blog

Yang perlu Anda ketahui tentang senyawa spiro

Yang perlu Anda ketahui tentang senyawa spiro

Pengantar senyawa Spiro

Senyawa spiro adalah senyawa organik di mana dua cincin bisiklik terikat oleh satu atom tunggal. Di alam, struktur cincin mungkin secara substansial sama atau berbeda, dan atom yang menghubungkan dua cincin disebut spiroatom (atom spiral), biasanya Ini adalah karbon 4 kelas (juga dikenal sebagai karbon spiral), dan dapat juga menjadi silikon, fosfor, atau arsenik. Atom spiro umumnya merupakan atom karbon kuaterner. Senyawa spiro akan menggunakan tanda kurung untuk menuliskan jumlah cincin secara terpisah. Nomor cincin juga mengandung atom spiro itu sendiri, dan nomor kecil akan berada di depan nomor dan dipisahkan oleh titik.

Setidaknya dua cincin dalam sebuah molekul berbagi atom karbon (dalam senyawa lain, atom lain, seperti silikon, fosfor, arsenik, dll.). Kedua cincin terletak pada dua bidang yang tegak lurus satu sama lain: senyawa spiro yang tersubstitusi dengan sesuai adalah kiral dan dapat dipecahkan menjadi isomer optik (lihat isomerisme optik). Dalam bentuk bentuk, propadiena H2C = C = CH2 adalah cincin spiro paling sederhana, dan propadien tersubstitusi yang tepat seperti asam 1,3-propadienediic aktif secara optik dan dapat dipecah menjadi dua isomer aktif optik. tubuh.

Classificatio

(1) Menurut jumlah atom spiro, senyawa spiro dapat diklasifikasikan menjadi senyawa spiro tunggal, dispiro, spiro tiga, dan senyawa multi-spiral yang mengandung sejumlah atom spiro.

(2) Senyawa karbosiklik spiro dan senyawa spiro heterosiklik dapat diklasifikasikan sesuai dengan jenis atom yang akan dikandung, dan ketika atom karbon yang membentuk senyawa karbosiklik spiro digantikan oleh atom lain, senyawa spiro heterosiklik terbentuk.

(3) Menurut jenis cincin, itu dapat dibagi menjadi senyawa spiro jenuh, tak jenuh, aromatik dan alifatik.

(4) Koordinasi senyawa heterospirocyclic. Atom spiro dalam senyawa spiro dapat berupa atom karbon atau unsur lain seperti Si, N, P, Ge dan sejenisnya. Jika atom spiro adalah atom logam, ikatan koordinat umumnya terbentuk, dan senyawa spiro tersebut disebut sebagai senyawa heterosiklik yang mengoordinasikan.

Senyawa spiro polimerik

Senyawa spiro polimerik adalah kombinasi dari dua atau lebih atom spiro sebagai tiga atau lebih cincin. Ketika menamai senyawa spiro, kata sifat numerik yang menambahkan di-, tri-, tetra-, ..., dll. Untuk nama berarti jumlah atom spiro yang ada secara terpisah di antara cincin. Atom-atom dalam senyawa spiro telah diberi nomor secara sistematis. Terminologi senyawa polispiosiklik dimulai dengan molekul cincin yang menghubungkan atom spiro, yang disebut cincin terminal. Molekul polyspirocyclic ini dapat memiliki dua atau lebih cincin terminal dan melekat pada senyawa multi-spirocyclic. Di antara mereka, hanya satu atom spiral yang terhubung satu sama lain. Nomenklatur dalam cincin terminal diprakarsai oleh atom di samping atom spiro, diberi label sebagai nomor 1, dan molekul kemudian diberi nomor dimulai dengan molekul.

Dua atau lebih cincin terminal, nomor awal cincin terminal akan memiliki metode pemilihan lain. Ketika spiroatom pertama diberi nomor, senyawa spiro selanjutnya harus dihubungkan ke spiral sekecil mungkin. Penomoran. Misalkan ada senyawa dengan dua cincin terminal, satu dengan atom 6 dan yang lainnya dengan atom 8. Penomoran dimulai dengan cincin atom 6, karena setelah penomoran, spiroatom akan diberi nomor 6. Jika cincin yang terdiri dari atom 8 dimulai, spiroatom akan diberi nomor 8. Arah nomor ditentukan oleh spiroatom (dimulai pada spiroatom pertama dari cincin terminal yang sudah bernomor). Misalkan atom bekicot mulai berjumlah satu arah, dan jika jumlahnya kurang dari angka di arah lain, atom siput dipilih. Arah dengan angka yang lebih kecil digunakan untuk memulai penamaan. Dalam atom spiral berikutnya, ukuran nomor tidak begitu penting. Dalam beberapa kasus, dua spiroatom pertama, tiga, empat atau lebih akan diprogram ke nomor yang sama tidak peduli ke arah mana mereka diberi nomor. Pemilihan arah penomoran dipilih oleh proses penomoran ketika sejumlah atom sekrup yang berbeda ditemukan, dan arah atom spiral bernomor lebih rendah dipilih. Sebagai contoh, jika sistem penomoran dalam satu arah, jumlah masing-masing spiroatom adalah 3, 5, 7, 10, dan jumlah spiroatom di arah lain adalah 3, 5, 7, 9, maka arah angka kedua dipilih. . Dalam hal ini, dalam arah angka pertama, angka antara dua atom spiral adalah 7 dan 10, dan dalam arah angka yang berlawanan, 7 dan 9. Penomoran setiap atom sekrup setelah itu tidak penting, dan arah penomoran ditentukan oleh arah nomor 9.

Dalam penamaan beberapa cincin spiro, angka pertama dalam tanda kurung menunjukkan bahwa atom dalam lingkaran pertama yang paling dekat dengan atom spiro adalah yang nomor satu. Angka yang tersisa mewakili jumlah atom antara atom spiro, atau atom di cincin terminal. Setiap angka dipisahkan oleh suatu periode (periode Inggris). Dalam contoh ini, ada dua atom (nomor 1 dan 2) sebelum spiroatom pertama (3). Tidak ada atom antara 3 dan 4 spiroatoms, dan hal yang sama berlaku untuk spiroatom di 4 dan 5, 5 dan 6. Ada dua atom pada cincin terminal kedua, 6 dan 5, 5 dan 4, dan ada satu di antara 4 dan 3.

Oleh karena itu, urutan [2.0.0.0.2.1.1.1] diperoleh. Dalam contoh di sebelah kanan, ada dua spiroatom, sehingga nama dispiro dimulai. Di terminal ring pertama, ada dua atom, menunjukkan nama dispiro [2. Selanjutnya, ada satu dan empat atom di cincin terminal lain antara dua spiroatom, mengungkapkan nama dua siput [2.1.3 5. Spiroatom kedua, bernomor 5, telah ditambahkan sebagai jalur yang akan menghadapi jumlah atom setelah jumlah atom dalam cincin terminal, terakhir kali menambahkan atom 9 dan 10 antara 3 dan 5 spiroatom Dan kemudian menambahkan alkana memiliki jumlah atom yang sama dari senyawa spiro, decane, namedispiro [2.1.3 5 .2 3] decane diungkapkan dengan nama.

Nomenklatur umum senyawa spiro
Senyawa monospirosiklik menentukan nama hidrokarbon induk sesuai dengan jumlah atom karbon yang terlibat dalam pembentukan cincin; semua atom pada cincin spiro diberi nomor sesuai urutan cincin kecil dan cincin besar dan atom spiro diminimalkan; kemudian diikuti oleh tanda kurung siku. Urutan penomoran seluruh cincin secara numerik ditunjukkan oleh jumlah atom karbon yang diapit di antara atom spiro masing-masing, ditambah di depan nama rantai hidrokarbon yang sesuai dengan keseluruhan cincin; angka-angka dipisahkan oleh titik yang lebih rendah, dalam bentuk: siput [a, b] alkana.

Sekrup hibrida

Efek anomerik dari cincin heterospiral berarti bahwa dua atom elektron-positif atau pasangan elektron bebas dalam konformasi berada dalam arah yang berlawanan untuk mengurangi momen dipol molekul dan mengurangi energi intramolekul. Dalam 1968, tim peneliti Descotes pertama kali mengajukan efek anomerik. Ketika mereka mempelajari asetal bisiklik, mereka menemukan bahwa dua senyawa pada gambar di bawah mengandung 57% dari isomer cis dan 43% dari isomer trans dalam campuran kesetimbangan pada 80C. perbedaan energi 0.71 kJ / mol. Karena efek anomerik isomer cis, isomer trans tidak memiliki efek seperti itu.

Chirality

Beberapa senyawa siput memiliki kiralitas aksial. Spiroatom dapat menjadi pusat kiral, bahkan ketika mereka tidak memiliki empat substituen yang berbeda yang diperlukan untuk mengamati kiralitas. Ketika kedua cincin itu sama, sistem CIP memberikan prioritas lebih tinggi untuk memperpanjang ekstensi satu cincin dan satu cincin prioritas yang lebih rendah lainnya. Itu bisa diterapkan ketika cincinnya tidak sama.

Senyawa siklik dapat diklasifikasikan berdasarkan kriteria berikut:

• Senyawa Alicyclic

Ini adalah senyawa organik yang merupakan senyawa alifatik dan senyawa siklik. Mereka mengandung satu atau lebih cincin karososiklik jenuh atau tidak jenuh, tetapi cincin tidak beraroma.

• Naphthenic

Menurut ukuran cincin, naphthenes dapat diklasifikasikan menjadi kecil, sedang dan besar. Cyclopropane dan cyclobutane dianggap kecil. Cyclopentane umum, sikloheksana, sikloheptana, dan siklooktana menjadi siklotridekana berukuran sedang, dan lebih besar dianggap sebagai naphthenes besar.

Cycloolefin

Ini adalah hidrokarbon siklik yang memiliki ikatan ganda karbon-karbon intra-karbon. Monoolefin siklik sederhana mencakup siklopropena, sikluten, siklopentena, dan sikloheksena, sedangkan poliena siklik memiliki siklopropadiena, siklobutadiena, siklopentadiena. Tunggu. Olefin siklik tertentu, seperti cyclobutene dan siklopentena, dapat dipolimerisasi sebagai monomer untuk membentuk polimer.

• Hidrokarbon aromatik

Hidrokarbon aromatik yang paling sederhana dan paling penting adalah benzena dan homologinya seperti toluena, xilena, etilbenzena dan sejenisnya. Dalam aromatik, beberapa cincin aromatik tidak sepenuhnya struktur benzena, tetapi atom karbon di dalamnya digantikan oleh nitrogen, oksigen, belerang dan elemen lainnya. Kami menyebutnya heterocycles, seperti lima yuan seperti furan. Cincin itu termasuk atom oksigen dan pirola mengandung atom nitrogen. Tiophene mengandung atom sulfur dan sejenisnya.

Dan aromatik dapat dibagi menjadi:

• Hidrokarbon aromatik monosiklik
• Hidrokarbon aromatik polisiklik
Hidrokarbon aromatik yang memiliki bentuk rantai umumnya disebut sebagai alifatik, dan hidrokarbon aromatik alifatik umum adalah toluena, etilbenzena, stirena, dan sejenisnya.
• Senyawa heterosiklik

Ini terdiri dari cincin aromatik yang tidak mengandung cincin heterosiklik atau substituen. Banyak dari mereka yang diketahui atau karsinogen potensial. Bahan kimia yang paling sederhana adalah naftalena, dengan dua cincin aromatik, serta senyawa trisiklik rutenium dan fenantrena.

Hidrokarbon aromatik polisiklik adalah molekul netral, non-polar yang ditemukan dalam deposit batubara dan tar. Mereka juga zat organik oleh pembakaran tidak sempurna (misalnya, mesin dan insinerator, ketika kebakaran hutan dalam pembakaran biomassa, dll). Misalnya, ia dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar karbon yang tidak sempurna seperti kayu bakar, arang kayu, minyak, dan tembakau. Juga ditemukan dalam daging yang hangus.

Senyawa polisiklik aromatik di atas tiga cincin memiliki kelarutan rendah dan tekanan uap rendah dalam air. Ketika berat molekul meningkat, baik kelarutan dan tekanan uap menurun. Senyawa aromatik polisiklik bisiklik memiliki kelarutan dan tekanan uap yang lebih rendah. Senyawa aromatik polisiklik karena itu lebih sering ditemukan di tanah dan di sedimen daripada di air dan udara. Namun, senyawa aromatik polisiklik sering ditemukan pada partikel tersuspensi di udara.

Banyak senyawa aromatik polisiklik telah didefinisikan sebagai karsinogen. Laporan uji klinis menunjukkan bahwa paparan jangka panjang terhadap konsentrasi tinggi senyawa aromatik polisiklik dapat menyebabkan kanker kulit, kanker paru-paru, kanker perut dan kanker hati. Senyawa aromatik polisiklik dapat menghancurkan materi genetik dalam tubuh, memicu pertumbuhan sel kanker dan meningkatkan kejadian kanker.

Ketika berat molekul meningkat, karsinogenisitas senyawa polisiklik aromatik juga meningkat, dan toksisitas akut menurun. Senyawa polisiklik aromatik, Benzo [a] pyrene (Benzo [a] pyrene), adalah karsinogen kimia pertama yang ditemukan.

Aplikasi

Agen ekspansi polimer

Pengurangan volume polimer selama polimerisasi atau solidifikasi disebabkan oleh gaya van der Waals antara molekul monomer dalam keadaan cair atau molekul rantai panjang yang tidak terhubung, dan jarak antara molekul besar; setelah polimerisasi atau pengikatan silang, jarak ikatan kovalen antar unit struktural hanya menghasilkan penyusutan volume polimer. Disebutkan bahwa penyusutan kadang-kadang fatal pada polimer, seperti menyebabkan penuaan polimer yang dipercepat, deformasi, dan penurunan kinerja secara keseluruhan. Untuk mengatasi masalah penyusutan volume pengawetan polimer, ahli kimia telah melakukan upaya tak henti-hentinya, tetapi umumnya hanya dapat mengurangi dan tidak dapat sepenuhnya menghilangkan penyusutan volume. Sampai 1972, Bailey et al. mengembangkan serangkaian senyawa spiro dan menemukan bahwa senyawa ini dipolimerisasi. Ketika volume tidak menyusut, ia mengembang. Penemuan monomer yang diperluas telah menarik minat banyak ilmuwan, dan banyak penelitian telah dilakukan. Monomer yang diperluas telah menjadi bahan polimer fungsional yang sangat aktif. Senyawa terstruktur seperti spiro orthoester dan spiro orthocarbonate adalah monomer ekspansi yang baik dan telah digunakan dalam persiapan komposit kekuatan tinggi, pengikat kinerja tinggi, bahan polimer biodegradable dan bahan polimer medis. Modifikasi polimer tujuan umum dan sintesis oligomer yang memiliki gugus fungsi.

Electroluminescence

Apakah atau tidak senyawa organik memancarkan cahaya dan panjang gelombang emisi cahaya dan efisiensi emisi cahaya terutama tergantung pada struktur kimia. Fluoresensi biasanya terjadi pada molekul dengan bidang kaku dan sistem terkonjugasi, yang meningkatkan efek konjugasi elektron dan coplanarity molekul, yang bermanfaat untuk meningkatkan efisiensi fluoresensi. Ada banyak bahan gelap-terang organik. Jenis utama adalah: spiro ring, poli-p-phenylene vinylene, polythiophene, polythiadiazole dan senyawa koordinasi logam. Di antara mereka, senyawa aromatik spirocyclic memiliki sistem konjugasi besar dan kekakuan yang baik dan coplanarity, suhu transisi kaca tinggi dan stabilitas termal yang tinggi. Perangkat EL sederhana dalam proses dan tidak memerlukan peralatan yang rumit, sehingga dimungkinkan untuk mengurangi biaya produksi selama periode tersebut dan dengan mudah menyiapkan perangkat area besar.

pestisida

Senyawa leburan dan spiro yang mengandung atom hetero tidak mudah menghasilkan resistensi karena mekanisme aksi mereka yang unik, dan telah mendapat perhatian luas dalam pengembangan pestisida. Misalnya: Rudi dkk. melaporkan 3,9-dichloro-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro [5.5] undecane-3,9-dioxide dan sulfide Hidrogen direaksikan untuk mensintesis senyawa spiro baru, 3,9-dihydro-3,9-dithio-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphospho [5.5] undecane. Turunannya adalah kelas baru dari insektisida dan herbisida organofosfat, yang dapat secara efektif menghilangkan mustard, ragweed, dll. Dari gandum, sereal, kapas dan kedelai.