Фенильная группа

Циклическая химическая группа (–C₆H₅)

Фенильная радикальная группа

В органической химии фенильная группа , или фенильное кольцо , представляет собой циклическую группу атомов с формулой C ₆ H ₅ и часто обозначается символом Ph . 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 состоит из шести атомов углерода, связанных вместе в плоское гексагональное кольцо, пять из которых связаны с отдельными атомами водорода, а оставшийся углерод связан с заместителем . Фенильные группы широко распространены в органической химии . ^[1] Хотя фенильная группа часто изображается с чередующимися двойными и одинарными связями, она является химически ароматической и имеет равные длины связей между атомами углерода в кольце. ^{[1] [2]}

Номенклатура

Обычно «фенильная группа» является синонимом C ₆ H ₅ - и обозначается символом Ph или, архаично, Φ . Бензол иногда обозначают 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 обозначаются 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 образцу аренового замещения . Итак, данное замещенное фенильное соединение имеет три изомера: орто (1,2-диззамещение), мета (1,3-диззамещение) и пара (1,4-диззамещение). Дизамещенное фенильное соединение (тризамещенный бензол) может быть, например, 1,3,5-тризамещенным или 1,2,3-тризамещенным. Существуют более высокие степени замещения, примером которых является пентафторфенильная группа, и они называются в соответствии с номенклатурой ИЮПАК.

Этимология

Фенил происходит от французского слова phenyle , которое, в свою очередь, происходит от греческого φαίνω (phaino)  «сияющий», поскольку первые названные фенильные соединения были побочными продуктами производства и очистки различных газов, используемых для освещения . ^[3] По словам Макмерри, «это слово происходит от греческого фенотипа  «Я несу свет», ознаменовывающего открытие Майклом Фарадеем в 1825 году бензола из маслянистого остатка, оставшегося от осветительного газа, используемого в лондонских уличных фонарях». ^[4]

Структура, связь и характеристики

Фенильные соединения являются производными бензола ( C ₆ H ₆ ), по крайней мере, теоретически, а часто и с точки зрения их производства. По своим электронным свойствам фенильная группа родственна винильной группе . Обычно ее считают индуктивно-акцепторной группой (- I ) из-за более высокой электроотрицательности атомов углерода sp ² и резонансно-донорной группой (+ M ) из-за способности ее π-системы отдавать электронную плотность, когда возможно сопряжение. . ^[5] Фенильная группа гидрофобна . Фенильные группы имеют тенденцию сопротивляться окислению и восстановлению. Фенильные группы (как и все ароматические соединения) обладают повышенной стабильностью по сравнению с эквивалентными связями в алифатических (неароматических) группах. Эта повышенная стабильность обусловлена ​​уникальными свойствами ароматических молекулярных орбиталей . ^[2]

Длины связей между атомами углерода в фенильной группе составляют примерно 1,4  Å . ^[6]

В ¹ H- ЯМР- спектроскопии протоны фенильной группы обычно имеют химический сдвиг около 7,27 м.д. На эти химические сдвиги влияет ток ароматического кольца и они могут меняться в зависимости от заместителей.

Подготовка, возникновение и применение

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

${\displaystyle {\ce {C6H6 + E+ -> C6H5E + H+}}}$

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

• Типичные соединения, содержащие фенильные группы
• 
  Аторвастатин (Липитор) — препарат-блокбастер , содержащий две фенильные и одну п -фторфенильную группы. Он используется для снижения уровня холестерина у людей с гиперхолестеринемией .
• 
  Фексофенадин (Аллегра, Телфаст) , еще один препарат-блокбастер, который содержит дифенилметильную группу, а также п - фениленовую ( C ₆ H ₄ ) группу. Это антигистаминный препарат , используемый для лечения аллергии .
• 
  Фенилаланин , распространенная аминокислота.
• 
  Бифенил , состоящий из двух фенильных групп. Два кольца не имеют тенденции быть копланарными.
• 
  Хлорбензол (или фенилхлорид), растворитель.

Фенильные группы встречаются во многих органических соединениях, как природных, так и синтетических (см. рисунок). Наиболее распространенной среди натуральных продуктов является аминокислота фенилаланин , содержащая фенильную группу. Основным продуктом нефтехимической промышленности является « БТХ », состоящий из бензола, толуола и ксилола, которые являются строительными блоками фенильных соединений. Полистирол является производным 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 кислота алифатических спиртов , таких как этанол ( p K a = 10 против 16–18). Однако существенным вкладом является большая электроотрицательность sp ² альфа-углерода в феноле по сравнению с sp ³ альфа-углеродом в алифатических спиртах. ^[7]

Рекомендации

1. Марч, Джерри (1992). Передовая органическая химия: реакции, механизмы и структура (4-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-60180-7.
2. «Ароматичность. Бензол и другие ароматические соединения». Виртуальный учебник органической химии . Мичиганский государственный университет.
3. «Фенил». Английский язык от Lexico Dictionaries . Архивировано из оригинала 16 февраля 2013 года . Проверено 24 июля 2019 г.
4. Макмерри, Джон Э. (2009). Органическая химия, расширенное издание. Cengage Обучение. п. 518. ИСБН 9781111790042.
5. Ханш, Корвин.; Лео, А.; Тафт, RW (1 марта 1991 г.). «Обзор констант заместителей Гаммета, а также параметров резонанса и поля». Химические обзоры . 91 (2): 165–195. дои : 10.1021/cr00002a004. ISSN  0009-2665.
6. Хамека, Хендрик Ф. (1987). «Расчет строения фенильных и бензильных радикалов методом УВЧ». Журнал органической химии . 52 (22): 5025–5026. дои : 10.1021/jo00231a035. ISSN  0022-3263.
7. Сильва, Педро Хорхе (2009). «Индуктивное и резонансное воздействие на кислотность фенола, енолов и карбонильных α-водородов». Журнал органической химии . 74 (2): 914–916. дои : 10.1021/jo8018736. hdl : 10284/3294 . ISSN  0022-3263. ПМИД  19053615.

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с группой фенилов, на Викискладе?