Benzil vodik Bencil, karbokacije, benzilni radikali

On Benchilo ali benzil To je pogosta nadomestna skupina v organski kemiji, katere formula je c₆H₅Pogl₂- ali bn-. Strukturno je preprosto sestavljen iz združenja metilenske skupine, CHO₂, S fenilno skupino, c₆H₅; To je sp³ Povezan neposredno z benzenskim obročem.

Zato lahko skupino Benchilo vidimo kot aromatičen obroč, pritrjen na majhno verigo. V nekaterih besedilih je prednostna uporaba kratice BN namesto C₆H₅Pogl₂-, Zlahka prepoznajte v kateri koli spojini; Še posebej, če je povezan z atomom kisika ali dušika, O-BN ali NBN₂, oziroma.

Bencilo Group. Vir: Ingralhaosului [javna domena]

Ta skupina je implicitno tudi v vrsti splošno znanih spojin. Na primer do benzojske kisline, c₆H₅COOH, bi lahko šteli za benchilo, katerega avtomobilski ogljik³ je utrpel izčrpno oksidacijo; ali benzaldehid, c₆H₅Cho, delne oksidacije; in benzil alkohol, c₆H₅Pogl₂Oh, še manj oksidiranega.

Drug nekoliko očiten primer te skupine je v Tolueno, c₆H₅Pogl₃, ki lahko trpijo določeno število reakcij po nenavadni stabilnosti, ki so posledica radikalov ali benzilnih karbokacij. Vendar skupina Bencilo služi za zaščito skupin OH ali NH₂ reakcij, ki izdelke ne bi sintetizirali.

[TOC]

Primeri spojin z Grupo Benchilo

Spojine skupine Bencilo. Vir: Jü [javna domena]

Na prvi sliki je bila prikazana splošna predstavitev spojine s skupino Bencil: C₆H₅Pogl₂-R, kjer je r lahko kateri koli drug molekulski fragment ali atom. Tako lahko različni r pridobi veliko primerov; Nekateri preprosti, drugi samo za določeno območje strukture ali večjega sklopa.

Benzilski alkohol na primer izhaja iz zamenjave R z OH: C₆H₅Pogl₂-Oh. Če je namesto OH to skupina NH₂, Potem se pojavi spojina bencelamina: c₆H₅Pogl₂-Nh₂.

Vam lahko služi: natrijev borohidrid (NABH4): struktura, lastnosti, uporabe

Če je atom, ki nadomešča r, BR, je spojina, ki izvira₆H₅Pogl₂-Br; R po co₂CL izvira iz estra, benhil klorokarbonat (ali karobenzoksil klorid); in och₃ Izvira benzil metil eter, c₆H₅Pogl₂-Och₃.

Tudi (čeprav sploh ne pravilno), R lahko prevzame osamljeni elektron: benzilni radikal, c₆H₅Pogl₂·, Produkt izdaje radikalnega r ·. Drug primer, čeprav ni vključen v sliko, je fenilacetonitril ali benchilo cianid, c₆H₅Pogl₂-Cn.

Obstajajo spojine, kjer skupina Benchilo komaj predstavlja določeno regijo. Ko je tako, se kratica BN običajno uporablja za poenostavitev strukture in njenih ilustracij.

Benzilni vodiki

Zgornje spojine imajo skupno ne le aromatičnega ali fenilnega obroča, ampak tudi benzil vodičeve; To so tisti, ki pripadajo SPO ogljiku³.

Takšni vodiki lahko predstavljamo kot: bn-ch₃, Bn-ch₂R ali bn-chr₂. Spojina Bn-Cr₃ Manjka mu benzil vodika, zato je njegova reaktivnost manjša od reaktivnosti.

Ti vodiki so različni od tistih, ki so običajno povezani z ogljikom³.

Na primer razmislite o metanu, cho₄, ki je mogoče zapisati tudi kot CHO₃-H. Za prekinitev povezave CHO₃-H v heterolitični rupturi (radikalna tvorba) je treba dostaviti določeno količino energije (104kJ/mol).

Vendar pa energija za isto vezavo crupturo c₆H₅Pogl₂-H je nižji v primerjavi z metanom (85 kJ/mol). Biti manj energije, pomeni, da radikalen c₆H₅Pogl₂· Je bolj stabilen kot Cho₃·. Enako se zgodi v večji ali manjši meri z drugimi benzilnimi vodiki.

Posledično so benzilni vodiki bolj reaktivni pri ustvarjanju radikalov ali karbokacij, ki so bolj stabilni od tistih, ki jih povzročajo drugi vodiki. Ker? Na vprašanje je odgovorjeno v naslednjem razdelku.

Vam lahko služi: benzoijska kislina (C6H5COOH)

Benzične karbokacije in radikali

Radikal C je bil že upoštevan₆H₅Pogl₂·, Manjkajoča benzil karbokacija: c₆H₅Pogl₂⁺. V prvem je izginil in osamljen elektron, v drugem pa elektronski pomanjkanje. Obe vrsti sta zelo reaktivni in predstavljata prehodne spojine, iz katerih izvirajo končni produkti reakcije.

Carbon sp³, Po izgubi enega ali dveh elektronov, ki tvorijo radikalno ali karbokacijo, lahko sprejmete hibridizacijo SP² (Trigonalna ravnina), tako da je med njenimi elektronskimi skupinami najmanj možno odbojnost. Ampak, če postane sp², Tako kot ogljikovi aromatični obroč se lahko zgodi konjugacija? Odgovor je pritrdilen.

Resonanca v skupini Bencilo

Ta konjugacija ali resonanca je ključni dejavnik pri razlagi stabilnosti teh benzilnih vrst ali bencila. Na naslednji sliki je prikazan tak pojav:

Konjugacija ali resonanca v skupini Benchilo. Drugi vodiki so bili izpuščeni za poenostavitev slike. Vir: Gabriel Bolívar.

Upoštevajte, da je bil eden od benzilnih vodikov orbital str Z izginotnim elektronom (radikalno, 1e^-) ali praznina (karbokacija, +). Kot je razvidno, ta orbital str Je vzporeden z aromatičnim sistemom (sivi in ​​modri krogi), dvojna puščica pa kaže na začetek konjugacije.

Tako lahko izginete elektron in pozitivno obremenitev prenese ali razprši z aromatičnim obročem, saj paralelizem njegovih orbitalov nakloni geometrijsko. Vendar te niso v nobeni orbitali str aromatičnega obroča; Samo v tistih, ki pripadajo ogljikom na Orto položajih in za CH₂.

Vam lahko služi: kvantitativna analiza v kemiji: meritve, priprava

Zato je prozorna modri krogi nad sivimi: v njih je negativna ali pozitivna gostota radikalne ali karbokacije koncentrirana.

Drugi radikali

Omeniti velja, da se ta konjugacija ali resonanca ne moreta pojaviti v ogljikih SP³ bolj oddaljen od aromatičnega obroča.

Na primer radikalen c₆H₅Pogl₂Pogl₂· Veliko bolj nestabilno je, ker izginotega elektrona ni mogoče konjugirati z obročem, ko je skupina vložena₂ Vmes in s SP hibridizacijo³. Enako velja za C₆H₅Pogl₂Pogl₂⁺.

Reakcije

Če povzamemo: benzil vodiki so nagnjeni k reakciji, bodisi ustvarjajo radikalno ali karbokacijo, kar se konča, kar povzroči končni produkt reakcije. Zato reagirajo prek mehanizma SN₁.

Primer je sestavljen iz bromacije toluena pod ultravijoličnim sevanjem:

C₆H₅Pogl₃ + 1/2br₂ => C₆H₅Pogl₂Br

C₆H₅Pogl₂Br + 1/2br₂ => C₆H₅Chbr₂

C₆H₅Chbr₂ + 1/2br₂ => C₆H₅Cbr₃

Pravzaprav v tej reakciji obstajajo BR · radikali.

Po drugi strani pa skupina Benchilo sama reagira, da zaščiti skupine OH ali NH₂ V preprosti nadomestni reakciji. Tako je lahko ROH alkohol "benzilad" z uporabo benchilo bromida in drugih reagentov (Koh ali NaH):

ROH + BNBR => ROBN + HBR

Robn je benzilni eter, ki mu je mogoče vrniti njegovo prvotno skupino OH, če je podvržen reduktivnemu mediju. Ta eter mora ostati nespremenjen, medtem ko se v spojini izvajajo druge reakcije.

Reference

1. Morrison, r.T. In Boyd, r. N. (1987). Organska kemija. (5. izdaja). Addison-Wesley Iberoamericana.
2. Carey, f. Do. (2008). Organska kemija. (6. izdaja). McGraw-Hill, Intermerica, uredniki S.Do.
3. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amine. (10. izdaja.). Wiley Plus.
4. Wikipedija. (2019). Benzilna skupina. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
5. Doktor. Donald l. Robertson. (5. december 2010). Fenil ali benzil? Okrevano od: domov.Miracosta.Edu
6. Gamini Gunawardena. (12. oktober 2015). Benzilna karbokacija. Kemija librettexts. Okrevano od: kem.Librettexts.org