- Példák a benzilcsoportot tartalmazó vegyületekre
- Benzil-hidrogének
- Carbocations és benzilcsoportok
- Rezonancia a benzilcsoportban
- Egyéb radikálisok
- reakciók
- Irodalom
A benzilcsoport vagy egy szubsztituens csoport a szokásos szerves kémiai, amelynek képlete C 6 H 5 CH 2 -, vagy Bn. Szerkezetileg, áll egyszerűen a Union of metiléncsoport, CH 2, egy fenil-csoport, C 6 H 5; azaz, egy SP 3 szénatom közvetlenül kapcsolódik egy benzolgyűrűhöz.
Ezért a benzilcsoport aromás gyűrűnek tekinthető, amely egy kis lánchoz kapcsolódik. Bizonyos szövegek, a használata a rövidítés Bn előnyös helyett C 6 H 5 CH 2 -, mivel könnyen elismert bármely vegyület; különösen, ha ez a csoport kapcsolódik egy oxigén- vagy nitrogénatomot, O-Bn vagy NBN 2, ill.
Benzilcsoport. Forrás: IngerAlHaosului
Ez a csoport számos közismert vegyületben implicit módon is megtalálható. Például, a benzoesav, a C 6 H 5 COOH, lehet tekinteni benzilcsoport, amelynek sp 3 szénatomot átesett teljes oxidáció; vagy benzaldehid, C 6 H 5 CHO, a részlegesen oxidáljuk; és benzil-alkohol, C 6 H 5 CH 2 OH, még kevésbé oxidált.
Egy másik kissé nyilvánvaló Erre a csoportra példa megtalálható toluolban, C 6 H 5 CH 3, amely alá egy bizonyos számú reakciók eredményeként a szokatlan stabilitás eredő benziles gyökök vagy karbokationok. A benzilcsoport azonban megvédi az OH vagy NH2 csoportokat a reakcióktól, amelyek nem kívánt módon módosítják a szintetizálandó terméket.
Példák a benzilcsoportot tartalmazó vegyületekre
Benzilcsoport vegyületek. Forrás: Jü
Az első kép az általános ábrázolása egy vegyületet egy benzil-csoporttal kimutatták: C 6 H 5 CH 2 -R, ahol R lehet bármely más molekuláris fragmens vagy atom. Így R változtatásával nagyszámú példát lehet elérni; Néhány egyszerű, mások csak egy nagyobb szerkezet vagy szerelvény egy adott régiójára vonatkoznak.
Benzil-alkohol, például származik helyettesítve OH R: C 6 H 5 CH 2 -OH. Ha hidroxilcsoport helyett ez az NH 2 -csoport, akkor a benzil-amin vegyület keletkezik: C 6 H 5 CH 2 -NH 2.
Ha Br jelentése az atom, hogy helyettesíti R, a kapott vegyület a benzil-bromid: C 6 H 5 CH 2 -Br; R CO 2 Cl ad okot, hogy egy-észter, benzil-klór-karbonátot (vagy oxi-karbonii-klorid); és OCH 3 ad okot, hogy a benzil-metil-éter, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3.
Beleértve (bár nem teljesen helyesen), R egyetlen elektrón keresztül feltételezhető: a benzilgyök, a C 6 H 5 CH 2 ·, az R gyök felszabadulásának terméke. Egy másik példa, de nem tartalmazza a képet, fenil-vagy benzil-cianid, C 6 H 5 CH 2 -CN csoport.
Vannak olyan vegyületek, amelyekben a benzilcsoport alig képvisel egy adott régiót. Ebben az esetben a Bn rövidítést gyakran használják a szerkezet és annak illusztrációinak egyszerűsítésére.
Benzil-hidrogének
A fenti vegyületek nemcsak az aromás vagy fenilgyűrűvel, hanem a benzil-hidrogénekkel is rendelkeznek; ezek tartoznak az sp 3 szénatomhoz.
Az ilyen hidrogénatomja úgy reprezentálható, mint: Bn-CH 3, Bn-CH 2- R vagy Bn-CHR 2. A Bn-CR 3 vegyület hiányzik benzil-hidrogén, és így reakcióképessége kisebb, mint a többiek.
Ezek a hidrogének különböznek azoktól, amelyek általában kapcsolódnak egy SP 3 szénatomos.
Vegyük például a metán, CH 4, amely szintén írva például CH 3 -H. Annak érdekében, hogy a CH 3 -H kötést kell bontani egy heterolitikus hasítási (képződés), egy bizonyos mennyiségű energiát kell szállított (104kJ / mol).
Ugyanakkor a C 6 H 5 CH 2- H kötés azonos lebontásának energiája alacsonyabb, mint a metáné (85 kJ / mol). Mivel ez az energia alacsonyabb, azt jelenti, hogy a C 6 H 5 CH 2 · csoport stabilabb, mint a CH 3 ·. Ugyanez történik többé-kevésbé más benzil-hidrogénekkel.
Következésképpen a benzil-hidrogének reakcióképesebbek stabilabb gyökök vagy szénhidrogének létrehozásában, mint amelyek más hidrogének okoznak. Miért? A kérdésre a következő szakaszban válaszolunk.
Carbocations és benzilcsoportok
A C 6 H 5 CH 2 · gyököt már figyelembe vették, hiányozva a benzil karbokációtól: C 6 H 5 CH 2 +. Az elsőben egy páratlan és magányos elektron található, a másodikban pedig egy elektronikus hiány van. A két faj erősen reakcióképes és átmeneti vegyületeket képvisel, amelyekből a reakció végtermékei származnak.
Az sp 3 szén, miután egy vagy két elektron elvesztette a gyököt, vagy karbocációt képez, sp 2 hibridizációt (trigonális sík) vehet igénybe oly módon, hogy az elektronikus csoportjai között a lehető legkevesebb visszatükröződés legyen lehetséges. De ha történik sp 2, akárcsak az aromás gyűrűs szénatomok, akkor előfordulhat-e konjugáció? A válasz igen.
Rezonancia a benzilcsoportban
Ez a konjugáció vagy rezonancia a legfontosabb tényező, amely megmagyarázza ezen benzil- vagy benzil-származékok stabilitását. A következő kép szemlélteti egy ilyen jelenséget:
Konjugáció vagy rezonancia a benzilcsoportban. A többi hidrogént elhagyták a kép egyszerűsítése érdekében. Forrás: Gabriel Bolívar.
Megjegyezzük, hogy ahol az egyik benzil-hidrogénatom volt, p p orbitális volt, ahol páratlan elektron van (gyök, 1e -), vagy üres (karbocáció, +). Amint látható, ez a p-keringő párhuzamos az aromás rendszerrel (a szürke és a világoskék körökkel), a kettős nyíl jelzi a konjugáció kezdetét.
Így mind a páratlan elektron, mind a pozitív töltés átvihető vagy diszpergálható az aromás gyűrűn, mivel orbitáik párhuzamossága kedveli azt geometriailag. Ezek azonban nem helyezkednek el az aromás gyűrű egyik p orbitájában; csak azokban tartozó szénatomok orto- és para-helyzetben képest CH 2.
Éppen ezért világossá válnak a szürke körök fölött: benne a gyök, illetve a karbocikáció negatív vagy pozitív sűrűsége koncentrálódik.
Egyéb radikálisok
Meg kell említeni, hogy ez a konjugáció vagy rezonancia nem fordulhat elő az aromás gyűrűtől távolabbi sp 3 szénatomon.
Például, a radikális C 6 H 5 CH 2 CH 2 · sokkal instabil, mert a páratlan elektron nem konjugátum a gyűrű miatt a beavatkozó CH 2 -csoport, és SP 3 hibridizáció. Ugyanez igaz a C 6 H 5 CH 2 CH 2 +.
reakciók
Összefoglalva: a benzil-hidrogének hajlamosak reakcióba lépni, vagy radikált, vagy karbocációt generálva, amely viszont a reakció végtermékét okozza. Ezért az SN 1 mechanizmuson keresztül reagálnak.
Példa erre a toluol brómozása ultraibolya sugárzás hatására:
C 6 H 5 CH 3 + 1 / 2Br 2 => C 6 H 5 CH 2 Br
C 6 H 5 CH 2 Br + 1 / 2Br 2 => C 6 H 5 CHBr 2
C 6 H 5 CHBr 2 + 1 / 2Br 2 => C 6 H 5 CBr 3
Valójában ebben a reakcióban Br · gyökök képződnek.
Másrészt, maga a benzilcsoport reagál az OH vagy NH2 csoportok védelmére egy egyszerű szubsztitúciós reakcióval. Így egy ROH-alkohol „benzilálható” benzil-bromid és más reagensek (KOH vagy NaH) felhasználásával:
ROH + BnBr => ROBn + HBr
Az ROBn egy benzil-éter, amelyhez az eredeti OH-csoport visszatérhet, ha redukciós közegnek vetjük alá. Ennek az éternek változatlannak kell maradnia, míg a vegyületen más reakciókat folytatnak le.
Irodalom
- Morrison, RT és Boyd, RN (1987). Szerves kémia. (5. kiadás). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Szerves kémia. (6. kiadás). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10. kiadás). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Benzilcsoport. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Dr. Donald L. Robertson. (2010. december 5.). Fenil vagy benzil? Helyreállítva: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, október 12.). Benzil-karbocáció. Kémia LibreTexts. Helyreállítva: chem.libretexts.org