- Примери за съединения с бензилова група
- Бензилови водороди
- Карбокации и бензилови радикали
- Резонанс в бензиловата група
- Други радикали
- реакции
- Препратки
В бензил или бензил е заместваща група в общ органичен химикал, чиято формула е С 6 Н 5 CH 2 - или Вп. Структурно, той се състои просто от обединението на метиленова група, СН 2, с фенилна група, С 6 Н 5; който е на SP 3 въглерод свързан директно към бензенов пръстен.
Следователно бензиловата група може да се разглежда като ароматен пръстен, прикрепен към малка верига. В някои текстове, използването на съкращението BN се предпочита вместо С 6 Н 5 CH 2 -, е лесно признати в всяко съединение; особено когато е прикрепен към кислороден или азотен атом, О-Вп или NBN 2, съответно.
Бензилова група. Източник: IngerAlHaosului
Тази група също се намира имплицитно в редица широко известни съединения. Например, бензоена киселина, С 6 Н 5 СООН, може да се разглежда като бензил чиито SP 3 въглерод е претърпял изчерпателен окисляване; или бензалдехид, С 6 Н 5 СНО, от частично окисление; и бензил алкохол, С 6 Н 5 CH 2 OH, дори по-малко окислява.
Друг малко очевиден пример на тази група може да се намери в толуен, С 6 Н 5 СН 3, което може да претърпи определен брой реакции в резултат на необичайно стабилността резултат от бензилови радикали или карбокатиони. Въпреки това, бензиловата група служи за защита на OH или NH2 групите от реакции, които нежелателно променят продукта, който трябва да се синтезира.
Примери за съединения с бензилова група
Съединения на бензиловата група. Източник: Ю
В първия образ общото представяне на съединение с бензилова група е показано: С 6 Н 5 CH 2 -R, където R може да бъде всяка друга молекулен фрагмент или атом. По този начин чрез вариране на R може да се получи голям брой примери; някои прости, други само за конкретен регион на по-голяма структура или сглобка.
Бензилов алкохол, например, е получен от заместване на ОН за R: С 6 Н 5 СН 2 -ОН. Ако вместо ОН е NH 2 група, тогава бензиламин съединение възниква: С 6 Н 5 CH 2 -NH 2.
Ако Br е атом, който замества R, полученото съединение е бензил бромид: С 6 Н 5 CH 2 -Вг; R за СО 2 Cl поражда естер, бензил хлорокарбонат (или carbobenzoxyl хлорид); и OCH 3 поражда бензил метил етер, С 6 Н 5 CH 2 -ОСН 3.
Включено (въпреки че не напълно правилно), R може да се приеме от един електрон: бензил радикал, С, 6 Н 5 CH 2 ·, продукт на освобождаването на радикала R ·. Друг пример, въпреки че не са включени в картината, е фенилацетонитрил или бензил цианид, С 6 Н 5 CH 2 -CN.
Има съединения, в които бензиловата група едва ли представлява специфичен регион. Когато това е така, абревиатурата Bn често се използва за опростяване на структурата и нейните илюстрации.
Бензилови водороди
Горните съединения имат общо не само ароматния или фениловия пръстен, но и бензиловите водороди; това са тези, които принадлежат към sp 3 въглерода.
Такива водородни атома могат да бъдат представени като: Вп-СН 3, Вп-СН 2 R или Вп-CHR 2. В Вп-CR 3 съединението липсва бензил водород, и следователно неговата реактивност е по-малка от тази на другите.
Тези водородни атома са различни от тези, които обикновено са свързани с SP 3 въглерод.
Да разгледаме например метан, CH 4, които също могат да бъдат написани като СН 3 -Н. За СН 3 -Н връзката се прекъсне в хетеролитична разцепване (радикал образуване) на, трябва да се доставя определено количество енергия (104kJ / мол).
Въпреки това, енергията за същия разчупването на С 6 Н 5 CH 2 -Н връзката е по-ниска в сравнение с тази на метан (85 кДж / мол). Тъй като тази енергия е по-ниска, то означава, че радикалът С 6 Н 5 CH 2 · е по-стабилен от СН 3 ·. Същото се случва в по-голяма или по-малка степен с други бензилови водороди.
Следователно, бензиловите водородни системи са по-реактивни при генерирането на по-стабилни радикали или карбокакации, отколкото тези, причинени от други водородни органи. Защо? Въпросът е отговорен в следващия раздел.
Карбокации и бензилови радикали
Радикалът С 6 Н 5 CH 2 · вече се счита, липсва бензил carbocation: С 6 Н 5 CH 2 +. В първия има несдвоен и самотен електрон, а във втория - електронен дефицит. Двата вида са силно реактивни и представляват преходни съединения, от които произлизат крайните продукти на реакцията.
Sp 3 въглеродът, след като загуби един или два електрона, за да образува съответно радикала или карбокация, може да възприе sp 2 хибридизация (триъгълна равнина) по такъв начин, че да има възможно най-малкото отблъскване между неговите електронни групи. Но ако се случи sp 2, подобно на ароматните пръстени на въглерод, може ли да се получи конюгиране? Отговорът е да.
Резонанс в бензиловата група
Това конюгиране или резонанс е ключов фактор за обяснение на стабилността на тези бензилови или получени от бензил видове. Следното изображение илюстрира подобно явление:
Конюгация или резонанс в бензиловата група. Останалите водороди бяха пропуснати, за да се опрости картината. Източник: Габриел Боливар.
Обърнете внимание, че там, където е бил един от бензиловите водородни вещества, е имало p орбитала с несдвоен електрон (радикал, 1е -) или празен (карбокация, +). Както се вижда, тази p орбитала е успоредна на ароматната система (сивите и светлосините кръгове), като двойната стрелка показва началото на конюгацията.
По този начин, както несвързаният електрон, така и положителният заряд могат да бъдат прехвърлени или разпръснати през ароматния пръстен, тъй като паралелизмът на техните орбитали го предпочита геометрично. Те обаче не са разположени в нито една орбитала на ароматния пръстен; само в тези, принадлежащи към въглеродните атоми в орто и пара позиция по отношение на СН 2.
Ето защо светлосините кръгове се открояват над сивите: в тях се концентрира отрицателната или положителната плътност на съответно радикала или карбокацията.
Други радикали
Трябва да се спомене, че това конюгиране или резонанс не може да се случи при sp 3 въглерод, по-отдалечен от ароматния пръстен.
Например, радикал С 6 Н 5 СН 2 СН 2 · е много по-нестабилен, тъй като несдвоен електрон не може конюгат с пръстена, поради намеса CH 2 група и SP 3 хибридизация. Същото се отнася за С 6 Н 5 СН 2 СН 2 +.
реакции
В обобщение: бензиловите водородни органи са склонни да реагират или образуват радикал или карбокация, което от своя страна води до крайния продукт на реакцията. Следователно те реагират чрез механизъм SN 1.
Пример е бромирането на толуен при ултравиолетово лъчение:
С 6 Н 5 CH 3 + 1 / 2Br 2 => С 6 Н 5 CH 2 Br
С 6 Н 5 CH 2 Br + 1 / 2Br 2 => С 6 Н 5 CHBr 2
С 6 Н 5 CHBr 2 + 1 / 2Br 2 => С 6 Н 5 CBr 3
Всъщност при тази реакция се получават Br · радикали.
От друга страна, самата бензилова група реагира, за да защити ОН или NH2 групите в проста реакция на заместване. По този начин, ROH алкохол може да бъде "бензилиран", като се използва бензил бромид и други реагенти (KOH или NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn е бензилов етер, към който първоначалната му OH група може да бъде върната, ако е подложена на редукционна среда. Този етер трябва да остане непроменен, докато други реакции се провеждат върху съединението.
Препратки
- Morrison, RT и Boyd, RN (1987). Органична химия. (5-то издание). Адисон-Уесли Ибероамерикана.
- Кери, ФА (2008). Органична химия. (6-то издание). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. Амини. (10-то издание.) Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Бензилова група. Възстановено от: en.wikipedia.org
- Д-р Доналд Л. Робъртсън. (5 декември 2010 г.). Фенил или бензил? Възстановена от: home.miracosta.edu
- Гамини Гунавардена. (2015 г., 12 октомври). Бензилова карбокация. Химия LibreTexts. Възстановено от: chem.libretexts.org