Blog

Tất cả những gì bạn cần biết về hợp chất spiro

Tất cả những gì bạn cần biết về hợp chất spiro

Giới thiệu về hợp chất Spiro

Một hợp chất spiro là một hợp chất hữu cơ trong đó hai vòng bicyclic được liên kết bởi một nguyên tử duy nhất. Trong tự nhiên, cấu trúc của các vòng có thể giống nhau hoặc khác nhau, và nguyên tử kết nối hai vòng được gọi là spiroatom (nguyên tử xoắn ốc), thường Nó là một loại carbon 4 (còn gọi là cacbon xoắn ốc), và nó có thể cũng là silicon, phốt pho, hoặc asen. Nguyên tử spiro thường là nguyên tử cacbon bậc bốn. Hợp chất spiro sẽ sử dụng dấu ngoặc đơn để ghi số vòng riêng biệt. Số vòng cũng chứa chính nguyên tử spiro và số nhỏ sẽ nằm trước số và được phân tách bằng dấu chấm.

Ít nhất hai vòng trong một phân tử chia sẻ một nguyên tử cacbon (trong các hợp chất khác, các nguyên tử khác, chẳng hạn như silic, phốt pho, asen, vv). Hai vòng được đặt trên hai mặt phẳng vuông góc với nhau: các hợp chất spiro được thay thế phù hợp là chiral và có thể được phân giải thành các đồng phân quang học (xem đồng phân quang học). Về mặt hình thức, propadiene H2C = C = CH2 là vòng spiro đơn giản nhất, và một propadiene được thay thế thích hợp như axit 1,3-propadienediic hoạt động quang học và có thể được chia thành hai đồng phân quang học hoạt động. thân hình.

Phân loại

(1) Theo số nguyên tử spiro, hợp chất spiro có thể được phân loại thành một hợp chất spiro đơn lẻ, một dispiro, một spiro ba, và một hợp chất đa xoắn ốc chứa nhiều nguyên tử spiro.

(2) Hợp chất spiro cacbocyclic và hợp chất spiro dị vòng có thể được phân loại theo loại nguyên tử được chứa, và khi nguyên tử cacbon cấu thành hợp chất spiro cacbocyclic được thay thế bởi nguyên tử khác, một hợp chất spiro dị vòng được hình thành.

(3) Theo loại vòng, nó có thể được chia thành các hợp chất spiro bão hòa, không no, thơm và béo.

(4) Phối hợp các hợp chất dị vòng. Nguyên tử spiro trong hợp chất spiro có thể là nguyên tử cacbon hoặc các nguyên tố khác như Si, N, P, Ge và các loại tương tự. Nếu nguyên tử spiro là một nguyên tử kim loại, một liên kết tọa độ thường được hình thành, và một hợp chất spiro được gọi là hợp chất dị vòng phối hợp.

Hợp chất Polymeric spiro

Hợp chất spiro polyme là sự kết hợp của hai hoặc nhiều nguyên tử spiro là ba hoặc nhiều vòng. Khi đặt tên một hợp chất spiro, một tính từ bằng số cộng thêm,, -, tetra-, ..., vv vào tên có nghĩa là số nguyên tử spiro tồn tại riêng biệt giữa các vòng. Các nguyên tử trong hợp chất spiro đã được đánh số một cách có hệ thống. Thuật ngữ của một hợp chất polyspirocyclic bắt đầu với một phân tử vòng liên kết một nguyên tử spiro, được gọi là vòng đầu cuối. Những phân tử polyspirocyclic này có thể có hai hoặc nhiều vòng đầu cuối và được gắn vào một hợp chất đa mạch. Trong số đó, chỉ có một nguyên tử xoắn ốc được kết nối với nhau. Danh pháp trong vòng đầu cuối được khởi xướng bởi nguyên tử bên cạnh nguyên tử spiro, được gắn nhãn là số 1, và phân tử sau đó được đánh số bắt đầu với phân tử.

Hai hoặc nhiều vòng đầu cuối, số bắt đầu của vòng đầu cuối sẽ có một phương pháp lựa chọn khác. Khi spiroatom đầu tiên được đánh số, các hợp chất spiro tiếp theo nên được kết nối với xoắn ốc nhỏ nhất có thể. Đánh số. Giả sử có một hợp chất với hai vòng đầu cuối, một với các nguyên tử 6 và một với các nguyên tử 8. Việc đánh số được bắt đầu với một vòng của các nguyên tử 6, bởi vì sau khi đánh số, spiroatom sẽ được đánh số 6. Nếu vòng chứa nguyên tử 8 bắt đầu, thì spiroatom sẽ được đánh số 8. Hướng của số được xác định bởi spiroatom (bắt đầu từ cổ họng đầu tiên của vòng đầu cuối đã được đánh số). Giả sử nguyên tử ốc bắt đầu đánh số theo một hướng và nếu số nhỏ hơn số ở hướng khác, nguyên tử ốc được chọn. Hướng với số nhỏ hơn được sử dụng để bắt đầu đặt tên. Trong nguyên tử xoắn ốc tiếp theo, kích thước số của số không quan trọng lắm. Trong một số trường hợp, lần đầu tiên hai, ba, bốn hoặc nhiều hơn spiroatoms sẽ được lập trình cho cùng một số không có vấn đề mà hướng họ được đánh số. Việc lựa chọn hướng đánh số được chọn theo quy trình đánh số khi gặp phải một số nguyên tử vít khác nhau và hướng của các nguyên tử xoắn ốc số thấp hơn được chọn. Ví dụ, nếu hệ thống đánh số theo một hướng, số lượng mỗi spiroatom là 3, 5, 7, 10 và số lượng spiroatoms theo hướng khác là 3, 5, 7, 9, sau đó là hướng của số thứ hai đã được chọn. . Trong trường hợp này, theo hướng số đầu tiên, số giữa hai nguyên tử xoắn ốc là 7 và 10, và theo hướng số ngược lại, 7 và 9. Việc đánh số bất kỳ nguyên tử vít nào sau đó không quan trọng, và hướng đánh số đã được xác định theo hướng của số 9.

Trong việc đặt tên của nhiều vòng spiro, số đầu tiên trong dấu ngoặc đơn chỉ ra rằng nguyên tử trong vòng đầu tiên gần nhất với nguyên tử spiro là số một. Các số còn lại biểu thị số lượng nguyên tử giữa các nguyên tử spiro hoặc các nguyên tử trong vòng đầu cuối. Mỗi số được phân tách bằng dấu chấm (khoảng thời gian tiếng Anh). Trong ví dụ này, có hai nguyên tử (đánh số 1 và 2) trước spiroatom đầu tiên (3). Không có nguyên tử giữa 3 và 4 spiroatoms, và điều tương tự cũng đúng đối với spiroatoms tại 4 và 5, 5 và 6. Có hai nguyên tử trên vòng đầu cuối thứ hai, 6 và 5, 5 và 4, và có một nguyên tử giữa 4 và 3.

Do đó, chuỗi [2.0.0.0.2.1.1.1] thu được. Trong ví dụ bên phải, có hai spiroatoms, do đó, tên dispiro bắt đầu. Trong vòng đầu cuối đầu tiên, có hai nguyên tử, cho biết tên dispiro [2. Tiếp theo, có một và bốn nguyên tử trong vòng thiết bị đầu cuối khác giữa hai spiroatoms, tiết lộ tên hai ốc [2.1.3 5. Các spiroatom thứ hai, đánh số 5, đã được thêm vào như là một con đường mà sẽ gặp phải số lượng nguyên tử sau khi số nguyên tử trong vòng thiết bị đầu cuối, thời gian qua thêm 9 và 10 nguyên tử giữa 3 và 5 spiroatoms Và sau đó thêm một alkane có cùng một số nguyên tử của hợp chất spiro, decane, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] decane được tiết lộ theo tên.

Danh pháp chung của các hợp chất spiro
Hợp chất monospirocyclic xác định tên của hydrocarbon mẹ theo tổng số nguyên tử cacbon liên quan đến sự hình thành vòng; tất cả các nguyên tử trên vòng spiro được đánh số theo thứ tự của vòng nhỏ và vòng lớn và các nguyên tử spiro được giảm thiểu; sau đó chúng được theo sau bởi dấu ngoặc vuông. Chuỗi số của toàn bộ vòng được chỉ định bằng số lượng nguyên tử cacbon kẹp giữa các nguyên tử spiro tương ứng, cộng với trước tên của hydrocarbon chuỗi tương ứng với toàn bộ vòng; các số được phân tách bằng dấu chấm dưới, dưới dạng: ốc [a, b] một ankan.

Vít lai

Hiệu ứng anomeric của một vòng dị vòng có nghĩa là hai nguyên tử dương điện tử hoặc các cặp electron đơn lẻ trong cấu tạo theo hướng ngược lại để giảm moment lưỡng cực của phân tử và giảm năng lượng phân tử. Trong 1968, nhóm nghiên cứu Descotes đầu tiên đề xuất một hiệu ứng anomeric. Khi họ nghiên cứu acetal bicyclic, họ thấy rằng hai hợp chất trong hình dưới đây chứa 57% của đồng phân cis và 43% của đồng phân trans trong hỗn hợp cân bằng tại 80 C. Tỷ lệ đồng phân cis trans Đồng phân được ổn định với sự khác biệt về năng lượng của 0.71 kJ / mol. Do hiệu ứng anomeric của đồng phân cis, đồng phân trans không có tác dụng như vậy.

Chirality

Một số hợp chất ốc có một chirality trục. Spiroatoms có thể là trung tâm chiral, ngay cả khi chúng thiếu bốn nhóm thế khác nhau cần thiết để quan sát chirality. Khi hai vòng đều giống nhau, hệ thống CIP gán ưu tiên cao hơn để mở rộng phần mở rộng của một vòng và một vòng khác có mức độ ưu tiên thấp hơn. Nó có thể được áp dụng khi vòng không giống nhau.

Các hợp chất theo chu kỳ có thể được phân loại theo các tiêu chí sau:

• Hợp chất Alicyclic

Đây là một hợp chất hữu cơ mà cả hai là một hợp chất béo và một hợp chất tuần hoàn. Chúng chứa một hoặc nhiều vòng carbocyclic bão hòa hoặc không bão hòa, nhưng các vòng không thơm.

• Naphthenic

Theo kích thước của vòng, naphthenes có thể được phân thành nhỏ, trung bình và lớn. Cyclopropane và cyclobutane được coi là nhỏ. Các cyclopentane phổ biến, cyclohexan, cycloheptan và cyclooctane với cyclotridecane có kích thước trung bình, và lớn hơn được coi là loài naphthenes lớn.

Cycloolefin

Đây là một hydrocacbon tuần hoàn có liên kết đôi carbon-carbon trong carbon. Các đơn thể tuần hoàn đơn giản bao gồm cyclopropene, cyclobutene, cyclopentene và cyclohexene, trong khi các polyen có chu kỳ có cyclopropadiene, cyclobutadiene, cyclopentadiene. Chờ đợi. Một số olefin tuần hoàn nhất định, chẳng hạn như cyclobuteneand cyclopentene, có thể được polime hóa thành monome để hình thành các polyme.

• Hydrocacbon thơm

Các hydrocacbon thơm đơn giản và quan trọng nhất là benzeneand và các chất tương đồng của nó như toluene, xylene, ethylbenzene và các loại tương tự. Trong chất thơm, một số vòng thơm không phải là cấu trúc benzen hoàn toàn, nhưng các nguyên tử cacbon trong chúng được thay thế bằng nitơ, oxy, lưu huỳnh và các nguyên tố khác. Chúng tôi gọi họ là những chiếc vòng heterocycles, chẳng hạn như năm nhân dân tệ như furan. Chiếc nhẫn bao gồm một nguyên tử oxy và pyrrole chứa một nguyên tử nitơ. Thuyết tinh thể chứa một nguyên tử lưu huỳnh và tương tự.

Và chất thơm có thể được chia thành:

• Hydrocacbon thơm monocyclic
• Hydrocacbon thơm đa vòng
Các hydrocacbon thơm có hình dạng chuỗi thường được gọi là các alen béo, và các hydrocacbon thơm thơm chung là toluene, ethylbenzen, styrene và các loại tương tự.
• Hợp chất dị vòng

Nó bao gồm một vòng thơm mà không chứa một vòng dị vòng hoặc một nhóm thế. Nhiều người trong số họ được biết đến hoặc có khả năng gây ung thư. Đơn giản nhất của hóa chất này là naphthalene, với hai vòng thơm, cũng như các hợp chất ba vòng ruthenium và phenanthrene.

Hydrocacbon thơm đa vòng là các phân tử trung tính, không phân cực được tìm thấy trong than đá và than bùn. Chúng cũng là các chất hữu cơ do quá trình cháy không hoàn toàn (ví dụ, động cơ và lò đốt, khi cháy rừng trong quá trình đốt sinh khối, vv). Ví dụ, nó được sản xuất bằng cách đốt cháy không hoàn toàn các nhiên liệu cacbonat như củi, than củi, dầu mỡ và thuốc lá. Cũng được tìm thấy trong thịt cháy.

Các hợp chất thơm đa vòng trên ba vòng có tính hòa tan thấp và áp suất hơi thấp trong nước. Khi tăng trọng lượng phân tử, cả độ hòa tan và áp suất hơi giảm. Các hợp chất thơm đa vòng bicyclic có độ hòa tan thấp hơn và áp suất hơi. Do đó các hợp chất thơm đa vòng thường được tìm thấy trong đất và trong trầm tích hơn trong nước và không khí. Tuy nhiên, các hợp chất thơm đa vòng thường được tìm thấy trên các hạt lơ lửng trong không khí.

Nhiều hợp chất thơm đa vòng đã được định nghĩa là chất gây ung thư. Các báo cáo thử nghiệm lâm sàng cho thấy rằng việc tiếp xúc lâu dài với nồng độ cao của các hợp chất thơm đa vòng có thể gây ung thư da, ung thư phổi, ung thư dạ dày và ung thư gan. Các hợp chất thơm đa vòng có thể phá hủy vật liệu di truyền trong cơ thể, kích hoạt sự phát triển của các tế bào ung thư và làm tăng tỷ lệ mắc bệnh ung thư.

Khi trọng lượng phân tử tăng lên, tính gây ung thư của hợp chất thơm đa vòng cũng tăng lên, và độc tính cấp tính giảm. Một hợp chất thơm đa vòng, Benzo [a] pyrene (Benzo [a] pyrene), là chất gây ung thư hóa học đầu tiên được phát hiện.

Đăng ký nhập học

Chất mở rộng polymer

Sự co rút khối lượng của polymer trong quá trình trùng hợp hoặc củng cố là do lực van der Waals giữa các phân tử monomer ở ​​trạng thái lỏng hoặc các phân tử chuỗi dài không liên kết, và khoảng cách giữa các phân tử lớn; sau khi trùng hợp hoặc crosslinking, khoảng cách liên kết cộng hóa trị giữa các đơn vị cấu trúc chỉ dẫn đến sự co rút của thể tích polymer. Đó là đề cập rằng co rút đôi khi gây tử vong cho polymer, chẳng hạn như gây lão hóa nhanh chóng của polymer, biến dạng, và giảm hiệu suất tổng thể. Để giải quyết vấn đề co rút khối lượng của việc chữa polymer, các nhà hóa học đã thực hiện những nỗ lực không ngớt, nhưng nói chung chỉ có thể giảm và không thể loại bỏ hoàn toàn sự co rút khối lượng. Cho đến 1972, Bailey et al. phát triển một loạt các hợp chất spiro và thấy rằng các hợp chất này được polyme hóa. Khi âm lượng không co lại, nó sẽ mở rộng. Việc phát hiện các monome mở rộng đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học, và rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện. Monome mở rộng đã trở thành vật liệu polymer chức năng rất tích cực. Các hợp chất có cấu trúc như orthoester spiro và spiro orthocarbonate là các monome mở rộng tốt và được sử dụng trong chế tạo vật liệu tổng hợp cường độ cao, chất kết dính hiệu suất cao, vật liệu polyme phân hủy sinh học và vật liệu polymer y tế. Sửa đổi các polyme đa năng và tổng hợp các oligome có các nhóm chức năng.

Electroluminescence

Có hay không một hợp chất hữu cơ phát ra ánh sáng và bước sóng phát xạ ánh sáng và hiệu quả của phát xạ ánh sáng phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc hóa học. Huỳnh quang thường xảy ra trong các phân tử với các mặt phẳng cứng và các hệ thống liên hợp, làm tăng hiệu ứng liên hợp điện tử và sự đồng bộ của các phân tử, có lợi để cải thiện hiệu quả huỳnh quang. Có rất nhiều vật liệu tối màu hữu cơ. Các loại chính là: vòng spiro, poly-p-phenylene vinylene, polythiophene, polythiadiazole và các hợp chất phối hợp kim loại. Trong số đó, các hợp chất thơm spirocyclic có hệ thống liên hợp lớn và độ cứng tốt và đồng phẳng, nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh cao và ổn định nhiệt cao. Thiết bị EL rất đơn giản và không yêu cầu thiết bị phức tạp, do đó có thể giảm chi phí sản xuất trong thời gian và dễ dàng chuẩn bị các thiết bị diện tích lớn.

thuốc bảo vệ thực vật

Hợp chất vòng và spiro hợp nhất chứa nguyên tử hetero không dễ tạo ra sức đề kháng do cơ chế hoạt động độc đáo của chúng và đã nhận được sự chú ý rộng rãi trong sự phát triển của thuốc trừ sâu. Ví dụ: Rudi et al. báo cáo 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane-3,9-dioxide và sulfide Hydrogen được phản ứng để tổng hợp một hợp chất spiro mới, 3,9-dihydro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphospho [5.5] undecane. Dẫn xuất của nó là một loại thuốc trừ sâu organophosphate mới và thuốc diệt cỏ, có thể loại bỏ hiệu quả mù tạt, ragweed, vv từ lúa mì, ngũ cốc, bông và đậu tương.