벤질 또는 벤질은 화학식 C 인 통상의 유기 화학의 치환기 인 6 H 5 CH 2 또는 BN -. 구조적으로는 메틸렌 기 CH 2 와 페닐기 C 6 H 5의 결합으로 구성됩니다 . 즉, 벤젠 고리에 직접 연결된 sp 3 탄소 입니다.
따라서 벤질 기는 작은 사슬에 부착 된 방향족 고리로 볼 수 있습니다. 일부 텍스트에서는 C 6 H 5 CH 2 대신 약어 Bn을 사용하는 것이 선호 되며 어떤 화합물에서도 쉽게 인식됩니다. 특히 그것이 산소 또는 질소 원자, O-Bn 또는 NBn 2 각각에 부착 될 때 .
벤질 기. 출처 : IngerAlHaosului
이 그룹은 널리 알려진 여러 화합물에서도 암시 적으로 발견됩니다. 예를 들어, 벤조산, C 6 H 5 COOH는 sp 3 탄소 가 완전히 산화 된 벤질로 간주 될 수 있습니다 . 또는 부분 산화로부터의 벤즈알데히드, C 6 H 5 CHO; 및 벤질 알코올, C 6 H 5 CH 2 OH, 훨씬 덜 산화 됨.
이 그룹의 또 다른 다소 명백한 예는 톨루엔, C 6 H 5 CH 3 에서 찾을 수 있으며 , 이는 벤질 라디칼 또는 카보 양이온으로 인한 비정상적인 안정성의 결과로 특정 수의 반응을 겪을 수 있습니다. 그러나, 벤질 기는 합성 될 생성물을 바람직하지 않게 변형시키는 반응으로부터 OH 또는 NH 2기를 보호하는 역할을 한다.
벤질기를 갖는 화합물의 예
벤질 기 화합물. 출처 : Jü
첫 번째 이미지에서 벤질 그룹을 갖는 화합물의 일반적인 표현이 표시되었습니다. C 6 H 5 CH 2 -R, 여기서 R은 다른 분자 조각 또는 원자 일 수 있습니다. 따라서, R을 변경함으로써 많은 수의 예를 얻을 수있다. 일부는 단순하고 다른 일부는 더 큰 구조 또는 어셈블리의 특정 영역에만 적용됩니다.
예를 들어, 벤질 알코올은 R : C 6 H 5 CH 2 -OH를 OH로 대체하여 유도됩니다 . OH 대신 NH 2 그룹 이면 벤질 아민 화합물이 발생합니다 : C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
Br이 R을 대체하는 원자 인 경우 생성 된 화합물은 벤질 브로마이드 : C 6 H 5 CH 2 -Br; CO 2 Cl에 대한 R 은 에스테르, 벤질 클로로 카보네이트 (또는 카보 벤 족실 클로라이드)를 생성하고; OCH 3 은 벤질 메틸 에테르, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3을 생성 합니다.
시브는 (비록 완전하게 정확하게), R은 하나의 전자에 의해 추정 될 수있다 : C 벤질 라디칼 6 H 5 CH 2 · 라디칼 R의 제조 · 해방. 또 다른 예는 그림에 포함되어 있지 않지만 페닐 아세토 니트릴 또는 벤질 시안화물, C 6 H 5 CH 2 -CN입니다.
벤질 기가 특정 영역을 거의 나타내지 않는 화합물이 있습니다. 이 경우 구조와 그림을 단순화하기 위해 약어 Bn이 자주 사용됩니다.
벤질 수소
상기 화합물은 공통적으로 방향족 또는 페닐 고리뿐만 아니라 벤질 수소; 이것들은 sp 3 탄소에 속하는 것들입니다 .
이러한 수소는 Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R 또는 Bn-CHR 2 로 나타낼 수 있습니다 . Bn-CR 3 화합물 에는 벤질 수소가 없기 때문에 반응성이 다른 화합물 보다 낮습니다.
이 수소는 일반적으로 sp 3 탄소에 부착되는 수소와 다릅니다 .
예를 들어, CH 3 -H 로도 쓸 수있는 메탄 CH 4를 고려하십시오 . CH 3 -H 결합 이 이종 분해 (라디칼 형성)에서 끊어 지려면 일정량의 에너지 (104kJ / mol)가 공급되어야합니다.
그러나, C의 동일한 파단위한 에너지 6 H 5 CH 2 -H 결합은 하부의 메탄 (85 킬로 / 몰)와 비교된다. 이 에너지가 낮기 때문에 라디칼 C 6 H 5 CH 2 ·가 CH 3 · 보다 더 안정하다는 것을 의미합니다 . 다른 벤질 수소도 마찬가지입니다.
결과적으로 벤질 수소는 다른 수소에 의해 발생하는 것보다 더 안정된 라디칼 또는 탄수화물을 생성하는 데 더 반응성이 있습니다. 왜? 질문에 대한 답은 다음 섹션에서 설명합니다.
탄수화물 및 벤질 라디칼
라디칼 C 6 H 5 CH 2 ·는 벤질 카보 양이온이없는 C 6 H 5 CH 2 + . 첫 번째에는 짝을 이루지 않고 고독한 전자가 있고 두 번째에는 전자적 결함이 있습니다. 두 종은 반응성이 높으며 반응의 최종 생성물이 시작되는 일시적인 화합물을 나타냅니다.
1 개 또는 2 개의 전자를 잃어 라디칼 또는 카보 양이온을 형성 한 sp 3 탄소 는 sp 2 혼성화 (삼각면)를 채택 하여 전자 그룹간에 가능한 반발력이 가장 적습니다. 그러나 그것이 방향족 고리 탄소와 마찬가지로 sp 2 일 경우 공액이 발생할 수 있습니까? 대답은 '예'입니다.
벤질 그룹의 공명
이러한 결합 또는 공명은 이러한 벤질 또는 벤질 유래 종의 안정성을 설명하는 핵심 요소입니다. 다음 이미지는 이러한 현상을 보여줍니다.
벤질 그룹의 접합 또는 공명. 그림을 단순화하기 위해 다른 수소는 생략되었습니다. 출처 : Gabriel Bolívar.
벤질 수소 중 하나가 어디,이 부대 전자의 궤도와는 p (라디칼, 1E는 것을주의 - (탄소 양이온, +), 또는 비어 있음). 보시다시피,이 p 궤도는 방향족 시스템 (회색 및 하늘색 원)과 평행하며 이중 화살표는 접합의 시작을 나타냅니다.
따라서 궤도의 평 행성이 기하학적으로 유리하기 때문에 쌍을 이루지 않은 전자와 양전하 모두 방향족 고리를 통해 전달되거나 분산 될 수 있습니다. 그러나 이들은 방향족 고리의 p 궤도에 위치하지 않습니다. CH 2 와 관련하여 ortho 및 para 위치의 탄소에 속한 것들에서만 .
이것이 밝은 파란색 원이 회색 원보다 두드러지는 이유입니다. 그 안에는 각각 라디칼 또는 탄수화물의 음 또는 양의 밀도가 집중되어 있습니다.
기타 라디칼
이 결합 또는 공명은 방향족 고리에서 더 먼 sp 3 탄소에서 발생할 수 없다는 점을 언급해야합니다 .
예를 들어, 라디칼 C 6 H 5 CH 2 CH 2 ·는 CH 2 그룹 과 sp 3 혼성화 로 인해 짝을 이루지 않은 전자가 고리와 결합 할 수 없기 때문에 훨씬 더 불안정합니다 . C 6 H 5 CH 2 CH 2 + 도 마찬가지입니다 .
반응
요약하자면, 벤질 수소는 반응하기 쉽고 라디칼 또는 탄수화물을 생성하여 결국 반응의 최종 생성물을 생성합니다. 따라서 SN 1 메커니즘을 통해 반응합니다 .
예를 들어 자외선에서 톨루엔의 브롬화가 있습니다.
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
실제로이 반응에서 Br · 라디칼이 생성됩니다.
한편, 벤질 기 자체는 간단한 치환 반응으로 OH 또는 NH 2기를 보호하기 위해 반응합니다. 따라서 ROH 알코올은 벤질 브로마이드 및 기타 시약 (KOH 또는 NaH)을 사용하여 '벤질 화'될 수 있습니다.
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn은 벤질 에테르로, 환원성 매질에 노출되면 초기 OH 그룹이 반환 될 수 있습니다. 이 에테르는 화합물에서 다른 반응이 수행되는 동안 변하지 않아야합니다.
참고 문헌
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