اسپایروپیران

اسپایروپیران نوعی ترکیب شیمیایی آلی است که به دلیل خاصیت فتوکرومیک شناخته شده است و امکان استفاده از این مولکول را در حوزه پزشکی و فناوری فراهم می کند. اسپایروپیران ها در اوایل قرن بیستم کشف شدند. [ ۱] با این حال ، در دهه بیست و یکم بود که فیشر و هیرشبرگین ویژگیهای فتوکرومیک و واکنش برگشت پذیر را مشاهده کردند. در سال 1952 ، فیشر و همکاران برای اولین بار فوتوکرومیسم در اسپایروپایرن ها را اعلام کردند. از آن زمان ، مطالعات زیادی در مورد ترکیبات فتوکرومیک انجام شده است که تا به امروز ادامه داشته است. [ ۲] [ ۳] [ ۴] [ ۵]
دو روش برای تولید اسپایروپایرن وجود دارد. اولین مورد می تواند با میعان پایه های متیلن با آلدهیدهای آروماتیک هیدروکسی اکسید ( یا میعان پیش ساز پایه های متیلن ) باشد. اسپایروپایرن به طور کلی می توان با جوشاندن آلدئید و نمک بنزولیم مربوطه در حضور پیریدین یا پایپریدین به دست آیند. فرمول کلی سنتز اسپایروپیران ها در شکل ۱ نشان داده شده است.
راه دوم با میعان آلدهیدهای آروماتیک o - هیدروکسی آلی با نمک کاتیونهای هتروسیکلیک است که شامل گروههای فعال متیلن و جداسازی نمکهای استریل واسطه است. این روش دوم با برداشتن عناصر اسید از نمک استریل به دست آمده مانند اسید پرکلریک با پایه های آلی ( آمونیاک گازی یا آمین ها ) .
اسپایروپیران یک ایزومر 2H - پیران است که دارای اتم هیدروژن در موقعیت دو است که توسط یک سیستم حلقه دومی متصل به اتم کربن در موقعیت دو از مولکول پیران به روش اسپیروجایگزینشده است. بنابراین یک اتم کربن وجود دارد که در هر دو حلقه ، حلقه پیران و حلقه جایگزین مشترک است. حلقه دوم ، حلقه جایگزین ، معمولاً هتروسیکلیک است اما استثنائاتی نیز در آن وجود دارد.
هنگامی که اسپایروپیران در محلول با حلالهای قطبی است یا وقتی گرمایشی ( گرمازدایی ) یا تابش ( فوتوکرومیسم ) را دریافت می کند ، رنگی می شود زیرا ساختار آن تغییر کرده و به فرم مروسیانین تبدیل می شود.
تفاوت ساختاری بین فرم اسپایروپیران و مروسیانین در این است که ، در حالی که در حلقه اول حلقه به شکل بسته است ، در دیگری حلقه باز می شود. فوتوکرومیسم ناشی از شکافت الکتروسیکلیک پیوند C - spiro - O با نوربرانگیختگی همراه است.
فوتوکرومیسم پدیده ای است که با تابش تغییر رنگ در یک ماده ایجاد می کند. به عبارت دیگر، فوتوکرومیسم یک تغییر نور ناشی از رنگ یک ماده شیمیایی است. اسپایروپیران یکی از مولکولهای فتوکروماتیک است که اخیراً مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. این مولکول ها از دو گروه عملکردی ترکیب ناجورحلقه در صفحات متعامد متصل به یک اتم کربن تشکیل شده اند. اسپایروپیران ها یکی از قدیمی ترین خانواده های فوتوکرومیسم است. به عنوان مواد جامد ، اسپیروپیران ها ماهیت فتوکرومیسم را ارائه نمی دهند. در محلول و در حالت خشک امکان پذیر است که تابش بین 250 نانومتر و 380   نانومتر ( تقریباً ) مقدور است که با شکستن اتصال CO ، اسپایروپیران ها را به شکل مروسیانینخود می برد . ساختار مولکولهای بی رنگ ، بستر واکنش ( N ) از نظر ترمودینامیکی نسبت به محصول پایدارتر است - بسته به حلال که در آن ذخیره شده است. به عنوان مثال در متیل پرولیدون ، تعادل می تواند بیشتر به سمت فرم مروسیانین ( اثرات حلالیت کرومی ) تبدیل شود. فوتوایزومرهای اسپایروپیران ها ساختاری شبیه به سیانین هادارند ، حتی اگر در مورد مرکز زنجیره پلی متین متقارن نباشد ، و به عنوان یک مروسیانین طبقه بندی می شود ( شکل 2 ) .