Blog

Të gjithë ju duhet të dini për përbërësit spiro

Të gjithë ju duhet të dini për përbërësit spiro

Hyrje në komponimet Spiro

Një përbërës spiro është një përbërje organike në të cilën dy unaza biciklike janë të lidhura me një atom të vetëm. Në natyrë, strukturat e unazave mund të jenë në thelb të njëjta ose të ndryshme, dhe atomi që lidh dy unazat quhet spiroatom (atom spiral), zakonisht Është një klasë 4 karbon (i njohur gjithashtu si një karbon spiral) dhe mund gjithashtu të jetë silikon, fosfor, ose arsenik. Atomi spiro është në përgjithësi një atom i karbonit kuaternar. Komponenti spiro do të përdorë kllapa për të shkruar numrin e unazave veç e veç. Numri i unazës gjithashtu përmban vetë atomin spiro, dhe numri i vogël do të jetë përpara numrit dhe të ndara nga një pikë.

Të paktën dy unaza në një molekulë ndajnë një atom karboni (në komponime të tjera, atome të tjera, të tilla si silic, fosfor, arsenik, etj). Të dy unazat janë të vendosura në dy nivele pingul me njëri-tjetrin: komponimet spiro të zëvendësuara në mënyrë të përshtatshme janë kirale dhe mund të zgjidhen në isomere optike (shih isomerizën optike). Përsa i përket formës, propadieni H2C = C = CH2 është unaza spirale më e thjeshtë, dhe një propadiene siç duhet zëvendësohet si acid 1,3-propadienediik është optikisht aktiv dhe mund të ndahet në dy izomere optikisht aktive. trupi.

klasifikimi i

(1) Sipas numrit të atomeve spiro, përbërësi spiro mund të klasifikohet në një përbërës të vetëm spiro, një dispiro, një spiro trefishtë dhe një përbërje shumë spirale që përmban një numër atomesh spiro.

(2) Komponimi spiro karbociklik dhe përbërja spiro e heterociklike mund të klasifikohen sipas llojit të atomit që duhet të përmbahen dhe kur atomi i karbonit që përbën spirozimin karbociklik është i zëvendësuar me një atom tjetër, formohet një përbërje spiro e heterociklike.

(3) Sipas llojit të unazës, ajo mund të ndahet në komponimet spiro të ngopura, të pangopura, aromatike dhe alifatike.

(4) Komponimet e bashkërendimit heterospirociklik. Atomi spiro në përbërjen spiro mund të jetë një atom karboni ose elementë të tjerë si Si, N, P, Ge dhe të ngjashme. Nëse atomi spiro është një atom metalik, në përgjithësi është formuar një lidhje koordinate, dhe një kompleks i tillë spiro është referuar si një kompleks heterociklik koordinues.

Kompleksi polimerik spiro

Spiro përbërësi polimer është një kombinim i dy ose më shumë atomeve spiro si tre ose më shumë unaza. Kur emërtimi i një përbërësi spiro, një mbiemër numerik që shton emrin di-, tri-, tetra-, ..., etj do të thotë numri i atomeve spiro që ekzistojnë ndaras midis unazave. Atomet në kompleksin spiro janë numëruar sistematikisht. Terminologjia e një kompleksi polyspirocyclic fillon me një molekulë unazore që lidh një atom spiro, i cili quhet një unazë terminal. Këto molekula polyspirocyclic mund të ketë dy ose më shumë unaza terminal dhe janë bashkangjitur në një kompleks multi-spirocyclic. Midis tyre, vetëm një atom spiral është i lidhur me njëri-tjetrin. Nomenklatura në unazën e terminalit është nisur nga atomi pranë atomit spiro, të etiketuar si numri 1, dhe molekula është numëruar duke filluar me molekulën.

Dy ose më shumë unaza terminale, numri fillestar i unazës së terminalit do të ketë një metodë tjetër përzgjedhjeje. Kur spiroatomi i parë numërohet, përbërësit e mëpasshëm spiro duhet të lidhen me spirale më të vogël të mundshme. Numëron. Supozoni se ka një përbërje me dy unaza terminale, një me atoma 6 dhe tjetra me atoma 8. Numërimi fillon me një unazë të atomeve 6, sepse pas numërimit, spiroatom do të numërohet 6. Nëse fillon unaza e përbërë nga atomet 8, spiroatom do të numërohet 8. Drejtimi i numrit përcaktohet nga spiroatom (duke filluar në spiroatomin e parë të unazës terminale tashmë të numëruar). Supozoni se atomi i kërmillit fillon të numërohet në një drejtim dhe nëse numri është më i vogël se numri në drejtimin tjetër, përzgjidhet atomi i kërmillit. Drejtimi me numrin më të vogël përdoret për të filluar emërtimin. Në atomin e ardhshëm spiral, numri i madhësisë së numrit nuk është aq i rëndësishëm. Në disa raste, spiroatometrat e para dy, tre, katër ose më shumë do të programohen në të njëjtin numër, pa marrë parasysh se në cilin drejtim ata numërohen. Përzgjedhja e drejtimit të numërimit zgjidhet nga procesi i numërimit kur haset një numër i ndryshëm i atomeve me vidë dhe zgjidhet drejtimi i atomet me spirale me numër të ulët. Për shembull, nëse sistemi i numërimit në një drejtim, numri i çdo spiroatom është 3, 5, 7, 10 dhe numri i spiroatomave në drejtimin tjetër është 3, 5, 7, 9, atëherë drejtimi i numrit të dytë është zgjedhur. . Në këtë rast, në drejtim të numrit të parë, numri ndërmjet dy atomeve spiral është 7 dhe 10, dhe në drejtim të kundërt numri, 7 dhe 9. Numërimi i çdo atomi vidë pas kësaj nuk është i rëndësishëm dhe drejtimi i numërimit është përcaktuar nga drejtimi i numrit 9.

Në emërtimin e unazave të shumta spiro, numri i parë në kllapa tregon se atomi në unazën e parë më të afërt me atomin spiro është numri një. Numrat e mbetur përfaqësojnë numrin e atomeve midis atomet spiro, ose atomet në unazën terminal. Çdo numër ndahet nga një periudhë (periudha e anglishtes). Në këtë shembull, ka dy atome (me numër 1 dhe 2) para spiroatomit të parë (3). Nuk ka atomet midis 3 dhe 4 spiroatoms, dhe e njëjta gjë vlen edhe për spiroatomat në 4 dhe 5, 5 dhe 6. Ka dy atome në unazën e dytë të terminalit, 6 dhe 5, 5 dhe 4, dhe ekziston një midis 4 dhe 3.

Prandaj, sekuenca [2.0.0.0.2.1.1.1] është marrë. Në shembullin e djathtë, ekzistojnë dy spiroatome, kështu që fillon emri i dispiro. Në unazën e parë të terminalit, ekzistojnë dy atome, që tregojnë emrin dispiro [2. Tjetra, ka një dhe katër atome në unazën e terminalit tjetër midis dy spiroatomi, duke zbuluar emrin e dy kërmijve [2.1.3 5. Spiroatom i dytë, i numeruar me 5, është shtuar si një rrugë që do të hasë në numrin e atomeve pas numrit të atomeve në unazën e terminalit, herën e fundit duke shtuar 9 dhe 10 atomet midis 3 dhe 5 spiroatoms. Pastaj shtoni një alkanë që ka numri i njëjtë i atomeve të kompleksit spiro, decane, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] decane zbuluar me emër.

Nomenklatura e përgjithshme e përbërësve spiro
Komponimi monospirociklik përcakton emrin e hidrokarburantit mëmë sipas numrit të përgjithshëm të atomeve të karbonit të përfshirë në formimin e unazës; të gjitha atomet në unazën spiro numërohen sipas rendit të unazës së vogël dhe unaza e madhe dhe atomet spiro janë minimizuar; pastaj ato ndiqen nga kllapa katrore. Sekuenca numerike e të gjithë unazës tregohet numerikisht nga numri i atomeve të karbonit të vendosura midis atomeve spiro përkatëse, plus para emrit të hidrokarburantit zinxhir që korrespondon me të gjithë unazën; numrat ndahen nga një pikë më e ulët, në formën: kërmilli [a, b] një alkane.

Vidhë hibride

Efekti anormik i një unaze heterospirale do të thotë që dy atome elektron-pozitiv ose palë të vetme të elektroneve në konformim janë në drejtim të kundërt për të reduktuar momentin dipole të molekulës dhe për të zvogëluar energjinë intramolekulare. Në 1968, ekipi hulumtues i Descotes fillimisht propozoi një efekt anomerik. Kur ata studiuan acetalin biciklik, gjetën se dy përbërësit në figurën më poshtë përmbanin 57% të izomerit cis dhe 43% të trans izomerit në përzierjen e ekuilibrit në 80 C. Raporti izomeri i cis trans Izomeri ishte i qëndrueshëm me një diferenca e energjisë e 0.71 kJ / mol. Për shkak të efektit anomik të izomerit cis, trans izomer nuk ka efekt të tillë.

Chirality

Disa komponime kërmilli kanë një chirality axial. Spiroatomi mund të jenë qendra kirale, edhe kur nuk u mungojnë katër zëvendësuesit e ndryshëm që nevojiten për të vëzhguar kiralitetin. Kur dy unazat janë të njëjta, sistemi CIP cakton një prioritet më të lartë për të zgjatur zgjerimin e një unazë dhe një unaze tjetër me prioritet më të ulët. Mund të aplikohet kur unaza nuk është e ngjashme.

Komponimet ciklike mund të klasifikohen sipas kritereve të mëposhtme:

• Kompleksi Alicyclic

Ky është një përbërje organike e cila është edhe një përbërje alifatike dhe një përbërje ciklike. Ato përmbajnë një ose më shumë unaza karbociklike të ngopura ose të pangopura, por unazat nuk janë aromatikë.

• Nafthena

Sipas madhësisë së unazës, naftenet mund të klasifikohen në të vogla, të mesme dhe të mëdha. Ciklopropan dhe ciklobutan janë konsideruar të vogla. Siklopentani i zakonshëm, ciklohekani, cikloheptan dhe cikloctan deri në ciklotridecan janë të mesme dhe më të mëdha konsiderohen si naftene të mëdha.

cikloolefine

Ky është një hidrokarbur ciklik që ka një lidhje të dyfishtë karbon-karbon brenda karbonit. Monoolefina të thjeshta ciklike përfshijnë ciklopropen, ciklobuten, ciklopenten dhe cikloheksen, ndërsa polenet ciklike kanë cyclopropadiene, cyclobutadiene, cyclopentadiene. Prisni. Disa olefina ciklike, të tilla si ciklobuten dhe ciklopentene, mund të polimerizohen si monomere për të formuar polimere.

• Hidrokarburet aromatike

Hidrokarburet më të thjeshta dhe më të rëndësishme janë benzol dhe homologët e tij si tolueni, ksileni, etilbenzeni dhe të ngjashme. Në aromatike, disa unaza aromatike nuk janë plotësisht struktura benzene, por atomet e karbonit në to zëvendësohen me azot, oksigjen, squfur dhe elementë të tjerë. Ne i quajmë heterocikla, të tilla si pesë juan si furan. Unaza përfshin një atom oksigjeni dhe pirrol përmban një atom azoti. Tiofeni përmban një atom sulfuri dhe të ngjashme.

Dhe aromatike mund të ndahen në:

• Hidrokarbon monociklik aromatik
• Hidrokarbon polikiklik aromatik
Hidrokarbonet aromatike që kanë një formë zinxhiri zakonisht quhen arena alifatike, dhe hidrokarburet e zakonshme alifatike aromatike janë toluen, etilbenzen, stiren dhe të ngjashme.
• Kompleksi Heterociklik

Ai përbëhet nga një unazë aromatike që nuk përmban një unazë heterociklike ose një zëvendësues. Shumë prej tyre janë të njohur ose kancerogjene të mundshme. Më e thjeshta e kësaj kimike është naftalinë, me dy unaza aromatike, si dhe komponimet triciklike ruteninë dhe fenantrenën.

Hidrokarburet aromatike policiklike janë molekula neutrale, jo polare që gjenden në depozitat e qymyrit dhe të katranit. Ata gjithashtu janë substanca organike me djegje të paplotë (p.sh., motori dhe djegia, kur zjarret pyjore në djegien e biomasës, etj.). Për shembull, prodhohet nga djegia e papërpunuar e lëndëve djegëse të karbonit, siç janë dru zjarri, qymyr druri, yndyrat dhe duhani. Gjithashtu gjendet në mish të djegur.

Komponimet aromatike policiklike mbi tri unaza kanë tretshmërinë e ulët dhe presionin e ulët të avujve në ujë. Kur rritet pesha molekulare, të dyja tretshmëria dhe presioni i avullit ulen. Komponimet biciklike policiklike aromatike kanë solubility më të ulët dhe presion avull. Prandaj përbërjet aromatike policiklike gjenden më shpesh në tokë dhe në sedimentet sesa në ujë dhe ajër. Megjithatë, komponimet aromatike policiklike gjenden shpesh në grimcat e pezulluara në ajër.

Shumë komponime aromatike policiklike janë definuar si kancerogjene. Raportet e testeve klinike tregojnë se ekspozimi afatgjatë në përqëndrime të larta të komponimeve aromatike policiklike mund të shkaktojë kancer të lëkurës, kancer të mushkërive, kancer të stomakut dhe kancer të mëlçisë. Komponimet aromatike policiklike mund të shkatërrojnë materialin gjenetik në trup, të nxisin rritjen e qelizave të kancerit dhe të rrisin incidencën e kancerit.

Kur rritet pesha molekulare, gjithashtu rritet karcinogjeniteti i kompleksit aromatik policiklik dhe zvogëlohet toksiciteti akut. Një përbërës aromatik policiklik, Benzo [a] pirjen (Benzo [a] pirene), ishte karcinogjenik i parë kimik që duhet zbuluar.

Aplikacion

Agjent zgjerues polimer

Tkurrja e vëllimit të polimerit gjatë polimerizimit ose ngurtësimit është shkaktuar nga forca e van der Waals midis molekulave të monomerit në gjendjen e lëngët ose molekulat e zinxhirit të gjatë të palidhur, dhe distanca ndërmjet molekulave është e madhe; pas polimerizimit ose ndërlidhjes, distancat e lidhjeve kovalente ndërmjet njësive strukturore vetëm rezultojnë në tkurrje të volumit të polimerit. Është përmendur se tkurrja ndonjëherë është fatale ndaj polimerit, të tilla si shkaktimi i plakjes së përshpejtuar të polimerit, deformimi dhe ulja e performancës së përgjithshme. Për të zgjidhur problemin e tkurrjes së vëllimit të shërimit të polimerit, kimistët kanë bërë përpjekje të palodhur, por në përgjithësi mund të zvogëlohen dhe nuk mund të eliminojnë plotësisht tkurrjen e volumit. Deri në 1972, Bailey et al. zhvilluar një seri të përbërësve spiro dhe zbuloi se këto komponime janë të polimerizuara. Kur vëllimi nuk zvogëlohet, zgjerohet. Zbulimi i monomereve të zgjeruara ka tërhequr interesin e shumë shkencëtarëve dhe shumë hulumtime janë kryer. Monomeret e zgjeruara janë bërë material polimere funksionale shumë aktive. Komponimet e strukturuara si orthoester spiro dhe orthocarbonate spiro janë monomere të mira të zgjerimit dhe janë përdorur në përgatitjen e përbërësve të forcës së lartë, lidhësve me performancë të lartë, materialeve të polimereve të biodegradueshme dhe materialeve polimerike mjekësore. Modifikimi i polimereve me qëllime të përgjithshme dhe sinteza e oligomereve që kanë grupe funksionale.

Electroluminescence

Nëse një përbërës organik lëshon dritë dhe gjatësia e valës së emetimit të dritës dhe efikasiteti i emetimit të dritës varet kryesisht nga struktura kimike. Fluoreshenca zakonisht ndodh në molekulat me aeroplina të ngurtë dhe sisteme konjuguar, që rrit efektin e konjugimit elektron dhe koplanaritetin e molekulave, gjë që është e dobishme për të përmirësuar efikasitetin e ndriçimit të fluorescencës. Ka shumë materiale organike të lehta dhe të errëta. Llojet kryesore janë: unazë spiro, poli-p-fenilen vinilen, polythiophene, polythiadiazole dhe komponimet e koordinimit të metaleve. Midis tyre, komponimet aromatike spirociklike kanë sisteme të mëdha të konjuguara dhe ngurtësi dhe coplanaritet të mirë, temperaturë të lartë të tranzicionit të qelqit dhe stabilitet të lartë termik. Pajisja EL është e thjeshtë në proces dhe nuk kërkon pajisje të komplikuara, prandaj është e mundur të zvogëlohet kostoja e prodhimit gjatë periudhës dhe të përgatitni lehtësisht pajisjet me sipërfaqe të madhe.

pesticid

Unaza e shkrirë dhe përbërësi spiro që përmbajnë heteroatomi nuk janë të lehta për të prodhuar rezistencë për shkak të mekanizmit të tyre unik të veprimit dhe kanë marrë vëmendje të madhe në zhvillimin e pesticideve. Për shembull: Rudi et al. raportoi 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane-3,9-dioksidi dhe sulfidi Hidrogjeni u reagua për të sintetizuar një kompleks spiro të ri, 3,9-dihidro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosfo [5.5] undecane. Derivatet e saj janë një klasë e re e insekticideve organophosphate dhe herbicides, të cilat në mënyrë efektive mund të heqin mustardë, ragweed, etj nga gruri, drithëra, pambuk dhe soje.