Benzylodénový bencil, karbocations, benzylové radikály

On benchíl alebo benzyl Je to bežná náhradná skupina v organickej chémii, ktorej vzorec je C₆H₅Chvály₂- alebo bn-. Štrukturálne jednoducho pozostáva zo spojenia skupiny metylénu, Cho₂, S fenylovou skupinou, c₆H₅; To znamená SP³ Spojené priamo s benzénovým krúžkom.

Preto je skupina Benchilo vnímaná ako aromatický krúžok pripevnený k malej reťazci. V niektorých textoch je uprednostňované použitie skratky BN namiesto C₆H₅Chvály₂-, Rozpoznajte ho ľahko v akejkoľvek zlúčenine; Najmä ak je spojený s atómom kyslíka alebo dusíka, O-BN alebo NBN₂, respektíve.

Skupina Bencilo. Zdroj: Ingraralhaosului [verejná doména]

Táto skupina je tiež implicitne v sérii všeobecne známych zlúčenín. Napríklad na kyselinu benzoovú, C₆H₅Cooh, možno by sa považovať za lavenka, ktorého uhlík automobilu³ utrpel vyčerpávajúcu oxidáciu; alebo benzaldehyd, c₆H₅Cho, čiastočnej oxidácie; a benzylalkohol, c₆H₅Chvály₂Och, ešte menej oxidované.

Ďalším trochu zrejmým príkladom tejto skupiny je v Tolueno, c₆H₅Chvály₃, ktoré môžu trpieť určitým počtom reakcií po nezvyčajnej stabilite v dôsledku radikálov alebo benzylových karbocacií. Skupina Bencilo však slúži na ochranu skupín OH alebo NH₂ reakcií, ktoré nepopierane modifikujú produkt na syntézu.

[TOC]

Príklady zlúčenín s grupo benchílom

Zlúčeniny skupiny Bencilo. Zdroj: Jü [verejná doména]

Na prvom obrázku bolo uvedené všeobecné znázornenie zlúčeniny so skupinou Bencil: C₆H₅Chvály₂-R, kde R môže byť akýkoľvek iný molekulárny fragment alebo atóm. Rôzny R teda môže získať vysoký počet príkladov; Niektoré jednoduché, iné len pre konkrétnu oblasť štruktúry alebo väčšie množstvo.

Napríklad benzylický alkohol odvodzuje z výmeny r za OH: C₆H₅Chvály₂-Oh. Ak namiesto OH je to skupina NH₂, Potom vzniká zlúčenina bencelamínu: C₆H₅Chvály₂-NH₂.

Môže vám slúžiť: Borohydrid sodný (NABH4): Štruktúra, vlastnosti, použitia

Ak atóm, ktorý nahrádza R, je BR, zlúčenina je benchl bromid: C₆H₅Chvály₂-BR; R od co₂CL pochádza z esteru, chlorocarbonátu benchilu (alebo karobenzoxylchloridu); a ok₃ vzniká benzilový metyléter, c₆H₅Chvály₂-Okradnúť₃.

Dokonca (aj keď vôbec nie správne), R sa dá predpokladať osamelým elektrónom: benzyl radikál, C₆H₅Chvály₂·, Produkt uvoľňovania radikálneho r ·. Ďalším príkladom, hoci nie je zahrnutý do obrazu, je fenylacetonitril alebo kyanid lavicilo, C, C₆H₅Chvály₂-CN.

Existujú zlúčeniny, v ktorých skupina Lachíl sotva predstavuje špecifickú oblasť. Ak je to tak, skratka BN sa zvyčajne používa na zjednodušenie štruktúry a jej ilustrácií.

Benzyldrogény

Vyššie uvedené zlúčeniny majú spoločné nielen aromatický alebo fenylový kruh, ale aj benzylové hydrogény; To sú tí, ktorí patria do SPO uhlíka³.

Takéto hydrogény môžu byť reprezentované ako: BN-CH₃, BN-CH₂R alebo bn-chr₂. BN-CR zlúčenina₃ Chýba mu benzyl vodík, a preto je jeho reaktivita menšia ako reaktivita ostatných.

Tieto hydrogény sa líšia od tých, ktoré sú zvyčajne spojené s uhlíkom SP A³.

Zvážte napríklad metán, Cho₄, ktoré je možné napísať aj ako Cho₃-H. Rozbiť odkaz Cho₃-H V heterolytickom prasknutí (radikálna tvorba) sa musí dodať určité množstvo energie (104 kJ/mol).

Energia pre rovnaké väzobné prasknutie C však₆H₅Chvály₂-H je nižší v porovnaní s metánom (85 kJ/mol). Je menej energie, naznačuje, že radikálne C₆H₅Chvály₂· Je to stabilnejšie ako Cho₃·. To isté sa stáva vo väčšej alebo menšej miere s inými benzyldrogénmi.

V dôsledku toho sú benzylové hydrogény reaktívnejšie pri vytváraní radikálov alebo karbocations stabilnejších ako tie, ktoré sú spôsobené inými hydrogénmi. Pretože? Otázka je zodpovedaná v nasledujúcej časti.

Môže vám slúžiť: Kyselina benzoová (C6H5COOH)

Benzyické karbocations a radikály

Radical C sa už uvažoval₆H₅Chvály₂·, Chýbajúce benzylové karbocation: C₆H₅Chvály₂⁺. V prvom je zmiznutý a osamelý elektrón a v druhom elektronickom nedostatku. Tieto dva druhy sú veľmi reaktívne a predstavujú prechodné zlúčeniny, z ktorých pochádzajú konečné produkty reakcie.

Uhlík SP³, Po strate jedného alebo dvoch elektrónov za vzniku radikálnej alebo karbocation, respektíve, môžete prijať hybridizáciu SP² (trigonálna rovina), takže medzi elektronickými skupinami existuje najmenší možný odpor. Ale ak sa stane SP², Rovnako ako uhlíky aromatického kruhu, môže dôjsť k konjugácii? Odpoveď je áno.

Rezonancia v skupine Bencilo

Táto konjugácia alebo rezonancia je kľúčovým faktorom pri vysvetľovaní stability týchto benzylových druhov alebo bencilu. Na nasledujúcom obrázku je ilustrovaný taký jav:

Konjugácia alebo rezonancia v skupine Benchilo. Ostatné hydrogény boli vynechané na zjednodušenie obrázka. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Všimnite si, že tam, kde bol jedným z benzylových hydrogénov orbitál p So zmiznutým elektrónom (radikálne, 1E^-) alebo prázdnota (karbocation, +). Ako je vidieť, tento orbitálny p Je rovnobežná s aromatickým systémom (sivé a modré kruhy), pričom dvojitá šípka označuje začiatok konjugácie.

Zmiznutý elektrón aj kladné zaťaženie sa teda môžu prenášať alebo dispergovať aromatickým kruhom, pretože paralelizmus jeho orbitálov ho geometricky uprednostňuje. Tieto sa však nenachádzajú v žiadnom orbitáli p aromatického kruhu; Iba v tých, ktorí patria k uhlíkom v orto pozíciách a pre ch₂.

Môže vám slúžiť: kvantitatívna analýza v chémii: merania, príprava

Z tohto dôvodu je jasné modré kruhy vynikajúce nad šedým: v nich sa koncentruje negatívna alebo pozitívna hustota radikálu alebo karbocation.

Ďalšie radikály

Za zmienku stojí, že táto konjugácia alebo rezonancia sa nemôže vyskytnúť v uhlíkach SP³ vzdialenejší od aromatického kruhu.

Napríklad radikálne C₆H₅Chvály₂Chvály₂· Je to oveľa nestabilnejšie, pretože zmiznutý elektrón nemožno konjugovať s krúžkom, keď je skupina podaná₂ medzi hybridizáciou SP a s³. To isté platí pre C₆H₅Chvály₂Chvály₂⁺.

Reakcie

Stručne povedané: benzylové hydrogény sú náchylné na reagovanie, buď generujú radikálnu alebo karbocation, čo končí zase a spôsobuje konečný produkt reakcie. Preto reagujú prostredníctvom mechanizmu SN₁.

Príklad pozostáva z toluénovej bromácie pri ultrafialovom žiarení:

C₆H₅Chvály₃ + 1/2br₂ => C₆H₅Chvály₂Br

C₆H₅Chvály₂BR + 1/2BR₂ => C₆H₅Chbr₂

C₆H₅Chbr₂ + 1/2br₂ => C₆H₅CBR₃

V skutočnosti v tejto reakcii existujú radikály BR ·.

Na druhej strane samotná skupina Lachilo reaguje na ochranu skupín OH alebo NH₂ V jednoduchej náhradnej reakcii. Roh alkohol teda môže byť „benzilad“ pomocou benchilo bromidu a iných reagencií (KOH alebo NAH):

Roh + bnbr => robn + hbr

Robn je benzyléter, ku ktorému je možné jeho počiatočnú OH skupinu vrátiť, ak je vystavený reduktívnemu médiu. Tento éter musí zostať nezmenený, zatiaľ čo ďalšie reakcie sa vykonávajú v zlúčenine.

Odkazy

1. Morrison, r.Tón. A Boyd, r. N. (1987). Organická chémia. (5. vydanie). Addison-Wesley Iberoamericana.
2. Carey, f. Do. (2008). Organická chémia. (6. vydanie). McGraw-Hill, Intermerica, editor S.Do.
3. Graham Solomons t.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amín. (10. vydanie.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2019). Benzylová skupina. Zdroj: In.Wikipedia.orgán
5. DR. Donald L. Robertson. (5. decembra 2010). Fenyl alebo benzyl? Získané z: Domov.Miracosta.Edu
6. Gamini Gunawardena. (12. októbra 2015). Benzylové karbocation. Chémia librettexts. Získané z: Chem.Librettexts.orgán