- Savienojumu ar benzilgrupu piemēri
- Benzilūdeņraži
- Karbocācijas un benzila radikāļi
- Rezonanse benzilgrupā
- Citi radikāļi
- Reakcijas
- Atsauces
Benzilgrupa vai benzilgrupa ir aizvietotājs grupa kopējās organiskās ķīmijas, kura formula ir C 6 H 5 CH 2 - vai Bn. Strukturāli, tas sastāv tikai no savienošanās metilēngrupu, CH 2 , ar fenilgrupu, C 6 H 5 ; tas ir, sp 3 ogleklis, kas tieši saistīts ar benzola gredzenu.
Tāpēc benzilgrupu var uzskatīt par aromātisku gredzenu, kas piestiprināts pie nelielas ķēdes. Dažos tekstos C 6 H 5 CH 2 vietā tiek dota priekšroka saīsinājuma Bn lietošanai , kas ir viegli atpazīstams jebkurā savienojumā; īpaši, ja tas ir pievienots attiecīgi skābekļa vai slāpekļa atomam, attiecīgi O-Bn vai NBn 2 .
Benzilgrupa. Avots: IngerAlHaosului
Šī grupa netieši atrodama arī vairākos plaši zināmos savienojumos. Piemēram, benzoskābi, C 6 H 5 COOH, var uzskatīt par benzilu, kura sp 3 ogleklis ir ticis pakļauts pilnīgai oksidācijai; vai benzaldehīda, C 6 H 5 CHO, no daļējas oksidēšanas; un benzilspirts, C 6 H 5 CH 2 OH, pat mazāk oksidēts.
Vēl viens nedaudz acīmredzams šīs grupas piemērs ir atrodams toluolā, C 6 H 5 CH 3 , kas neparastas stabilitātes rezultātā, kas rodas no benzilgrupa vai karbokācijas, var izraisīt zināmu skaitu reakciju. Tomēr benzilgrupa kalpo, lai aizsargātu OH vai NH2 grupas no reakcijām, kas nevēlami modificē sintezējamo produktu.
Savienojumu ar benzilgrupu piemēri
Benzilgrupas savienojumi. Avots: Jü
Pirmajā attēlā tika parādīts vispārējā atveidojums Savienojuma ar benzilgrupu: C 6 H 5 CH 2 -R, kur R var būt jebkurš cits molecular fragments vai atoms. Tādējādi, mainot R, var iegūt lielu skaitu piemēru; daži vienkārši, citi tikai lielākas struktūras vai mezgla konkrētam reģionam.
Benzyl alcohol, piemēram, ir atvasināts no aizvietojot OH R: C 6 H 5 CH 2 OH. Ja tā vietā, OH tas ir NH 2 grupa , tad benzylamine savienojums rodas: C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
Ja Br ir atoms kas aizvieto R, iegūtais savienojums ir benzilgrupa bromīds: C 6 H 5 CH 2 -Br; R attiecībā uz CO 2 Cl rada esteri, benzilhlorkarbonātu (vai karbobenzoksilhlorīdu); un OCH 3 profils rada benzilgrupa metilētera, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3 .
Ietverot (kaut arī ne pilnīgi pareizi), R var pieņemt ar vienu elektronu: benzilradikālu, C 6 H 5 CH 2 ·, radikala R atbrīvošanās produktu. Vēl viens piemērs, lai gan nav iekļauts attēlā, ir phenylacetonitrile vai benzilgrupa cianīdu, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Ir savienojumi, kuros benzilgrupa gandrīz nepārsniedz noteiktu reģionu. Šādā gadījumā saīsinājumu Bn bieži izmanto, lai vienkāršotu struktūru un tās ilustrācijas.
Benzilūdeņraži
Iepriekš minētajiem savienojumiem ir raksturīgs ne tikai aromātiskais vai fenilgredzens, bet arī benzilgrupa; tie ir tie, kas pieder pie sp 3 oglekļa .
Šādas údeðraýa atomi var tikt attēlots kā: BN-CH 3 , BN-CH 2 R vai BN-CHR 2 . Bn-CR 3 savienojumam trūkst benzilūdeņraža, un tāpēc tā reaģētspēja ir mazāka nekā pārējiem.
Šie ūdeņraži atšķiras no tiem, kas parasti ir saistīti ar sp 3 oglekli .
Piemēram, ņemiet vērā metānu, CH 4 , ko var arī uzrakstīt kā CH 3 -H. Lai CH 3 -H saite sadalītos heterolītiskā šķelšanā (radikāļu veidošanās), ir jāpiegādā noteikts enerģijas daudzums (104 kJ / mol).
Tomēr enerģija tai pašai C 6 H 5 CH 2- H saites pārrāvumam ir zemāka nekā metānam (85 kJ / mol). Tā kā šī enerģija ir mazāka, tas nozīmē, ka radikālis C 6 H 5 CH 2 · ir stabilāks nekā CH 3 ·. Tas pats notiek lielākā vai mazākā mērā ar citiem benzilūdeņražiem.
Līdz ar to benzilskābes ūdeņi ir daudz reaktīvāki, radot stabilākus radikāļus vai karbokācijas, nekā tie, ko izraisa citi ūdeņradis. Kāpēc? Uz jautājumu tiek atbildēts nākamajā sadaļā.
Karbocācijas un benzila radikāļi
Aizvietotâjs C 6 H 5 CH 2 · jau tika uzskatīts, trūkst benzilgrupa carbocation: C 6 H 5 CH 2 + . Pirmajā ir nesapārots un vientuļnieks elektrons, bet otrajā - elektroniskais deficīts. Abas sugas ir ļoti reaģējošas un pārstāv īslaicīgus savienojumus, no kuriem rodas reakcijas gala produkti.
SP 3 oglekļa , pēc tam zaudējot vienu vai divus elektronus veido atlikumu vai carbocation, attiecīgi, var pieņemt SP 2 hibridizāciju (Trigonālā plaknes), tādā veidā, ka tur ir iespējams vismaz atgrūšana starp tā elektroniskās grupām. Bet, ja tas notiek sp 2 , tāpat kā aromātisko gredzenu ogleklis, vai var notikt konjugācija? Atbilde ir jā.
Rezonanse benzilgrupā
Šī konjugācija vai rezonanse ir galvenais faktors, kas izskaidro šo benzilu vai no benzila atvasināto sugu stabilitāti. Šāds attēls ilustrē šādu parādību:
Konjugācija vai rezonanse benzilgrupā. Pārējie ūdeņraži tika izlaisti, lai vienkāršotu attēlu. Avots: Gabriel Bolívar.
Ņemiet vērā, ka tur, kur bija viens no benzilūdeņražiem, bija p orbitāle ar nepāra elektronu (radikāli, 1e - ) vai tukša (karbokācija, +). Kā redzams, šī p orbitāle ir paralēla aromātiskajai sistēmai (pelēkā un gaiši zilā aprindās) ar dubulto bultiņu, kas norāda uz konjugācijas sākumu.
Tādējādi gan nepāra elektronu, gan pozitīvo lādiņu var pārnest vai izkliedēt caur aromātisko gredzenu, jo to orbitāļu paralēlisms to veicina ģeometriski. Tomēr tie neatrodas nevienā aromātiskā gredzena p orbitālē; tikai tiem, kas pieder pie oglekļa atomiem, kas orto un para pozīcijās attiecībā pret CH 2 .
Tāpēc gaiši zilie apļi izceļas virs pelēkajiem: tajos koncentrējas attiecīgi radikāļa vai karbokācijas negatīvais vai pozitīvais blīvums.
Citi radikāļi
Jāpiemin, ka šī konjugācija vai rezonanse nevar notikt pie sp 3 oglekļiem, kas atrodas tālāk no aromātiskā gredzena.
Piemēram, radikāls C 6 H 5 CH 2 CH 2 · ir daudz nestabila, jo nepāra elektrons nevar konjugāts ar gredzenu dēļ, kas iejaucas CH 2 grupas un sp 3 hibridizācijas . Tas pats attiecas uz C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
Reakcijas
Rezumējot: benzilūdeņražiem ir tendence reaģēt, radot radikāļu vai karbokāciju, kas savukārt galu galā rada reakcijas galaproduktu. Tāpēc viņi reaģē caur SN 1 mehānismu .
Piemērs ir toluola bromēšana ultravioletā starojuma ietekmē:
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
Faktiski šajā reakcijā tiek veidoti Br · radikāļi.
No otras puses, pati benzilgrupa reaģē, lai aizsargātu OH vai NH2 grupas vienkāršā aizstāšanas reakcijā. Tādējādi ROH spirtu var “benzilēt”, izmantojot benzilbromīdu un citus reaģentus (KOH vai NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn ir benzilēteris, pie kura sākotnējo OH grupu var atgriezt, ja tas tiek pakļauts reducējošai videi. Šim ēterim jāpaliek nemainīgam, kamēr savienojumam tiek veiktas citas reakcijas.
Atsauces
- Morisons, RT un Boids, RN (1987). Organiskā ķīmija. (5. izdevums). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Kerija, FA (2008). Organiskā ķīmija. (6. izdevums). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Grehems Solomons TW, Kreigs B. Frīls. (2011). Organiskā ķīmija. Amīni. (10. izdevums.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019. gads). Benzilgrupa. Atgūts no: en.wikipedia.org
- Donalds L. Robertsons. (2010. gada 5. decembris). Fenilgrupa vai benzilgrupa? Atgūts no: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015. gads, 12. oktobris). Benzilkarbocācija. Ķīmija LibreTexts. Atgūts no: chem.libretexts.org