Спиро соединение

В органической химии спиросоединения — это соединения , которые имеют по крайней мере два молекулярных кольца, имеющих один общий атом. Простые спиросоединения являются бициклическими (имеют всего два кольца). [ 2 ] : СП-0 [ 3 ] : 653, 839 Наличие только одного общего атома, соединяющего два кольца, отличает спиросоединения от других бициклических соединений. [ 4 ] [ 3 ] : 653 и далее : 839ff Спиросоединения могут быть полностью карбоциклическими (полностью углеродными) или гетероциклическими (имеющими один или несколько неуглеродных атомов). Одним из распространенных типов спиросоединений, встречающихся в образовательных учреждениях, является гетероциклическое соединение — ацеталь, образующийся в результате реакции диола с циклическим кетоном .
Общий атом, соединяющий два (а иногда и три) кольца, называется спироатомом . [ 2 ] : СП-0 В карбоциклических спиросоединениях, таких как спиро[5.5]ундекан, спироатом представляет собой четвертичный атом углерода , и, как следует из окончания -ан название спиран , это те типы молекул, к которым впервые было применено (хотя сейчас оно используется в общих чертах). все спиросоединения). [ 5 ] : 1138ff Два кольца, имеющие общий спироатом, чаще всего различны, хотя могут быть идентичными [например, спиро[5.5]ундекан и спиропентадиен , справа]. [ 3 ] : 319f.846f
- Избранные спиросоединения
-
Элатол, выделенный из Laurencia dendroidea (красных водорослей). [ 6 ]
-
Спиронолактон , коммерческий диуретик.
-
Спиропентадиен , который сильно напряжен. [ 7 ]
-
1-бром-3-хлорспиро[4.5]декан-7-ол и '1-бром-3-хлорспиро[3.6]декан-7-ол.
Карбоциклические спиросоединения
[ редактировать ]Бициклические кольцевые структуры в органической химии , которые имеют два полностью карбоциклических (полностью углеродных) кольца, соединенных через атом углерода, обычно находятся в центре внимания темы спироциклов. Простые родительские спироциклы включают спиропентан, спирогексан и т. д. вплоть до спируундекана. Некоторые из них существуют в виде изомеров. Младшие члены класса напряжены. Симметричный изомер спирудекана - нет.
Некоторые спироциклические соединения встречаются в виде природных продуктов . [ 6 ]
Подготовка
[ редактировать ]

Спироциклическое ядро обычно получают диалкилированием активированного углеродного центра. Диалкилирующая группа часто представляет собой 1,3-, 1,4- и т.д. дигалогенид. [ 9 ] В некоторых случаях диалкилирующая группа представляет собой дилитиореагент, такой как 1,5-дилитиопентан. [ 10 ] Для получения спироциклов, содержащих циклопропановое кольцо, было продемонстрировано циклопропанирование циклическими карбеноидами. [ 11 ]
Спиросоединения часто получают различными реакциями перегруппировки. Например, перегруппировка пинакол-пинаколон показана ниже. [ 3 ] : 985 используется при получении аспиро[4.5]декана. [ 12 ] ].

Гетероциклические спиросоединения
[ редактировать ]
Спиросоединения считаются гетероциклическими, если спироатом или любой атом в любом кольце не является атомом углерода. Случаи со спирогетероатомами, такими как бор, кремний и азот (а также другие группы IVA [14]), часто просты в приготовлении. Многие сложные эфиры борной кислоты, полученные из гликолей, иллюстрируют этот случай. [ 14 ] четырехвалентный нейтральный кремний и четвертичный атом азота ( катион аммония Аналогично, спироцентром могут быть ). Описано множество таких соединений. [ 5 ] : 1139f
Особенно распространенными спиросоединениями являются кетали (ацетали), образующиеся при конденсации циклических кетонов и диолов и дитиолов . [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Простой случай — ацеталь 1,4-диоксаспиро[4.5]декана из циклогексанона и гликоля . Случаи таких кеталей и дитиокеталей распространены.
Хиральность
[ редактировать ]
Спираны могут быть хиральными , [ 18 ] различными способами. [ 5 ] : 1138ff Во-первых, несмотря на то, что они кажутся скрученными, они все же могут иметь хиральный центр, что делает их аналогичными любому простому хиральному соединению , а во-вторых, хотя они снова кажутся скрученными, специфическое расположение заместителей, как и в случае с алкилиденциклоалканами, может сделать спиросоединение центральным. хиральность (а не осевая хиральность, возникающая в результате скручивания); в-третьих, заместители колец спиросоединения могут быть такими, что единственная причина, по которой они являются хиральными, возникает исключительно из-за скручивания их колец, например, в простейшем бициклическом случае, когда два структурно идентичных кольца присоединяются через свой спироатом, что приводит к искривленному расположению двух колец. [ 5 ] : 1138 и далее, 1119 и далее [ 3 ] : 319f.846f Следовательно, в третьем случае описанное выше отсутствие планарности приводит к так называемой аксиальной киральности в идентичных в остальном изомерных парах спиросоединений, поскольку они различаются только правосторонним « поворотом» структурно идентичных колец ( как это видно в алленах , стерически затрудненных биарилах и алкилиденциклоалканах). [ 5 ] : 1119f Определение абсолютной конфигурации спиросоединений было сложной задачей, но количество каждого типа было определено однозначно. [ 5 ] : 1139ff
Некоторые спиросоединения проявляют аксиальную хиральность . Спироатомы могут быть источником хиральности, даже если у них отсутствуют необходимые четыре различных заместителя, обычно наблюдаемые при хиральности. Когда два кольца идентичны, приоритет определяется небольшой модификацией системы CIP, присваивающей более высокий приоритет одному расширению кольца и более низкий приоритет расширению в другом кольце. Если кольца различаются, применяются обычные правила. [ нужны разъяснения ]
Номенклатура и этимология
[ редактировать ]Номенклатура спиросоединений была впервые обсуждена Адольфом фон Байером в 1900 году. [ 19 ] ИЮПАК дает рекомендации по названию спиросоединений. [ 20 ]
Приставка спиро обозначает два кольца со спиропереходом. Основной метод систематической номенклатуры состоит в том, чтобы в квадратных скобках указать количество атомов в меньшем кольце, а затем количество атомов в большем кольце, разделенных точкой, в каждом случае исключая спироатом (атом, из которого состоят два кольца). связаны) сам. Нумерация позиций начинается с атома меньшего кольца, соседнего со спироатомом вокруг атомов этого кольца, затем с самого спироатома, а затем вокруг атомов большего кольца. [ 21 ] Например, соединение A на изображении называется 1-бром-3-хлорспиро[4.5]декан-7-ол , а соединение B — 1-бром-3-хлорспиро[3.6]декан-7-ол .
Спиро -соединение , или spirane , от латинского spīra , что означает скручивание или спираль. [ 22 ] [ 5 ] : 1138 [ 23 ] представляет собой химическое соединение , обычно органическое соединение , которое представляет собой скрученную структуру из двух или более колец (кольцевая система), в которой 2 или 3 кольца связаны между собой одним общим атомом, [ 2 ] : СП-0
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Клейден, Джонатан; Гривз, Ник; Уоррен, Стюарт (2012). Органическая химия (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. стр. 319f, 432, 604np, 653, 746int, 803кетали, 839, 846f. ISBN 978-0-19-927029-3 . Проверено 2 февраля 2016 г.
- Элиэль, Эрнест Людвиг; Вилен, Сэмюэл Х.; Мандер, Льюис Н. (1994). «Хиральность в молекулах, лишенных хиральных центров (глава 14)» . Стереохимия органических соединений (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Wiley & Sons. стр. 1119–1190, особенно. 1119ff, 1138ff и passim . ISBN 978-0-471-01670-0 . Проверено 2 февраля 2016 г. Дополнительный, но менее стабильный источник того же текста, обеспечивающий доступ к соответствующему материалу, см. в [4] , та же дата доступа.
- Примеры спиро-натуральных продуктов и их синтеза: Смит, Лаура К. и Баксендейл, Ян Р. (2015). «Полный синтез натуральных продуктов, содержащих спирокарбоциклы» . Орг. Биомол. Хим . 13 (39): 9907–9933. дои : 10.1039/C5OB01524C . ПМИД 26356301 .
- Сараги, Тобат П.И.; Шпер, Тилль; Зиберт, Ахим; Фурманн-Ликер, Томас; Зальбек, Йозеф (2007). «Спиросоединения для органической оптоэлектроники». Химические обзоры . 107 (4): 1011–1065. дои : 10.1021/cr0501341 . ПМИД 17381160 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Де Мейере, Армин; фон Зеебах, Мальта; Цёлльнер, Стефан; Кожушков Сергей Иванович; Белов Владимир Н.; Бозе, Роланд; Хауманн, Томас; Бенет-Бухгольц, Хорди; Юфит Дмитрий С.; Ховард, Джудит АК (2001). «Спироциклопропанированные бициклопропилидены: простое получение, физические свойства и химические превращения». Химия - Европейский журнал . 7 (18): 4021–4034. doi : 10.1002/1521-3765(20010917)7:18<4021::AID-CHEM4021>3.0.CO;2-E . ПМИД 11596945 .
- ^ Jump up to: а б с Мосс, врач общей практики (1999). «Расширение и пересмотр номенклатуры спиросоединений» . Чистое приложение. хим. 71 (3): 531–558. дои : 10.1351/pac199971030531 . ISSN 1365-3075 . S2CID 20131819 . Отметим, соавторами статьи, Рабочей группой ИЮПАК (1992-1998 гг.), были П.М. Джайлз-младший, Э.У. Годли, К.-Х. Хеллвич, А.К. Икизлер, М.В. Кисакурек, А.Д. Макнот, Г.П. Мосс, Дж. Ньитрай, У.Х. Пауэлл, О. Вайсбах и А. Йерин. Также доступно онлайн по адресу «Расширение и пересмотр номенклатуры спиросоединений» . Лондон, Великобритания: Лондонский университет Королевы Марии . Проверено 3 февраля 2016 г. Также доступно на немецком языке с et al. с указанием той же рабочей группы, по адресу Хеллвич, Карл-Хайнц; и др. (18 октября 2002 г.). «Расширение и пересмотр номенклатуры спиросоединений». Прикладная химия . 114 (20): 4073–4089. Бибкод : 2002AngCh.114.4073H . doi : 10.1002/1521-3757(20021018)114:20<4073::AID-ANGE4073>3.0.CO;2-T .
Перевод основан на «Расширении и пересмотре номенклатуры спиросоединений» Комиссии по номенклатуре органической химии (III.1) Отделения органической химии Международного союза теоретической и прикладной химии, опубликованном в журнале Pure Appl. Хим. 1999, 71, 531–558.
- ^ Jump up to: а б с д и Клейден, Джонатан; Гривз, Ник; Уоррен, Стюарт (2012). Органическая химия (2-е изд.). Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. стр. 319f, 432, 604, 653, 746, 803, 839, 846f. ISBN 978-0-19-927029-3 . Проверено 2 февраля 2016 г.
- ^ Обо всех четырех категориях см. Ройш, Уильям (1999). «Насыщенные углеводороды, алканы и циклоалканы: Циклоалканы (Таблица: Примеры изомерных C 8 H 14 бициклоалканов ) или Номенклатура: Циклоалканы (та же таблица) и пассим » . Виртуальный текст по органической химии (изд. за январь 2016 г.). Ист-Лансинг, Мичиган, США: Университет штата Мичиган, химический факультет . Проверено 3 февраля 2016 г. Конкретные главы можно найти по адресам [1] и [2] соответственно, с одной и той же датой доступа. Описание соседних атомов для всех категорий, кроме изолированной, см. в Clayden, op. цит.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Элиэль, Эрнест Людвиг; Вилен, Сэмюэл Х.; Мандер, Льюис Н. (1994). «Хиральность в молекулах, лишенных хиральных центров (глава 14)» . Стереохимия органических соединений (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Wiley & Sons. стр. 1119–1190, особенно. 1119ff, 1138ff и passim . ISBN 978-0-471-01670-0 . Проверено 2 февраля 2016 г. Дополнительный, но менее стабильный источник того же текста, обеспечивающий доступ к соответствующему материалу, см. в [3] , та же дата доступа.
- ^ Jump up to: а б Смит, Лаура К. и Баксендейл, Ян Р. (2015). «Полный синтез натуральных продуктов, содержащих спирокарбоциклы» . Орг. Биомол. Хим . 13 (39): 9907–9933. дои : 10.1039/C5OB01524C . ПМИД 26356301 .
- ^ «Неуловимый галстук-бабочка приколочен» . Бесплатная библиотека . 13 июля 1991 года . Проверено 2 февраля 2016 г.
- ^ Диксон, Джозеф А.; Наро, Пол А. (1960). «Синтез четырех спироуглеводородов». Журнал органической химии . 25 (12): 2094–2097. дои : 10.1021/jo01082a006 .
- ^ Накамура, Масахару; Ван, Сяо Цюнь; Исака, Масахико; Ямаго, Сигеру; Накамура, Эйичи (2003). «Синтез и [3+2]-циклоприсоединение 2,2-диалкокси-1-метиленциклопропана: 6,6-диметил-1-метилен-4,8-диоксаспиро[2.5]октана и цис-5-(5,5-) Диметил-1,3-диоксан-2-илиден)гексагидро-1(2Н)-пентален-2-он». Органические синтезы . 80 : 144. дои : 10.15227/orgsyn.080.0144 .
- ^ Вендер, Пол А.; Уайт, Алан В.; Макдональд, Фрэнк Э. (1992). «Спироаннелирование через органобис (купраты): 9,9-диметилспиро[4.5]декан-7-один». Органические синтезы . 70 : 204. дои : 10.15227/orgsyn.070.0204 .
- ^ Бартоло, Николь Д.; Робсон, Райан Н.; Витт, Коллин Х.; Верпель, Калифорния (2024 г.). «Получение радикальных часов, несущих карбонильные группы: синтез N-метокси-N-метилспиро[циклопропан-1,9'-флуорен]-2-карбоксамида». Органические синтезы . 101 : 61–80. дои : 10.15227/orgsyn.101.0061 .
- ^ Пубхим. «1,1'-бициклопентил-1,1'-диол» . nih.gov . Проверено 7 марта 2016 г.
- ^ «1,4-Диоксаспиро[4.5]декан» . chemspider.com . Проверено 3 февраля 2016 г.
- ^ Вячеслав Степаненко, Кун Хуан, Маргарита Ортис-Марсиалес (2010). «Синтез эфиров спиробората из 1,2-аминоспиртов, этиленгликоля и триизопропилбората: получение (S)-1-(1,3,2-диоксаборолан-2-илокси)-3-метил-1,1-дифенилбутан- 2-Амин» . Органические синтезы . 87:26 . дои : 10.15227/orgsyn.087.0026 . ПМЦ 2915795 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Крейг, Роберт; Смит, Р.К.; Притчетт, BP; Эстипона, Би-би-си; Штольц, Б.М. (2016). «Получение 1,5-диоксаспиро[5.5]ундекана-3-она» . Органические синтезы . 93 : 210–227. дои : 10.15227/orgsyn.093.0210 . ПМЦ 5514842 . ПМИД 28729749 .
- ^ «Стереоконтролируемое получение 3-ацилтетрагидрофуранов из кислотно-промотируемых перегруппировок аллильных кеталей: (2S,3S)-3-ацетил-8-карбоэтокси-2,3-диметил-1-окса-8-азаспиро[4.5]декан». Органические синтезы . 71 : 63. 1993. doi : 10.15227/orgsyn.071.0063 .
- ^ «Дихлорвинилирование енолята: 8-этинил-8-метил-1,4-диоксаспиро[4.5]дек-6-ен». Органические синтезы . 64 : 73. 1986. doi : 10.15227/orgsyn.064.0073 .
- ^ Риос, Рамон (2012). «Энантиоселективные методологии синтеза спиросоединений». Обзоры химического общества . 41 (3): 1060–1074. дои : 10.1039/C1CS15156H . ПМИД 21975423 .
- ^ Байер, Адольф (1900). «Систематика и номенклатура бициклических углеводородов» . Отчеты Немецкого химического общества . 33 (3): 3771–3775. дои : 10.1002/cber.190003303187 .
- ^ Мосс, врач общей практики (1999). «Расширение и пересмотр номенклатуры спиросоединений» . Чистое приложение. хим. 71 (3): 531–558. дои : 10.1351/pac199971030531 . ISSN 1365-3075 . S2CID 20131819 . Полный список авторов (Рабочая группа) и ссылка на немецкий перевод приведены в соответствующей сноске. Также доступно онлайн по адресу «Расширение и пересмотр номенклатуры спиросоединений» . Лондон, Великобритания: Лондонский университет Королевы Марии.
- ^ «Спироуглеводороды. Правило А-41. Соединения: Метод 1» .
- ^ Элиэль и др., op. cit., вводит синоним spirane и латинский язык, а также перевод как завиток или завиток; Словарь Льюиса, соч. cit., говоря об основных определениях, использовавшихся в древности, и дает обозначение гласных и определения витка, складки, скручивания или спирали.
- ^ Льюис, Чарльтон Т. (1890). "спира [словарная статья]" . Элементарный латинский словарь . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: Американская книжная компания . Проверено 3 февраля 2016 г.
Цитата: 'spīra ae, f, σπεῖρα, спираль, складка, скручивание, спираль: in spirain se conligit anguis, V., O.: longo iactetur spira galero, т.е. связь, Ю.'
Греческая транскрипция σπεῖρα отражает использование этого родственного слова как одного из древнегреческих терминов для обозначения спирали или связанной с ней складки, см. Вудхаус, Южная Каролина (1910). «Сгиб, саб. [словарная запись]» . Англо-греческий словарь: словарь аттического языка . Ладгейт Хилл [Лондон, Англия]: Джордж Рутледж и сыновья . Проверено 3 февраля 2016 г.Цитирую: «Фолд, замены. … Катушка: В. σπεῖρα… см. катушку .'