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Grupo fenilo

Grupo radical fenilo

En química orgánica , el grupo fenilo , o anillo de fenilo , es un grupo cíclico de átomos con la fórmula C6H5 , y a menudo se representa con el símbolo Ph ( arcaicamente φ ). El grupo fenilo está estrechamente relacionado con el benceno y puede verse como un anillo de benceno, menos un hidrógeno, que puede ser reemplazado por algún otro elemento o compuesto para servir como un grupo funcional . Un grupo fenilo tiene seis átomos de carbono unidos entre sí en un anillo plano hexagonal , cinco de los cuales están unidos a átomos de hidrógeno individuales, y el carbono restante está unido a un sustituyente . Los grupos fenilo son comunes en química orgánica . [1] Aunque a menudo se representa con enlaces dobles y simples alternados, el grupo fenilo es químicamente aromático y tiene longitudes de enlace iguales entre los átomos de carbono en el anillo. [1] [2]

Nomenclatura

Por lo general, un "grupo fenilo" es sinónimo de C 6 H 5 y se representa con el símbolo Ph o, arcaicamente, Φ . El benceno a veces se denota como PhH. Los grupos fenilo generalmente están unidos a otros átomos o grupos. Por ejemplo, el trifenilmetano ( Ph 3 CH ) tiene tres grupos fenilo unidos al mismo centro de carbono. Muchos o incluso la mayoría de los compuestos fenilo no se describen con el término "fenilo". Por ejemplo, el derivado de cloro C 6 H 5 Cl normalmente se llama clorobenceno , aunque podría llamarse cloruro de fenilo. En casos especiales (y raros), se detectan grupos fenilo aislados: el anión fenilo ( C 6 H5), el catión fenilo ( C 6 H+5), y el radical fenilo ( C
6
yo
5
).

Aunque Ph y fenilo denotan únicamente C 6 H 5 , los derivados sustituidos también se describen utilizando la terminología de fenilo. Por ejemplo, C 6 H 4 NO 2 es nitrofenilo y C 6 F 5 es pentafluorofenilo. Los grupos fenilo monosustituidos (es decir, bencenos disustituidos) están asociados con reacciones de sustitución aromática electrofílica y los productos siguen el patrón de sustitución de areno . Por lo tanto, un compuesto de fenilo sustituido dado tiene tres isómeros, orto (1,2-disustitución), meta (1,3-disustitución) y para (1,4-disustitución). Un compuesto de fenilo disustituido (benceno trisustituido) puede ser, por ejemplo, 1,3,5-trisustituido o 1,2,3-trisustituido. Existen grados superiores de sustitución, de los cuales el grupo pentafluorofenilo es un ejemplo, y se nombran de acuerdo con la nomenclatura de la IUPAC.

Etimología

El término fenilo se deriva del francés phényle , que a su vez deriva del griego φαίνω (phaino)  'brillante', ya que los primeros compuestos fenílicos nombrados fueron subproductos de la fabricación y refinación de varios gases utilizados para la iluminación . [3] Según McMurry, "La palabra se deriva del griego pheno  'yo llevo la luz', en conmemoración del descubrimiento del benceno por Michael Faraday en 1825 a partir del residuo aceitoso que dejaba el gas de iluminación utilizado en las farolas de Londres". [4]

Estructura, unión y caracterización

Los compuestos fenilo se derivan del benceno ( C 6 H 6 ), al menos conceptualmente y a menudo en términos de su producción. En términos de sus propiedades electrónicas, el grupo fenilo está relacionado con un grupo vinilo . Generalmente se considera un grupo de atracción inductiva (- I ), debido a la mayor electronegatividad de los átomos de carbono sp 2 , y un grupo donador de resonancia (+ M ), debido a la capacidad de su sistema π para donar densidad electrónica cuando es posible la conjugación. [5] El grupo fenilo es hidrófobo . Los grupos fenilo tienden a resistir la oxidación y la reducción. Los grupos fenilo (como todos los compuestos aromáticos) tienen una estabilidad mejorada en comparación con el enlace equivalente en grupos alifáticos (no aromáticos). Esta mayor estabilidad se debe a las propiedades únicas de los orbitales moleculares aromáticos . [2]

Las longitudes de enlace entre los átomos de carbono en un grupo fenilo son aproximadamente 1,4  Å . [6]

En la espectroscopia de RMN de 1 H , los protones de un grupo fenilo suelen tener desplazamientos químicos de alrededor de 7,27 ppm. Estos desplazamientos químicos están influenciados por la corriente del anillo aromático y pueden cambiar según los sustituyentes.

Preparación, ocurrencia y aplicaciones

Los grupos fenilo se introducen habitualmente utilizando reactivos que se comportan como fuentes del anión fenilo o del catión fenilo. Los reactivos representativos incluyen fenil-litio ( C 6 H 5 Li ) y bromuro de fenilmagnesio ( C 6 H 5 MgBr ). Los electrófilos son atacados por el benceno para dar derivados de fenilo:

donde E + (el "electrófilo") = Cl + , NO+2, SO 3 . Estas reacciones se denominan sustituciones aromáticas electrofílicas .

Los grupos fenilo se encuentran en muchos compuestos orgánicos, tanto naturales como sintéticos (ver figura). El más común entre los productos naturales es el aminoácido fenilalanina , que contiene un grupo fenilo. Un producto importante de la industria petroquímica es el " BTX ", que consiste en benceno, tolueno y xileno, todos los cuales son bloques de construcción para los compuestos de fenilo. El polímero poliestireno se deriva de un monómero que contiene fenilo y debe sus propiedades a la rigidez e hidrofobicidad de los grupos fenilo. Muchos medicamentos, así como muchos contaminantes, contienen anillos de fenilo. Uno de los compuestos más simples que contienen fenilo es el fenol , C 6 H 5 OH . A menudo se dice que la estabilidad de resonancia del fenol lo convierte en un ácido más fuerte que el de los alcoholes alifáticos como el etanol ( p Ka = 10 frente a 16-18). Sin embargo, una contribución significativa es la mayor electronegatividad del carbono alfa sp 2 en el fenol en comparación con el carbono alfa sp 3 en los alcoholes alifáticos. [7]

Referencias

  1. ^ ab March, Jerry (1992). Química orgánica avanzada: reacciones, mecanismos y estructura (4.ª ed.). Nueva York: Wiley. ISBN 978-0-471-60180-7.
  2. ^ ab "Aromaticidad. Benceno y otros compuestos aromáticos". Libro de texto virtual de química orgánica . Universidad Estatal de Michigan.
  3. ^ "fenilo". Diccionario Inglés-Español:Lexico Dictionaries . Archivado desde el original el 16 de febrero de 2013. Consultado el 24 de julio de 2019 .
  4. ^ McMurry, John E. (2009). Química orgánica, edición mejorada. Cengage Learning. pág. 518. ISBN 9781111790042.
  5. ^ Hansch, Corwin.; Leo, A.; Taft, RW (1 de marzo de 1991). "Un estudio de las constantes de sustituyentes de Hammett y los parámetros de resonancia y de campo". Chemical Reviews . 91 (2): 165–195. doi :10.1021/cr00002a004. ISSN  0009-2665.
  6. ^ Hameka, Hendrik F. (1987). "Cálculo de las estructuras de los radicales fenilo y bencilo con el método UHF". The Journal of Organic Chemistry . 52 (22): 5025–5026. doi :10.1021/jo00231a035. ISSN  0022-3263.
  7. ^ Silva, Pedro Jorge (2009). "Efectos inductivos y de resonancia sobre la acidez de fenol, enoles y α-hidrógenos carbonílicos". Revista de Química Orgánica . 74 (2): 914–916. doi :10.1021/jo8018736. hdl : 10284/3294 . ISSN  0022-3263. PMID  19053615.

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