- Eksempler på forbindelser med benzylgruppe
- Benzylhydrogener
- Karbokasjoner og benzylradikaler
- Resonans i benzylgruppen
- Andre radikaler
- reaksjoner
- referanser
Den benzyl eller benzyl er en substituentgruppe i vanlige organiske kjemiske hvis formel er C 6 H 5 CH 2 - eller Bn. Strukturelt består det ganske enkelt av foreningen av en metylengruppe, CH 2 , med en fenylgruppe, C 6 H 5 ; det vil si et sp 3 karbon knyttet direkte til en benzenring.
Derfor kan benzylgruppen sees som en aromatisk ring festet til en liten kjede. I enkelte tekster, er bruken av forkortelsen Bn foretrukket i stedet for C 6 H 5 CH 2 -, blir lett gjenkjent i en hvilken som helst forbindelse; spesielt når det er festet til et oksygen- eller nitrogenatom , henholdsvis O-Bn eller NBn 2 .
Benzyl-gruppen. Kilde: IngerAlHaosului
Denne gruppen finnes også underforstått i en rekke kjente forbindelser. For eksempel, benzosyre, C 6 H 5 COOH, kan anses som en benzylgruppe hvis sp 3 karbon har gjennomgått en uttømmende oksidasjon; eller benzaldehyd, C 6 H 5 CHO, fra partiell oksidasjon; og benzylalkohol, C 6 H 5 CH 2 OH, enda mindre oksydert.
Et annet noe åpenbart eksempel på denne gruppe kan bli funnet i toluen, C 6 H 5 CH 3 , som kan gjennomgå et visst antall reaksjoner som følge av den uvanlige stabilitet som følge av benzyl-radikaler eller karbokationer. Imidlertid tjener benzylgruppen til å beskytte OH- eller NH2- gruppene mot reaksjoner som uønsket modifiserer produktet som skal syntetiseres.
Eksempler på forbindelser med benzylgruppe
Benzylgruppeforbindelser. Kilde: Jü
I det første bildet generell fremstilling av en forbindelse med en benzyl-gruppe ble vist: C 6 H 5 CH 2 -R, hvor R kan være en hvilken som helst annen molekylært fragment eller atom. Ved å variere R kan man således oppnå et høyt antall eksempler; noen enkle, andre bare for en bestemt region i en større struktur eller samling.
Benzylalkohol, for eksempel, er avledet fra substituering av OH til R: C 6 H 5 CH 2 -OH. Hvis det i stedet for OH det er NH- 2 -gruppen , deretter ble benzylaminforbindelsen oppstår: C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
Hvis Br er det atom som erstatter R, er den resulterende forbindelse benzylbromid: C 6 H 5 CH 2 -Br; R for CO 2 Cl gir opphav til en ester, benzylklorokarbonat (eller karbobenzoksylklorid); og OCH 3 gir opphav til den benzyl-l-acetat, C 6 H 5 CH 2 OCH 3 .
Inklusive (men ikke helt korrekt), kan R bli overtatt av et enkelt elektron: benzylresten, C 6 H 5 CH 2 ·, produkt for frigjøringen av resten R ·. Et annet eksempel, selv om det ikke er tatt med i bildet, er fenylacetonitril eller benzylcyanid, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Det er forbindelser der benzylgruppen knapt representerer en spesifikk region. Når dette er tilfelle, brukes ofte forkortelsen Bn for å forenkle strukturen og dens illustrasjoner.
Benzylhydrogener
De ovennevnte forbindelser har til felles ikke bare den aromatiske eller fenylringen, men også benzyliske hydrogener; dette er de som hører til sp 3 karbon .
Slike hydrogener kan bli representert som: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R eller Bn-CHR 2 . Den Bn-CR 3 forbindelsen mangler benzyl hydrogen, og derfor dets reaktivitet er mindre enn for de andre.
Disse hydrogelene er forskjellige fra de som vanligvis er festet til et sp 3- karbon .
Tenk for eksempel på metan, CH 4 , som også kan skrives som CH 3 -H. For at CH 3 -H -binding for å bli brutt i et heterolytic spalting (radikaldannelse), en viss mengde energi må tilføres (104kJ / mol).
Imidlertid er energien for den samme nedbrytning av C 6 H 5 CH 2 -H -binding er lavere sammenlignet med den for metan (85 kJ / mol). Ettersom denne energi er lavere, innebærer det at radikalet C 6 H 5 CH 2 ° er mer stabil enn CH 3 ·. Det samme skjer i større eller mindre grad med andre benzylvæsken.
Følgelig er benzyliske hydrogener mer reaktive når det gjelder å generere mer stabile radikaler eller karbokasjoner enn de forårsaket av andre hydrogener. Hvorfor? Spørsmålet blir besvart i neste avsnitt.
Karbokasjoner og benzylradikaler
Den radikale C 6 H 5 CH 2 · var allerede ansett, mangler benzyl karbokation: C 6 H 5 CH 2 + . I den første er det et uparret og enslig elektron, og i det andre er det en elektronisk mangel. De to artene er sterkt reaktive og representerer forbigående forbindelser som sluttproduktene av reaksjonen stammer fra.
Etter å ha mistet en eller to elektroner for å danne henholdsvis radikal eller karbokulering, kan sp 3- karbonet innta sp 2- hybridisering (trigonalt plan) på en slik måte at det er minst mulig frastøtning mellom dets elektroniske grupper. Men hvis det tilfeldigvis er sp 2 , akkurat som de aromatiske ringkullene, kan en konjugasjon oppstå? Svaret er ja.
Resonans i benzylgruppen
Denne konjugasjonen eller resonansen er nøkkelfaktoren for å forklare stabiliteten til disse benzyl- eller benzyl-avledede artene. Følgende bilde illustrerer et slikt fenomen:
Konjugering eller resonans i benzylgruppen. De andre hydrogenene ble utelatt for å forenkle bildet. Kilde: Gabriel Bolívar.
Vær oppmerksom på at hvor en av de benzyliske hydrogenene var, forble en p-orbital med et uparret elektron (radikal, 1e - ) eller tom (karbasjon, +). Som det fremgår, er denne p orbitalen parallell med det aromatiske systemet (de grå og lyseblå sirklene), med dobbeltpilen som indikerer begynnelsen av konjugering.
Således kan både det uparmerte elektronet og den positive ladningen overføres eller spres gjennom den aromatiske ringen, siden parallelliteten til deres orbitaler favoriserer den geometrisk. Disse er imidlertid ikke lokalisert i noen orbital av den aromatiske ringen; bare i de som hører til de karbonatomer i orto- og parastillinger i forhold til CH 2 .
Det er grunnen til at de lyseblå sirklene skiller seg ut over de grå: i dem er den negative eller positive tettheten til henholdsvis radikalen eller karbokasjonen konsentrert.
Andre radikaler
Det skal nevnes at denne konjugasjonen eller resonansen ikke kan forekomme ved sp 3 karboner som er fjernere fra den aromatiske ringen.
For eksempel, den radikale C 6 H 5 CH 2 CH 2 ° er mye mer ustabil fordi det uparede elektron kan ikke konjugert med ringen på grunn av den mellomliggende CH 2- gruppe og sp 3 hybridisering . Det samme gjelder for C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
reaksjoner
Oppsummert: benzyliske hydrogener er tilbøyelige til å reagere, enten å generere en radikal eller en kullering, som igjen ender med å forårsake reaksjonens sluttprodukt. Derfor reagerer de gjennom en SN 1- mekanisme .
Et eksempel er bromering av toluen under ultrafiolett stråling:
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
I denne reaksjonen produseres faktisk Br-radikaler.
På den annen side reagerer benzylgruppen selv for å beskytte OH- eller NH2- gruppene i en enkel substitusjonsreaksjon. Således kan en ROH-alkohol "benzyleres" ved bruk av benzylbromid og andre reagenser (KOH eller NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn er en benzyleter, til hvilken den første OH-gruppen kan returneres hvis den blir utsatt for et reduksjonsmedium. Denne eteren skal forbli uendret mens andre reaksjoner blir utført på forbindelsen.
referanser
- Morrison, RT og Boyd, RN (1987). Organisk kjemi. (5. utgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Organisk kjemi. (6. utgave). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kjemi. Aminer. (10. utgave.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Benzyl-gruppen. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Dr. Donald L. Robertson. (5. desember 2010). Fenyl eller benzyl? Gjenopprettet fra: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, 12. oktober). Benzylic karbocation. Kjemi LibreTexts. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org