Бициклическая молекула ( би = два, цикл = кольцо) представляет собой молекула , которая включает в себя два соединенных кольцо . [1] Бициклические структуры широко встречаются, например, во многих биологически важных молекулах, таких как α-туген и камфора . Бициклическое соединение может быть карбоциклическим (все атомы кольца являются атомами углерода) или гетероциклическими (атомы кольца состоят как минимум из двух элементов), например DABCO . [2] Кроме того, оба кольца могут быть алифатическими ( например, декалин и норборнан ) или ароматическими ( например, нафталин) или сочетание алифатических и ароматических ( например, тетралин ).
Для бициклического соединения возможны три режима кольцевого соединения: [3]
- В спироциклических соединениях два кольца имеют только один единственный атом, спироатом, который обычно представляет собой четвертичный углерод. [4] Примером спироциклического соединения является спиропиран с фотохромным переключателем .
- В конденсированных / конденсированных [5] бициклических соединениях два кольца имеют два общих соседних атома. Другими словами, кольца имеют одну ковалентную связь, т. Е. Так называемые атомы -мосты связаны напрямую ( например, α-туген и декалин ).
- В мостиковых бициклических соединениях два кольца имеют три или более общих атома, разделяя два атома моста мостиком, содержащим по крайней мере один атом. Например, норборнан , также известный как бицикло [2.2.1] гептан, можно рассматривать как пару циклопентановых колец, каждое из которых имеет три из пяти атомов углерода. Камфора - более сложный пример.
Номенклатура
Бициклические молекулы описаны в номенклатуре IUPAC . [6] [7] [8] Корень названия соединения зависит от общего числа атомов во всех кольцах вместе, возможно, за ним следует суффикс, обозначающий функциональную группу с наивысшим приоритетом . Нумерация углеродной цепи всегда начинается с одного атома-моста (где встречаются кольца) и следует по углеродной цепи по самому длинному пути к следующему атому-мосту. Затем нумерация продолжается по второму по длине пути и так далее. Конденсированные и мостиковые бициклические соединения получают приставку бицикло , тогда как спироциклические соединения получают приставку спиро . Между префиксом и суффиксом пара скобок с цифрами обозначает количество атомов углерода между каждым из атомов моста. Эти числа расположены в порядке убывания и разделены точками. Например, углеродный каркас норборнана содержит всего 7 атомов, отсюда и корневое название гептан . Эта молекула имеет два пути из 2 атомов углерода и третий путь из 1 атома углерода между двумя атомами углерода-мостика, поэтому квадратные скобки заполняются в порядке убывания: [2.2.1]. Добавление префикса бицикло дает общее название бицикло [2.2.1] гептан.
Углеродный каркас камфоры также насчитывает 7 атомов, но в этом случае он замещен карбонилом , отсюда и суффикс гептанон. Мы начинаем с нумерации углеродного каркаса у атома-плацдарма с наивысшим приоритетом ( метил идет перед протоном ), следовательно, углерод-мост впереди получает номер 1, карбонил получает номер 2, и нумерация продолжается вдоль углеродной цепи по самому длинному пути, пока дважды замещенный верхний углерод (номер 7). Как и норборнан, эта молекула также имеет два пути из 2 атомов углерода и один путь из 1 атома углерода между двумя атомами углерода-плацдарма, поэтому числа в скобках остаются [2.2.1]. Объединение скобок и суффикса (теперь также заполняющего позицию карбонила) дает нам [2.2.1] гептан-2-он. Помимо бицикло , префикс также должен указывать положения всех метильных заместителей, поэтому полное официальное название становится 1,7,7-триметилбицикло [2.2.1] гептан-2-он.
При именовании простых конденсированных бициклических соединений применяется тот же метод, что и для мостиковых бициклических соединений, за исключением того, что третий путь между двумя атомами-мостами теперь состоит из нуля атомов. Поэтому у конденсированных бициклических соединений в скобках стоит «0». Например, декалин называется бицикло [4.4.0] декан. В недвусмысленных случаях числа иногда опускают. Например, бицикло [1.1.0] бутан обычно называют просто бициклобутаном .
Гетероциклическая молекула DABCO имеет в общей сложности 8 атомов в структуре его мостовой, отсюда и название корневого октан . Здесь два атома-мостика представляют собой азот вместо атомов углерода . Таким образом, официальное название получает дополнительную приставку 1,4-диаза, а общее название становится 1,4-диазабицикло [2.2.2] октан.
Рекомендации
- ^ Майкл. Б. Смит, «Органическая химия: кислотно-щелочной подход», Тейлор и Фрэнсис, 2011 г., стр. 302, https://books.google.nl/books?id=gKPtYs0jyMcC
- ^ «гетероциклические соединения» . ЗОЛОТАЯ КНИГА ИЮПАК .
- ^ Томас Н. Соррелл, Органическая химия, University Science Books, 2006, стр. 99, https://books.google.nl/books?id=txmp1aoCJp8C
- ^ «спиросоединения» . ЗОЛОТАЯ КНИГА ИЮПАК .
- ^ «Ароматические углеводороды - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 6 мая 2021 .
- ^ Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 (Синяя книга) . Кембридж: Королевское химическое общество . 2014. С. 155–157. DOI : 10.1039 / 9781849733069-FP001 . ISBN 978-0-85404-182-4.
- ^ Moss GP, The Working Party of the International Union of Pure and Applied Chemistry [IUPAC], Organic Chemistry Division, Commission on Nomenclature of Organic Chemistry (III.1) (1998). "Nomenclature of fused and bridged fused ring systems (IUPAC Recommendations 1998)". Pure Appl. Chem. 70 (1): 143–216. doi:10.1351/pac199870010143. ISSN 1365-3075. Archived from the original on 2016-10-12. Retrieved 7 March 2016.
- ^ "Bridged-bicyclic-rings-and-how-to-name-them". MasterOrganicChemistry. August 14, 2014.
Смотрите также
- Polycyclic compound
- Bredt's rule