Спиросоединéние (спиран) (от др.-греч. σπεῖρα и лат. spīra «скручивать, сгибать, сворачивать»; англ. Spiro compound или Spirane ) — химическое соединение , в структуре которого содержится по меньшей мере одна пара циклических фрагментов, состоящих из ковалентно связанных между собой атомов, имеющих только один общий атом и не связанных между собой мостиковыми связями. Такие соединенные попарно (в отдельных случаях – по трое ^{−532 −474} ) только через один общий атом карбоциклические или гетероциклические фрагменты ( спиросочленённые циклы ) образуют спирановый фрагмент молекулы спиросоединения, а связывающий их общий общий атом называют спироатомом . Наряду с соединениями с изолированными и конденсированными циклами, а также мостиковыми и каркасными соединениями образуют группу полициклических органических соединений .

Классификация

В зависимости от числа спироатомов в одном спирановом фрагменте различают моноспиросоединения (один спироатом, два или три спиросочленных циклических фрагмента) и полиспиросоединения (два и более спироатома, три и более спиросочленённых циклических фрагментов). В качестве спироатомов могут выступать нейтральные атомы углерода , кремния , фосфора , серы , а также положительно заряженные атомы четырехвалентного азота (катионы тетраалкиламмония ) и отрицательно заряженные атомы шестивалентного фосфора .

Спиросочленённые циклические фрагменты в молекулах спиранов могут быть:

• карбоциклическими, гетероциклическими, а также фрагментами неорганических циклических систем (например, трехчленные циклотрисиленовые фрагменты в спиро[2.2]пентасиладиене );
• моноциклическими или состоять из более сложных (конденсированных, мостиковых, каркасных) циклических систем.

Примеры различных спиросоединений
Спиро[2.2]пентадиен – непредельное карбоциклическое моноспиросоединение	1,4-Диоксаспиро[4.5]ундекан – кеталь циклогексанона и этиленгликоля , содержит гетероцикл спиросочленённый с карбоциклом	5λ 7 ,5',5"-спиротер[бензо[ b ]фосфиндол]-5-ид калия – хиральное спиросоединение с тремя циклами соединёнными через один спироатом

Спиросоединения принято рассматривать в качестве органических веществ , главным образом, из-за отсутствия данных о синтезе спиранов, не содержащих в своем составе атомов углерода . Однако определение спиросоединений позволяет отнесение к этому классу и неорганических веществ , отдельные представители которых являются предметом теоретического изучения, в частности, ряд расчётных работ по квантовохимическому моделированию методами молекулярных орбиталей и DFT посвящен изучению строения молекул неорганических спиросилоксанов. ⁻⁸⁷² При этом, несмотря на определенную структурную аналогию, хелатные комплексы , в которых два или более бидентантных лиганда соединены с одним ионом металла посредством ионных и координационных связей , к спиросоединениям относить не принято.

Строение

Плоскости циклов, образующих спирановый фрагмент, взаимно перпендикулярны , что справедливо, как в случае спиросочленения двух циклов через четырёхвалентные атомы (С, Si, N ⁺ ), так и в случае, когда три цикла связаны через спироатом, в качестве которого могут выступать анионы фосфора (V) или мышьяка (V).

Номенклатура

В 1900 г. Адольф фон Байер впервые предложил термин " спиран " для наименования спиросоединений и первый вариант номенклатуры моноспиросоединений, включающих два спиросочленных моноцилических фрагмента. Позднее Радулеску предложил правила для наименования спиросоединений, включающих спиросопряженные полициклические фрагменты. Оба подхода были включены Паттерсоном в объединенную номенклатуру циклических органических соединений , а позднее вошли в перечень номенклатурных правил ИЮПАК для органических соединений (правила 1979 года и рекомендации от 1993 ). Последние значимые изменения в номенклатурные правила ИЮПАК для спиросоединений нашли отражение в рекомендациях Мооса в 1999 году. Актуальная версия систематической номенклатуры спиросоединений приведена в разделе P-24 свода номенклатурных правил ИЮПАК по органической химии от 2013 года.

См. также

• Органическая химия
• Алициклические соединения
• Номенклатура органических соединений

Примечания

1. (неопр.) . www.perseus.tufts.edu . Дата обращения: 27 февраля 2022. 27 февраля 2022 года.
2. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). (англ.) . The IUPAC "Gold Book" . IUPAC. doi : . Дата обращения: 16 февраля 2022. 3 марта 2016 года.
3. ↑ G. P. Moss, P. a. S. Smith, D. Tavernier. (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 1995-01-01. — Vol. 67 , iss. 8-9 . — P. 1307–1375 . — ISSN . — doi : . 13 марта 2021 года.
4. G. P. Moss. // Pure and Applied Chemistry. — 1999-03-30. — Т. 71 , вып. 3 . — С. 531–558 . — ISSN . — doi : . 6 февраля 2023 года.
5. / Ed. S. Triplett. — London: The Chemical Society, 1973. — С. 50. — 305 с. — ISBN 978-1-84755-424-6 , 1-84755-424-5. 7 февраля 2023 года.
6. ↑ D. Hellwinkel. (англ.) // Angewandte Chemie International Edition in English. — 1965-04. — Vol. 4 , iss. 4 . — P. 356 . — ISSN . — doi : . 7 февраля 2023 года.
7. K. C. Kumara Swamy, Sudha Kumaraswamy, Musa A. Said, R. S. Krishna Kishore, R. Herbst-Irmer. (англ.) // Current Science. — 2000. — Vol. 78 , iss. 4 . — P. 473–478 . — ISSN . 7 февраля 2023 года.
8. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). (англ.) . The IUPAC "Gold Book" . IUPAC. doi : . Дата обращения: 16 февраля 2022. 20 января 2022 года.
9. Спиросоединения // Химическая энциклопедия : [ рус. ] : [ 6 октября 2021 ] : в 5 т. / под ед. Н. С. Зефирова. — М. : Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 403–404. — 639 с. — ISBN 5-85270-092-4 .
10. PubChem. (англ.) . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Дата обращения: 26 февраля 2022. 26 февраля 2022 года.
11. Takeaki Iwamoto, Makoto Tamura, Chizuko Kabuto, Mitsuo Kira. (англ.) // Science. — 2000-10-20. — Vol. 290 , iss. 5491 . — P. 504–506 . — ISSN . — doi : . 16 февраля 2022 года.
12. // Organic Syntheses. — 1967. — Т. 47 . — С. 37 . — doi : . 7 февраля 2023 года.
13. R. Noyori, S. Murata, M. Suzuki. (англ.) // Tetrahedron. — 1981. — Vol. 37 , iss. 23 . — P. 3899–3910 . — doi : . 18 июня 2022 года.
14. W. C. Lu, C. Z. Wang, V. Nguyen, M. W. Schmidt, M. S. Gordon. (англ.) // The Journal of Physical Chemistry A. — 2003-09-01. — Vol. 107 , iss. 36 . — P. 6936–6943 . — ISSN . — doi : . 7 февраля 2023 года.
15. S. K. Nayak, B. K. Rao, S. N. Khanna, P. Jena. (англ.) // The Journal of Chemical Physics. — 1998-07-22. — Vol. 109 , iss. 4 . — P. 1245–1250 . — ISSN . — doi : . 7 февраля 2023 года.
16. Indrajit Bandyopadhyay, Christine M. Aikens. Clusters] (англ.) // The Journal of Physical Chemistry A. — 2011-02-10. — Vol. 115 , iss. 5 . — P. 868–879 . — ISSN . — doi : . 7 февраля 2023 года.
17. Adolf Baeyer. (англ.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1900-10. — Vol. 33 , iss. 3 . — P. 3771–3775 . — ISSN . — doi : .
18. Dan Radulescu. (англ.) // Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. — 1911-01. — Vol. 44 , iss. 1 . — P. 1023–1026 . — ISSN . — doi : .
19. Austin M. Patterson. (англ.) // Journal of the American Chemical Society. — 1928-11. — Vol. 50 , iss. 11 . — P. 3074–3087 . — ISSN . — doi : . 7 февраля 2023 года.
20. International Union of Pure and Applied Chemistry. Commission on the Nomenclature of Organic Chemistry. . — 4th ed. — Oxford: Pergamon Press, 1979. — xix, 559 pages с. — ISBN 0-08-022369-9 , 978-0-08-022369-8. 29 декабря 2008 года.
21. International Union of Pure and Applied Chemistry. Commission on the Nomenclature of Organic Chemistry. . — Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1993. — xv, 190 pages с. — ISBN 0-632-03702-4 , 978-0-632-03702-5, 0-632-03488-2, 978-0-632-03488-8.
22. G. P. Moss. (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 1999-03-30. — Vol. 71 , iss. 3 . — P. 531–558 . — ISSN . — doi : . 6 февраля 2023 года.
23. . — Cambridge, England: Royal Society of Chemistry, 2014. — 1 online resource (ixiii, 1568 pages) с. — ISBN 978-1-84973-306-9 , 1-84973-306-6. 23 июня 2023 года.