Benzylwasserstoff Bencil, Karbokationen, Benzylradikale

Er Benchilo oder Benzyl Es ist eine gemeinsame Ersatzgruppe in der organischen Chemie, deren Formel C ist₆H₅CH₂- oder bn-. Strukturell besteht es einfach aus der Vereinigung einer Methylengruppe, Cho₂, Mit einer Phenylgruppe, c₆H₅; Das heißt, ein sp³ Direkt mit einem Benzolring verbunden.

Daher kann die Bankgruppe als aromatischer Ring an einer kleinen Kette angesehen werden. In einigen Texten wird die Verwendung der BN -Abkürzung anstelle von C bevorzugt₆H₅CH₂-, Erkennen es leicht in jeder Verbindung; vor allem, wenn es mit einem Sauerstoff- oder Stickstoffatom, O-BN oder NBN verbunden ist₂, bzw.

Bencilo -Gruppe. Quelle: Ingraralhaosului [Public Domain]

Diese Gruppe ist auch implizit in einer Reihe von weithin bekannten Verbindungen. Zum Beispiel zu Benzoesäure, C₆H₅COOH könnte als Benchilo betrachtet werden³ hat eine erschöpfende Oxidation erlitten; oder Benzaldehyd, C₆H₅Cho, der partiellen Oxidation; und Benzylalkohol, C₆H₅CH₂Oh, noch weniger oxidiert.

Ein weiteres etwas offensichtliches Beispiel für diese Gruppe ist in Tolueno, C₆H₅CH₃, Dies kann eine bestimmte Anzahl von Reaktionen nach der ungewöhnlichen Stabilität aufgrund von Radikalen oder benzylischen Karbokationen erleiden. Die Bencilo -Gruppe dient jedoch zum Schutz der OH- oder NH -Gruppen₂ von Reaktionen, die das Produkt zu synthetisieren, die das Produkt unbehaglich modifizieren.

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Beispiele für Verbindungen mit Grupo -Benchilo

BENCILO -GROUP -Verbindungen. Quelle: Jü [Public Domain]

Im ersten Bild wurde die allgemeine Darstellung einer Verbindung mit einer Bencil -Gruppe gezeigt: C₆H₅CH₂-R, wo r ein anderes molekulares Fragment oder Atom sein kann. Daher kann unterschiedlicher R eine hohe Anzahl von Beispielen erhalten; Einige einfache, andere nur für eine bestimmte Region einer Struktur oder größerer Set.

Benzylalkohol stammt zum Beispiel aus dem Ersatz von R durch OH: C₆H₅CH₂-Oh. Wenn es anstelle von OH die NH -Gruppe ist₂, Dann entsteht die Bencelamin -Verbindung: C₆H₅CH₂-NH₂.

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Wenn das Atom, das R ersetzt, BR ist, ist die Verbindung, die entstanden ist₆H₅CH₂-Br; R durch co₂CL entsteht ein Ester, ein Benchil -Chlorokarbonat (oder Carobenzoxylchlorid); und Och₃ entsteht den Benzil -Methylether, C₆H₅CH₂-Och₃.

Selbst (obwohl überhaupt nicht korrekt), kann R durch ein einsames Elektron angenommen werden: das Benzylradikal, C₆H₅CH₂· Produkt der Freisetzung des radikalen r ·. Ein weiteres Beispiel, obwohl es nicht im Bild enthalten ist, ist das Phenylacetonitril oder das Benchilo -Cyanid, C₆H₅CH₂-CN.

Es gibt Verbindungen, in denen die Benchilo -Gruppe kaum einen bestimmten Bereich darstellt. Wenn ja, wird die BN -Abkürzung normalerweise verwendet, um die Struktur und ihre Abbildungen zu vereinfachen.

Benzylhydrogene

Die obigen Verbindungen haben nicht nur den aromatischen oder Phenylring, sondern auch Benzylhydrogene; Dies sind diejenigen, die zum SPO -Kohlenstoff gehören³.

Solche Hydrlene können dargestellt werden als: Bn-Ch-ch₃, Bn-ch₂R oder bn-chr₂. Die BN-CR-Verbindung₃ Es fehlt Benzyl -Wasserstoff, und daher ist seine Reaktivität geringer als die der anderen.

Diese Hydrlene unterscheiden sich von denen, die normalerweise mit einem SP A -Kohlenstoff verbunden sind³.

Betrachten Sie zum Beispiel Methane, Cho₄, das kann auch als Cho geschrieben werden₃-H. Um den Cho -Link zu brechen₃-H In einer heterolytischen Bruch (radikale Bildung) muss eine bestimmte Menge an Energie (104 kJ/mol) geliefert werden.

Energie für den gleichen Bindungsbruch C jedoch₆H₅CH₂-H ist im Vergleich zu Methan (85 kJ/mol) niedriger. Weniger Energie zu sein, impliziert, dass das radikale c₆H₅CH₂· Es ist stabiler als Cho₃·. Gleiches gilt für einen größeren oder weniger Grad mit anderen Benzylhydrogenen.

Folglich sind Benzylhydrogene reaktiver, wenn sie Radikale oder Karbokalkationen stabiler erzeugen. Weil? Die Frage wird im folgenden Abschnitt beantwortet.

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Bennyic Carbocations und Radikale

Das radikale C wurde bereits in Betracht gezogen₆H₅CH₂·, Fehlende Benzylcarbokation: C₆H₅CH₂⁺. Im ersten gibt es ein verschwundenes und einsames Elektron und im zweiten einen elektronischen Mangel. Die beiden Arten sind sehr reaktiv und repräsentieren transiente Verbindungen, aus denen die Endprodukte der Reaktion stammen.

Kohlenstoff sp³, Nachdem Sie ein oder zwei Elektronen verloren haben, um die radikale bzw. Carbocation zu bilden, können Sie die SP -Hybridisierung übernehmen² (Trigonale Ebene), so dass es die am wenigsten mögliche Abstoßung zwischen seinen elektronischen Gruppen gibt. Aber wenn es sp spielt², Kann wie die Kohlenstoffe des aromatischen Rings eine Konjugation auftreten? Die Antwort ist ja.

Resonanz in der Bencilo -Gruppe

Diese Konjugation oder Resonanz ist der Schlüsselfaktor für die Erklärung der Stabilität dieser Benzylspezies oder Bencil. Im folgenden Bild wird ein solches Phänomen veranschaulicht:

Konjugation oder Resonanz in der Bankgruppe. Die anderen Hydrogene wurden weggelassen, um das Bild zu vereinfachen. Quelle: Gabriel Bolívar.

Beachten P Mit einem verschwundenen Elektron (radikal, 1e^-) oder Leere (Carbocation, +). Wie zu sehen ist, dieses Orbital P Es ist parallel zum aromatischen System (die grauen und blauen Kreise), wobei der Doppelpfeil den Beginn der Konjugation anzeigt.

So kann sowohl das verschwundene Elektron als auch die positive Belastung durch den aromatischen Ring übertragen oder verteilt werden. Diese befinden sich jedoch nicht in einem Orbital P des aromatischen Rings; Nur in denjenigen, die zu Kohlenstoffen in Ortho -Positionen und für die CH angehören₂.

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Aus diesem Grund sind klare blaue Kreise über den Grautönen hervorgegangen: In ihnen ist die negative oder positive Dichte des Radikals oder der Carbokation konzentriert.

Andere Radikale

Es ist erwähnenswert, dass diese Konjugation oder Resonanz in SP -Kohlenstücken nicht auftreten kann³ mehr vom aromatischen Ring entfernt.

Zum Beispiel radikal c₆H₅CH₂CH₂· Es ist viel instabiler, weil das verschwundene Elektron nicht mit dem Ring konjugiert werden kann, wenn die Gruppe eingereicht wird₂ Zwischen und mit SP -Hybridisierung³. Das gleiche gilt für c₆H₅CH₂CH₂⁺.

Reaktionen

Zusammenfassend: Benzylhydrogene sind anfällig für Reaktionen und erzeugen entweder eine radikale oder carbokation, die wiederum das Endprodukt der Reaktion verursacht. Daher reagieren sie durch einen SN -Mechanismus₁.

Ein Beispiel besteht aus Toluolbromation unter ultraviolettem Strahlung:

C₆H₅CH₃ + 1/2br₂ => C₆H₅CH₂Br

C₆H₅CH₂BR + 1/2br₂ => C₆H₅Chbr₂

C₆H₅Chbr₂ + 1/2br₂ => C₆H₅CBR₃

Tatsächlich gibt es in dieser Reaktion Br · Radikale.

Andererseits reagiert die Benchilo -Gruppe selbst, um die OH- oder NH -Gruppen zu schützen₂ In einer einfachen Ersatzreaktion. Somit kann ein ROH -Alkohol "Benzilad" mit Benchilo -Bromid und anderen Reagenzien (Koh oder Nah) sein:

ROH + BNBR => ROBN + HBR

Robn ist ein Benzylether, zu dem seine erste OH -Gruppe zurückgegeben werden kann, wenn er einem reduktiven Medium ausgesetzt ist. Dieser Äther muss unverändert bleiben, während andere Reaktionen in der Verbindung durchgeführt werden.

Verweise

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