Кіріспе
Органикалық молекула екі немесе одан көп сақинадан тұрады, олар ортақ атомды бөліседі. Органикалық химияда спироқосылыстар – кем дегенде екі молекулалық сақинасы бар және олардың тек бір ортақ атомы бар заттар. Ең қарапайым спироқосылыстар бициклді (тек екі сақинасы бар) немесе үлкен сақина жүйесінің бір бөлігі ретінде бициклді бөлігі бар, қандай жағдайда болса да екі сақина ортақ атом арқылы байланысқан. Қатысатын сақиналарды байланыстыратын жалғыз ортақ атом спироқосылыстарды басқа бициклді қосылыстардан: біфенил сияқты байланысқан атомдары жоқ оқшауланған сақиналық қосылыстардан, декалин сияқты екі іргелес атоммен байланысқан екі сақинасы бар біріктірілген сақиналық қосылыстардан және норборнан сияқты екі қатарлай жатқан емес атоммен байланысқан екі сақинасы бар көпірлі сақиналық қосылыстардан ерекшелендіреді. Органикалық химиядағы екі толық карбоциклді (тек көміртегі атомдарынан тұратын) сақинасы бар және тек бір атом арқылы байланысқан бициклді сақиналар табиғи өнімдерде де кездеседі.
In organic chemistry, spiro compounds are compounds that have at least two molecular rings with only one common atom. The simplest spiro compounds are bicyclic (having just two rings), or have a bicyclic portion as part of the larger ring system, in either case with the two rings connected through the defining single common atom. The one common atom connecting the participating rings distinguishes spiro compounds from other bicyclics: from isolated ring compounds like biphenyl that have no connecting atoms, from fused ring compounds like decalin having two rings linked by two adjacent atoms, and from bridged ring compounds like norbornane with two rings linked by two non adjacent atoms. ]] Bicyclic ring structures in organic chemistry that have two fully carbocyclic (all carbon) rings connected through just one atom are present both in natural products,
Гетероциклді спироқосындылар
Спиро қосылыстары гетероциклді болып саналады, егер спиро атомы немесе екі сақинаның кез келген атомы көміртек атомдары болмаса. Мұндай жағдайларға спирогетероатомдардың болуы жатады, мысалы кремний және азот (сондай-ақ IVА тобының [14] басқа элементтері мен басқа атом түрлері), олар сақиналарды байланыстырады және байқалған немесе теориялық зерттеулерге түрткі болады. Көп кездесетін жағдай – сақиналардың бірінде көміртек емес екі атомның болуы, олардың екеуі де спиро атомына тікелей қосылған. Шындығында, студент-химиктер спиро қосылыстарымен алғаш рет диолдар мен дитиолдардың көмегімен кетондарды қорғау арқылы түзілетін гетероциклді кетал (ацетал) нысанында танысады. Мұның мысалы – циклогексанон мен этанедиолдан 1,4-диоксиспиро[4.5]декан ацеталын синтездеу. Бұл жағдайда спиро атомына тікелей қосылған төрт атомның барлығы көміртек болмағандықтан, спиро атомы төртіншілік көміртек атомы болып табылмайды. Циклді кетоннан, бірақ дитиолдан түзілген ацеталдың тағы бір мысалы – спираприл, онда 1,2-этанедитиолдан құралған бес мүшелі сақина бар. Сақиналар бірдей болғанымен, гетероциклді жағдайда олар көбінесе әртүрлі болады. Сонымен қатар, әр сақинаға ең жақсы сәйкес келетін жазықтықтар көбінесе бір-біріне копланар емес (яғни, сақиналар суреттерде копланар болып көрінсе де, шындығында копланар емес).
A common case is the presence of two atoms that are not carbon in one of the rings, with those two rings both attached to the spiro atom; indeed, often the earliest exposure of a chemist in training to a spiro compound is to a heterocyclic form, the ketal (acetal) formed in the protection of ketones by diols and dithiols. An example of this is shown above, in the synthesis of the acetal 1,4 dioxaspiro[4.5]decane from cyclohexanone and ethanediol. In this case, because the four atoms attached to the spiro atom are not all carbons, the spiro atom is not a quaternary carbon. A further example of an acetal formed from a cyclic ketone, except with a dithiol, is the spiro compound spirapril, which has a five membered ring formed from 1,2 ethanedithiol. Again, while the rings could be identical, in the heterocyclic case they are, again, almost always non identical. Once again, the best fit planes to each ring are generally non coplanar to one another (i. e., the rings are not coplanar, despite appearing so in images).
Полиспир қосылыстары
Полиспиролық қосылыс екі немесе одан көп спироатомдар арқылы байланысқан, үш немесе одан көп сақинадан тұрады.
Номенклатура
Спиральды қосылыстар номенклатурасы алғаш рет Адольф фон Бейер 1900 жылы талқыланды. "Спиро" префиксі спиро байланысы бар екі сақинаны білдіреді. Жүйелі номенклатураның негізгі әдісі – кіші сақинадағы атомдар санын, содан кейін үлкен сақинадағы атомдар санын квадрат жақшалар ішінде, нүктемен бөліп көрсету болып табылады. Бұл жағдайда спироатом (екі сақинаның байланысқан атомы) есепке алынбайды. Позициялық нөмірлеу кіші сақинаның спироатомға іргелес жатқан атомынан басталып, сол сақинаның атомдары бойынша, содан кейін спироатомнан және одан кейін үлкен сақинаның атомдары бойынша жүргізіледі. Мысалы, суреттегі А қосылысы 1-бром-3-хлорспиро[4.5]декан-7-ол, ал В қосылысы 1-бром-3-хлорспиро[3.6]декан-7-ол деп аталады.
Хиралдылық
Спирандар үш түрлі жолмен хиралды болуы мүмкін. Бастапқыда карбинол фрагменттерінің бірі протондалады, судың шығуына жағдай жасап, сәйкес карбокацияны (екінші құрылым, бірінші қатар) құрайды; бұл аралық зат байланыс көшіріліміне түседі, нәтижесінде іргелес сақина кеңейеді, депротондалу кетондық функционалдық тобын ашып, механизмнің бірінші қадамын аяқтайды. Бұл бірінші өнім – спироциклді кетон, өзі спиро қосылысы болып табылады және екі қосымша тотығу-тотықсыздану реакциясынан кейін қосымша спирокарбинол мен алициклді спирокөмірсутектерді береді. Бірінші, механизмнің бірінші қадамын аяқтайтын карбонил тобының тотықсыздануы екінші қадамның спирокарбинол бастапқы материалына айналады, ол алканға дейін тотықсыздану үшін қажет (көрсетілген). Бұл соңғы тотықсыздану литий алюминий гидриді (LiAlH4) арқылы, спирт тосилаты (тосил хлоридін қолдана отырып) арқылы жүзеге асырылады. Осылайша, бұл үш реакция тізбегі үш спиро қосылысын (кетон, спирт және алкан) қамтамасыз етеді, олар зерттеулерде немесе практикалық қолдануда пайдалы болуы мүмкін. Спиран – екі немесе одан көп сақинадан тұратын бұрмаланған құрылымды (сақина жүйесі) көрсететін химиялық қосылыс, әдетте органикалық қосылыс, онда 2 немесе 3 сақина бір ортақ атоммен байланысқан, мысалдары оң жақта көрсетілген.