- דוגמאות לתרכובות עם קבוצת בנזיל
- בנזיל הידרוגנים
- קרבוקציות ורדיקלים בנזיליים
- תהודה בקבוצת הבנזיל
- רדיקלים אחרים
- תגובות
- הפניות
בנזיל או בנזיל היא קבוצה substituent ב כימיים אורגניים נפוצים הנוסחה שלו היא C 6 H 5 CH 2 - או BN. מבחינה מבנית, זה מורכב פשוט של האיחוד של קבוצת מתילן, CH 2 , עם קבוצת פניל, C 6 H 5 ; כלומר, פחמן sp 3 המקושר ישירות לטבעת בנזן.
לכן ניתן לראות בקבוצת הבנזיל טבעת ארומטית המחוברת לשרשרת קטנה. בטקסטים מסוימים, שימוש BN הקיצור עדיף במקום C 6 H 5 CH 2 -, שיזהה בקלות בכל מתחם; במיוחד כאשר הוא מחובר לאטום חמצן או חנקן, O-Bn או NBn 2 , בהתאמה.
קבוצת בנזיל. מקור: IngerAlHaosului
קבוצה זו נמצאת גם באופן מרומז במספר תרכובות ידועות מאוד. לדוגמה, חומצה בנזואית, C 6 H 5 COOH, יכול להיחשב בנזיל אשר sp 3 פחמן יש חמצון ממצה עבר; או benzaldehyde, C 6 H 5 CHO, מפני התחמצנות חלקית; ו בנזיל אלכוהול, C 6 H 5 CH 2 OH, אפילו פחות מחומצן.
ניתן למצוא דוגמה נוספת במידה ברורה של הקבוצה הזאת טולואן, C 6 H 5 CH 3 , אשר יכול לעבור מספר מסוים של תגובות כתוצאה של היציבות היוצאת דופן הנובע רדיקלים או קרבוקטיון benzylic. עם זאת, קבוצת הבנזיל משמשת להגנה על קבוצות ה OH או NH 2 מפני תגובות אשר באופן בלתי רצוי לשנות את המוצר לסינתזה.
דוגמאות לתרכובות עם קבוצת בנזיל
תרכובות קבוצת בנזיל. מקור: Jü
בתמונה הראשונה את הייצוג הרחב של תרכובת עם קבוצה בנזיל הוצג: C 6 H 5 CH 2 -R, כאשר R יכול להיות כל קטע מולקולרי אחר או אטום. לפיכך, על ידי משתנה של R, ניתן להשיג מספר רב של דוגמאות; חלקם פשוטים, אחרים רק עבור אזור ספציפי במבנה גדול יותר או במכלול.
בנזיל אלכוהול, למשל, נגזר החלפת OH עבור R: C 6 H 5 CH 2 -OH. אם במקום OH הוא NH 2 בקבוצה , אז במתחם benzylamine מתעוררת: C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
אם Br הוא האטום המחליפה R, במתחם המתקבל הוא ברומיד בנזיל: C 6 H 5 CH 2 -Br; R עבור CO 2 Cl מוליד אסתר, בנזיל כלורוקארבונט (או קרבובנזוקסיל כלוריד); ו Och 3 מוליד את האתר מתיל בנזיל, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3 .
כולל (אם כי לא לגמרי נכון), ניתן להניח את R על ידי אלקטרון בודד: רדיקל הבנזיל, C 6 H 5 CH 2 ·, תוצר של שחרור הרדיקלי R ·. דוגמא נוספת, אם כי לא נכלל בתמונה, הוא ציאניד phenylacetonitrile או בנזיל, C 6 H 5 CH 2 -CN.
ישנם תרכובות בהן קבוצת הבנזיל כמעט אינה מייצגת אזור מסוים. כאשר זהו המקרה, לרוב משתמשים בקיצור Bn כדי לפשט את המבנה ואת איוריו.
בנזיל הידרוגנים
לתרכובות לעיל משותפות לא רק טבעת ארומטית או פניל, אלא גם הידרוגנים בנזיליים; אלה הם השייכים לפחמן sp 3 .
ניתן לייצג הידרוגנים כאלה: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R או Bn-CHR 2 . לתרכובת Bn-CR 3 חסר מימן בנזיל, ולכן תגובתו פחותה מזו של האחרים.
הידרוגנים אלה שונים מאלו המחוברים בדרך כלל לפחמן sp 3 .
לדוגמה, שקול מתאן, CH 4 , שניתן גם לכתוב כ- CH 3 -H. על מנת שייפרק הקשר CH 3 -H במחשוף הטרוליטי (היווצרות רדיקלית), יש לספק כמות מסוימת של אנרגיה (104kJ / mol).
עם זאת, את האנרגיה עבור אותה השבירה של C 6 H 5 CH 2 -H אגח מושווה תחתונה לזה של מתאן (85 kJ / mol). מכיוון שאנרגיה זו נמוכה יותר, הדבר מרמז שהרדיקל C 6 H 5 CH 2 הוא יציב יותר מ- CH 3 ·. כך קורה במידה רבה יותר או פחות עם הידרוגנים בנזיליים אחרים.
כתוצאה מכך, הידרוגנים בנזיליים מגיבים יותר ביצירת רדיקלים או פחמימות יציבים יותר מאלו הנגרמים על ידי הידרוגנים אחרים. למה? השאלה נענקת בחלק הבא.
קרבוקציות ורדיקלים בנזיליים
הרדיקלי C 6 H 5 CH 2 כבר נחשב, חסר את הפחמה בנזיל: C 6 H 5 CH 2 + . בראשון יש אלקטרון שאינו מותאם ובודד, ובשני מחסור אלקטרוני. שני המינים מגיבים מאוד, ומייצגים תרכובות חולפות שמקורן בתוצרי הסיום של התגובה.
פחמן ה- Sp 3 , לאחר שאיבד אלקטרונים או שניים ליצירת הרדיקל או הפחמן , בהתאמה, יכול לאמץ הכלאה של sp 2 (מישור טריגונאלי), באופן שישנו את הדחייה הכי פחות אפשרית בין הקבוצות האלקטרוניות שלו. אבל אם זה במקרה 2 , בדיוק כמו פחמימות טבעתיות ארומטיות, האם יכול להיווצר צימוד? התשובה היא כן.
תהודה בקבוצת הבנזיל
צימוד או תהודה זו הם גורם המפתח להסביר את היציבות של מינים אלה שמקורם בנזיל או בנזיל. התמונה הבאה ממחישה תופעה כזו:
קשר או תהודה בקבוצת הבנזיל. שאר ההידרוגנים הושמטו כדי לפשט את התמונה. מקור: גבריאל בוליבר.
שימו לב שבמקום שהיה באחד ההידרוגנים הבנזיליים, היה אורביטל p עם אלקטרון לא מותאם (רדיקלי, 1e - ), או ריק (קרבוקציה, +). כפי שניתן לראות, מסלול p זה מקביל למערכת הארומטית (העיגולים האפורים והכחולים בהירים), כאשר החץ הכפול מציין את תחילת ההתייחדות.
כך ניתן להעביר או לפזר את האלקטרון הלא מותאם וגם את המטען החיובי דרך הטבעת הארומטית, מכיוון שההקבלה של האורביטלים שלהם מעדיפה זאת באופן גיאומטרי. עם זאת, אלה אינם נמצאים בשום מסלול מהטבעת הארומטית; רק באלו השייכים לפחמימות בתנוחות אורטו ופרה ביחס ל- CH 2 .
זו הסיבה שהעיגולים הכחולים בהירים בולטים מעל האפורים: בהם מרוכז הצפיפות השלילית או החיובית של הרדיקל או הקרבוקציה, בהתאמה.
רדיקלים אחרים
יש להזכיר כי מצמד או תהודה זו אינם יכולים להתרחש בספ 3 פחמן המרוחקים יותר מהטבעת הארומטית.
לדוגמה, הרדיקלי C 6 H 5 CH 2 CH 2 · הרבה יותר יציב מכיוון שהאלקטרון הלא מותאם לא יכול להתייחד עם הטבעת בגלל קבוצת CH 2 המתערבת והכלאה sp 3 . הדבר נכון גם ל- C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
תגובות
לסיכום: הידרוגנים בנזיליים מועדים להגיב, או שיוצרים רדיקל או פחמן, מה שבסופו של דבר גורם לתוצר הסופי של התגובה. לכן הם מגיבים באמצעות מנגנון SN 1 .
דוגמא לכך היא הברום של טולואן תחת קרינה אולטרה סגולה:
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
למעשה, בתגובה זו נוצרים בר-רדיקלים.
מצד שני, קבוצת הבנזיל עצמה מגיבה להגנה על קבוצות OH או NH 2 בתגובת התחלופה פשוטה. לפיכך, אלכוהול ROH יכול להיות 'בנזילט' באמצעות בנזיל ברומיד וריגנטים אחרים (KOH או NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn הוא אתר בנזיל, אליו ניתן להחזיר את קבוצת OH הראשונית שלו אם הוא נתון למדיום רדוקטיבי. אתר זה צריך להישאר ללא שינוי בזמן שתגובות אחרות מתבצעות על המתחם.
הפניות
- מוריסון, RT ובויד, RN (1987). כימיה אורגנית. (המהדורה החמישית). אדיסון ווסלי איברואמריקנה.
- קארי, FA (2008). כימיה אורגנית. (מהדורה 6). מקגרו היל, אינטרמריקה, Editores SA
- גרהם סולומונס TW, קרייג ב. פרלה. (2011). כימיה אורגנית. אמינים. (מהדורה 10). וויילי פלוס.
- ויקיפדיה. (2019). קבוצת בנזיל. התאושש מ: en.wikipedia.org
- ד"ר דונלד ל. רוברטסון. (5 בדצמבר 2010). פניל או בנזיל? התאושש מ: home.miracosta.edu
- גמיני ג'ונווארדנה. (2015, 12 באוקטובר). קרבוקציה בנזילית. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org