Фенильная 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 (архаично φ ). 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 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 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 углеродному центру. Многие или даже большинство фенильных соединений не описываются термином «фенил». Например, производное хлора 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
₆6Ч ^•
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 − представляет собой нитрофенил, а C ₆ F ₅ − представляет собой 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 получают из бензола ( C ₆ H ₆ ), по крайней мере концептуально и часто 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 sp. ² атомы углерода и группа, отдающая резонанс (+ M ), из-за способности ее π-системы отдавать электронную плотность, когда сопряжение возможно. ^[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 ¹Спектроскопия H- ЯМР показывает, что 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 ( С ₆ Н ₅ MgBr ). Электрофилы подвергаются атаке бензола с образованием фенильных производных:

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

где И ⁺ («электрофил») = кл. ⁺, НЕ + 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, в котором есть дифенилметильная группа, а также п - фенилен ( C ₆ H ₄ ) группа. 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. Полимерный . полистирол получается 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 . С ₆ Н ₅ ОН . 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 электроотрицательность sp большая ² альфа-углерод в феноле по сравнению с sp ³ альфа-углерод в алифатических спиртах. ^[7]

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Марч, Джерри (1992). Передовая органическая химия: реакции, механизмы и структура (4-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-60180-7 .
^ Перейти обратно: ^а ^б «Ароматичность. Бензол и другие ароматические соединения» . Виртуальный учебник органической химии . Мичиганский государственный университет.
^ «фенил» . Английский по словарям Lexico . Архивировано из оригинала 16 февраля 2013 года . Проверено 24 июля 2019 г.
^ Макмерри, Джон Э. (2009). Органическая химия, расширенное издание . Cengage Обучение. п. 518. ИСБН 9781111790042 .
^ 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 .
^ 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 .
^ 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?

[March-1] Перейти обратно: ^а ^б Марч, Джерри (1992). Передовая органическая химия: реакции, механизмы и структура (4-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. ISBN 978-0-471-60180-7 .

[MSU-2] Перейти обратно: ^а ^б «Ароматичность. Бензол и другие ароматические соединения» . Виртуальный учебник органической химии . Мичиганский государственный университет.

[3] «фенил» . Английский по словарям Lexico . 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 .

[Hameka1987-6] 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 .

[Silva2009-7] 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 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]