Benzyl hidrogen Bencil, karbokati, radikal benzil

Dia Benchilo atau Benzyl Ia adalah kumpulan pengganti biasa dalam kimia organik yang formulanya adalah c₆H₅Ch₂- atau bn-. Secara strukturnya ia hanya terdiri daripada kesatuan kumpulan metilena, CHO₂, Dengan kumpulan fenil, c₆H₅; Iaitu, SP³ Dihubungkan terus ke cincin benzena.

Oleh itu, kumpulan benchilo dapat dilihat sebagai cincin aromatik yang dilekatkan pada rantai kecil. Dalam sesetengah teks penggunaan singkatan BN lebih disukai daripada c₆H₅Ch₂-, Mengiktirafnya dengan mudah di mana -mana sebatian; Terutama apabila ia dikaitkan dengan atom oksigen atau nitrogen, O-Bn atau Nbn₂, masing -masing.

Kumpulan Bencilo. Sumber: Ingraralhaosului [domain awam]

Kumpulan ini juga secara tersirat dalam satu siri sebatian yang diketahui secara meluas. Contohnya, kepada asid benzoik, c₆H₅COOH, boleh dianggap sebagai Benchilo yang Karbon Kereta³ telah mengalami pengoksidaan menyeluruh; atau benzaldehyde, c₆H₅Cho, pengoksidaan separa; dan alkohol benzil, c₆H₅Ch₂Oh, walaupun kurang teroksida.

Satu lagi contoh yang agak jelas dari kumpulan ini adalah di Tolueno, C₆H₅Ch₃, yang boleh mengalami sejumlah tindak balas berikutan kestabilan luar biasa yang disebabkan oleh radikal atau karbokati benzylic. Walau bagaimanapun, kumpulan Bencilo berfungsi untuk melindungi kumpulan OH atau NH₂ tindak balas yang tidak mengubahsuai produk untuk mensintesis.

[TOC]

Contoh sebatian dengan Grupo Benchilo

Sebatian kumpulan Bencilo. Sumber: Jü [Domain Awam]

Dalam imej pertama, perwakilan umum sebatian dengan kumpulan Bencil ditunjukkan: c₆H₅Ch₂-R, di mana r boleh menjadi serpihan atau atom molekul lain. Oleh itu, bervariasi R boleh mendapatkan bilangan contoh yang tinggi; Beberapa yang mudah, yang lain hanya untuk kawasan tertentu struktur atau set yang lebih besar.

Alkohol benzylic, sebagai contoh, berasal dari menggantikan R dengan OH: c₆H₅Ch₂-Oh. Jika bukannya oh itu kumpulan NH₂, Kemudian sebatian bencelamine timbul: c₆H₅Ch₂-NH₂.

Boleh melayani anda: Natrium borohidrida (NABH4): Struktur, sifat, kegunaan

Jika atom yang menggantikan r adalah br, kompaun berasal adalah bromida benchl: c₆H₅Ch₂-Br; R oleh co₂CL berasal dari ester, chlorocarbonate benchil (atau carobenzoxyl chloride); dan Och₃ berasal dari benzil metil eter, c₆H₅Ch₂-Och₃.

Walaupun (walaupun tidak betul sama sekali), R boleh diandaikan oleh elektron tunggal: radikal benzil, c₆H₅Ch₂·, Produk pelepasan radikal r ·. Contoh lain, walaupun ia tidak termasuk dalam imej, adalah phenylacetonitrile atau benchilo sianide, c₆H₅Ch₂-CN.

Terdapat sebatian di mana kumpulan benchilo hampir tidak mewakili kawasan tertentu. Bila demikian, singkatan BN biasanya digunakan untuk mempermudah struktur dan ilustrasinya.

Benzyl Hydrogens

Sebatian di atas mempunyai persamaan bukan sahaja cincin aromatik atau fenil, tetapi juga hidrogen benzil; Ini adalah yang tergolong dalam karbon SPO³.

Hidrogen sedemikian boleh diwakili sebagai: bn-ch₃, BN-CH₂R atau bn-chr₂. Kompaun BN-CR₃ Ia tidak mempunyai benzil hidrogen, dan oleh itu, kereaktifannya kurang daripada yang lain.

Hidrogen ini berbeza daripada yang biasanya dikaitkan dengan SP karbon³.

Sebagai contoh, pertimbangkan metana, cho₄, yang juga boleh ditulis sebagai cho₃-H. Untuk memecahkan pautan cho₃-H dalam pecah heterolitik (pembentukan radikal), sejumlah tenaga (104kj/mol) mesti dibekalkan.

Walau bagaimanapun, tenaga untuk pecah mengikat yang sama c₆H₅Ch₂-H lebih rendah berbanding dengan metana (85 kJ/mol). Kurang tenaga, menunjukkan bahawa radikal c₆H₅Ch₂· Ia lebih stabil daripada cho₃·. Perkara yang sama berlaku pada tahap yang lebih besar atau lebih rendah dengan hidrogen benzil yang lain.

Oleh itu, benzil hidrogen lebih reaktif apabila menghasilkan radikal atau karbokati yang lebih stabil daripada yang disebabkan oleh hidrogen lain. Kerana? Persoalannya dijawab di bahagian berikut.

Boleh melayani anda: asid benzoik (c6h5cooh)

Karbokati dan radikal benzyic

C radikal sudah dipertimbangkan₆H₅Ch₂·, Karbohidrat benzil yang hilang: c₆H₅Ch₂⁺. Pada mulanya terdapat elektron yang hilang dan kesepian, dan pada kedua kekurangan elektronik. Kedua -dua spesies ini sangat reaktif, dan mewakili sebatian sementara dari mana produk akhir reaksi berasal.

Karbon sp³, Setelah kehilangan satu atau dua elektron untuk membentuk radikal atau karbokati, anda boleh mengguna pakai hibridisasi SP² (satah trigonal), sehingga ada penolakan yang paling mungkin di kalangan kumpulan elektroniknya. Tetapi, jika ia menjadi SP², Seperti karbon cincin aromatik, bolehkah konjugasi berlaku? Jawapannya ya.

Resonans dalam kumpulan bencilo

Konjugasi atau resonans ini merupakan faktor utama dalam menjelaskan kestabilan spesies benzil ini atau Bencil. Dalam imej berikut fenomena seperti digambarkan:

Konjugasi atau resonans dalam kumpulan benchilo. Hidrogen yang lain ditinggalkan untuk memudahkan gambar. Sumber: Gabriel Bolívar.

Perhatikan bahawa di mana salah satu hidrogen benzil adalah orbital p Dengan elektron yang hilang (radikal, 1e^-), atau kekosongan (carbocation, +). Seperti yang dapat dilihat, orbital ini p Ia selari dengan sistem aromatik (lingkaran kelabu dan biru), dengan anak panah berganda yang menunjukkan permulaan konjugasi.

Oleh itu, kedua -dua elektron yang hilang dan beban positif boleh dipindahkan atau tersebar oleh cincin aromatik, kerana paralelisme orbitalsnya nikmatnya secara geometrik. Walau bagaimanapun, ini tidak terletak di mana -mana orbital p cincin aromatik; Hanya pada mereka yang dimiliki oleh karbon di kedudukan ortho dan untuk ch₂.

Boleh melayani anda: Analisis kuantitatif dalam kimia: pengukuran, penyediaan

Itulah sebabnya lingkaran biru jelas menonjol di atas kelabu: di dalamnya kepadatan negatif atau positif radikal atau karbokation masing -masing tertumpu.

Radikal lain

Perlu dinyatakan bahawa konjugasi atau resonans ini tidak dapat berlaku di karbon SP³ lebih jauh dari cincin aromatik.

Contohnya, radikal c₆H₅Ch₂Ch₂· Ia lebih tidak stabil kerana elektron yang hilang tidak dapat dikonjugasi dengan cincin ketika kumpulan difailkan₂ di antara dan dengan hibridisasi SP³. Perkara yang sama berlaku untuk c₆H₅Ch₂Ch₂⁺.

Reaksi

Ringkas. Oleh itu, mereka bertindak balas melalui mekanisme SN₁.

Contohnya terdiri daripada bromasi toluena di bawah sinaran ultraviolet:

C₆H₅Ch₃ + 1/2br₂ => C₆H₅Ch₂Br

C₆H₅Ch₂Br + 1/2br₂ => C₆H₅Chbr₂

C₆H₅Chbr₂ + 1/2br₂ => C₆H₅Cbr₃

Malah, dalam reaksi ini terdapat radikal Br ·.

Sebaliknya, kumpulan benchilo sendiri bertindak balas untuk melindungi kumpulan OH atau NH₂ Dalam reaksi pengganti mudah. Oleh itu, alkohol ROH boleh 'benzilad' menggunakan bromida benchilo dan reagen lain (KOH atau NAH):

ROH + bnbr => robn + hbr

Robn adalah benzil eter, yang mana kumpulan OH awalnya dapat dikembalikan jika dia tertakluk kepada medium reduktif. Eter ini mesti kekal tidak berubah sementara reaksi lain dijalankan di kawasan tersebut.

Rujukan

1. Morrison, r.T. Dan Boyd, r. N. (1987). Kimia organik. (Edisi ke -5). Addison-Wesley Iberoamericana.
2. Carey, f. Ke. (2008). Kimia organik. (Edisi ke -6). McGraw-Hill, Intermerica, Editores s.Ke.
3. Graham Solomons t.W., Craig b. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amina. (Edisi ke -10.). Wiley Plus.
4. Wikipedia. (2019). Kumpulan benzyl. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
5. Dr. Donald l. Robertson. (5 Disember 2010). Fenil atau benzil? Pulih dari: rumah.Miracosta.Edu
6. Gamini Gunawardena. (12 Oktober 2015). Carbocation benzylic. Kimia Librettexts. Pulih dari: chem.Libretxts.org