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Tudo o que você precisa saber sobre compostos espiro

Tudo o que você precisa saber sobre compostos espiro

Introdução aos compostos de Spiro

Um composto espiro é um composto orgânico em que dois anéis bicíclicos estão ligados por um único átomo. Na natureza, as estruturas dos anéis podem ser substancialmente iguais ou diferentes, e o átomo que liga os dois anéis é chamado de espiroatom (átomo espiral), geralmente é um carbono 4 grau (também conhecido como carbono espiral), e pode também ser silício, fósforo ou arsênico. O átomo espiro é geralmente um átomo de carbono quaternário. O composto espiro usará os parênteses para escrever o número de toques separadamente. O número do anel também contém o próprio átomo espiro, e o número pequeno estará na frente do número e separado por um ponto.

Pelo menos dois anéis em uma molécula compartilham um átomo de carbono (em outros compostos, outros átomos, como silício, fósforo, arsênico, etc.). Os dois anéis estão localizados em dois planos perpendiculares entre si: os compostos espiro adequadamente substituídos são quirais e podem ser resolvidos em isómeros ópticos (ver isomerismo óptico). Em termos de forma, o propadieno H2C = C = CH2 o anel espiro mais simples, e um propadieno apropriadamente substituo tal como o ido 1,3-propadienedico opticamente activo e pode ser dividido em dois iseros opticamente activos. corpo.

Classificatio

(1) De acordo com o número de átomos espiro, o composto espiro pode ser classificado em um único composto espiro, um dispiro, um triplo espiro e um composto multi-espiral contendo uma pluralidade de átomos espiro.

(2) O composto espiro carbocíclico e o composto espiro heterocíclico podem ser classificados de acordo com o tipo do átomo a ser contido, e quando o átomo de carbono que constitui o composto espiro carbocíclico é substituído por outro átomo, um composto espiro heterocíclico é formado.

(3) De acordo com o tipo de anel, ele pode ser dividido em compostos espiro saturados, insaturados, aromáticos e alifáticos.

(4) Compostos heterospirocíclicos de coordenação. O átomo espiro no composto espiro pode ser um átomo de carbono ou outros elementos tais como Si, N, P, Ge e semelhantes. Se o átomo espiro for um átomo de metal, forma-se geralmente uma ligação coordenada, e tal composto espiro é referido como um composto heterocíclico coordenador.

Composto de espiro polimérico

O composto espiro polimérico é uma combinação de dois ou mais átomos espiro como três ou mais anéis. Ao nomear um composto espiro, um adjetivo numérico que adiciona di-, tri-, tetra-, ..., etc. ao nome significa o número de átomos de espiro que existem separadamente entre os anéis. Os átomos no composto espiro foram sistematicamente numerados. A terminologia de um composto polispirocíclico começa com uma molécula de anel que liga um átomo espiro, que é chamado de anel terminal. Estas moléculas polispirocíclicas podem ter dois ou mais anéis terminais e são ligadas a um composto multi-espirocíclico. Entre eles, apenas um átomo espiral está conectado entre si. A nomenclatura no anel terminal é iniciada pelo átomo próximo ao átomo espiro, rotulado como o número 1, e a molécula é então numerada começando com a molécula.

Dois ou mais anéis terminais, o número inicial do anel do terminal terá outro método de seleção. Quando o primeiro espiroatom é numerado, os compostos espiro subseqüentes devem ser conectados à menor espiral possível. Numeração Suponha que exista um composto com dois anéis terminais, um com átomos 6 e o outro com átomos 8. A numeração é iniciada com um anel de átomos 6, porque após a numeração, o spiroatom será numerado como 6. Se o anel consistindo de átomos de 8 começar, o espiro será numerado como 8. A direção do número é determinada por espiroatom (começando no primeiro espiroatomo do anel terminal já numerado). Suponha que o átomo de caracol comece a ser numerado em uma direção e, se o número for menor que o número na outra direção, o átomo de caracol esteja selecionado. A direção com o menor número é usada para iniciar a nomeação. No átomo espiral subseqüente, o tamanho do número não é tão importante. Em alguns casos, os primeiros dois, três, quatro ou mais espiroatomos serão programados para o mesmo número, independentemente da direção em que estiverem numerados. A seleção da direção de numeração é selecionada pelo processo de numeração quando um número diferente de átomos de parafuso é encontrado, e a direção dos átomos de espiral numerados mais baixos é selecionada. Por exemplo, se o sistema de numeração em uma direção, o número de cada espiroatom é 3, 5, 7, 10 e o número de espiroatomos na outra direção é 3, 5, 7, 9, então a direção do segundo número é selecionado. . Nesse caso, na direção do primeiro número, o número entre os dois átomos em espiral é 7 e 10 e, na direção do número oposto, 7 e 9. A numeração de qualquer átomo de parafuso depois disso não é importante, e a direção da numeração foi determinada pela direção do número 9.

Na nomeação de múltiplos anéis espiro, o primeiro número entre parênteses indica que o átomo no primeiro anel mais próximo do átomo espiro é o número um. Os números restantes representam o número de átomos entre os átomos espiro, ou os átomos no anel terminal. Cada número é separado por um período (período inglês). Neste exemplo, existem dois átomos (numerados 1 e 2) antes do primeiro espiroatom (3). Não há átomos entre os espiroatóides 3 e 4, e o mesmo é verdadeiro para os espiroatômicos em 4 e 5, 5 e 6. Existem dois átomos no segundo anel do terminal, 6 e 5, 5 e 4, e existe um entre 4 e 3.

Portanto, a sequência [2.0.0.0.2.1.1.1] é obtida. No exemplo à direita, existem dois espiroatomos, então o nome dispiro começa. No primeiro anel do terminal, existem dois átomos, indicando o nome dispiro [2. Em seguida, há um e quatro átomos no outro anel terminal entre os dois espiroatomos, revelando o nome de dois caracóis [2.1.3 5. O segundo espiroatom, numerado 5, foi adicionado como um caminho que encontrará o número de átomos após o número de átomos no anel terminal, a última vez que adicionar átomos 9 e 10 entre espiroatôdos 3 e 5 E então adicionar um alcano tendo o mesmo número de átomos do composto espiro, decano, nomeispiro [2.1.3 5 .2 3] decano revelado pelo nome.

Nomenclatura geral de compostos espiro
O composto monoespirocíclico determina o nome do hidrocarboneto original de acordo com o número total de átomos de carbono envolvidos na formação do anel; todos os átomos no anel espiro são numerados na ordem do pequeno anel e o anel grande e os átomos espiro são minimizados; então eles são seguidos por colchetes. A sequência numérica de todo o anel é numericamente indicada pelo número de átomos de carbono intercalados entre os respectivos átomos espiro, mais em frente ao nome do hidrocarboneto da cadeia correspondente ao anel inteiro; os números são separados por um ponto inferior, na forma: caracol [a, b] um alcano.

Parafuso híbrido

O efeito anomérico de um anel heteroespiral significa que dois átomos positivos de elétron ou pares isolados de elétrons na conformação estão na direção oposta para reduzir o momento dipolar da molécula e reduzir a energia intramolecular. Na 1968, a equipe de pesquisa da Descotes primeiramente propôs um efeito anomérico. Quando estudaram o acetal bicíclico, descobriram que os dois compostos na figura abaixo continham 57% do isómero cis e 43% do isómero trans na mistura de equilíbrio a 80 C. A relação isómero cis trans O isómero era estável com um diferença de energia de 0.71 kJ / mol. Devido ao efeito anomérico do isómero cis, o isómero trans não tem esse efeito.

Quiralidade

Alguns compostos de caracol têm uma quiralidade axial. Os espiroatômicos podem ser centros quirais, mesmo quando não possuem os quatro diferentes substituintes necessários para observar a quiralidade. Quando os dois anéis são iguais, o sistema CIP atribui uma prioridade mais alta para estender a extensão de um anel e outro anel de menor prioridade. Pode ser aplicado quando o anel não é semelhante.

Compostos cíclicos podem ser classificados pelos seguintes critérios:

• Composto alicíclico

Este é um composto orgânico que é tanto um composto alifático como um composto cíclico. Eles contêm um ou mais anéis carbocíclicos saturados ou insaturados, mas os anéis não são aromáticos.

• naftênica

De acordo com o tamanho do anel, os naftenos podem ser classificados em pequenos, médios e grandes. Ciclopropano e ciclobutano são considerados pequenos. Ciclopentano, ciclohexano, cicloheptano e ciclooctano comuns ao ciclotridecano são de tamanho médio, e maiores são considerados naftenos grandes.

Cycloolefin

Este é um hidrocarboneto cíclico que possui uma ligação dupla carbono-carbono intraclasse. Monoolefinas cíclicas simples incluem ciclopropeno, ciclobuteno, ciclopenteno e ciclohexeno, enquanto os polienos cíclicos possuem ciclopropadieno, ciclobutadieno, ciclopentadieno. Esperar. Certas olefinas cíclicas, tais como ciclobuteno e ciclopenteno, podem ser polimerizadas como monómeros para formar polímeros.

• hidrocarboneto aromático

Os hidrocarbonetos aromáticos mais simples e importantes são benzenea e seus homólogos, tais como tolueno, xileno, etilbenzeno e semelhantes. Em aromáticos, alguns anéis aromáticos não são completamente estruturas de benzeno, mas os átomos de carbono neles são substituídos por nitrogênio, oxigênio, enxofre e outros elementos. Nós os chamamos de heterociclos, como cinco yuanes como furano. O anel inclui um átomo de oxigénio e o pirrole contém um átomo de azoto. O tiofeno contém um átomo de enxofre e semelhantes.

E aromáticos podem ser divididos em:

• hidrocarboneto aromático monocíclico
• hidrocarboneto aromático policíclico
Os hidrocarbonetos aromáticos tendo uma forma de cadeia são geralmente referidos como arenos alifáticos, e hidrocarbonetos aromáticos alifáticos comuns são tolueno, etilbenzeno, estireno e semelhantes.
• Composto heterocíclico

Consiste em um anel aromático que não contém um anel heterocíclico ou um substituinte. Muitos deles são conhecidos ou potencialmente carcinogênicos. O mais simples deste produto químico é o naftaleno, com dois anéis aromáticos, além dos compostos tricíclicos rutênio e fenantreno.

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos são moléculas não polares neutras encontradas em depósitos de carvão e alcatrão. Também são substâncias orgânicas por combustão incompleta (por exemplo, o motor e o incinerador, quando incêndios florestais na combustão da biomassa, etc.). Por exemplo, é produzido pela combustão incompleta de combustíveis carbonosos, como lenha, carvão vegetal, graxa e tabaco. Também encontrado em carne carbonizada.

Compostos aromáticos policíclicos acima de três anéis têm baixa solubilidade e baixa pressão de vapor na água. Quando o peso molecular aumenta, tanto a solubilidade como a pressão de vapor diminuem. Os compostos aromáticos policíclicos bicíclicos apresentam menor solubilidade e pressão de vapor. Compostos aromáticos policíclicos são, portanto, mais comumente encontrados no solo e nos sedimentos do que na água e no ar. No entanto, compostos aromáticos policíclicos são freqüentemente encontrados em partículas suspensas no ar.

Muitos compostos aromáticos policíclicos foram definidos como carcinogênicos. Relatórios de ensaios clínicos indicam que a exposição a longo prazo a altas concentrações de compostos aromáticos policíclicos pode causar câncer de pele, câncer de pulmão, câncer de estômago e câncer de fígado. Compostos aromáticos policíclicos podem destruir material genético no corpo, desencadear o crescimento de células cancerosas e aumentar a incidência de câncer.

Quando o peso molecular é aumentado, a carcinogenicidade do composto aromático policíclico também é aumentada e a toxicidade aguda é diminuída. Um composto aromático policíclico, Benzo [a] pireno (Benzo [a] pireno), foi o primeiro carcinogênico químico a ser descoberto.

Aplicação

Agente de expansão de polímero

A contracção do volume do polímero durante a polimerização ou solidificação é causada pela força de van der Waals entre as moléculas de monómero no estado líquido ou as moléculas de cadeia longa não reticuladas, e a distância entre as moléculas é grande; após polimerização ou reticulação, as distâncias de ligação covalente entre unidades estruturais resultam apenas no encolhimento do volume do polímero. É mencionado que o encolhimento é por vezes fatal para o polímero, tal como provocar envelhecimento acelerado do polímero, deformação e diminuição do desempenho global. A fim de resolver o problema de encolhimento de volume da cura de polímeros, os químicos têm feito esforços ininterruptos, mas geralmente só podem reduzir e não podem eliminar completamente o encolhimento de volume. Até 1972, Bailey et al. desenvolveu uma série de compostos espiro e descobriu que estes compostos são polimerizados. Quando o volume não diminui, ele se expande. A descoberta de monômeros expandidos atraiu o interesse de muitos cientistas, e muitas pesquisas foram realizadas. Os monómeros expandidos tornaram-se materiais poliméricos funcionais muito activos. Compostos estruturados como espiro ortoéster e ortocarbonato de espiro são bons monômeros de expansão e têm sido usados ​​na preparação de compósitos de alta resistência, ligantes de alto desempenho, materiais poliméricos biodegradáveis ​​e materiais poliméricos médicos. Modificação de polímeros de uso geral e síntese de oligômeros com grupos funcionais.

Eletroluminescência

Se um composto orgânico emite ou não luz e o comprimento de onda da emissão de luz e a eficiência da emissão de luz dependem principalmente da estrutura química. A fluorescência geralmente ocorre em moléculas com planos rígidos e sistemas conjugados, o que aumenta o efeito de conjugação de elétrons e a coplanaridade das moléculas, o que é benéfico para melhorar a eficiência da fluorescência. Existem muitos materiais orgânicos claros e escuros. Os principais tipos são: anel espiro, poli-p-fenileno vinileno, politiofeno, politiadiazol e compostos de coordenação de metal. Entre eles, os compostos aromáticos espirocíclicos possuem grandes sistemas conjugados e boa rigidez e coplanaridade, alta temperatura de transição vítrea e alta estabilidade térmica. O dispositivo EL é simples em processo e não requer equipamento complicado, por isso é possível reduzir o custo de fabricação durante o período e preparar facilmente dispositivos de grande área.

pesticida

O anel fundido e o composto espiro contendo heteroátomo não são fáceis de produzir resistência devido ao seu mecanismo de ação único, e receberam grande atenção no desenvolvimento de pesticidas. Por exemplo: Rudi et al. relataram 3,9-dicloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-difosphaspiro [5.5] undecano-dióxido de 3,9 e sulfeto Hidrogênio foi reagido para sintetizar um novo composto espiro, 3,9-diidro-3,9-ditio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphospho [5.5] undecane. Seus derivados são uma nova classe de inseticidas e herbicidas organofosforados, que podem efetivamente remover a mostarda, a tília, etc. de trigo, cereais, algodão e soja.