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Tout ce que vous devez savoir sur les composés spiro

Tout ce que vous devez savoir sur les composés spiro

Introduction aux composés Spiro

Un composé spiro est un composé organique dans lequel deux noyaux bicycliques sont liés par un seul atome. Dans la nature, les structures des anneaux peuvent être sensiblement les mêmes ou différentes, et l'atome reliant les deux anneaux s'appelle spiroatom (atome de spirale). Il s'agit généralement d'un carbone de qualité 4 (également appelé carbone spiralé). être également du silicium, du phosphore ou de l'arsenic. L'atome spiro est généralement un atome de carbone quaternaire. Le composé spiro utilisera les parenthèses pour écrire le nombre d'anneaux séparément. Le numéro de l'anneau contient également l'atome spiro lui-même et le petit nombre sera devant le numéro et séparé par un point.

Au moins deux cycles d'une molécule partagent un atome de carbone (dans d'autres composés, d'autres atomes, tels que le silicium, le phosphore, l'arsenic, etc.). Les deux anneaux sont situés sur deux plans perpendiculaires l'un à l'autre: des composés spiro substitués de manière appropriée sont chiraux et peuvent être résolus en isomères optiques (voir isomérie optique). En termes de forme, le propadiène H2C = C = CH2 est le cycle spiro le plus simple, et un propadiène substitué de manière appropriée tel que l'acide 1,3-propadiénediique est optiquement actif et peut être divisé en deux isomères optiquement actifs. corps.

Classificatio

(1) En fonction du nombre d'atomes spiro, le composé spiro peut être classé en un seul composé spiro, un dispiro, un triple spiro et un composé multi-spiral contenant une pluralité d'atomes spiro.

(2) Le composé spiro carbocyclique et le composé spiro hétérocyclique peuvent être classés en fonction de la nature de l'atome à être contenu, et lorsque l'atome de carbone constituant le composé spiro carbocyclique est substitué par un autre atome, un composé spiro hétérocyclique est formé.

(3) Selon le type de cycle, il peut être divisé en composés spiro saturés, insaturés, aromatiques et aliphatiques.

(4) Composés hétérospirocycliques de coordination. L'atome spiro dans le composé spiro peut être un atome de carbone ou d'autres éléments tels que Si, N, P, Ge et similaires. Si l'atome de spiro est un atome de métal, une liaison de coordonnées est généralement formée et un tel composé spiro est appelé composé hétérocyclique de coordination.

Composé spiro polymère

Le composé spiro polymère est une combinaison d'au moins deux atomes de spiro ou plus. Lorsque vous nommez un composé spiro, un adjectif numérique qui ajoute di-, tri-, tetra-, ..., etc. au nom signifie le nombre d'atomes spiro qui existent séparément entre les anneaux. Les atomes dans le composé spiro ont été systématiquement numérotés. La terminologie d'un composé polyspirocyclique commence par une molécule cyclique qui relie un atome spiro, appelé anneau terminal. Ces molécules polyspirocycliques peuvent avoir deux anneaux terminaux ou plus et sont attachées à un composé multi-spirocyclique. Parmi eux, un seul atome de spirale est relié l'un à l'autre. La nomenclature dans l'anneau terminal est initiée par l'atome à côté de l'atome spiro, marqué comme le numéro 1, et la molécule est ensuite numérotée en commençant par la molécule.

Deux anneaux ou plus, le numéro de départ de l’anneau terminal aura une autre méthode de sélection. Lorsque le premier spiroatome est numéroté, les composés spiro suivants doivent être connectés à la plus petite spirale possible. Numérotage. Supposons qu'il existe un composé avec deux anneaux terminaux, l'un avec des atomes 6 et l'autre avec des atomes 8. La numérotation commence par un anneau d'atomes 6, car après la numérotation, le spiroatom sera numéroté 6. Si l'anneau constitué d'atomes 8 commence, le spiroatom sera numéroté 8. La direction du nombre est déterminée par spiroatom (commençant au premier spiroatom de l'anneau terminal déjà numéroté). Supposons que l'atome d'escargot commence à numéroter dans une direction, et si le nombre est inférieur au nombre dans l'autre direction, l'atome d'escargot est sélectionné. La direction avec le plus petit nombre sert à lancer le nommage. Dans l'atome de spirale suivant, la taille du nombre n'est pas si importante. Dans certains cas, les deux, trois, quatre ou plus de spiroatoms seront programmés au même numéro, quelle que soit la direction dans laquelle ils sont numérotés. La sélection de la direction de numérotation est sélectionnée par le processus de numérotation lorsqu'un nombre différent d'atomes de vis est rencontré, et que la direction des atomes de spirale numérotés inférieurs est sélectionnée. Par exemple, si le système de numérotation dans une direction, le numéro de chaque spiroatom est 3, 5, 7, 10, et le nombre de spiroatoms dans l'autre direction est 3, 5, 7, puis la direction du deuxième nombre est sélectionné. . Dans ce cas, dans la direction du premier nombre, le nombre entre les deux atomes de spirale est 9 et 7, et dans le sens opposé, 10 et 7. La numérotation de tout atome de vis après cela n'a pas d'importance, et la direction de numérotation a été déterminée par la direction du nombre 9.

Dans la dénomination de plusieurs anneaux spiro, le premier nombre entre parenthèses indique que l'atome du premier anneau le plus proche de l'atome spiro est le numéro un. Les nombres restants représentent le nombre d'atomes entre les atomes spiro ou les atomes dans l'anneau terminal. Chaque numéro est séparé par un point (période anglaise). Dans cet exemple, il y a deux atomes (numérotés 1 et 2) avant le premier spiroatom (3). Il n'y a pas d'atomes entre les spiroatomes 3 et 4, et il en va de même pour les spiroatoms chez 4 et 5, 5 et 6. Il y a deux atomes sur le deuxième anneau terminal, 6 et 5, 5 et 4, et il y en a un entre 4 et 3.

Par conséquent, la séquence [2.0.0.0.2.1.1.1] est obtenue. Dans l'exemple à droite, il y a deux spiroatoms, le nom dispiro commence. Dans le premier anneau terminal, il y a deux atomes, indiquant le nom dispiro [2. Ensuite, il y a un et quatre atomes dans l'autre anneau terminal entre les deux spiroatoms, révélant le nom de deux escargots [2.1.3 5. Le deuxième spiroatom, numérotée 5, a été ajouté comme un chemin qui rencontre le nombre d'atomes après le nombre d'atomes dans le cycle terminal, la dernière fois que l'ajout d'atomes 9 et 10 entre spiroatoms 3 et 5, puis ajouter un alcane ayant le même nombre d'atomes du composé spiro, décane, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] décane révélé par le nom.

Nomenclature générale des composés spiro
Le composé monospirocyclique détermine le nom de l'hydrocarbure parent en fonction du nombre total d'atomes de carbone impliqués dans la formation du cycle; tous les atomes du cycle spiro sont numérotés dans l'ordre du petit anneau et le grand cycle et les atomes spiro sont minimisés; ils sont ensuite suivis de crochets. La séquence de numérotation de l'anneau entier est indiquée numériquement par le nombre d'atomes de carbone pris en sandwich entre les atomes spiro respectifs, plus devant le nom de la chaîne hydrocarbure correspondant à l'ensemble du cycle; les nombres sont séparés par un point inférieur, sous la forme: escargot [a, b] un alcane.

Vis hybride

L'effet anomérique d'un cycle hétérospiral signifie que deux atomes d'électrons positifs ou deux paires d'électrons dans la conformation sont dans la direction opposée pour réduire le moment dipolaire de la molécule et réduire l'énergie intramoléculaire. Dans 1968, l'équipe de recherche de Descotes a d'abord proposé un effet anomérique. Lorsqu'ils ont étudié l'acétal bicyclique, ils ont constaté que les deux composés de la figure ci-dessous contenaient 57% de l'isomère cis et 43% de l'isomère trans dans le mélange d'équilibre à 80 C. Le rapport isomère cis trans L'isomère était stable avec différence d'énergie de 0.71 kJ / mol. En raison de l'effet anomère de l'isomère cis, l'isomère trans n'a pas cet effet.

Chiralité

Certains composés d’escargot ont une chiralité axiale. Les spiroatomes peuvent être des centres chiraux, même en l'absence des quatre substituants différents nécessaires pour observer la chiralité. Lorsque les deux sonneries sont identiques, le système CIP attribue une priorité plus élevée pour étendre l'extension d'un anneau et d'un autre anneau de priorité inférieure. Il peut être appliqué lorsque l'anneau n'est pas similaire.

Les composés cycliques peuvent être classés selon les critères suivants:

• composé alicyclique

C'est un composé organique qui est à la fois un composé aliphatique et un composé cyclique. Ils contiennent un ou plusieurs cycles carbocycliques saturés ou insaturés, mais les cycles ne sont pas aromatiques.

• naphténique

Selon la taille de l'anneau, les naphtènes peuvent être classés en petits, moyens et grands. Le cyclopropane et le cyclobutane sont considérés comme petits. Le cyclopentane commun, le cyclohexane, le cycloheptane et le cyclooctane en cyclotridécane sont de taille moyenne et les plus grands sont considérés comme de grands naphtènes.

Cyclooléfine

Il s'agit d'un hydrocarbure cyclique ayant une double liaison carbone-carbone intra-carbone. Les monooléfines cycliques simples comprennent le cyclopropène, le cyclobutène, le cyclopentène et le cyclohexène, tandis que les polyènes cycliques contiennent du cyclopropadiène, du cyclobutadiène, du cyclopentadiène. Attendez. Certaines oléfines cycliques, telles que le cyclobutène et le cyclopentène, peuvent être polymérisées en tant que monomères pour former des polymères.

• hydrocarbure aromatique

Les hydrocarbures aromatiques les plus simples et les plus importants sont les benzènes et ses homologues tels que le toluène, le xylène, l'éthylbenzène et analogues. En aromatiques, certains cycles aromatiques ne sont pas complètement des structures benzéniques, mais les atomes de carbone qui les composent sont remplacés par de l'azote, de l'oxygène, du soufre et d'autres éléments. Nous les appelons hétérocycles, comme cinq yuans comme le furane. Le cycle comprend un atome d'oxygène et le pyrrole contient un atome d'azote. Le thiophène contient un atome de soufre et analogues.

Et les aromatiques peuvent être divisés en:

• hydrocarbure aromatique monocyclique
• hydrocarbure aromatique polycyclique
Les hydrocarbures aromatiques ayant une forme de chaîne sont généralement désignés comme arènes aliphatiques et les hydrocarbures aromatiques aliphatiques courants sont le toluène, l'éthylbenzène, le styrène, et analogues.
• Composé hétérocyclique

Il consiste en un cycle aromatique ne contenant pas de cycle hétérocyclique ni de substituant. Beaucoup d'entre eux sont des cancérogènes connus ou potentiels. Le plus simple de ces produits chimiques est le naphtalène, avec deux cycles aromatiques, ainsi que des composés tricycliques, le ruthénium et le phénanthrène.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont des molécules neutres et non polaires trouvées dans les gisements de charbon et de goudron. Ils contiennent également des substances organiques par combustion incomplète (par exemple, le moteur et l'incinérateur, lorsque des incendies de forêt se produisent dans la combustion de la biomasse, etc.). Par exemple, il est produit par la combustion incomplète de combustibles carbonés tels que le bois de chauffage, le charbon de bois, la graisse et le tabac. Aussi trouvé dans la viande carbonisée.

Les composés aromatiques polycycliques au-dessus de trois cycles ont une faible solubilité et une faible pression de vapeur dans l'eau. Lorsque le poids moléculaire augmente, la solubilité et la pression de vapeur diminuent. Les composés aromatiques polycycliques bicycliques ont une solubilité et une pression de vapeur plus faibles. Les composés aromatiques polycycliques se retrouvent donc plus fréquemment dans le sol et dans les sédiments que dans l'eau et l'air. Cependant, les composés aromatiques polycycliques sont souvent présents sur les particules en suspension dans l'air.

De nombreux composés aromatiques polycycliques ont été définis comme cancérogènes. Les rapports d'essais cliniques indiquent qu'une exposition à long terme à des concentrations élevées de composés aromatiques polycycliques peut provoquer des cancers de la peau, des poumons, de l'estomac et du foie. Les composés aromatiques polycycliques peuvent détruire le matériel génétique dans le corps, déclencher la croissance des cellules cancéreuses et augmenter l'incidence du cancer.

Lorsque le poids moléculaire est augmenté, la cancérogénicité du composé aromatique polycyclique est également accrue et la toxicité aiguë est diminuée. Un composé aromatique polycyclique, le benzo [a] pyrène (benzo [a] pyrène), a été le premier cancérogène chimique à être découvert.

Le formulaire I-XNUMX

Agent d'expansion de polymère

Le retrait volumique du polymère pendant la polymérisation ou la solidification est provoqué par la force de van der Waals entre les molécules monomères à l'état liquide ou les molécules à longue chaîne non réticulées, et la distance entre les molécules est grande; Après la polymérisation ou la réticulation, les distances de liaison covalentes entre les unités structurelles entraînent uniquement un rétrécissement du volume de polymère. Il est mentionné que le retrait est parfois fatal pour le polymère, par exemple en provoquant un vieillissement accéléré du polymère, une déformation et une diminution des performances globales. Afin de résoudre le problème du retrait en volume du durcissement du polymère, les chimistes ont déployé des efforts inlassables, mais ne peuvent généralement que réduire et ne peuvent pas éliminer complètement le retrait volumique. Jusqu'à 1972, Bailey et al. développé une série de composés spiro et trouvé que ces composés sont polymérisés. Lorsque le volume ne rétrécit pas, il se dilate. La découverte de monomères expansés a suscité l'intérêt de nombreux scientifiques et de nombreuses recherches ont été menées. Les monomères expansés sont devenus des matériaux polymères fonctionnels très actifs. Les composés structurés tels que le spiro orthoester et le spiro orthocarbonate sont de bons monomères d'expansion et ont été utilisés dans la préparation de composites à haute résistance, de liants à haute performance, de matériaux polymères biodégradables et de matériaux polymères médicaux. Modification de polymères à usage général et synthèse d'oligomères ayant des groupes fonctionnels.

Electroluminescence

La question de savoir si un composé organique émet ou non de la lumière et la longueur d’onde de l’émission lumineuse et l’efficacité de l’émission lumineuse dépendent principalement de la structure chimique. La fluorescence se produit généralement dans les molécules avec des plans rigides et des systèmes conjugués, ce qui améliore l'effet de conjugaison des électrons et la coplanarité des molécules, ce qui est bénéfique pour améliorer l'efficacité de la fluorescence. Il existe de nombreux matériaux organiques foncés. Les principaux types sont les suivants: anneaux spiro, poly-p-phénylène vinylène, polythiophène, polythiadiazole et composés de coordination métalliques. Parmi ceux-ci, les composés aromatiques spirocycliques ont de grands systèmes conjugués et une bonne rigidité et coplanarité, une température de transition vitreuse élevée et une stabilité thermique élevée. Le dispositif EL est simple à utiliser et ne nécessite pas d'équipement compliqué. Il est donc possible de réduire les coûts de fabrication pendant la période et de préparer facilement des appareils de grande surface.

pesticide

Les composés à noyau condensé et spiro contenant des hétéroatomes ne sont pas faciles à produire en raison de leur mécanisme d'action unique et ont reçu une attention considérable dans le développement de pesticides. Par exemple: Rudi et al. rapporté 3,9-dichloro-2,4,8,10-tétraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] Hydrogen undécane-3,9-dioxyde et le sulfure a été mis à réagir pour synthétiser un nouveau composé spiro, 3,9-dihydro-3,9-dithio-2,4,8,10-tétraoxa-3,9-diphospho [5.5] undecane. Ses dérivés constituent une nouvelle classe d'insecticides et d'herbicides organophosphorés, capables d'éliminer efficacement la moutarde, l'herbe à poux, etc. du blé, des céréales, du coton et du soja.