Związki policykliczne - Polski Serwis Naukowy

Związki policykliczne (związki wielopierścieniowe) – związki chemiczne zawierające więcej niż jeden układ cykliczny (pierścień). Liczba pierścieni w układzie jest równa minimalnej liczbie wiązań, które należy rozerwać, aby uzyskać strukturę niecykliczną. Ze względu na sposób połączenia dwóch pierścieni wyróżnić można:

Mostek - w chemii, połączenie dwóch fragmentów związku chemicznego za pomocą wiązania, atomu lub prostego łańcucha atomów. Mostki mogą łączyć dwie grupy funkcyjne lub istotne fragmenty strukturalne cząsteczki (np. w cystynie mostek dwusiarczkowy łączy dwie reszty cysteinowe) lub może być elementem związku policyklicznego (np. związki bicykliczne zbudowane są z dwóch atomów przyczółkowych połączonych trzema mostkami).

Związki aromatyczne – związki organiczne posiadające w cząsteczce zdelokalizowane elektrony π, tworzące tzw. układ aromatyczny. Zapewnia on cząsteczce dużo większą trwałość niż należałoby oczekiwać dla związku zawierającego wiązania podwójne.

pierścienie izolowane – pierścienie nie posiadają wspólnych atomów

bifenol

układ spiro – pierścienie mają jeden wspólny atom (np. spirany)

spiro[3.5]nonan

Nazwy tworzy się stosując przedrostek spiro, po którym podaje się liczbę atomów tworzących pierścienie, nie uwzględniając atomu wspólnego.

pierścienie skondensowane (związki typu policyklo-)

Związkami macierzystymi w nazewnictwie są struktury bicykliczne, czyli związki zawierające dwa pierścienie o dwóch lub więcej wspólnych atomach. W związkach bicyklicznych występują trzy mostki łączące się przy tzw. atomach przyczółkowych. Jeden z mostków związku bicyklicznego może łączyć bezpośrednio atomy przyczółkowe, jak w DBU; jego długość wynosi wówczas 0 (nazwa systematyczna DBU: 1,8-diazabicyklo[5.4.0]undek-7-en). W pozostałych sytuacjach wszystkie mostki zawierają co najmniej jeden atom, jak np. w bicyklo[2.2.1]heptanie.

Antracen (C14H10) – organiczny związek chemiczny, policykliczny węglowodór aromatyczny, trójcykliczny o trzech skondensowanych pierścieniach benzenowych. Przybiera postać bezbarwnych płytek.

Naftalen (naftalina, C10H8) – organiczny związek chemiczny, najprostszy z możliwych policyklicznych węglowodorów aromatycznych o dwóch skondensowanych pierścieniach benzenowych otrzymywany z frakcji smoły węglowej.

Nazwy policykliczne związków z więcej niż dwoma pierścieniami skondensowanymi tworzy się stosując prefiksy tricyklo-, tetracyklo- itd. oraz wyróżnia się mostki drugorzędowe, których atomy przyczółkowe podaje się w indeksie górnym, np. adamantan to tricyklo[3.3.1.1]dekan.

Dwa pierścienie mające tylko dwa wspólne atomy i jedno wspólne wiązanie noszą nazwę pierścieni orto-skondensowanych. Jeśli do układu pierścieni orto-skondensowanych dokondensowany jest kolejny pierścień, tworząc z każdym z nich także system orto-skondensowanych, to układ taki nosi nazwę pierścieni orto- i peri-skondensowanych.

Związki cykliczne - obszerna grupa związków chemicznych, w których strukturze występują atomy związane z sobą w ten sposób, że tworzą jeden lub więcej zamkniętych pierścieni.

Spirany - grupa związków organicznych, których cząsteczki zawierają dwa pierścienie o wspólnym atomie węgla i leżą w płaszczyznach do siebie prostopadłych. Podstawione pochodne spiranów mogą wykazywać chiralność. Przykładami mogą być: spiro[3.3]heptan, spiro[2.4]heptan, spirobihydantoina, spiropentan.

Pierścienie orto- i peri-skondensowane

naftalen – 2 pierścienie orto-skondensowane

fenalen – każdy z pierścieni jest orto- i peri-skondensowany do dwóch pozostałych

Wiele związków policyklicznych o pierścieniach skondensowanych, zwłaszcza aromatycznych, znanych jest pod nazwami zwyczajowymi (np. naftalen, antracen, benzodiazepiny). Do tej grupy związków należą wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne.

Przykładowe związki policykliczne o pierścieniach skondensowanych

DBU (1,8-diazabicyklo[5.4.0]undek-7-en)

Benzodiazepiny – organiczne związki chemiczne zbudowane z dwóch skondensowanych pierścieni: benzenowego i heterocyklicznego pierścienia diazepinowego. W zależności od układu wiązań podwójnych oraz położenia atomów azotu w pierścieniu diazepinowym możliwych jest kilkanaście izomerów benzodiazepiny.

Kuban (C8H8) – syntetyczny węglowodór nasycony, w którym atomy węgla są ułożone w narożach sześcianu, a do każdego atomu węgla jest przyłączony jeden atom wodoru. Jest jednym z węglowodorów platonicznych. Jest krystaliczną substancją. Zanim został wytworzony, naukowcy uważali, że sześcienne cząstki mogą istnieć tylko w teorii. Sądzili że kuban nie był możliwy do zsyntetyzowania, ponieważ wiązania pod kątem 90 stopni są wtedy niezwykle silnie naprężone, co może powodować niestabilność cząsteczki. Wbrew temu raz zsyntetyzowana cząsteczka kubanu jest stabilna.

norbornan (bicyklo[2.2.1]heptan)

adamantan (tricyklo[3.3.1.1]dekan)

kuban (pentacyklo[4.2.0.0.0.0]oktan)

Przypisy

polycyclic system (ang.) [w:] A.D. McNaught, A. Wilkinson: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology („Gold Book”). Wyd. 2. Oksford: Blackwell Scientific Publications, 1997. Wersja internetowa: M. Nic, J. Jirat, B. Kosata: polycyclic system (ang.), aktualizowana przez A. Jenkins. doi:10.1351/goldbook.P04724
R-2.4.3 Spiro parent hydrides (ang.). Advanced Chemistry Development, Inc.. [dostęp 2010-10-07].
↑ Rule A-31. Bicyclic Systems (BRIDGED HYDROCARBONS) (ang.). Advanced Chemistry Development, Inc.. [dostęp 2009-07-02].
G.P. Moss. Nomenclature of fused and bridged fused ring systems (IUPAC Recommendations 1998). „Pure Appl.Chem.”. 70 (1), s. 143-216, 1998. doi:10.1351/pac199870010143.

Linki zewnętrzne

Shehadeh Mizyed: Special Topics of IUPAC Nomenclature of Organic Compounds (ang.). [dostęp 2009-01-29].