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Todo lo que necesitas saber sobre los compuestos espiro

Todo lo que necesitas saber sobre los compuestos espiro

Introducción a los compuestos de Spiro

Un compuesto espiro es un compuesto orgánico en el que dos anillos bicíclicos están unidos por un solo átomo. En la naturaleza, las estructuras de los anillos pueden ser sustancialmente iguales o diferentes, y el átomo que conecta los dos anillos se llama spiroatom (átomo espiral), generalmente es un carbono de grado 4 (también conocido como carbono en espiral), y puede también ser silicio, fósforo o arsénico. El átomo espiro es generalmente un átomo de carbono cuaternario. El compuesto espiro utilizará los paréntesis para escribir el número de anillos por separado. El número de anillo también contiene el átomo de espiro en sí, y el pequeño número estará delante del número y separado por un punto.

Al menos dos anillos en una molécula comparten un átomo de carbono (en otros compuestos, otros átomos, como el silicio, el fósforo, el arsénico, etc.). Los dos anillos están ubicados en dos planos perpendiculares entre sí: los compuestos espiro adecuadamente sustituidos son quirales y pueden resolverse en isómeros ópticos (véase isomería óptica). En términos de forma, el propadieno H2C = C = CH2 es el anillo espiro más simple, y un propadieno apropiadamente sustituido como el ácido 1,3-propadienediic es ópticamente activo y se puede dividir en dos isómeros ópticamente activos. cuerpo.

Clasificacion

(1) De acuerdo con el número de átomos de espiro, el compuesto espiro se puede clasificar en un solo compuesto espiro, un dispiro, un espiro triple y un compuesto multi espiral que contiene una pluralidad de átomos de espiro.

(2) El compuesto espiro carbocíclico y el compuesto espiro heterocíclico se pueden clasificar según el tipo del átomo que se va a contener, y cuando el átomo de carbono que constituye el compuesto espiro carbocíclico se sustituye por otro átomo, se forma un compuesto espiro heterocíclico.

(3) Según el tipo de anillo, se puede dividir en compuestos espiro saturados, insaturados, aromáticos y alifáticos.

(4) Coordinación de compuestos heterospirocíclicos. El espiro-átomo en el compuesto espiro puede ser un átomo de carbono u otros elementos tales como Si, N, P, Ge y similares. Si el átomo de espiro es un átomo de metal, generalmente se forma un enlace coordinado, y dicho compuesto espiro se denomina compuesto heterocíclico coordinante.

Compuesto polimérico espiro

El compuesto espiro polimérico es una combinación de dos o más átomos de espiro como tres o más anillos. Al nombrar un compuesto espiro, un adjetivo numérico que agrega di-, tri-, tetra-, ..., etc. al nombre significa el número de átomos de espiro que existen por separado entre los anillos. Los átomos en el compuesto espiro han sido numerados sistemáticamente. La terminología de un compuesto polispirocíclico comienza con una molécula de anillo que une un átomo espiro, que se llama anillo terminal. Estas moléculas polispirocíclicas pueden tener dos o más anillos terminales y están unidas a un compuesto multi-espirocíclico. Entre ellos, solo un átomo en espiral está conectado entre sí. La nomenclatura en el anillo terminal es iniciada por el átomo al lado del átomo espiro, etiquetado como el número 1, y la molécula se numera a partir de la molécula.

Dos o más anillos terminales, el número inicial del anillo terminal tendrá otro método de selección. Cuando el primer spiroatom está numerado, los compuestos de espiro subsecuentes deben conectarse a la espiral más pequeña posible. Numeración Supongamos que hay un compuesto con dos anillos terminales, uno con átomos 6 y el otro con átomos 8. La numeración se inicia con un anillo de átomos 6, porque después de la numeración, el spiroatom se numerará como 6. Si el anillo que consiste en átomos 8 se inicia, el spiroatom se numerará 8. La dirección del número viene determinada por spiroatom (comenzando en la primera espiroatom del anillo terminal ya numerado). Supongamos que el átomo caracol comienza a numerar en una dirección, y si el número es menor que el número en la otra dirección, se selecciona el átomo caracol. La dirección con el número más pequeño se usa para comenzar a nombrar. En el átomo espiral posterior, el tamaño del número no es tan importante. En algunos casos, los primeros dos, tres, cuatro o más spiroatoms se programarán con el mismo número sin importar en qué dirección estén numerados. La selección de la dirección de numeración se selecciona mediante el proceso de numeración cuando se encuentra un número diferente de átomos de tornillo, y se selecciona la dirección de los átomos de espiral de número inferior. Por ejemplo, si el sistema de numeración en una dirección, el número de cada spiroatom es 3, 5, 7, 10, y el número de spiroatoms en la otra dirección es 3, 5, 7, 9, luego la dirección del segundo número está seleccionado. . En este caso, en la dirección del primer número, el número entre los dos átomos en espiral es 7 y 10, y en la dirección del número opuesto, 7 y 9. La numeración de cualquier átomo de tornillo después de eso no es importante, y la dirección de numeración ha sido determinada por la dirección del número 9.

En el nombramiento de múltiples anillos espiro, el primer número entre paréntesis indica que el átomo en el primer anillo más cercano al átomo espiro es el número uno. Los números restantes representan la cantidad de átomos entre los átomos de espiro o los átomos en el anillo terminal. Cada número está separado por un período (período inglés). En este ejemplo, hay dos átomos (numerados 1 y 2) antes del primer spiroatom (3). No hay átomos entre 3 y 4 spiroatoms, y lo mismo es cierto para spiroatoms en 4 y 5, 5 y 6. Hay dos átomos en el segundo anillo de terminal, 6 y 5, 5 y 4, y hay uno entre 4 y 3.

Por lo tanto, se obtiene la secuencia [2.0.0.0.2.1.1.1]. En el ejemplo de la derecha, hay dos spiroatoms, por lo que comienza el nombre de dispiro. En el primer anillo terminal, hay dos átomos, que indican el nombre dispiro [2. A continuación, hay uno y cuatro átomos en el otro anillo terminal entre los dos spiroatoms, revelando el nombre de dos caracoles [2.1.3 5. El segundo spiroatom, numerado 5, se ha agregado como una ruta que encontrará el número de átomos después del número de átomos en el anillo terminal, la última vez añadiendo 9 y 10 átomos entre 3 y 5 spiroatoms Y luego agregar un alcano que tenga el el mismo número de átomos del compuesto espiro, decano, llamado decano [2.1.3 5 .2 3] revelado por el nombre.

Nomenclatura general de compuestos espiro
El compuesto monospirocíclico determina el nombre del hidrocarburo original de acuerdo con el número total de átomos de carbono implicados en la formación del anillo; todos los átomos en el anillo espiro están numerados en el orden del anillo pequeño y el anillo grande y los átomos espiro están minimizados; luego están seguidos por corchetes. La secuencia de numeración de todo el anillo está indicada numéricamente por el número de átomos de carbono intercalados entre los respectivos átomos de espiro, más delante del nombre de la cadena hidrocarbonada correspondiente a todo el anillo; los números están separados por un punto inferior, en la forma: caracol [a, b] y alcano.

Tornillo híbrido

El efecto anomérico de un anillo heterospiral significa que dos átomos positivos para el electrón o pares de electrones solitarios en la conformación están en la dirección opuesta para reducir el momento dipolar de la molécula y reducir la energía intramolecular. En 1968, el equipo de investigación de Descotes propuso por primera vez un efecto anomérico. Cuando estudiaron el acetal bicíclico, encontraron que los dos compuestos en la figura a continuación contenían 57% del isómero cis y 43% del isómero trans en la mezcla de equilibrio en 80 C. La relación del isómero cis trans El isómero era estable con un diferencia de energía de 0.71 kJ / mol. Debido al efecto anomérico del isómero cis, el isómero trans no tiene tal efecto.

Quiralidad

Algunos compuestos de caracol tienen una quiralidad axial. Los espiroátomos pueden ser centros quirales, incluso cuando carecen de los cuatro sustituyentes diferentes necesarios para observar la quiralidad. Cuando los dos anillos son iguales, el sistema CIP asigna una mayor prioridad para extender la extensión de un anillo y otro anillo de menor prioridad. Se puede aplicar cuando el anillo no es similar.

Los compuestos cíclicos se pueden clasificar según los siguientes criterios:

• Compuesto alicíclico

Este es un compuesto orgánico que es tanto un compuesto alifático como un compuesto cíclico. Contienen uno o más anillos carbocíclicos saturados o insaturados, pero los anillos no son aromáticos.

• nafténico

De acuerdo con el tamaño del anillo, los naftenos se pueden clasificar en pequeños, medianos y grandes. El ciclopropano y el ciclobutano se consideran pequeños. El ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano y ciclooctano comunes a ciclotridecano son de tamaño mediano, y los más grandes se consideran naftenos grandes.

Cicloolefina

Este es un hidrocarburo cíclico que tiene un doble enlace carbono-carbono intra-carbono. Las monoolefinas cíclicas simples incluyen ciclopropeno, ciclobuteno, ciclopenteno y ciclohexeno, mientras que los polienos cíclicos tienen ciclopropadieno, ciclobutadieno, ciclopentadieno. Espere. Ciertas olefinas cíclicas, tales como ciclobuteno y ciclopenteno, se pueden polimerizar como monómeros para formar polímeros.

• Hidrocarburo aromático

Los hidrocarburos aromáticos más simples y más importantes son benceno y sus homólogos tales como tolueno, xileno, etilbenceno y similares. En aromáticos, algunos anillos aromáticos no son completamente estructuras de benceno, pero los átomos de carbono en ellos son reemplazados por nitrógeno, oxígeno, azufre y otros elementos. Los llamamos heterociclos, como cinco yuanes como el furano. El anillo incluye un átomo de oxígeno y el pirrol contiene un átomo de nitrógeno. El tiofeno contiene un átomo de azufre y similares.

Y los aromáticos se pueden dividir en:

• Hidrocarbono aromático monocíclico
• hidrocarburo aromático policíclico
Los hidrocarburos aromáticos que tienen una forma de cadena se denominan generalmente arenos alifáticos, y los hidrocarburos aromáticos alifáticos comunes son tolueno, etilbenceno, estireno y similares.
• Compuesto heterocíclico

Consiste en un anillo aromático que no contiene un anillo heterocíclico o un sustituyente. Muchos de ellos son carcinógenos conocidos o potenciales. El más simple de este químico es naftaleno, con dos anillos aromáticos, así como compuestos tricíclicos rutenio y fenantreno.

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son moléculas neutras y no polares que se encuentran en depósitos de carbón y alquitrán. También sustancias orgánicas por combustión incompleta (por ejemplo, el motor y el incinerador, cuando los incendios forestales en la combustión de biomasa, etc.). Por ejemplo, se produce por la combustión incompleta de combustibles carbonosos como leña, carbón de leña, grasa y tabaco. También se encuentra en carne carbonizada.

Los compuestos aromáticos policíclicos por encima de tres anillos tienen baja solubilidad y baja presión de vapor en agua. Cuando el peso molecular aumenta, tanto la solubilidad como la presión de vapor disminuyen. Los compuestos aromáticos policíclicos bicíclicos tienen una solubilidad y presión de vapor más bajas. Por lo tanto, los compuestos aromáticos policíclicos se encuentran más comúnmente en el suelo y en los sedimentos que en el agua y el aire. Sin embargo, los compuestos aromáticos policíclicos a menudo se encuentran en partículas suspendidas en el aire.

Muchos compuestos aromáticos policíclicos se han definido como carcinógenos. Los informes de ensayos clínicos indican que la exposición a largo plazo a altas concentraciones de compuestos aromáticos policíclicos puede causar cáncer de piel, cáncer de pulmón, cáncer de estómago y cáncer de hígado. Los compuestos aromáticos policíclicos pueden destruir el material genético en el cuerpo, desencadenar el crecimiento de células cancerosas y aumentar la incidencia de cáncer.

Cuando aumenta el peso molecular, también aumenta la carcinogenicidad del compuesto aromático policíclico y disminuye la toxicidad aguda. Un compuesto aromático policíclico, Benzo [a] pireno (Benzo [a] pireno), fue el primer carcinógeno químico que se descubrió.

CANDIDATOS

Agente de expansión de polímero

La contracción de volumen del polímero durante la polimerización o solidificación es causada por la fuerza de van der Waals entre las moléculas de monómero en el estado líquido o las moléculas de cadena larga no reticulada, y la distancia entre las moléculas es grande; después de la polimerización o reticulación, las distancias de enlace covalente entre las unidades estructurales solo dan como resultado la contracción del volumen del polímero. Se menciona que la contracción a veces es fatal para el polímero, como causar envejecimiento acelerado del polímero, deformación y disminución del rendimiento general. Con el fin de resolver el problema de la contracción del volumen de polimerización del polímero, los químicos han realizado esfuerzos incansables, pero en general solo pueden reducir y no pueden eliminar completamente la contracción del volumen. Hasta 1972, Bailey et al. desarrolló una serie de compuestos espiro y descubrió que estos compuestos están polimerizados. Cuando el volumen no se reduce, se expande. El descubrimiento de monómeros expandidos ha atraído el interés de muchos científicos, y se han llevado a cabo muchas investigaciones. Los monómeros expandidos se han convertido en materiales poliméricos funcionales muy activos. Los compuestos estructurados como el espiro ortoéster y el espiroortocarbonato son buenos monómeros de expansión y se han usado en la preparación de materiales compuestos de alta resistencia, aglutinantes de alto rendimiento, materiales poliméricos biodegradables y materiales de polímeros médicos. Modificación de polímeros de uso general y síntesis de oligómeros que tienen grupos funcionales.

Electroluminiscencia

Si un compuesto orgánico emite luz o no y la longitud de onda de la emisión de luz y la eficiencia de la emisión de luz dependen principalmente de la estructura química. La fluorescencia generalmente ocurre en moléculas con planos rígidos y sistemas conjugados, lo que aumenta el efecto de conjugación de electrones y la coplanaridad de las moléculas, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia de fluorescencia. Hay muchos materiales orgánicos claros y oscuros. Los principales tipos son: anillo espiro, poli-p-fenileno-vinileno, politiofeno, politi-diazol y compuestos de coordinación de metales. Entre ellos, los compuestos aromáticos espirocíclicos tienen grandes sistemas conjugados y buena rigidez y coplanaridad, alta temperatura de transición vítrea y alta estabilidad térmica. El dispositivo EL es simple en el proceso y no requiere equipos complicados, por lo que es posible reducir el costo de fabricación durante el período y preparar fácilmente dispositivos de gran área.

pesticida

El anillo fusionado y el compuesto espiro que contienen heteroátomos no son fáciles de producir resistencia debido a su mecanismo de acción único, y han recibido una gran atención en el desarrollo de pesticidas. Por ejemplo: Rudi et al. informó 3,9-dicloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane-3,9-dióxido y sulfuro El hidrógeno se hizo reaccionar para sintetizar un nuevo compuesto espiro, 3,9-dihydro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphospho [5.5] undecano. Sus derivados son una nueva clase de insecticidas y herbicidas organofosforados, que pueden eliminar efectivamente la mostaza, la ambrosía, etc. del trigo, los cereales, el algodón y la soja.