els compostos cíclics es poden classificar segons els criteris següents:

• Compost alicíclic

Aquest és un compost orgànic que és alhora un compost alifàtic i un compost cíclic. Contenen un o més anells carbocíclics saturats o insaturats, però els anells no són aromàtics.

• Naftalè

Segons la mida de l'anell, els naftens es poden classificar en petits, mitjans i grans. El ciclopropano i el ciclobutano es consideren petits. El ciclopentà comú, el ciclohexà, el cicloheptà i el ciclloctà al ciclotridecà són de grandària mitja i es consideren grans naftens.

Cycloolefin

Es tracta d'un hidrocarbur cíclic amb un doble enllaç carboni-carboni intracarbonat. Les monoolefines simples cícliques inclouen ciclopropenos, ciclobuteno, ciclopenteno i ciclohexè, mentre que els pol·lenens cíclics tenen ciclopropadieno, ciclobuttadieno, ciclopentadieno. Espereu Algunes olefines cícliques, com el cyclobutene i el ciclopentè, es poden polimeritzar com a monòmers per formar polímers.

• Hidrocarburs aromàtics

Els hidrocarburs aromàtics més simples i més importants són bencenos i els seus homòlegs, com ara toluè, xilè, etilbencè i similars. En aromàtics, alguns anells aromàtics no són estructures completament bencénicas, però els àtoms de carboni en ells són substituïts per nitrogen, oxigen, sofre i altres elements. Els anomenem heterocicles, com els cinc iuans com el furano. L'anell inclou un àtom d'oxigen i el pirrol conté un àtom de nitrogen. Thiophene conté un àtom de sofre i similars.

I els aromàtics es poden dividir en:

• Hidrocarburs aromàtics monocíclics
• Hidrocarbur aromàtic policíclic
Els hidrocarburs aromàtics que tenen una forma de cadena generalment es denominen arenes alifàtiques, i els hidrocarburs aromàtics alifàtics comuns són toluè, etilbencè, estirè i similars.
• Compost heterocíclic

Es tracta d'un anell aromàtic que no conté un anell heterocíclic o un substituent. Molts d'ells són coneguts o potencials de carcinògens. El més simple d'aquest químic és el naftalè, amb dos anells aromàtics, així com els compostos tricíclics ruteni i fenantre.

Els hidrocarburs aromàtics policíclics són molècules neutres i no polars que es troben en dipòsits de carbó i aliments. També substàncies orgàniques per combustió incompleta (per exemple, el motor i la incineradora, quan els incendis forestals en la combustió de la biomassa, etc.). Per exemple, es produeix per combustió incompleta de combustibles carbonosos com llenya, carbó vegetal, greix i tabac. També es troba en carns carbonitzades.

Els compostos aromàtics policíclics superiors a tres anells presenten baixa solubilitat i baixa pressió de vapor a l'aigua. Quan el pes molecular augmenta, tant la solubilitat com la pressió de vapor disminueixen. Els compostos aromàtics policíclics bicíclics tenen menor solubilitat i pressió de vapor. Per tant, els compostos aromàtics policíclics es troben més sovint en el sòl i en els sediments que en l'aigua i l'aire. No obstant això, els compostos aromàtics policíclics es troben sovint en partícules en suspensió a l'aire.

Molts compostos aromàtics policíclics s'han definit com a agents carcinògens. Els informes clínics indiquen que l'exposició a llarg termini a altes concentracions de compostos aromàtics policíclics pot causar càncer de pell, càncer de pulmó, càncer d'estómac i càncer de fetge. Els compostos aromàtics policíclics poden destruir el material genètic del cos, provocar el creixement de les cèl·lules cancerígenes i augmentar la incidència de càncer.

Quan el pes molecular s'incrementa, també augmenta la carcinogenicitat del compost aromàtic policíclic, i disminueix la toxicitat aguda. Un compost aromàtic policíclic, Benzo [a] piren (Benzo [a] piren), va ser el primer carcinogen químic que es va descobrir.

sol·licitud

Agent d'expansió de polímers

La contracció del volum del polímer durant la polimerització o solidificació és causada per la força de van der Waals entre les molècules de monòmer en estat líquid o les molècules de cadena llarga no reticulades, i la distància entre les molècules és gran; després de la polimerització o reticulació, les distàncies d'enllaç covalents entre unitats estructurals només donen lloc a la contracció del volum del polímer. Es menciona que la contracció és de vegades mortal per al polímer, com per exemple l'envelliment accelerat del polímer, la deformació i la disminució del rendiment general. Per resoldre el problema de contracció del volum del curat de polímers, els químics han fet esforços incansables, però en general només es poden reduir i no es pot eliminar completament la contracció del volum. Fins a 1972, Bailey et al. va desenvolupar una sèrie de compostos d'espiro i va trobar que aquests compostos es polimeritzen. Quan el volum no es redueix, s'expandeix. El descobriment dels monòmers expandits ha atret l'interès de molts científics, i s'ha dut a terme una gran quantitat d'investigacions. Els monòmers expandits s'han convertit en materials polímers funcionals molt actius. Els compostos estructurats com ortoèster espiro i ortocarbonat espiro són bons monòmers d'expansió i s'han utilitzat en la preparació de composites d'alta resistència, aglutinants d'alt rendiment, materials polimèrics biodegradables i materials polímers mèdics. Modificació de polímers de propòsit general i síntesi d'oligòmers amb grups funcionals.

Electroluminiscencia

Independentment de si un compost orgànic emet llum o no, la longitud d'ona de l'emissió de llum i l'eficiència de l'emissió de llum depenen principalment de l'estructura química. La fluorescència sol produir-se en molècules amb plans rígids i sistemes conjugats, el que potencia l'efecte de la conjugació d'electrons i la coplanaritat de les molècules, que és beneficiosa per millorar l'eficiència de la fluorescència. Hi ha molts materials orgànics de llum fosca. Els principals tipus són: anells d'espiro, polipropilenilenilè, politiofè, politiadiazol i compostos de coordinació metàl·lica. Entre ells, els compostos aromàtics espirocíclics tenen grans sistemes conjugats i una bona rigidesa i coplanaritat, alta temperatura de transició de vidre i alta estabilitat tèrmica. El dispositiu EL és senzill en procés i no requereix equips complicats, pel que és possible reduir el cost de fabricació durant el període i preparar fàcilment dispositius de gran superfície.

pesticida

L'anell fusionat i el compost d'espiro que contenen heteroàtom no són fàcils de produir resistència degut al seu únic mecanisme d'acció, i han rebut una gran atenció en el desenvolupament dels plaguicides. Per exemple: Rudi et al. va informar que 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane-3,9-dióxido i sulfur d'hidrogen es va reaccionar per sintetitzar un nou compost espiro, 3,9-dihydro-3,9-Dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosf [5.5] indecent. Els seus derivats són una nova classe d'insecticides organofosforats i herbicides, que poden treure de manera eficaç la mostassa, la rosquilla, etc. del blat, els cereals, el cotó i la soja.