Фенильная группа - Phenyl group

Фенильная радикальная группа

В области органической химии , в фенильной группе , или фенильным кольцом , представляет собой циклическую группу атомов с формулой С 6 Н 5 . Фенильные группы тесно связаны с бензолом и могут рассматриваться как бензольное кольцо без водорода, которое может быть заменено каким-либо другим элементом или соединением, служащим функциональной группой . Фенильные группы имеют шесть атомов углерода, связанных вместе в гексагональное плоское кольцо, пять из которых связаны с отдельными атомами водорода, а оставшийся углерод связан с заместителем . Фенильные группы - обычное дело в органической химии . Хотя фенильные группы часто изображаются с чередующимися двойными и одинарными связями, они являются химически ароматическими и имеют одинаковую длину связи между атомами углерода в кольце.

Номенклатура

Обычно «фенильная группа» является синонимом C 6 H 5 - и представлена ​​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 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 6 H 5 • ).

Хотя Ph и фенил однозначно обозначают C 6 H 5 , замещенные производные также описаны с использованием фенильной терминологии. Например, O 2 NC 6 H 4 представляет собой нитрофенил, а F 5 C 6 представляет собой пентафторфенил. Монозамещенные фенильные группы (то есть дизамещенные бензолы) связаны с реакциями электрофильного ароматического замещения, и продукты следуют модели замещения арена . Итак, 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. Существуют более высокие степени замещения, примером которых является пентафторфенильная группа, они названы в соответствии с номенклатурой IUPAC.

Этимология

Фенил происходит от французского слова phényle , 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 . По словам Макмерри, «это слово происходит от греческого pheno (« я несу свет »), ознаменовавшего открытие Майклом Фарадеем в 1825 году бензола из маслянистого осадка, оставшегося от осветительного газа, используемого в лондонских уличных фонарях».

Структура, связь и характеристика

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

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

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 изменяться в зависимости от заместителей.

Подготовка, возникновение и приложения

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 атакуют бензол с образованием фенильных производных:

С 6 Н 6 + Е + → С 6 Н 5 Е + Н +

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

Фенильные группы присутствуют во многих органических соединениях, как природных, так и синтетических (см. Рисунок). Среди натуральных продуктов наиболее распространена аминокислота фенилаланин , которая содержит фенильную группу. Основным продуктом нефтехимической промышленности является « БТК », состоящий из бензола, толуола и ксилола, которые являются строительными блоками для фенильных соединений. Полимера полистирола получают из фенил-содержащий мономер , и должен его свойства жесткости и гидрофобности фенильных групп. Многие лекарства, а также многие загрязнители 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 у алифатических спиртов, таких как этанол ( p K a = 10 против 16–18). Тем не менее, существенный вклад является больше электроотрицательность из зр 2 альфа - углерода в фенола по сравнению с зр 3 альфа - углерода в алифатических спиртов.

Рекомендации

Внешние ссылки