- Primeri spojin z benzilno skupino
- Benzilni vodiki
- Karbokacije in benzilni ostanki
- Resonanca v benzilni skupini
- Drugi radikali
- Reakcije
- Reference
Benzil ali benzil , je substituentna skupina v skupnem organskih kemijskih S formulo C 6 H 5 CH 2 - ali Bn. Strukturno sestoji zgolj iz zveze metilensko skupino, CH 2 , s fenilno skupino, C 6 H 5 ; to pomeni, sp 3 ogljik neposredno vezan na benzenov obroč.
Zato lahko benzilno skupino vidimo kot aromatičen obroč, pritrjen na majhno verigo. V nekaterih besedilih je uporaba kratice Bn prednosten namesto C 6 H 5 CH 2 -, pri čemer je prepoznavna kateremkoli spojine; še posebej, če je vezan na atom kisika ali dušika, O-Bn ali NBn 2 .
Benzilna skupina. Vir: IngerAlHaosului
Ta skupina najdemo implicitno tudi v številnih splošno znanih spojinah. Na primer, benzojska kislina, C 6 H 5 -COOH, lahko šteje benzil čigar sp 3 ogljik je predmet izčrpne oksidacijo; ali benzaldehid, C 6 H 5 CHO iz delno oksidacijo; in benzil alkohol, C 6 H 5 CH 2 OH, še manj oksidira.
Drug nekoliko očiten primer te skupine lahko najdemo v toluenu, C 6 H 5 CH 3 , ki lahko opravi določeno število reakcij, ki so posledica nenavadne stabilnosti, ki izhaja iz benzilni radikali ali karbokation. Vendar benzilna skupina služi za zaščito skupin OH ali NH2 pred reakcijami, ki neželeno spremenijo izdelek, ki ga je treba sintetizirati.
Primeri spojin z benzilno skupino
Spojine benzilne skupine. Vir: Jü
V prvi sliki je prikazana splošna predstavitev spojine z benzilno skupino: C 6 H 5 CH 2 -R, kjer je lahko R tudi katerokoli drugo molekularni fragment ali atomom. Tako lahko s spreminjanjem R dobimo veliko število primerov; nekatere preproste, druge samo za določeno območje večje strukture ali sklopa.
Benzil alkohol, na primer, izhaja iz substitucijo OH za R: C 6 H 5 CH 2 OH. Če namesto OH je NH 2 skupino , potem benzilamin spojina nastane: C 6 H 5 CH 2 NH 2 .
Če Br je atom, ki nadomešča R, dobljeno spojina je benzil bromid: C 6 H 5 CH 2 -Br; R za CO 2 Cl povzroči ester, benzil klorokarbonat (ali karbobenzoksil klorid); in OCH 3 je osnova za pridobitev benzil metil etra, Ci 6 H 5 CH 2 -OCH 3 .
Vključeno (čeprav ni popolnoma pravilno), lahko R domnevati z enim elektronom: benzil radikal, Ci- 6 H 5 CH 2 ·, produkt osvoboditev radikalom R ·. Drug primer, ki niso vključeni v sliki, je fenilacetonitril ali benzil cianid, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Obstajajo spojine, kjer benzilna skupina komaj predstavlja določeno regijo. Če je tako, se za poenostavitev strukture in njenih ilustracij pogosto uporablja kratica Bn.
Benzilni vodiki
Zgornje spojine imajo skupno ne le aromatski ali fenilni obroč, ampak tudi benzilane vodike; to so tisti, ki spadajo med ogljik sp 3 .
Take vodiki so lahko predstavi kot: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R ali Bn-CHR 2 . BN-CR 3 spojina nima benzil vodika in njegova reaktivnost je manjša kot pri drugih.
Te vodiki so drugačni od tistih, ki so običajno povezani sp 3 ogljiku .
Denimo, da je metan, CH 4 , ki ga je možno opisati tudi kot CH 3 -H. Da bi za CH 3 -H vezi z razdelitvijo na heterolytic cepitveno (radikalom postavitev), v določena količina energije treba dovajati (104kJ / mol).
Vendar energije za enako prelomom C 6 H 5 CH 2 -H vezi je nižja v primerjavi s metana (85 kJ / mol). Ker je ta energija manjša, to pomeni, da je ostanek C 6 H 5 CH 2 · je bolj stabilen kot CH 3 ·. Enako se zgodi v večji ali manjši meri z drugimi benzilnimi vodiki.
Posledično so benzilni vodiki bolj reaktivni za ustvarjanje stabilnejših radikalov ali karbokacij kot tisti, ki jih povzročajo drugi vodiki. Zakaj? Na vprašanje je odgovor v naslednjem razdelku.
Karbokacije in benzilni ostanki
Radikalna C 6 H 5 CH 2 · že šteje, da manjka benzil karbokationskega: C 6 H 5 CH 2 + . V prvem je neparni in samotni elektron, v drugem pa elektronska pomanjkljivost. Obe vrsti sta visoko reaktivni in predstavljata prehodne spojine, iz katerih izvirajo končni produkti reakcije.
Ogljik sp 3 po izgubi enega ali dveh elektronov, ki tvori radikal oziroma karbokacijo, lahko sprejme hibridizacijo sp 2 (trigonalna ravnina) tako, da je med njegovimi elektronskimi skupinami najmanj možno odbojnost. Toda če se lahko zgodi, da se sp 2 , tako kot aromatični obročni ogljiki, lahko pojavi konjugacija? Odgovor je pritrdilen.
Resonanca v benzilni skupini
Ta konjugacija ali resonanca je ključni dejavnik za razlago stabilnosti teh vrst, ki izhajajo iz benzila ali benzila. Naslednja slika ponazarja tak pojav:
Konjugacija ali resonanca v benzilni skupini. Ostali vodiki so bili za poenostavitev slike izpuščeni. Vir: Gabriel Bolívar.
Upoštevajte, da je bil tam, kjer je bil eden izmed benzilnih vodikov, p orbitala z neparjenim elektronom (radikal, 1e - ) ali prazen (karbokacija, +). Kot je razvidno, je ta p orbitala vzporedna z aromatskim sistemom (sivi in svetlo modri krogi), dvojna puščica pa kaže na začetek konjugacije.
Tako se lahko parni elektron in pozitivni naboj preneseta ali razpršita skozi aromatični obroč, saj mu paralelizem njihovih orbitalov daje prednost geometrijsko. Vendar pa se ti ne nahajajo v nobeni p orbitali aromatičnega obroča; Samo pri tistih, ki pripadajo ogljikov v orto in para pozicijah glede CH 2 .
Zato svetlo sinje kroge izstopajo nad sivimi: v njih je koncentrirana negativna ali pozitivna gostota radikala oziroma karbokacije.
Drugi radikali
Treba je omeniti, da ta konjugacija ali resonanca ne moreta biti pri sp 3 ogljikih, bolj oddaljenih od aromatičnega obroča.
Na primer, ostanek C 6 H 5 CH 2 CH 2 · mnogo bolj stabilna, ker neparni elektron ne more konjugata z obročem ob tem vmesnem CH 2 skupini in sp 3 hibridizacije . Enako velja za C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
Reakcije
Če povzamemo: benzilni vodiki so nagnjeni k reakciji bodisi tvorijo radikal bodisi karbokacijo, kar posledično povzroči končni produkt reakcije. Zato reagirajo prek mehanizma SN 1 .
Primer je bromiranje toluena pod ultravijoličnim sevanjem:
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
Pravzaprav v tej reakciji nastajajo Br · radikali.
Po drugi strani benzilna skupina sama reagira, da zaščiti OH ali NH2 skupine v preprosti substitucijski reakciji. Tako lahko ROH alkohol "benziliramo" z uporabo benzil bromida in drugih reagentov (KOH ali NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn je benzilni eter, v katerega se lahko vrne njegova začetna OH skupina, če je podvržen redukcijskemu mediju. Ta eter naj ostane nespremenjen, medtem ko se na spojini izvajajo druge reakcije.
Reference
- Morrison, RT in Boyd, RN (1987). Organska kemija. (5. izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Organska kemija. (6. izdaja). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10. izdaja.). Wiley Plus.
- Wikipedija. (2019). Benzilna skupina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Dr. Donald L. Robertson. (5. december 2010). Fenil ali benzil? Pridobljeno: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, 12. oktobra). Benzikalna karbokacija. Kemija LibreTexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org