Benzylhydrogenbencil, karbokasjoner, benzylradikaler

Han Benchilo eller benzyl Det er en vanlig erstatningsgruppe i organisk kjemi hvis formel er c₆H₅Ch₂- eller Bn-. Strukturelt består det ganske enkelt av foreningen av en metylengruppe, Cho₂, Med en fenylgruppe, C₆H₅; Det vil si en SP³ Koblet direkte til en benzenring.

Derfor kan benchilo -gruppen sees på som en aromatisk ring festet til en liten kjede. I noen tekster er bruken av BN -forkortelsen foretrukket i stedet for C₆H₅Ch₂-, Gjenkjenne det lett i hvilken som helst forbindelse; Spesielt når det er knyttet til et oksygen- eller nitrogenatom, O-BN eller NBN₂, henholdsvis.

Bencilo Group. Kilde: Ingraralhaosului [Public Domain]

Denne gruppen er også implisitt i en serie med kjent forbindelser. For eksempel til benzosyre, c₆H₅Cooh, kan betraktes som en benkilo hvis karbon³ har fått en uttømmende oksidasjon; eller benzaldehyd, c₆H₅Cho, av delvis oksidasjon; og benzylalkohol, c₆H₅Ch₂Å, enda mindre oksidert.

Et annet noe åpenbart eksempel på denne gruppen er i Tolueno, C₆H₅Ch₃, som kan lide et visst antall reaksjoner etter den uvanlige stabiliteten som følge av radikaler eller benzylkarbokasjoner. Bencilo -gruppen tjener imidlertid til å beskytte OH- eller NH -gruppene₂ av reaksjoner som upisk endrer produktet til å syntetisere.

[TOC]

Eksempler på forbindelser med Grupo Benchilo

Bencilo -gruppeforbindelser. Kilde: Jü [Public Domain]

I det første bildet ble den generelle representasjonen av en forbindelse med en Bencil -gruppe vist: C₆H₅Ch₂-R, der r kan være et hvilket som helst annet molekylært fragment eller atom. Dermed kan varierende R oppnå et høyt antall eksempler; Noen enkle, andre bare for et bestemt område av en struktur eller større sett.

Benzylisk alkohol stammer for eksempel fra å erstatte R med OH: C₆H₅Ch₂-Åh. Hvis det i stedet for å oh er NH -gruppen₂, Deretter oppstår bencelaminforbindelsen: C₆H₅Ch₂-NH₂.

Kan tjene deg: natriumborhydrid (NABH4): struktur, egenskaper, bruk

Hvis atomet som erstatter R er BR, er forbindelsen som har sin opprinnelse Benchl Bromide: C₆H₅Ch₂-Br; R av co₂CL har sin opprinnelse, en ester, benkilklorokarbonat (eller karobenzoxylklorid); og och₃ stammer fra benzil metyleter, c₆H₅Ch₂-Och₃.

Til og med (selv om det ikke er riktig i det hele tatt), kan R antas med et ensom elektron: benzylradikalen, C₆H₅Ch₂·, Produkt av utgivelsen av radikalen R ·. Et annet eksempel, selv om det ikke er inkludert i bildet, er fenylacetonitril eller benchilo cyanid, c₆H₅Ch₂-CN.

Det er forbindelser der benkilogruppen knapt representerer en spesifikk region. Når så er BN -forkortelsen vanligvis brukt til å forenkle strukturen og illustrasjonene.

Benzylhydrogener

Ovennevnte forbindelser har til felles ikke bare den aromatiske eller fenylringen, men også benzylhydrogener; Dette er de som tilhører SPO -karbon³.

Slike hydrogener kan bli representert som: BN-CH₃, Bn-ch₂R eller Bn-Chr₂. BN-CR-forbindelsen₃ Det mangler benzylhydrogen, og derfor er reaktiviteten mindre enn for de andre.

Disse hydrogenene er forskjellige fra de som vanligvis er knyttet til en SP A -karbon³.

Tenk for eksempel metan, cho₄, som også kan skrives som Cho₃-H. Å bryte Cho -lenken₃-H I en heterolytisk brudd (radikal formasjon) må en viss mengde energi (104 kJ/mol) leveres.

Imidlertid energi for samme bindende brudd C₆H₅Ch₂-H er lavere sammenlignet med metan (85 kJ/mol). Å være mindre energi, innebærer at den radikale C₆H₅Ch₂· Det er mer stabilt enn Cho₃·. Det samme skjer i større eller mindre grad med andre benzylhydrogener.

Følgelig er benzylhydrogener mer reaktive når de genererer radikaler eller karbocations mer stabile enn de som er forårsaket av andre hydrogener. Fordi? Spørsmålet blir besvart i følgende avsnitt.

Kan tjene deg: Benzosyre (C6H5COOH)

Benzyiske karbokasjoner og radikaler

Den radikale C ble allerede vurdert₆H₅Ch₂·, Manglende benzylkarbokasjon: C₆H₅Ch₂⁺. I den første er det et forsvunnet og ensom elektron, og i den andre en elektronisk mangel. De to artene er veldig reaktive, og representerer forbigående forbindelser som reaksjonsproduktene stammer fra.

Karbon sp³, Etter å ha mistet en eller to elektroner for å danne henholdsvis radikal eller karbokasjon, kan du ta i bruk SP -hybridiseringen² (trigonalt plan), slik at det er minst mulig frastøtning blant dets elektroniske grupper. Men hvis det blir SP², Som karbonatomer i den aromatiske ringen, kan en konjugering skje? Svaret er ja.

Resonans i Bencilo Group

Denne konjugeringen eller resonansen er nøkkelfaktoren for å forklare stabiliteten til disse benzylartene eller Bencil. I følgende bilde illustreres et slikt fenomen:

Konjugering eller resonans i Benchilo Group. De andre hydrogenene ble utelatt for å forenkle bildet. Kilde: Gabriel Bolívar.

Merk at der et av benzylhydrogenene var en orbital p Med et forsvunnet elektron (radikal, 1e^-), eller tomhet (Carbocation, +). Som det kan sees, denne orbitalen p Det er parallelt med det aromatiske systemet (de grå og blå sirklene), med den doble pilen som indikerer begynnelsen av konjugasjonen.

Dermed kan både det forsvinnede elektronet og den positive belastningen overføres eller spredes av den aromatiske ringen, siden parallellismen til dens orbitaler favoriserer den geometrisk. Disse er imidlertid ikke lokalisert i noen bane p av den aromatiske ringen; Bare i de som tilhører karbonatomer i orto -stillinger og for CH₂.

Kan tjene deg: Kvantitativ analyse i kjemi: Målinger, forberedelser

Det er grunnen til.

Andre radikaler

Det er verdt å nevne at denne konjugeringen eller resonansen ikke kan forekomme i SP -karbonatomer³ fjernere fra den aromatiske ringen.

For eksempel radikal c₆H₅Ch₂Ch₂· Det er mye mer ustabilt fordi det forsvinnede elektronet ikke kan konjugeres med ringen når gruppen er innlevert₂ i mellom og med SP -hybridisering³. Det samme gjelder C₆H₅Ch₂Ch₂⁺.

Reaksjoner

Oppsummert: Benzylhydrogener er utsatt for å reagere, enten genererer en radikal eller karbokasjon, som ender på sin side og forårsaker sluttproduktet av reaksjonen. Derfor reagerer de gjennom en SN -mekanisme₁.

Et eksempel består av toluenbromasjon under ultrafiolett stråling:

C₆H₅Ch₃ + 1/2br₂ => C₆H₅Ch₂Br

C₆H₅Ch₂BR + 1/2BR₂ => C₆H₅Chbr₂

C₆H₅Chbr₂ + 1/2br₂ => C₆H₅CBR₃

I denne reaksjonen er det faktisk BR · radikaler.

På den annen side reagerer selve benkilogruppen for å beskytte OH- eller NH -gruppene₂ I en enkel erstatningsreaksjon. Dermed kan en ROH -alkohol være 'Benzilad' ved bruk av Benchilo -bromid og andre reagenser (KOH eller NAH):

ROH + BNBR => ROBN + HBR

Robn er en benzyleter, som hans første OH -gruppe kan returneres hvis han blir utsatt for et reduktivt medium. Denne eteren må forbli uendret mens andre reaksjoner utføres i forbindelsen.

Referanser

1. Morrison, r.T. Og Boyd, r. N. (1987). Organisk kjemi. (5. utgave). Addison-Wesley Iberoamericana.
2. Carey, f. TIL. (2008). Organisk kjemi. (6. utgave). McGraw-Hill, Intermerica, redaktører S.TIL.
3. Graham Solomons t.W., Craig f. Yngel. (2011). Organisk kjemi. Aminer. (10. utgave.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2019). Benzylgruppe. Hentet fra: i.Wikipedia.org
5. Dr. Donald L. Robertson. (5. desember 2010). Fenyl eller benzyl? Gjenopprettet fra: Hjem.Miracosta.Edu
6. Gamini Gunawardena. (12. oktober 2015). Benzylisk karbokasjon. Kjemi librettexts. Gjenopprettet fra: Chem.Librettexts.org