stringtranslate.com

Фенильная группа

Фенильная радикальная группа

В органической химии фенильная группа или фенильное кольцо представляет собой циклическую группу атомов с формулой C6H5 и часто обозначается символом Ph (архаично φ ) или Ø . Фенильная группа тесно связана с бензолом и может рассматриваться как бензольное кольцо без водорода, которое может быть заменено каким-либо другим элементом или соединением, чтобы служить функциональной группой . Фенильная группа имеет шесть атомов углерода, связанных вместе в гексагональном плоском кольце, пять из которых связаны с отдельными атомами водорода, а оставшийся углерод связан с заместителем . Фенильные группы широко распространены в органической химии . [1] Хотя часто изображается с чередующимися двойными и одинарными связями, фенильная группа химически ароматична и имеет равные длины связей между атомами углерода в кольце. [1] [2]

Номенклатура

Обычно «фенильная группа» является синонимом C 6 H 5 − и представлена ​​символом Ph (архаично, Φ ) или Ø. Бензол иногда обозначается как PhH. Фенильные группы обычно присоединены к другим атомам или группам. Например, трифенилметан ( Ph 3 CH ) имеет три фенильные группы, присоединенные к одному и тому же углеродному центру. Многие или даже большинство фенильных соединений не описываются термином «фенил». Например, хлорпроизводное C 6 H 5 Cl обычно называют хлорбензолом , хотя его можно было бы назвать фенилхлоридом. В особых (и редких) случаях обнаруживаются изолированные фенильные группы: фенильный анион ( C 6 H−5), фенильный катион ( C 6 H+5) и фенильный радикал ( C
6ЧАС•
5).

Хотя Ph и фенил однозначно обозначают C 6 H 5 − , замещенные производные также описываются с использованием фенильной терминологии. Например, C 6 H 4 NO 2 − — это нитрофенил, а C 6 F 5 − — это пентафторфенил. Монозамещенные фенильные группы (то есть дизамещенные бензолы) связаны с реакциями электрофильного ароматического замещения , и продукты следуют схеме замещения арена . Таким образом, данное замещенное фенильное соединение имеет три изомера: орто (1,2-дизамещение), мета (1,3-дизамещение) и пара (1,4-дизамещение). Дизамещенное фенильное соединение (тризамещенный бензол) может быть, например, 1,3,5-тризамещенным или 1,2,3-тризамещенным. Более высокие степени замещения, примером которых является пентафторфенильная группа, существуют и называются в соответствии с номенклатурой ИЮПАК.

Этимология

Слово « фенил» произошло от французского слова «phényle» , которое, в свою очередь, произошло от греческого слова «φαίνω» (phaino)  — «сияющий», поскольку первые названные фенильные соединения были побочными продуктами производства и очистки различных газов, используемых для освещения . [3] По словам Макмерри, «слово произошло от греческого слова «pheno»  — «я несу свет», в память об открытии бензола Майклом Фарадеем в 1825 году из маслянистого остатка, оставшегося от осветительного газа, используемого в уличных фонарях Лондона». [4]

Структура, связь и характеристика

Фенильные соединения получены из бензола ( C 6 H 6 ), по крайней мере концептуально и часто с точки зрения их производства. С точки зрения своих электронных свойств фенильная группа связана с винильной группой . Она обычно считается индуктивно отводящей группой (-I ) , из-за более высокой электроотрицательности атомов углерода sp 2 , и резонансной донорной группой (+ M ), из-за способности ее π-системы отдавать электронную плотность, когда возможно сопряжение. [5] Фенильная группа является гидрофобной . Фенильные группы имеют тенденцию противостоять окислению и восстановлению. Фенильные группы (как и все ароматические соединения) обладают повышенной стабильностью по сравнению с эквивалентной связью в алифатических (неароматических) группах. Эта повышенная стабильность обусловлена ​​уникальными свойствами ароматических молекулярных орбиталей . [2]

Длина связи между атомами углерода в фенильной группе составляет приблизительно 1,4  Å . [6]

В спектроскопии 1 H- ЯМР протоны фенильной группы обычно имеют химические сдвиги около 7,27 ppm. Эти химические сдвиги зависят от ароматического кольцевого тока и могут меняться в зависимости от заместителей.

Подготовка, возникновение и применение

Фенильные группы обычно вводятся с использованием реагентов, которые ведут себя как источники фенильного аниона или фенильного катиона. Представительные реагенты включают фениллитий ( C 6 H 5 Li ) и фенилмагнийбромид ( C 6 H 5 MgBr ). Электрофилы подвергаются атаке бензола с образованием фенильных производных:

где E + («электрофил») = Cl + , NO+2, SO 3. Эти реакции называются электрофильными ароматическими замещениями .

Фенильные группы встречаются во многих органических соединениях, как природных, так и синтетических (см. рисунок). Наиболее распространенной среди природных продуктов является аминокислота фенилаланин , которая содержит фенильную группу. Основным продуктом нефтехимической промышленности является « BTX », состоящий из бензола, толуола и ксилена — все они являются строительными блоками для фенильных соединений. Полимерный полистирол получают из фенилсодержащего мономера и обязан своими свойствами жесткости и гидрофобности фенильных групп. Многие лекарства, а также многие загрязняющие вещества содержат фенильные кольца. Одним из простейших фенилсодержащих соединений является фенол , C 6 H 5 OH . Часто говорят, что резонансная стабильность фенола делает его более сильной кислотой , чем алифатические спирты, такие как этанол ( p K a = 10 против 16–18). Однако существенный вклад вносит большая электроотрицательность sp 2 альфа-углерода в феноле по сравнению с sp 3 альфа-углеродом в алифатических спиртах. [7]

Ссылки

  1. ^ ab March, Jerry (1992). Advanced organic chemistry: responses, mechanism, and structure (4th ed.). Нью-Йорк: Wiley. ISBN 978-0-471-60180-7.
  2. ^ ab "Ароматичность. Бензол и другие ароматические соединения". Виртуальный учебник органической химии . Университет штата Мичиган.
  3. ^ "phenyl". Английский язык от Lexico Dictionaries . Архивировано из оригинала 16 февраля 2013 г. Получено 24 июля 2019 г.
  4. ^ Макмарри, Джон Э. (2009). Органическая химия, расширенное издание. Cengage Learning. стр. 518. ISBN 9781111790042.
  5. ^ Hansch, Corwin.; Leo, A.; Taft, RW (1991-03-01). «Обзор констант заместителей Гаммета, резонансных и полевых параметров». Chemical Reviews . 91 (2): 165–195. doi :10.1021/cr00002a004. ISSN  0009-2665.
  6. ^ Хамека, Хендрик Ф. (1987). «Вычисление структур фенильных и бензильных радикалов методом UHF». Журнал органической химии . 52 (22): 5025–5026. doi :10.1021/jo00231a035. ISSN  0022-3263.
  7. ^ Сильва, Педро Хорхе (2009). «Индуктивные и резонансные эффекты кислотности фенола, енолов и карбонильных α-водородов». Журнал органической химии . 74 (2): 914–916. doi : 10.1021/jo8018736. hdl : 10284/3294 . ISSN  0022-3263. PMID  19053615.

Внешние ссылки