- Exemple de compuși cu grupa benzil
- Hidrogenii benzilici
- Carbocații și radicali benzilici
- Rezonanță în grupul benzil
- Alți radicali
- reacţii
- Referințe
Benzii sau benzii este o grupă substituent în industria chimică organică comună a cărui formulă este C 6 H 5 CH 2 - sau Bn. Structural, ea constă pur și simplu din unirea unei grupări metilen, CH 2 , cu o grupă fenil, C 6 H 5 ; adică un carbon sp 3 legat direct de un inel de benzen.
Prin urmare, grupa benzil poate fi văzută ca un inel aromatic atașat la un lanț mic. În unele texte, utilizarea abrevierea Bn este preferată în loc de C 6 H 5 CH 2 -, fiind ușor de recunoscut în orice compus; în special atunci când este atașat la un atom de oxigen sau azot, respectiv O-Bn sau NBn 2 .
Grup benzil. Sursa: IngerAlHaosului
Acest grup se găsește implicit și într-o serie de compuși pe scară largă. De exemplu, acidul benzoic, C 6 H 5 COOH, ar putea fi considerată o grupare benzii a cărei sp 3 carbon are oxidarea completă supuse unei anchete ; sau benzaldehida, C 6 H 5 CHO, de oxidare parțială; și alcoolul benzilic, C 6 H 5 CH 2 OH, chiar mai puțin oxidat.
Un alt exemplu oarecum evident al acestui grup poate fi găsit în toluen, C 6 H 5 CH 3 , care poate suferi un anumit număr de reacții , ca urmare a stabilității neobișnuite care rezultă din radicalii benzilice sau carbocationilor. Cu toate acestea, grupa benzil servește pentru a proteja grupele OH sau NH2 de reacții care modifică în mod indezirabil produsul de sintetizat.
Exemple de compuși cu grupa benzil
Compuși ai grupării benzii. Sursa: Jü
In prima imagine a fost arătată reprezentarea generală a unui compus cu o grupare benzii: C 6 H 5 CH 2 - R, unde R poate fi oricare alt fragment molecular sau atom. Astfel, prin variația R se poate obține un număr mare de exemple; unele simple, altele doar pentru o anumită regiune a unei structuri sau ansambluri mai mari.
Alcool benzilic, de exemplu, este derivat din substituirea OH pentru R: C 6 H 5 CH 2 OH. Dacă în loc de OH este NH 2 grupa , atunci compusul benzilaminei apare: C 6 H 5 CH 2 NH 2 .
Dacă Br este atomul care înlocuiește R, compusul rezultat este bromura de benzii: C 6 H 5 CH 2 -F; R pentru CO 2 Cl dă naștere la un ester, clorocarbonat de benzil (sau clorură de carbobenzoxil); și OCH 3 dă naștere benzii eter metil, C 6 H 5 CH 2 OCH 3 .
Inclusive (deși nu complet corect), R poate fi preluată de un singur electron: benzii radical, C 6 H 5 CH 2 ·, produs al eliberării radicalul R ·. Un alt exemplu, cu toate că nu sunt incluse în imagine, este fenilacetonitriI sau benzii cu cianură, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Există compuși în care grupa benzil reprezintă cu greu o regiune specifică. Când este cazul, abrevierea Bn este adesea folosită pentru a simplifica structura și ilustrațiile sale.
Hidrogenii benzilici
Compușii de mai sus au în comun nu numai inelul aromatic sau fenilic, dar și hidrogenii benzilici; acestea sunt cele care aparțin carbonului sp 3 .
Astfel de hidrogeni pot fi reprezentate ca: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R sau Bn-CHR 2 . Compusul Bn-CR 3 îi lipsește benzilhidrogen și, prin urmare, reactivitatea acestuia este mai mică decât cea a celorlalți.
Acești hidrogeni sunt diferiți de cei care sunt atașați de obicei la un carbon sp 3 .
De exemplu, considerăm metan, CH 4 , care poate fi de asemenea scrisă ca CH 3 -H. Pentru ca CH 3 -H legătura să fie rupt într - un clivaj heterolitice (formarea de radicali), o anumită cantitate de energie trebuie să fie furnizate (104kJ / mol).
Cu toate acestea, energia pentru aceeași spargerea C 6 H 5 CH 2 -H legătura este mai mică în comparație cu cea a metanului (85 kJ / mol). Deoarece această energie este mai mică, aceasta implică faptul că radicalul C 6 H 5 CH 2 · este mai stabil decât CH 3 ·. Același lucru se întâmplă într-un grad mai mare sau mai mic cu alți hidrogeni benzilici.
În consecință, hidrogenii benzilici sunt mai reactivi în generarea de radicali sau carbocații mai stabile decât cele provocate de alți hidrogeni. De ce? La întrebarea este răspuns în secțiunea următoare.
Carbocații și radicali benzilici
Radicalul C 6 H 5 CH 2 · considerat deja, lipsește carbocationului benzii: C 6 H 5 CH 2 + . În primul există un electron nepereche și solitar, iar în al doilea un deficit electronic. Cele două specii sunt foarte reactive și reprezintă compuși tranzitori din care provin produsele finale ale reacției.
Sp 3 carbon , după ce a pierdut unul sau doi electroni pentru a forma radicalul sau carbocationului, respectiv, poate adopta sp 2 hibridizare (planul trigonal), în așa fel încât să existe cea mai mică repulsie posibilă între grupurile sale electronice. Dar dacă se întâmplă să fie sp 2 , la fel ca și carbonii cu inel aromatic, poate să apară o conjugare? Raspunsul este da.
Rezonanță în grupul benzil
Această conjugare sau rezonanță este factorul cheie pentru a explica stabilitatea acestor specii derivate din benzil sau benzil. Următoarea imagine ilustrează un astfel de fenomen:
Conjugarea sau rezonanța în grupul benzil. Celelalte hidrogene au fost omise pentru a simplifica imaginea. Sursa: Gabriel Bolívar.
Rețineți că, în cazul în care unul dintre hidrogenii benzilici a fost, a existat un orbital p cu un electron nepereche (radical, 1e - ) sau gol (carbocare, +). După cum se poate observa, acest orbital p este paralel cu sistemul aromatic (cercurile gri și albastru deschis), cu săgeata dublă indicând începutul conjugării.
Astfel, atât electronul nepereche, cât și încărcarea pozitivă pot fi transferați sau dispersați prin inelul aromatic, deoarece paralelismul orbitalelor lor îl favorizează geometric. Cu toate acestea, acestea nu sunt localizate în niciun orbital p al inelului aromatic; numai în cele care aparțin atomii de carbon din pozițiile orto și para față de CH 2 .
De aceea, cercurile albastru deschis ies în evidență deasupra celor gri: în ele este concentrată densitatea negativă sau pozitivă a radicalului sau respectiv a carbocării.
Alți radicali
Trebuie menționat că această conjugare sau rezonanță nu poate apărea la carboni sp 3 mai îndepărtați de inelul aromatic.
De exemplu, radicalul C 6 H 5 CH 2 CH 2 · este mult mai instabil deoarece electron nepereche nu poate conjugat cu inelul datorită CH intervenind 2 gruparea și sp 3 hibridizare . Același lucru este valabil și pentru C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
reacţii
În rezumat: hidrogenii benzilici sunt predispuși să reacționeze, fie generează un radical, fie o carbocare, care la rândul său sfârșește provocând produsul final al reacției. Prin urmare, reacționează printr-un mecanism SN 1 .
Un exemplu este bromurarea toluenului sub radiații ultraviolete:
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
De fapt, în această reacție sunt produși radicali Br ·.
Pe de altă parte, gruparea benzii în sine reacționează pentru a proteja grupările OH sau NH2 într-o simplă reacție de substituție. Astfel, un alcool ROH poate fi „benzilat” folosind bromură de benzii și alți reactivi (KOH sau NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn este un benzil eter, căruia grupul său inițial OH poate fi returnat dacă este supus unui mediu reducător. Acest eter trebuie să rămână neschimbat în timp ce alte reacții sunt efectuate pe compus.
Referințe
- Morrison, RT și Boyd, RN (1987). Chimie organica. (Ediția a V-a). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Chimie organica. (Ediția a VI-a). McGraw-Hill, Interamerica, Editores SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chimie organica. Aminele. (Ediția a 10-a.) Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Grup benzil. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- Dr. Donald L. Robertson. (5 decembrie 2010). Fenil sau Benzil? Recuperat de la: acasă.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, 12 octombrie). Carbocatia benzilica. Chimie LibreTexturi. Recuperat din: chem.libretexts.org