二環式分子

二環式分子（ bi 「2」とcycle 「環」から）は、結合した2つの環を特徴とする分子である。^[1]二環式構造は広く見られ、例えばα-ツジェンやショウノウなど多くの生物学的に重要な分子に見られる。二環式化合物は炭素環式（環の原子がすべて炭素）の場合もあれば、DABCOのように複素環式（環の原子が少なくとも2つの元素で構成されている）の場合もある。^[2]さらに、2つの環は両方とも脂肪族（デカリンやノルボルナンなど）の場合もあれば、芳香族（ナフタレンなど）の場合もあれば、脂肪族と芳香族の組み合わせ（テトラリンなど）の場合もある。

二環式化合物では3つの環結合モードが可能である：^[3]

スピロ化合物では、2つの環が共有する原子はスピロ原子のみで、スピロ原子は通常4級炭素です。^[4]スピロ環式化合物の例として、フォトクロミックスイッチのスピロピランがあります。
縮合/縮合^[5]二 環式化合物では、2つの環が2つの隣接する原子を共有しています。言い換えれば、環は1つの共有結合を共有しており、つまり橋頭原子は直接結合しています（例： α-ツジェンとデカリン）。
架橋二環式化合物では、2つの環が3つ以上の原子を共有し、少なくとも1つの原子を含む架橋によって2つの橋頭原子が分離されています。たとえば、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンとしても知られるノルボルナンは、5つの炭素原子のうち3つをそれぞれ共有するシクロペンタン環のペアとして考えることができます。樟脳はより複雑な例です。

C ₈、C ₉、およびC _{11 の}二環式アルカン。**橋頭原子は、スポークのように***3つの*結合が放射状に広がる炭素です。ビシクロ[2.2.2]オクタン、ビシクロ[3.3.1]ノナン、ビシクロ[3.3.3]ウンデカン。

命名法

二環式分子はIUPAC命名法で記述される。^[6]^[7]^[8]化合物名の語源は、すべての環に含まれる原子の総数によって決まり、最も優先順位の高い官能基を表す接尾辞が続く場合もある。炭素鎖の番号付けは、常に1つの橋頭原子（環が出会う場所）から始まり、炭素鎖を最長経路に沿って次の橋頭原子までたどる。次に、2番目に長い経路に沿って番号付けが続けられ、以下同様に続く。縮合および架橋二環式化合物には接頭辞bicycloが付けられ、スピロ環式化合物には接頭辞spiroが付けられる。接頭辞と接尾辞の間にある括弧と数字は、各橋頭原子間の炭素原子の数を表す。これらの数字は降順に配置され、ピリオドで区切られる。たとえば、ノルボルナンの炭素フレームには合計7個の原子が含まれるため、語源はヘプタンである。この分子には、2つの橋頭炭素の間に2つの炭素原子の経路が2つと1つの炭素原子の経路が1つあるため、括弧は降順で記入されます: [2.2.1]。接頭辞bicycloを追加すると、総称はbicyclo[2.2.1]heptaneになります。

樟脳の炭素骨格も 7 個の原子から成りますが、この場合はカルボニルで置換されているため、接尾辞はヘプタノンです。炭素骨格の番号付けは、最も優先順位の高い橋頭原子から始めます(メチルはプロトンの前に来ます)。したがって、先頭の橋頭炭素は番号 1、カルボニルは番号 2 となり、最長の経路をたどって炭素鎖に沿って番号付けを続け、二重に置換された最上位炭素 (番号 7) に達します。ノルボルナンと同様に、この分子にも 2 個の橋頭炭素の間に 2 個の炭素原子の経路が 2 つと 1 個の炭素原子の経路が 1 つあるため、括弧内の数字は [2.2.1] のままです。括弧と接尾辞 (今度はカルボニルの位置も埋めます) を組み合わせると、[2.2.1] ヘプタン-2-オンになります。ビシクロのほかに、接頭辞ではすべてのメチル置換基の位置も指定する必要があるため、完全な正式名称は 1,7,7-トリメチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2-オンになります。

単純な縮合二環式化合物に名前を付ける場合、橋頭原子 2 個間の 3 番目の経路が 0 個の原子で構成される点を除いて、橋頭原子 2 個と同じ方法が適用されます。したがって、縮合二環式化合物には括弧内に「0」が含まれます。たとえば、デカリンはビシクロ [4.4.0] デカンと命名されます。明確な場合には数字が省略されることがあります。たとえば、ビシクロ [1.1.0] ブタンは通常、単にビシクロブタンと呼ばれます。

複素環式分子DABCO は、その橋渡し構造に合計 8 個の原子を持つため、オクタンという語源が付けられています。ここで、2 つの橋頭原子は炭素原子ではなく窒素です。したがって、正式名称には接頭辞1,4-ジアザが付加され、総称は 1,4-ジアザビシクロ [2.2.2] オクタンとなります。

参考文献

^ スミス、マイケル B. (2011-06-29)。有機化学：酸塩基アプローチ。CRC プレス。ISBN 978-1-4200-7921-0。
^ 「複素環式化合物」。IUPAC GOLD BOOK。2014年。doi：10.1351/goldbook.H02798。
^ ソレル、トーマス N. (2006)。有機化学。大学科学図書。ISBN 978-1-891389-38-2。
^ 「スピロ化合物」。IUPAC GOLD BOOK。2014年。doi : 10.1351/goldbook.S05881。
^ 「芳香族炭化水素 - 概要 | ScienceDirect Topics」www.sciencedirect.com 。 2021年5月6日閲覧。
^有機 化学命名法：IUPAC勧告および推奨名称2013（ブルーブック）。ケンブリッジ：王立化学協会。2014年。pp.155–157。doi ： 10.1039/9781849733069- FP001。ISBN 978-0-85404-182-4。
^ Moss GP、国際純正・応用化学連合[IUPAC]作業部会、有機化学部門、有機化学命名法委員会(III.1)(1998年)。「縮合環系および架橋縮合環系の命名法(IUPAC勧告1998年)」。Pure Appl. Chem. 70 (1): 143–216。doi : 10.1351 /pac199870010143。ISSN1365-3075。 2016年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月7日閲覧。
^ 「Bridged-bicyclic-rings-and-how-to-name-them」. MasterOrganicChemistry . 2014年8月14日.

参照

[1] スミス、マイケル B. (2011-06-29)。有機化学：酸塩基アプローチ。CRC プレス。ISBN 978-1-4200-7921-0。

[2] 「複素環式化合物」。IUPAC GOLD BOOK。2014年。doi：10.1351/goldbook.H02798。

[3] ソレル、トーマス N. (2006)。有機化学。大学科学図書。ISBN 978-1-891389-38-2。

[4] 「スピロ化合物」。IUPAC GOLD BOOK。2014年。doi : 10.1351/goldbook.S05881。

[5] 「芳香族炭化水素 - 概要 | ScienceDirect Topics」www.sciencedirect.com 。 2021年5月6日閲覧。

[6] ^有機 化学命名法：IUPAC勧告および推奨名称2013（ブルーブック）。ケンブリッジ：王立化学協会。2014年。pp.155–157。doi ： 10.1039/9781849733069- FP001。ISBN 978-0-85404-182-4。

[7] Moss GP、国際純正・応用化学連合[IUPAC]作業部会、有機化学部門、有機化学命名法委員会(III.1)(1998年)。「縮合環系および架橋縮合環系の命名法(IUPAC勧告1998年)」。Pure Appl. Chem. 70 (1): 143–216。doi : 10.1351 /pac199870010143。ISSN1365-3075。 2016年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年3月7日閲覧。

[MOC2014-8] 「Bridged-bicyclic-rings-and-how-to-name-them」. MasterOrganicChemistry . 2014年8月14日.