- Contoh senyawa dengan gugus benzil
- Hidrogen benzil
- Karbokasi dan radikal benzil
- Resonansi dalam kelompok benzil
- Radikal lainnya
- Reaksi
- Referensi
The benzil atau benzil adalah kelompok substituen dalam kimia organik umum yang formula C 6 H 5 CH 2 - atau Bn. Secara struktural, ini hanya terdiri dari penyatuan gugus metilen, CH 2 , dengan gugus fenil, C 6 H 5 ; yaitu, karbon sp 3 yang terhubung langsung ke cincin benzen.
Oleh karena itu, gugus benzil dapat dilihat sebagai cincin aromatik yang terikat pada rantai kecil. Dalam beberapa teks, penggunaan singkatan Bn lebih disukai daripada C 6 H 5 CH 2 -, yang mudah dikenali dalam senyawa apapun; terutama jika ia terikat pada atom oksigen atau nitrogen, O-Bn atau NBn 2 .
Kelompok benzil. Sumber: IngerAlHaosului
Gugus ini juga ditemukan secara implisit dalam sejumlah senyawa yang dikenal luas. Sebagai contoh, asam benzoat, C 6 H 5 COOH, dapat dianggap sebagai benzil yang karbon sp 3-nya telah mengalami oksidasi lengkap; atau benzaldehida, C 6 H 5 CHO, dari oksidasi parsial; dan benzil alkohol, C 6 H 5 CH 2 OH, bahkan lebih sedikit teroksidasi.
Contoh lain yang agak jelas dari kelompok ini dapat ditemukan pada toluena, C 6 H 5 CH 3 , yang dapat mengalami sejumlah reaksi sebagai akibat dari stabilitas yang tidak biasa yang dihasilkan dari radikal benzil atau karbokation. Namun, gugus benzil berfungsi untuk melindungi gugus OH atau NH 2 dari reaksi yang tidak diinginkan mengubah produk yang akan disintesis.
Contoh senyawa dengan gugus benzil
Senyawa golongan benzil. Sumber: Jü
Pada gambar pertama, representasi umum senyawa dengan gugus benzil ditunjukkan: C 6 H 5 CH 2 -R, di mana R dapat berupa fragmen molekul atau atom lainnya. Jadi, dengan memvariasikan R sejumlah besar contoh dapat diperoleh; beberapa sederhana, yang lain hanya untuk wilayah tertentu dari struktur atau perakitan yang lebih besar.
Benzil alkohol, misalnya, diturunkan dari penggantian OH untuk R: C 6 H 5 CH 2 -OH. Jika alih-alih OH itu adalah gugus NH 2 , maka senyawa benzylamine muncul: C 6 H 5 CH 2 -NH 2 .
Jika Br adalah atom yang menggantikan R, senyawa yang dihasilkan adalah benzil bromida: C 6 H 5 CH 2 -Br; R untuk CO 2 Cl menimbulkan ester, benzil klorokarbonat (atau karbobenzoksil klorida); dan OCH 3 menimbulkan benzil metil eter, C 6 H 5 CH 2 -OCH 3 .
Inklusif (meskipun tidak sepenuhnya benar), R dapat diasumsikan oleh satu elektron: radikal benzil, C 6 H 5 CH 2 ·, produk pembebasan radikal R ·. Contoh lain, meskipun tidak termasuk dalam gambar, adalah fenilasetonitril atau benzil sianida, C 6 H 5 CH 2 -CN.
Ada senyawa yang gugus benzilnya hampir tidak mewakili daerah tertentu. Dalam kasus ini, singkatan Bn sering digunakan untuk menyederhanakan struktur dan ilustrasinya.
Hidrogen benzil
Senyawa di atas memiliki kesamaan tidak hanya cincin aromatik atau fenil, tetapi juga hidrogen benzilik; ini adalah yang termasuk dalam karbon sp 3 .
Hidrogen semacam itu dapat direpresentasikan sebagai: Bn-CH 3 , Bn-CH 2 R atau Bn-CHR 2 . Senyawa Bn-CR 3 kekurangan benzil hidrogen, dan oleh karena itu reaktivitasnya lebih rendah dari yang lain.
Hidrogen ini berbeda dari yang biasanya terikat pada karbon sp 3 .
Misalnya, perhatikan metana, CH 4 , yang juga bisa ditulis sebagai CH 3 -H. Agar ikatan CH 3 -H diputuskan dalam pembelahan heterolitik (pembentukan radikal), sejumlah energi harus disuplai (104kJ / mol).
Namun, energi untuk pemutusan yang sama pada ikatan C 6 H 5 CH 2 -H lebih rendah dibandingkan dengan metana (85 kJ / mol). Karena energi ini lebih rendah, ini berarti bahwa radikal C 6 H 5 CH 2 · lebih stabil daripada CH 3 ·. Hal yang sama terjadi pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil dengan hidrogen benzilik lainnya.
Akibatnya, hidrogen benzilik lebih reaktif dalam menghasilkan radikal atau karbokation yang lebih stabil daripada yang disebabkan oleh hidrogen lain. Mengapa? Pertanyaannya dijawab di bagian selanjutnya.
Karbokasi dan radikal benzil
Radikal C 6 H 5 CH 2 · telah dipertimbangkan, kehilangan benzil karbokation: C 6 H 5 CH 2 + . Yang pertama ada elektron yang tidak berpasangan dan soliter, dan yang kedua ada kekurangan elektron. Kedua spesies ini sangat reaktif, dan mewakili senyawa transien tempat produk akhir reaksi berasal.
Karbon sp 3 , setelah kehilangan satu atau dua elektron untuk membentuk radikal atau karbokation, masing-masing, dapat mengadopsi hibridisasi sp 2 (bidang trigonal), sedemikian rupa sehingga terdapat gaya tolak terkecil yang mungkin terjadi di antara gugus elektroniknya. Tetapi jika kebetulan sp 2 , seperti halnya cincin karbon aromatik, dapatkah terjadi konjugasi? Jawabannya iya.
Resonansi dalam kelompok benzil
Konjugasi atau resonansi ini adalah faktor kunci untuk menjelaskan stabilitas spesies turunan benzil atau benzil ini. Gambar berikut mengilustrasikan fenomena seperti itu:
Konjugasi atau resonansi pada gugus benzil. Hidrogen lainnya dihilangkan untuk menyederhanakan gambar. Sumber: Gabriel Bolívar.
Perhatikan bahwa di mana salah satu hidrogen benzilik berada, terdapat orbital p dengan elektron tidak berpasangan (radikal, 1e - ), atau kosong (karbokation, +). Seperti yang dapat dilihat, orbital p ini sejajar dengan sistem aromatik (lingkaran abu-abu dan biru muda), dengan panah ganda menunjukkan dimulainya konjugasi.
Jadi, baik elektron yang tidak berpasangan maupun muatan positif dapat ditransfer atau didispersikan melalui cincin aromatik, karena paralelisme orbitalnya mendukungnya secara geometris. Namun, ini tidak terletak di orbital p manapun dari cincin aromatik; hanya pada karbon dalam posisi orto dan para sehubungan dengan CH 2 .
Itulah sebabnya lingkaran biru muda menonjol di atas lingkaran abu-abu: di dalamnya massa jenis negatif atau positif dari radikal atau karbokation, masing-masing, terkonsentrasi.
Radikal lainnya
Perlu disebutkan bahwa konjugasi ini atau resonansi tidak dapat terjadi pada sp 3 karbon yang lebih jauh dari cincin aromatik.
Misalnya, radikal C 6 H 5 CH 2 CH 2 · jauh lebih tidak stabil karena elektron yang tidak berpasangan tidak dapat berkonjugasi dengan cincin karena adanya intervensi dari gugus CH 2 dan hibridisasi sp 3 . Hal yang sama berlaku untuk C 6 H 5 CH 2 CH 2 + .
Reaksi
Singkatnya: hidrogen benzilik cenderung bereaksi, baik menghasilkan radikal atau karbokation, yang pada akhirnya menyebabkan produk akhir reaksi. Oleh karena itu, mereka bereaksi melalui mekanisme SN 1 .
Contohnya adalah brominasi toluena di bawah radiasi ultraviolet:
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
Nyatanya, dalam reaksi ini dihasilkan radikal Br.
Di sisi lain, gugus benzil sendiri bereaksi untuk melindungi gugus OH atau NH 2 dalam reaksi substitusi sederhana. Jadi, alkohol ROH dapat 'di-benzilasi' menggunakan benzil bromida dan reagen lain (KOH atau NaH):
ROH + BnBr => ROBn + HBr
ROBn adalah benzil eter, yang gugus OH awalnya dapat dikembalikan jika diberikan media reduktif. Eter ini harus tetap tidak berubah sementara reaksi lain dilakukan pada senyawa.
Referensi
- Morrison, RT dan Boyd, RN (1987). Kimia organik. (Edisi ke-5). Addison-Wesley Iberoamericana.
- Carey, FA (2008). Kimia organik. (Edisi ke-6). McGraw-Hill, Interamerica, Editor SA
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Kimia organik. Amina. (Edisi ke-10.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2019). Kelompok benzil. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Dr. Donald L. Robertson. (5 Desember 2010). Fenil atau Benzil? Diperoleh dari: home.miracosta.edu
- Gamini Gunawardena. (2015, 12 Oktober). Karbokation Benzilik. Kimia LibreTexts. Diperoleh dari: chem.libretexts.org