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スピロ化合物について知る必要があることすべて

スピロ化合物について知る必要があることすべて

スピロ化合物の紹介

スピロ化合物は、2つの二環​​式環が単一の原子によって結合された有機化合物である。 本質的には、環の構造は実質的に同じであっても異なっていてもよく、2つの環をつなぐ原子はスピロトーム(螺旋原子)と呼ばれ、通常4炭素(螺旋状炭素としても知られている)であり、ケイ素、リンまたはヒ素であってもよい。 スピロ原子は、一般に4級炭素原子である。 スピロ化合物はリングの数を別々に書くためにかっこを使用する。 リング番号にはスピロ原子も含まれており、小さい番号は数字の前にドットで区切られています。

分子中の少なくとも2つの環は、炭素原子(他の化合物、シリコン、リン、ヒ素などの他の原子)を共有する。 2つの環は互いに直交する2つの面に位置する:適切に置換されたスピロ化合物はキラルであり、光学異性体に分割することができる(光学異性参照)。 形態的には、プロパジエンH2C = C = CH2が最も簡単なスピロ環であり、1,3-プロパジエン二酸のような適切に置換されたプロパジエンは光学活性であり、2つの光学活性異性体に分割することができる。 体。

分類

(1)スピロ化合物は、スピロ原子の数に応じて、スピロ化合物をスピロ化合物、スピロ化合物、スピロ化合物、スピロ化合物に分類することができる。

(2)炭素環スピロ化合物および複素環スピロ化合物は、含まれる原子の種類によって分類することができ、炭素環スピロ化合物を構成する炭素原子を他の原子で置換すると複素環スピロ化合物が形成される。

(3)環の種類によって、飽和、不飽和、芳香族および脂肪族のスピロ化合物に分けることができます。

(4)配位異種スピロ環化合物。 スピロ化合物中のスピロ原子は、炭素原子またはSi、N、P、Geなどの他の元素であってもよい。 スピロ原子が金属原子である場合には、一般に配位結合が形成され、スピロ化合物は配位複素環化合物と呼ばれる。

高分子スピロ化合物

高分子スピロ化合物は、3つ以上の環としての2つ以上のスピロ原子の組み合わせである。 スピロ化合物を命名するとき、名前に二、三、四、...などを加える数値形容詞は、リング間に別々に存在するスピロ原子の数を意味する。 スピロ化合物中の原子は系統的に番号が付けられている。 ポリスピロ環化合物の用語は、末端環と呼ばれるスピロ原子を連結する環分子で始まる。 これらのポリスピロ環式分子は、2つ以上の末端環を有し、マルチスピロ環化合物に結合している。 その中で、螺旋原子は1つだけ互いに結合している。 末端環の命名法はスピロ原子の隣の原子によって開始され、番号1と表示され、分子は分子で始まる番号がつけられる。

2つ以上のターミナルリング、ターミナルリングの開始番号には別の選択方法があります。 最初のスピロトームに番号が付けられている場合、その後のスピロ化合物は可能な限り小さなスパイラルに接続されるべきです。 ナンバリング。 6原子と8原子の2つの末端環を持つ化合物があるとします。 ナンバリングは6アトムの環で開始されます。なぜなら、番号付けの後、スピロ原子は6に番号が付けられるからです。 8原子からなる環が始まると、スピロ原子の番号は8になります。 番号の方向はスピロトーム(すでに番号が付けられたターミナルリングの最初のスピルオトムから始まる)によって決定されます。 カタツムリ原子がある方向に番号を付けると仮定し、その番号が他の方向の番号よりも小さい場合、カタツムリ原子が選択される。 番号の小さい方の方向が命名の開始に使用されます。 次の螺旋原子では、数の数の大きさはあまり重要ではありません。 いくつかの場合、最初の2つ、3つ、4つまたはそれ以上のスピロ原子は、どの方向に番号を付けても同じ数にプログラムされます。 番号付け方向の選択は、異なる数のスクリュー原子に遭遇し、番号の小さい螺旋原子の方向が選択されたときのナンバリングプロセスによって選択される。 例えば、一方向の番号付けシステム、各スピロトームの数が3、5、7、10であり、他の方向のスピロ原子の数が3、5、7、9である場合、第2の番号の方向が選択される。 。 この場合、最初の数の方向では、2つのらせん状の原子の間の数は、7と10であり、反対の数の方向では7と9です。 それ以降のスクリュー原子の番号付けは重要ではなく、ナンバリング方向は番号9の方向によって決定されています。

複数のスピロ環の命名において、括弧内の最初の数字は、スピロ原子に最も近い第1の環の原子が第1のものであることを示す。 残りの数は、スピロ原子間の原子数または末端環中の原子数を表す。 各数字はピリオド(英語のピリオド)で区切られています。 この例では、最初のスピロトム(1)の前に2つのアトム(番号が2および3)があります。 3と4スピルオトームの間には原子が存在せず、4と5、5、6のスピロトームについても同様である。 第2の末端環には6と5、5と4の2つの原子があり、4と3の間には1つ存在する。

したがって、シーケンス[2.0.0.0.2.1.1.1]が得られる。 右の例では、スピロトムが2つあるため、名前がdispiroになります。 第1の終端リングには、2つの原子があり、これはdispiro [2。 次に、2つのスピロ原子の間のもう1つの終端リングに1つと4つの原子があり、2つのカタツムリ名[2.1.3 5]が現れます。 5と番号付けされた第2のスピロ原子は、末端環の原子数の後の原子の数に遭遇する経路として加えられ、最後に9と10の原子を3と5のスピロ原子の間に付加する。スピロ化合物、デカン、命名されたスピロ[2.1.3 5 .2 3]デカンの同原子数。

スピロ化合物の一般的な命名法
モノスピロサイクリック化合物は、環形成に関与する炭素原子の総数に応じて親炭化水素の名称を決定する。 スピロ環上の全ての原子は、小さな環と大きな環の順に番号が付けられ、スピロ原子は最小限にされる。 その後に角括弧が続きます。 リング全体のナンバリングシーケンスは、各スピロ原子の間に挟まれた炭素原子の数に、リング全体に対応する鎖状炭化水素の名称の前に数値で示されている。 数字はカタツムリ[a、b]アルカンの形で下のドットで区切られています。

ハイブリッドスクリュー

ヘテロスピラル環のアノマー効果は、コンホメーションの2つの電子陽性原子または孤立電子対が、分子の双極子モーメントを減少させ、分子内エネルギーを減少させるために反対方向にあることを意味する。 1968では、Descotesの研究チームは最初にアノマー効果を提案しました。 彼らは二環式アセタールを研究すると、下の図の2つの化合物が57 Cの平衡混合物中のシス異性体の43%とトランス異性体の80%を含むことを見出した。 0.71 kJ / molのエネルギー差。 シス異性体のアノマー効果のために、トランス異性体はそのような効果を有さない。

キラリティー

いくつかのカタツムリ化合物は、軸方向キラリティを有する。 スピラ原子は、キラリティを観察するのに必要な4つの異なる置換基がない場合でも、キラル中心であり得る。 2つのリングが同じである場合、CIPシステムは、より高いプライオリティを割り当てて、1つのリングの拡張および他のより低い優先順位のリングを拡張する。 リングが似ていない場合に適用できます。

環状化合物は、以下の基準によって分類することができる:

・脂環式化合物

これは、脂肪族化合物でも環状化合物でもある有機化合物である。 それらは、1つ以上の飽和または不飽和炭素環を含むが、環は芳香族ではない。

•ナフテン酸

環の大きさに応じて、ナフテンは小、中、大に分類することができます。 シクロプロパンおよびシクロブタンは小さいと考えられている。 一般的なシクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタンおよびシクロオクタンからシクロトリデカンは、中程度のサイズであり、大きなものは大きなナフテンであると考えられる。

シクロオレフィン

これは、炭素内炭素 - 炭素二重結合を有する環状炭化水素である。 単純環状モノオレフィンにはシクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテンおよびシクロヘキセンが含まれ、環状ポリエンにはシクロプロパジエン、シクロブタジエン、シクロペンタジエンが含まれる。 待つ。 シクロブテンおよびシクロペンテンなどの特定の環状オレフィンは、ポリマーを形成するためのモノマーとして重合することができる。

•芳香族炭化水素

最も単純で最も重要な芳香族炭化水素は、ベンゼンおよびトルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの同族体である。 芳香族化合物では、芳香環の一部は完全にはベンゼン構造ではありませんが、その中の炭素原子は窒素、酸素、硫黄などの元素で置換されています。 フランのような5元などの複素環と呼んでいます。 環は酸素原子を含み、ピロールは窒素原子を含む。チオフェンは硫黄原子等を含む。

そして、芳香族化合物は、

・単環式芳香族炭化水素
・多環芳香族炭化水素
鎖状の芳香族炭化水素は一般に脂肪族アレーンと呼ばれ、一般的な脂肪族芳香族炭化水素はトルエン、エチルベンゼン、スチレンなどである。
・複素環式化合物

これは、複素環または置換基を含まない芳香族環からなる。 それらの多くは既知または潜在的な発癌物質である。 この化学物質の最も簡単なものは、ナフタレンであり、2つの芳香族環、ならびに三環式化合物のルテニウムおよびフェナントレンを有する。

多環式芳香族炭化水素は、石炭およびタールの沈着物中に見出される中性の非極性分子である。 不完全燃焼による有機物(例えば、エンジンや焼却炉、バイオマス燃焼における森林火災など)。 例えば、薪、木炭、グリース、たばこなどの炭素質燃料の不完全燃焼によって製造されます。 また、焼けた肉にも見られる。

3つの環を超える多環式芳香族化合物は、水中で低い溶解度および低い蒸気圧を有する。 分子量が増加すると、溶解度と蒸気圧の両方が低下する。 二環式多環式芳香族化合物は、より低い溶解度および蒸気圧を有する。 したがって、多環式芳香族化合物は、水および空気よりも土壌および堆積物においてより一般的に見出される。 しかしながら、多環式芳香族化合物は、空気中の浮遊粒子上に見出されることが多い。

多くの多環芳香族化合物が発癌物質として定義されている。 臨床試験報告によれば、高濃度の多環式芳香族化合物への長期間の暴露は、皮膚癌、肺癌、胃癌および肝臓癌を引き起こすことがある。 多環芳香族化合物は、体内の遺伝物質を破壊し、癌細胞の増殖を引き起こし、癌の発生率を高めることができる。

分子量を上げると、多環芳香族化合物の発癌性も高まり、急性毒性が低下する。 ベンゼン[a]ピレン(ベンゾ[a]ピレン)の多環芳香族化合物は、初めて発見された化学発癌物質であった。

申請書

ポリマー膨張剤

重合または固化中のポリマーの体積収縮は、液体状態のモノマー分子または未架橋の長鎖分子間のファンデルワールス力によって引き起こされ、分子間の距離が大きい。 重合または架橋の後に、構造単位間の共有結合距離はポリマー体積の収縮のみをもたらす。 ポリマーの老化の加速、変形、および全体的な性能の低下を引き起こすなど、ポリマーに収縮が時には致命的であることが言及されている。 ポリマー硬化の体積収縮の問題を解決するために、化学者たちは絶え間ない努力を払ってきたが、一般に体積収縮を減少させるだけで完全に除去することはできない。 1972まで、Bailey et al。 一連のスピロ化合物を開発し、これらの化合物が重合することを見出した。 音量が小さくならない場合、音量は拡大します。 発泡モノマーの発見は多くの科学者の関心を集めており、多くの研究が行われている。 膨張したモノマーは、非常に活性な官能性ポリマー材料となっている。 スピロオルトエステルおよびスピロオルソカーボネートのような構造化化合物は、良好な膨張モノマーであり、高強度複合材料、高性能結合剤、生分解性ポリマー材料および医療用ポリマー材料の調製に使用されている。 汎用ポリマーの修飾と官能基を有するオリゴマーの合成

エレクトロルミネッセンス

有機化合物が発光するか否か、発光波長と発光効率は主に化学構造に依存する。 蛍光は、通常、蛍光効率を改善するのに有益な、分子の電子共役効果および共平面性を高める剛性面および共役系を有する分子において生じる。 多くの有機明暗材料があります。 主なタイプは、スピロ環、ポリ-p-フェニレンビニレン、ポリチオフェン、ポリチアジアゾールおよび金属配位化合物である。 これらの中で、スピロ環式芳香族化合物は、共役系が大きく、剛性および共平面性が良好であり、高いガラス転移温度および高い熱安定性を有する。 EL装置はプロセスが単純で複雑な装置を必要としないので、その期間の製造コストを低減することができ、大面積装置を容易に製造することができる。

農薬

ヘテロ原子を含有する縮合環及びスピロ化合物は、それらの独特の作用機序のために耐性を生じにくく、農薬の開発に多大な注目を集めている。 たとえば、Rudi et al。 3,9-ジホスファスファ[2,4,8,10]ウンデカン-3,9-ジオキシドと硫化水素を反応させて新規スピロ化合物5.5-ジヒドロ-3,9-ジチオ-3,9-テトラオキサ-3,9-ジホスホ[2,4,8,10]を合成した。ウンデカン。 その誘導体は、小麦、穀類、綿および大豆からマスタード、ブタクサなどを効果的に除去することができる有機リン系殺虫剤および除草剤の新しいクラスである。