- Príklady zlúčenín s benzylovou skupinou
- Benzylové vodíky
- Uhľovodíkové a benzylové radikály
- Rezonancia v benzylovej skupine
- Ostatné radikály
- reakcie
- Referencie
Benzyl alebo benzyl je substitučná skupina v bežných organických chemických, ktorého vzorec je C 6 H 5 CH 2 - alebo Bn. Štrukturálne sa skladá iba z spojením metylénovú skupinu, CH 2 , fenylovej skupinou, C 6 H 5 ; to je, sp 3 uhlíka priamo spojené s benzénovými kruhom.
Benzylovú skupinu je preto možné vnímať ako aromatický kruh pripojený k malému reťazcu. V niektorých textoch, použitie skratky Bn je výhodné miesto C 6 H 5, CH 2 -, je ľahko rozpoznateľný v akejkoľvek zlúčenine; najmä ak je pripojený k atómu kyslíka alebo dusíka, O-Bn alebo NBN 2 , v tomto poradí.
Benzylová skupina. Zdroj: IngerAlHaosului
Táto skupina sa tiež implicitne nachádza v mnohých všeobecne známych zlúčeninách. Napríklad, kyselina benzoová, C 6 H 5 COOH, by mohol byť považovaný za benzyl ktorého sp 3 uhlíkové prešla vyčerpávajúce oxidácii; alebo benzaldehyd, C 6 H 5 CHO, z parciálny oxidácie; a benzyl-alkohol, C 6 H 5 CH 2 OH, ešte menej oxiduje.
Ďalšie trochu zrejmý príklad tejto skupiny je možné nájsť v toluéne, C 6 H 5 CH 3 , ktorá môže podstúpiť určitý počet reakcií v dôsledku neobvyklej stability vyplývajúce z benzylovú zvyšky alebo karbokationtů. Benzylová skupina však slúži na ochranu skupín OH alebo NH2 pred reakciami, ktoré nežiadúcim spôsobom modifikujú produkt, ktorý sa má syntetizovať.
Príklady zlúčenín s benzylovou skupinou
Zlúčeniny benzylovej skupiny. Zdroj: Jü
Na prvom obrázku bolo preukázané generálne zastúpenie zlúčeniny s benzylovú skupinou C 6 H 5 CH 2 -R, kde R môže byť akýkoľvek iný molekulárnej fragment alebo atóm. Takže zmenou R možno získať vysoký počet príkladov; niektoré jednoduché, iné len pre špecifickú oblasť s väčšou štruktúrou alebo zostavou.
Benzylalkohol, napríklad, je odvodený od substitúciou OH pre R: C 6 H 5 CH 2 -OH. Ak namiesto OH je NH 2 skupina , potom sa zlúčenina benzylamin vzniká: C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
Ak Br je atóm, ktorý nahrádza R, je výsledná zlúčenina benzylbromid: C 6 H 5 CH 2 -Br; R pre CO 2 Cl vedie k vzniku esteru, benzylchlorkarbonát (alebo chlorid karbobenzoxylovou); a OCH 3 vedie k vzniku benzyl metyléter, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3 .
Vrátane (aj keď nie celkom správne), R možno predpokladať jedným elektrónom: benzylovú zvyšok, C 6 H 5 CH 2 ·, produkt oslobodenie radikálom R ·. Ďalší príklad, aj keď nie sú zahrnuté na obrázku, je fenylacetonitril alebo benzyl kyanid, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Existujú zlúčeniny, v ktorých benzylová skupina sotva predstavuje špecifickú oblasť. V takom prípade sa na zjednodušenie štruktúry a jej ilustrácií často používa skratka Bn.
Benzylové vodíky
Vyššie uvedené zlúčeniny majú spoločné nielen aromatický alebo fenylový kruh, ale tiež benzylové atómy vodíka; to sú tie, ktoré patria do sp 3 atómu uhlíka .
Takéto vodíkmi môžu byť reprezentované ako: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R alebo Bn-CHR 2 . BN-CR 3 zlúčenina postráda benzyl vodíka, a preto je jeho reaktivita je menšia než je tomu u ostatných.
Tieto vodíkmi sú odlišné od tých, ktoré sú obvykle pripojené k sp 3 atómu uhlíka .
Uvažujme napríklad metán, CH 4 , ktorý možno zapísať ako CH 3 -H. K tomu, aby CH 3 -H väzby, ktoré majú byť rozdelené do heterolytic štiepenie (radikálov) a určité množstvo energie, musia byť dodané (104kJ / mol).
Avšak, je energia pre rovnakú lámanie C 6 H 5, CH 2 -H väzby je nižšia v porovnaní s metán (85 kJ / mol). Vzhľadom k tomu, energia je nižšia, to znamená, že zvyšok C 6 H 5 CH 2 · je stabilnejší ako CH 3 ·. To isté sa stáva vo väčšej alebo menšej miere s inými benzylovými vodíkmi.
V dôsledku toho sú benzénové vodíky reaktívnejšie pri vytváraní stabilnejších radikálov alebo karbocytov, ako sú tie, ktoré sú spôsobené inými vodíkmi. Prečo? Otázka je zodpovedaná v nasledujúcej časti.
Uhľovodíkové a benzylové radikály
Radikál C 6 H 5 CH 2 · už bolo považované, chýba benzyl karbokationtu: C 6 H 5 CH 2 + . V prvom je nepárový a osamelý elektrón av druhom je elektronický nedostatok. Tieto dva druhy sú vysoko reaktívne a predstavujú prechodné zlúčeniny, z ktorých pochádzajú konečné produkty reakcie.
SP 3 uhlíka , po strate jeden alebo dva elektróny, za vzniku radikálu alebo karbokationtu, v tomto poradí, môže prijať SP 2 hybridizácie (trigonální rovinu), a to takým spôsobom, aby čo najmenej odpudzovanie medzi jeho elektronických skupín. Ak sa však stane sp 2 , rovnako ako aromatické uhlíkové kruhy, môže dôjsť k konjugácii? Odpoveď je áno.
Rezonancia v benzylovej skupine
Táto konjugácia alebo rezonancia je kľúčovým faktorom na vysvetlenie stability týchto druhov odvodených od benzylu alebo benzylu. Nasledujúci obrázok ilustruje takýto jav:
Konjugácia alebo rezonancia v benzylovej skupine. Ostatné vodíky boli vynechané, aby sa zjednodušil obraz. Zdroj: Gabriel Bolívar.
Všimnite si, že tam, kde bol jeden z benzylických vodíkov, zostal orbitál s nepárovým elektrónom (radikál, 1e - ) alebo prázdny (karbocation, +). Ako je vidieť, tento orbitál je rovnobežný s aromatickým systémom (sivé a svetlo modré kruhy), pričom dvojitá šípka označuje začiatok konjugácie.
Takto môže byť nepárový elektrón aj kladný náboj prenesený alebo rozptýlený aromatickým kruhom, pretože ho rovnobežnosť ich orbitálov geometricky zvýhodňuje. Tieto sa však nenachádzajú v žiadnom obehu aromatického kruhu; iba tie, ktoré patria k uhlíka v polohe orto a para polohách vzhľadom k CH 2 .
Z tohto dôvodu vystupujú svetlo modré kruhy nad tie šedé: v nich je koncentrovaná negatívna alebo pozitívna hustota radikálu alebo karbokácie.
Ostatné radikály
Malo by byť uvedené, že táto konjugácia alebo rezonančné na sp nevyskytuje 3 uhlíky vzdialenejšie od aromatického kruhu.
Napríklad, zvyšok C 6 H 5 CH 2 CH 2 · je oveľa menej stabilná, pretože nepárový elektrón nemôže konjugát s kruhom vzhľadom k intervenujúci CH 2 skupiny a sp 3 hybridizácie . To isté platí pre C 6 H 5, CH 2 CH 2 + .
reakcie
Stručne povedané, benzylové vodíky sú náchylné na reakciu, buď vytvárajú radikál, alebo karbo- káciu, ktorá nakoniec spôsobuje konečný produkt reakcie. Preto reagujú prostredníctvom mechanizmu SN 1 .
Príkladom je bromácia toluénu pri ultrafialovom žiarení:
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
V skutočnosti pri tejto reakcii vznikajú Br radikály.
Na druhej strane, sa benzylovú samotná skupina reaguje na ochranu OH alebo NH 2 skupiny v jednoduchom substitučnej reakcii. Alkohol ROH sa teda môže 'benzylovať' pomocou benzylbromidu a ďalších činidiel (KOH alebo NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn je benzyléter, do ktorého sa môže vrátiť jeho pôvodná OH skupina, ak je vystavená redukčnému médiu. Tento éter by mal zostať nezmenený, kým sa na zlúčenine uskutočňujú ďalšie reakcie.
Referencie
- Morrison, RT a Boyd, RN (1987). Organická chémia. (5. vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Organická chémia. (6. vydanie). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10. vydanie.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Benzylová skupina. Obnovené z: en.wikipedia.org
- Donald L. Robertson. (5. decembra 2010). Fenylová skupina alebo benzylová skupina? Získané z: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, 12. októbra). Benzyl karbocation. Chémia LibreTexts. Obnovené z: chem.libretexts.org