Cyklická molekula - Bicyclic molecule

Přemostěný bicykl norbornane formálně bicyklo [2.2.1] heptan.
Spirocyklická sloučenina spiro [5,5] undekan.
DABCO heterocyklická přemostěná bicyklická sloučenina, formálně pojmenovaná 1,4-diazabicyklo [2.2.2] oktan.

A bicyklická molekula (bi = dva, cyklus = kruh) je molekula, která obsahuje dva spojené prsteny.[1] Bicyklické struktury se vyskytují široce, například v mnoha biologicky důležitých molekulách α-thujen a kafr. Bicyklická sloučenina může být karbocyklická (všechny atomy kruhu jsou uhlíky), nebo heterocyklický (atomy prstenů se skládají z alespoň dvou prvků), jako DABCO.[2] Oba kruhy mohou být navíc alifatické (např. dekalin a norbornane ), nebo může být aromatický (např. naftalen ), nebo kombinace alifatických a aromatických (např. tetralin ).

Pro cyklickou sloučeninu jsou možné tři režimy kruhového spojení:[3]

  • v spirocyklické sloučeniny, dva kruhy sdílejí pouze jeden jediný atom, spiro atom, kterým je obvykle kvartérní uhlík.[4] Příkladem spirocyklické sloučeniny je fotochromní přepínač spiropyran.
  • v kondenzované bicyklické sloučeniny, dva kruhy sdílejí dva sousední atomy. Jinými slovy, prsteny sdílejí jednu kovalentní vazbu, tj. takzvaný atomy předmostí jsou přímo spojeni (např. α-thujen a dekalin ).
  • v přemostěné bicyklické sloučeniny, dva kruhy sdílejí tři nebo více atomů a oddělují dva atomy předmostí můstkem obsahujícím alespoň jeden atom. Například, norbornane, známý také jako bicyklo [2.2.1] heptan, lze považovat za pár cyklopentan kruhy, z nichž každý sdílí tři ze svých pěti atomů uhlíku. Kafr je komplikovanější příklad.
C8, C.9a C.11 bicyklické alkany. The atomy předmostí jsou uhlíky, ze kterých tři vazby vyzařují, jako paprsky: bicyklo [2.2.2] oktan, bicyklo- [3.3.1] nonan, bicyklo [3.3.3] undekan.

Nomenklatura

Bicyklické molekuly jsou popsány v Názvosloví IUPAC.[5][6][7] Kořen názvu sloučeniny závisí na celkovém počtu atomů ve všech kruzích dohromady, případně může následovat a přípona označující funkční skupina s Nejvyšší prioritou. Číslování uhlíkového řetězce vždy začíná na jednom atomu předmostí (kde se kroužky setkávají) a sleduje uhlíkový řetězec po nejdelší cestě k dalšímu atomu předmostí. Potom číslování pokračuje druhou nejdelší cestou a tak dále. Fúzované a přemostěné bicyklické sloučeniny Dostaň předpona bicykl, zatímco spirocyklické sloučeniny získat předponu spiro. Mezi předponou a příponou označuje dvojice závorek s číslicemi počet atomů uhlíku mezi jednotlivými atomy předmostí. Tato čísla jsou uspořádána sestupně a jsou oddělena tečkami. Například uhlíkový rám z norbornane obsahuje celkem 7 atomů, odtud název kořene heptan. Tato molekula má dvě cesty se 2 atomy uhlíku a třetí cestu s 1 atomem uhlíku mezi dvěma uhlíky předmostí, takže závorky jsou vyplněny sestupně: [2.2.1]. Přidání předpony bicykl dává celkový název bicyklo [2.2.1] heptan.

Uhlíkový rám z kafr také počítá 7 atomů, ale je nahrazen a karbonyl v tomto případě tedy přípona heptanon. Začneme číslováním uhlíkového rámu na atomu předmostí pomocí Nejvyšší prioritou (methyl jde dříve proton ), proto uhlík předmostí vpředu dostane číslo 1, karbonyl dostane číslo 2 a číslování pokračuje podél uhlíkového řetězce po nejdelší cestě, dokud dvojnásobně substituovaný horní uhlík (číslo 7). Stejně jako norbornan má tato molekula také dvě cesty 2 atomů uhlíku a jednu cestu 1 atomu uhlíku mezi dvěma uhlíky předmostí, takže čísla v závorkách zůstávají [2.2.1]. Kombinace závorek a přípony (nyní také vyplnění polohy karbonylu) nám dává [2.2.1] heptan-2-on. kromě bicykl, předpona by měla také specifikovat pozice všech methyl substituenty takže oficiální název se stává 1,7,7-trimethylbicyklo [2.2.1] heptan-2-on.

Při pojmenovávání jednoduchých kondenzovaných bicyklických sloučenin se používá stejná metoda jako pro přemostěné bicyklické sloučeniny, kromě toho, že třetí cesta mezi dvěma atomy předmostí nyní sestává z nulových atomů. Kondenzované bicyklické sloučeniny proto mají v závorkách „0“. Například, dekalin je pojmenován bicyklo [4.4.0] dekan. V jednoznačných případech jsou čísla někdy vynechána. Například bicyklo [1.1.0] butan se obvykle nazývá jednoduše bicyklobutan.

The heterocyklický molekula DABCO má celkem 8 atomů ve své přemostěné struktuře, odtud název kořene oktan. Tady jsou dva atomy předmostí dusík namísto uhlík atomy. Oficiální název proto získá další předpona 1,4-diaza a celkový název se stává 1,4-diazabicyklo [2.2.2] oktanem.

Reference

  1. ^ Michaele. B. Smith, „Organic Chemistry: An Acid — Base Approach“, Taylor & Francis, 2011, strana 302, https://books.google.nl/books?id=gKPtYs0jyMcC
  2. ^ "heterocyklické sloučeniny". Zlatá kniha IUPAC.
  3. ^ Thomas N. Sorrell, Organická chemie, University Science Books, 2006, strana 99, https://books.google.nl/books?id=txmp1aoCJp8C
  4. ^ "spiro sloučeniny". Zlatá kniha IUPAC.
  5. ^ Nomenklatura organické chemie: Doporučení IUPAC a preferovaná jména 2013 (modrá kniha). Cambridge: Royal Society of Chemistry. 2014. s. 155–157. doi:10.1039 / 9781849733069-FP001. ISBN  978-0-85404-182-4.
  6. ^ Moss GP, Pracovní skupina Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii [IUPAC], Divize organické chemie, Komise pro nomenklaturu organické chemie (III.1) (1998). „Názvosloví kondenzovaných a přemostěných kondenzovaných kruhových systémů (doporučení IUPAC 1998)“. Pure Appl. Chem. 70 (1): 143–216. doi:10.1351 / pac199870010143. ISSN  1365-3075. Archivovány od originál dne 2016-10-12. Citováno 7. března 2016.
  7. ^ „Přemostěné bicyklické kruhy a jak je pojmenovat“. MasterOrganicChemistry. 14. srpna 2014.

Viz také