Бензильная группа

В органической химии бензил — заместитель или молекулярный фрагмент, имеющий структуру R-CH ₂ -C ₆ ЧАС ₅ . Бензил имеет бензольное кольцо ( C ₆ H ₆ ), присоединенный к метиленовой группе ( −CH ₂ − ) группа. ^{[ 1 ]}

Номенклатура

В номенклатуре ИЮПАК префикс бензил относится к Заместитель C ₆ H ₅ CH ₂ , например бензилхлорид или бензилбензоат . Бензил не следует путать с фенилом , имеющим формулу С ₆ Ч ₅ . Термин «бензиловый» используется для описания положения первого углерода, связанного с бензольным или другим ароматическим кольцом. Например, (С ₆ Н ₅ )(СН ₃ ) ₂ С ⁺ называют «бензильным» карбокатионом. Свободный бензиловый радикал имеет формулу С ₆ Н ₅ СН ₂ • . Бензильный катион или ион фенилкарбения представляет собой карбокатион с формулой С ₆ Н ₅ СН + 2 ; бензил-анион или фенилметанид-ион представляет собой карбанион формулы C ₆ ЧАС ₅ CH - 2 . Ни один из этих видов не может образовываться в значительных количествах в фазе раствора при нормальных условиях, но они являются полезными ориентирами для обсуждения механизмов реакции и могут существовать в качестве реакционноспособных промежуточных продуктов.

Сокращения

Бензил чаще всего обозначается сокращением Bn. Например, бензиловый спирт можно представить как BnOH. Менее распространенными сокращениями являются Bzl и Bz, последнее из которых неоднозначно, поскольку оно также является стандартным сокращением бензоильной группы . С ₆ ЧАС ₅ С(О)- . Точно так же не следует путать бензил с фенильной группой. C ₆ H ₅ − , сокращенно Ph.

Реакционная способность бензильных центров

Повышенная реакционная способность бензильных позиций объясняется низкой энергией диссоциации бензильных связей C-H. В частности, облигация C ₆ H ₅ CH ₂ –H примерно на 10–15% слабее других видов связей C–H. Соседнее ароматическое кольцо стабилизирует бензильные радикалы. В данных, представленных в таблице ниже, сравниваются силы бензильной связи C-H с соответствующей силой связи C-H.

Связь	Связь	Энергия диссоциации связи ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}		Комментарий
Связь	Связь	(ккал/моль)	(кДж/моль)	Комментарий
С ₆ Н ₅ СН ₂ -Н	бензильная связь C-H	90	377	сродни аллильным связям C-H такие облигации демонстрируют повышенную реактивность
Н ₃ С-Н	метильная связь C-H	105	439	одна из самых прочных алифатических связей C-H
С ₂ Н ₅ -Н	этиловая связь C-H	101	423	немного слабее, чем Н ₃ С-Н
С ₆ Н ₅ -Н	связь фенил C-H	113	473	сравним с виниловым радикалом, редко
СН ₂ =СНСН ₂ -Н	аллильная связь C–H	89	372	похож на бензиловый CH
(С ₆ Н ₄ ) ₂ СН-Н	флуоренильная связь C–H	80		более активирован по сравнению с дифенилметилом ( pKa = 22,6)
(С ₆ Н ₅ ) ₂ СН-Н	дифенилметильная связь C–H	82		«двойной бензиловый» ( pKa = 32,2)
(С ₆ Н ₅ ) ₃ С-Н	тритильная связь C–H	81	339	«тройной бензиловый»

Слабость связи C-H отражает стабильность бензильного радикала. По связанным с этим причинам бензильные заместители проявляют повышенную реакционную способность, например, при окислении , свободнорадикальном галогенировании или гидрогенолизе . Практический пример: в присутствии подходящих катализаторов п - ксилол окисляется исключительно по бензильным положениям с образованием терефталевой кислоты :

{\ce {CH3C6H4CH3 + 3 O2 -> HO2CC6H4CO2H + 2 H2O}}

Этим методом ежегодно производятся миллионы тонн терефталевой кислоты. ^{[ 4 ]}

Функционализация в бензильном положении

В некоторых случаях эти бензильные превращения происходят в условиях, подходящих для лабораторного синтеза. Реакция Волья-Циглера приведет к бромированию бензильной связи C–H: ( ArCHR ₂ → ArCBrR ₂ ). ^{[ 5 ]} Любая нетретичная бензильная алкильная группа окисляется до карбоксильной группы водным перманганатом калия ( KMnO ₄ ) или концентрированной азотной кислоты ( ДЕНЬ ₃ ):( ArCHR ₂ → ArCOOH ). ^{[ 6 ]} Наконец, комплекс триоксида хрома и 3,5-диметилпиразола ( CrO ₃ -dmpyz ) будет избирательно окислять бензильную метиленовую группу до карбонила: ( ArCH ₂ R → ArC(O)R ). ^{[ 7 ]} 2-йодоксибензойная кислота в ДМСО ведет себя аналогично. ^{[ 8 ]}

Как защитная группа

Бензильные группы иногда используются в качестве защитных групп в органическом синтезе. Их установка и особенно их снятие требуют относительно суровых условий, поэтому бензил обычно не используется для защиты. ^{[ 9 ]}

Защита от алкоголя

Бензил обычно используется в органическом синтезе в качестве надежной защитной группы для спиртов и карбоновых кислот .

Обработка спирта сильным основанием, например порошкообразным гидроксидом калия или гидридом натрия и бензилгалогенидом ( BnCl или BnBr ). ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}
Монобензилирование диолов может быть достигнуто с использованием Ag ₂ O в диметилформамиде (ДМФ) при температурах от окружающей до повышенных. ^{[ 11 ]}
Первичные спирты можно селективно бензилировать в присутствии фенольных функциональных групп с помощью Cu(acac) ₂^{[ 12 ]}

Методы снятия защиты

Бензиловые эфиры можно удалить в восстановительных условиях , окислительных . и при использовании Льюиса кислот ^{[ 9 ]}

Удаляется с помощью гидрогенолиза. ^{[ 13 ]}
Одноэлектронный процесс с Na / NH ₃ или Li /NH ₃

Бензильные защитные группы можно удалить с помощью широкого спектра окислителей, включая:
- CrO ₃ / уксусная кислота при температуре окружающей среды
- Озон
- N -Бромсукцинимид (NBS)
- N -Йодосукцинимид (НИС)

Триметилсилилиодид (Me ₃ SiI) в дихлорметане при температуре окружающей среды (селективность может быть достигнута при определенных условиях)

п - метоксибензила Защитная группа

п -Метоксибензил ( ПМБ ) используется в качестве защитной группы для спиртов в органическом синтезе ( 4-метоксибензилтиол используется для защиты тиолов).

Сильное основание, такое как порошкообразный гидроксид калия или гидрид натрия и п -метоксибензилгалогенид (хлорид или бромид). ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}
4-метоксибензил-2,2,2-трихлорацетимидат можно использовать для установки группы ПМБ в присутствии:
- Трифлат скандия (III) (Sc(OTf) ₃ ) в толуоле при 0 °C ^{[ 16 ]}
- Трифторметансульфоновая кислота (TfOH) в дихлорметане при 0 °C ^{[ 17 ]}

Методы снятия защиты

2,3-Дихлор-5,6-дициано- п -бензохинон (DDQ) ^{[ 18 ]}
Условия снятия защиты с бензильной группы применимы для отщепления защитной группы ПМБ.

Аминовая защита

Бензильная группа иногда используется в качестве защитной группы для аминов в органическом синтезе . Существуют и другие методы. ^{[ 9 ]}

Водный карбонат калия и бензилгалогенид ( BnCl , BnBr ) в метаноле. ^{[ 19 ]}
Бензальдегид , 6 М HCl и NaBH ₃ CN в метаноле. ^{[ 20 ]}

Методы снятия защиты

Гидрирование в присутствии палладиевого катализатора ^{[ 21 ]}

Структура тетрабензилциркония , атомы H для ясности опущены. ^{[ 22 ]}

См. также

бензиламин

Ссылки

^ Кэри, ФА; Сундберг, Р.Дж. (2008). Продвинутая органическая химия, Часть A: Структура и механизмы (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 806–808 , 312–313. ISBN 9780387448978 .
^ Сюэ, Сяо-Сун; Цзи, Пэнджу; Чжоу, Биин; Ченг, Джин-Пей (2017). «Основная роль энергетики связей в активации/функционализации C – H». Химические обзоры . 117 (13): 8622–8648. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00664 . ПМИД 28281752 .
^ Чжан, Сянь-Мань; Бордвелл, Фредерик Г. (1992). «Энергии гомолитической диссоциации бензильных углерод-водородных связей в анион-радикалах и катион-радикалах, полученных из флуоренов, трифенилметанов и родственных соединений». Журнал Американского химического общества . 114 (25): 9787–9792. дои : 10.1021/ja00051a010 .
^ Шихан, Ричард Дж. «Терефталевая кислота, диметилтерефталат и изофталевая кислота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_193 . ISBN 978-3527306732 .
^ К., Воллхардт, К. Питер (29 января 2018 г.). Органическая химия: строение и функции . Шор, Нил Эрик, 1948- (8-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9781319079451 . OCLC 1007924903 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Чендлер), Норман, ROC (Ричард Освальд (1993). Принципы органического синтеза . Коксон, Дж. М. (Джеймс Моррисс), 1941- (3-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. ISBN 978-0751401264 . ОСЛК 27813843 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Джонстон, Джеффри Н. (2001), «Оксид хрома (VI) – 3,5-диметилпиразол», Энциклопедия реагентов для органического синтеза , Американское онкологическое общество, номер документа : 10.1002/047084289x.rc170 , ISBN 9780470842898
^ Бэран, Фил С.; Чжун, Юн-Ли (1 апреля 2001 г.). «Селективное окисление углерода, примыкающего к ароматическим системам, с помощью IBX». Журнал Американского химического общества . 123 (13): 3183–3185. дои : 10.1021/ja004218x . ISSN 0002-7863 . ПМИД 11457049 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вутс, Питер ГМ; Грин, Теодора В. (2006). Защитные группы Грина в органическом синтезе (4-е изд.). Интернет-библиотека Уайли. дои : 10.1002/0470053488 . ISBN 9780470053485 . S2CID 83393227 .
^ Фукудзава, Акио; Сато, Хидеаки; Масамунэ, Тадаси (1 января 1987 г.). «Синтез (±)-препиннатерпена, бромдитерпена из красной водоросли Ямада». тетраэдра Буквы 28 (37): 4303–4306. дои : 10.1016/S0040-4039(00) 96491-8
^ Ван Хейфте, Люк; Литтл, Р. Дэниел (1 октября 1985 г.). «Реакции внутримолекулярного захвата 1,3-диила. Формальный полный синтез (±)-кориолина». Журнал органической химии . 50 (20): 3940–3942. дои : 10.1021/jo00220a058 . ISSN 0022-3263 .
^ Сиркеджиоглу, Окан; Карлига, Бекир; Талинли, Нацие (10 ноября 2003 г.). «Бензилирование спиртов с использованием бис[ацетилацетонато]меди в качестве катализатора». Буквы тетраэдра . 44 (46): 8483–8485. дои : 10.1016/j.tetlet.2003.09.106 .
^ Смит, Амос Б.; Чжу, Вэньюй; Сираками, Сёхей; Сфуггатакис, Крис; Даути, Виктория А.; Беннетт, Клэй С.; Сакамото, Ясухару (01 марта 2003 г.). «Полный синтез (+)-спонгистатина 1. Эффективная конструкция второго поколения усовершенствованной соли Виттига EF, объединение фрагментов и окончательная разработка». Органические письма . 5 (5): 761–764. дои : 10.1021/ol034037a . ISSN 1523-7060 . ПМИД 12605509 .
^ Марко, Хосе Л.; Уэсо-Родригес, Хуан А. (1 января 1988 г.). «Синтез оптически чистых производных 1-(3-фурил)-1,2-дигидроксиэтана». Буквы тетраэдра . 29 (20): 2459–2462. дои : 10.1016/S0040-4039(00)87907-1 .
^ Такаку, Хироши; Камайке, Кадзуо; Цучия, Хиромичи (1 января 1984 г.). «Синтез олигонуклеотидов. Часть 21. Синтез рибоолигонуклеотидов с использованием 4-метоксибензильной группы в качестве новой защитной группы для 2'-гидроксильной группы». Журнал органической химии . 49 (1): 51–56. дои : 10.1021/jo00175a010 . ISSN 0022-3263 .
^ Трост, Барри М.; Васер, Джером; Мейер, Арндт (1 ноября 2007 г.). «Полный синтез (-)-псевдоларовой кислоты B» . Журнал Американского химического общества . 129 (47): 14556–14557. дои : 10.1021/ja076165q . ISSN 0002-7863 . ПМК 2535803 . ПМИД 17985906 .
^ Мукаяма, Теруаки; Шина, Математика; Знаешь, Хаято; Сайто, Масахиро; Нисимура, Тошихиро; Окава, Наото; Сакко, Хироки; Нисимура, Кодзи; Тани, Юичиро (4 января 1999 г.). «Асимметричный полный синтез таксола\R» . Химия – Европейский журнал . 5 (1): 121–161. doi : 10.1002/(SICI)1521-3765(19990104)5:1<121::AID-CHEM121>3.0.CO;2-O . ISSN 1521-3765 .
^ Ханессян, Стивен; Маркотт, Стефан; Мачаалани, Роджер; Хуан, Гобинь (1 ноября 2003 г.). «Полный синтез и структурное подтверждение малаямицина А: нового бициклического С -нуклеозида из Streptomyces malaysiensis». Органические письма . 5 (23): 4277–4280. дои : 10.1021/ol030095k . ISSN 1523-7060 . ПМИД 14601979 .
^ Кюне, Мартин Э.; Сюй, Фэн (1 декабря 1993 г.). «Полный синтез алкалоидов стрихнана и аспидосперматана. 3. Полный синтез (±)-стрихнина». Журнал органической химии . 58 (26): 7490–7497. дои : 10.1021/jo00078a030 . ISSN 0022-3263 .
^ Каин, Кристиан М.; Казинс, Ричард ПК; Кумбаридес, Грег; Симпкинс, Найджел С. (1 января 1990 г.). «Асимметричное депротонирование прохиральных кетонов с использованием хиральных оснований амида лития». Тетраэдр . 46 (2): 523–544. дои : 10.1016/S0040-4020(01)85435-1 .
^ Чжоу, Хао; Ляо, Сюэбин; Кук, Джеймс М. (1 января 2004 г.). «Региоспецифический, энантиоспецифичный общий синтез 12-алкоксизамещенных индольных алкалоидов, (+)-12-метокси-Na-метилвеллозимина, (+)-12-метоксиаффинизина и (-)-фуксиаэфолина». Органические письма . 6 (2): 249–252. дои : 10.1021/ol0362212 . ISSN 1523-7060 . ПМИД 14723540 .
^ Ронг, Йи; Аль-Харби, Ахмед; Паркин, Джерард (2012). «Сильно переменные углы связи Zr – CH2 – Ph в тетрабензилцирконии: анализ режимов координации бензильных лигандов». Металлоорганические соединения . 31 (23): 8208–8217. дои : 10.1021/om300820b .

Внешние ссылки

Химический портал
Цитаты, связанные с бензильной группой, в Wikiquote

[1] Кэри, ФА; Сундберг, Р.Дж. (2008). Продвинутая органическая химия, Часть A: Структура и механизмы (5-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Спрингер. стр. 806–808 , 312–313. ISBN 9780387448978 .

[2] Сюэ, Сяо-Сун; Цзи, Пэнджу; Чжоу, Биин; Ченг, Джин-Пей (2017). «Основная роль энергетики связей в активации/функционализации C – H». Химические обзоры . 117 (13): 8622–8648. doi : 10.1021/acs.chemrev.6b00664 . ПМИД 28281752 .

[Bord-3] Чжан, Сянь-Мань; Бордвелл, Фредерик Г. (1992). «Энергии гомолитической диссоциации бензильных углерод-водородных связей в анион-радикалах и катион-радикалах, полученных из флуоренов, трифенилметанов и родственных соединений». Журнал Американского химического общества . 114 (25): 9787–9792. дои : 10.1021/ja00051a010 .

[4] Шихан, Ричард Дж. «Терефталевая кислота, диметилтерефталат и изофталевая кислота». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a26_193 . ISBN 978-3527306732 .

[5] К., Воллхардт, К. Питер (29 января 2018 г.). Органическая химия: строение и функции . Шор, Нил Эрик, 1948- (8-е изд.). Нью-Йорк. ISBN 9781319079451 . OCLC 1007924903 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[6] Чендлер), Норман, ROC (Ричард Освальд (1993). Принципы органического синтеза . Коксон, Дж. М. (Джеймс Моррисс), 1941- (3-е изд.). Лондон: Blackie Academic & Professional. ISBN 978-0751401264 . ОСЛК 27813843 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[7] Джонстон, Джеффри Н. (2001), «Оксид хрома (VI) – 3,5-диметилпиразол», Энциклопедия реагентов для органического синтеза , Американское онкологическое общество, номер документа : 10.1002/047084289x.rc170 , ISBN 9780470842898

[8] Бэран, Фил С.; Чжун, Юн-Ли (1 апреля 2001 г.). «Селективное окисление углерода, примыкающего к ароматическим системам, с помощью IBX». Журнал Американского химического общества . 123 (13): 3183–3185. дои : 10.1021/ja004218x . ISSN 0002-7863 . ПМИД 11457049 .

[:0-9] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вутс, Питер ГМ; Грин, Теодора В. (2006). Защитные группы Грина в органическом синтезе (4-е изд.). Интернет-библиотека Уайли. дои : 10.1002/0470053488 . ISBN 9780470053485 . S2CID 83393227 .

[10] Фукудзава, Акио; Сато, Хидеаки; Масамунэ, Тадаси (1 января 1987 г.). «Синтез (±)-препиннатерпена, бромдитерпена из красной водоросли Ямада». тетраэдра Буквы 28 (37): 4303–4306. дои : 10.1016/S0040-4039(00) 96491-8

[11] Ван Хейфте, Люк; Литтл, Р. Дэниел (1 октября 1985 г.). «Реакции внутримолекулярного захвата 1,3-диила. Формальный полный синтез (±)-кориолина». Журнал органической химии . 50 (20): 3940–3942. дои : 10.1021/jo00220a058 . ISSN 0022-3263 .

[12] Сиркеджиоглу, Окан; Карлига, Бекир; Талинли, Нацие (10 ноября 2003 г.). «Бензилирование спиртов с использованием бис[ацетилацетонато]меди в качестве катализатора». Буквы тетраэдра . 44 (46): 8483–8485. дои : 10.1016/j.tetlet.2003.09.106 .

[13] Смит, Амос Б.; Чжу, Вэньюй; Сираками, Сёхей; Сфуггатакис, Крис; Даути, Виктория А.; Беннетт, Клэй С.; Сакамото, Ясухару (01 марта 2003 г.). «Полный синтез (+)-спонгистатина 1. Эффективная конструкция второго поколения усовершенствованной соли Виттига EF, объединение фрагментов и окончательная разработка». Органические письма . 5 (5): 761–764. дои : 10.1021/ol034037a . ISSN 1523-7060 . ПМИД 12605509 .

[14] Марко, Хосе Л.; Уэсо-Родригес, Хуан А. (1 января 1988 г.). «Синтез оптически чистых производных 1-(3-фурил)-1,2-дигидроксиэтана». Буквы тетраэдра . 29 (20): 2459–2462. дои : 10.1016/S0040-4039(00)87907-1 .

[15] Такаку, Хироши; Камайке, Кадзуо; Цучия, Хиромичи (1 января 1984 г.). «Синтез олигонуклеотидов. Часть 21. Синтез рибоолигонуклеотидов с использованием 4-метоксибензильной группы в качестве новой защитной группы для 2'-гидроксильной группы». Журнал органической химии . 49 (1): 51–56. дои : 10.1021/jo00175a010 . ISSN 0022-3263 .

[16] Трост, Барри М.; Васер, Джером; Мейер, Арндт (1 ноября 2007 г.). «Полный синтез (-)-псевдоларовой кислоты B» . Журнал Американского химического общества . 129 (47): 14556–14557. дои : 10.1021/ja076165q . ISSN 0002-7863 . ПМК 2535803 . ПМИД 17985906 .

[17] Мукаяма, Теруаки; Шина, Математика; Знаешь, Хаято; Сайто, Масахиро; Нисимура, Тошихиро; Окава, Наото; Сакко, Хироки; Нисимура, Кодзи; Тани, Юичиро (4 января 1999 г.). «Асимметричный полный синтез таксола\R» . Химия – Европейский журнал . 5 (1): 121–161. doi : 10.1002/(SICI)1521-3765(19990104)5:1<121::AID-CHEM121>3.0.CO;2-O . ISSN 1521-3765 .

[18] Ханессян, Стивен; Маркотт, Стефан; Мачаалани, Роджер; Хуан, Гобинь (1 ноября 2003 г.). «Полный синтез и структурное подтверждение малаямицина А: нового бициклического С -нуклеозида из Streptomyces malaysiensis». Органические письма . 5 (23): 4277–4280. дои : 10.1021/ol030095k . ISSN 1523-7060 . ПМИД 14601979 .

[19] Кюне, Мартин Э.; Сюй, Фэн (1 декабря 1993 г.). «Полный синтез алкалоидов стрихнана и аспидосперматана. 3. Полный синтез (±)-стрихнина». Журнал органической химии . 58 (26): 7490–7497. дои : 10.1021/jo00078a030 . ISSN 0022-3263 .

[20] Каин, Кристиан М.; Казинс, Ричард ПК; Кумбаридес, Грег; Симпкинс, Найджел С. (1 января 1990 г.). «Асимметричное депротонирование прохиральных кетонов с использованием хиральных оснований амида лития». Тетраэдр . 46 (2): 523–544. дои : 10.1016/S0040-4020(01)85435-1 .

[21] Чжоу, Хао; Ляо, Сюэбин; Кук, Джеймс М. (1 января 2004 г.). «Региоспецифический, энантиоспецифичный общий синтез 12-алкоксизамещенных индольных алкалоидов, (+)-12-метокси-Na-метилвеллозимина, (+)-12-метоксиаффинизина и (-)-фуксиаэфолина». Органические письма . 6 (2): 249–252. дои : 10.1021/ol0362212 . ISSN 1523-7060 . ПМИД 14723540 .

[Parkin-22] Ронг, Йи; Аль-Харби, Ахмед; Паркин, Джерард (2012). «Сильно переменные углы связи Zr – CH2 – Ph в тетрабензилцирконии: анализ режимов координации бензильных лигандов». Металлоорганические соединения . 31 (23): 8208–8217. дои : 10.1021/om300820b .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]