Fenylová skupina

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Fenylová skupina

Fenylová skupina, skrátene fenyl, označuje v organickej chémii cyklickú skupinu, ktorej vzorec je –C6H5. Často je reprezentovaná symbolom Ph (z anglického phenyl). Nazýva sa i fenylový zvyšok alebo fenylové jadro.[1][2] Fenylová skupina je veľmi blízka benzénu a je možné ju vnímať ako benzénové jadro bez jedného atómu vodíka, ktorý možno nahradiť iným prvkom alebo zlúčeninou, takže sa z fenylu stáva funkčná skupina. Fenylová skupina má šesť atómov uhlíka usporiadaných do planárneho šesťuholníka, pričom päť z týchto uhlíkových atómov má naviazaných po jednom vodíku a posledný uhlíkový atóm je naviazaný na substituent. Fenylová skupina je bežná v organickej chémii.[3] Aj keď je často zobrazovaná so striedajúcimi sa jednoduchými a dvojitými väzbami, táto skupina je v skutočnosti aromatická a všetky väzby medzi uhlíkmi sú v rámci kruhu rovnako dlhé.[3][4] Táto skupina patrí medzi aryly.[5]

Názov[upraviť | upraviť zdroj]

Názov fenylová skupina je synonymom skupiny –C6H5 a niekedy sa označuje ako Ph alebo archaicky ako Φ (grécke ). Benzén sa niekedy zapisuje ako PhH. Fenylová skupina je zvyčajne viazané na iné atómy alebo skupiny. V prípade trifenylmetánu, Ph3CH, sú tri fenylové skupiny viazané na jeden atóm uhlíka.[6] Mnohé alebo dokonca väčšina fenylových skupín sa neoznačuje ako "fenyl". Napríklad zlúčenina, ktorej vzorec je C6H5Cl, sa bežne označuje ako chlórbenzén, aj keď ho možno označiť ako fenylchlorid. V špeciálnych prípadoch je fenyl možné izolovať či detegovať v podobe fenylového aniónu (C6H5), fenylového katiónu (C6H5+) a fenylového radikálu (C6H5).[chýba zdroj]

Aj keď názov fenyl a symbol Ph označujú konkrétne skupinu –C6H5, niektoré substituované deriváty sa označujú obdobnými názvami. Skupina –C6H4NO2 sa napríklad označuje ako nitrofenyl a skupina –C6F5 sa označuje ako pentafluórfenyl. Monosubstituované fenylové skupiny (teda disubstituované benzény) sú asociované s elektrofilnou aromatickou substitúciou a produkty vznikajú podľa substitučných vzorov arénov. Substituovaný fenyl má teda tri izoméry – orto (1,2-disubstituovaný), meta (1,3-disubstituovaný) a para (1,4-disubstituovaný). Disubstituovaný fenyl (teda trisubstituovaný benzén) môže byť substituovaný napríklad v polohách 1,2,3 a v polohách 1,3,5. Viacsubstituované fenyly, ako je pentafluórfenyl, existujú a pomenovávajú sa podľa názvoslovia IUPAC.[chýba zdroj]

Etymológia[upraviť | upraviť zdroj]

Názov fenyl je odvodený z francúzskeho phényle, ktoré pochádza z gréckeho φαίνω, phaino, "svietiaci", keďže prvé fenylové zlúčeniny vznikali ako vedľajšie produkty pri výrobe a čistení rôznych plynov používaných pri osvetlení.[7] Podľa McMurryho je toto slovo odvodené od gréckeho pheno, "nesiem svetlo", čo odkazuje na objav benzénu, ktorý učinil Michael Faraday v roku 1825 olejnatého zvyšku, ktorý ostal v londýnskom pouličnom osvetlení.[8]

Štruktúra[upraviť | upraviť zdroj]

Fenylové zlúčeniny sú formálne odvodené od benzénu, často potom i pri spôsobe ich prípravy. Čo sa týka elektronických vlastností, fenylová skupina je príbuzná vinylovej skupine. Všeobecne má záporný indukčný efekt (I-) kvôli vyššej elektronegativite sp2 hybridizovaných uhlíkových atómov a kladný mezomérny efekt (M+) vďaka schopnosti delokalizovaného pí systému darovať elektróny, ak je možná konjugácia.[9] Fenylová skupina je hydrofóbna a typicky je odolná voči oxidácii a redukcii. Fenylové skupiny (tak ako všetky aromatické zlúčeniny) majú zvýšenú stabilitu oproti ekvivalentným väzbám v alifatických (nearomatických) zlúčeninách. Táto stabilita vychádza z jedinečných vlastností aromatických molekulárnych orbitálov.[4]

Väzbová dĺžka väzieb C–C je asi 1,4 Å.[10]

V 1H-NMR spektroskopii sa chemický posun protónov fenylovej skupiny nachádza zvyčajne okolo 7,2-7,4 ppm. Tieto chemické posuny sú ovplyvnené prúdom aromatického jadra a môžu sa meniť v závislosti na naviazaných substituentoch.[11]

Príprava[upraviť | upraviť zdroj]

Na naviazanie fenylovej skupiny na nejakú chemickú látku sa zvyčajne používajú činidlá, ktoré poskytujú fenylový anión alebo fenylový katión. Medzi tieto zlúčeniny patrí napríklad fenyllítium (C6H5Li) a fenylmagnéziumbromid (C6H5MgBr). Benzén potom atakuje elektrofily, čím vznikajú fenylované deriváty:

C6H6 + E+ → C6H5E + H+

kde E+ ("elektrofil") = Cl+, NO2+, SO3. Tieto reakcie patria medzi elektrofilné aromatické substitúcie.[chýba zdroj]

Zlúčeniny[upraviť | upraviť zdroj]

Fenylová skupina je súčasťou mnohých organických zlúčenín, či už prírodných alebo syntetických. Medzi bežné prírodné látky s touto skupinou patrí aminokyselina fenylalanín.[12]

Jeden z hlavných produktov petrochemického priemyslu je BTX, ktoré sa skladá z benzénu, toluénu a xylénu, ktoré sa používajú ako základné stavebné bloky pre fenylové zlúčeniny.[13]

Polymér polystyrén je odvodený od monoméru obsahujúceho fenylovú skupinu (styrénu) a väčšina jeho vlastností vzniká práve kvôli rigidite a hydrofobicite fenylovej skupiny.[14]

Mnoho liekov a i mnoho polutantov obsahuje fenylovú skupinu.

Jedna z najjednoduchších zlúčenín s touto skupinou je fenol, C6H5OH. Hovorí sa, že rezonančná stabilizácia robí z fenolu silnejšiu kyselinu oproti alifatickým alkoholom ako je napríklad etanol (pKa = 10 vs. 16-18). Významný príspevok ku kyslosti fenolu však má i väčšia elektronegativita sp2 alfa uhlíku na fenole oproti sp3 alfa uhlíku alifatických alkoholov.[15]

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. benzilový prešmyk. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 136.
  2. Curtiov—Hammettov princíp. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 168.
  3. a b MARCH, Jerry. Advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure. 4th. vyd. New York : Wiley, 1992. Dostupné online. ISBN 978-0-471-60180-7.
  4. a b Aromaticity. Benzene and Other Aromatic Compounds [online]. Michigan State University. Dostupné online.
  5. aryl. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 118.
  6. trifenylmetán. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. Bratislava : Obzor, 1981. S. 675.
  7. phenyl [online]. . Dostupné online. Archivované 2013-02-16 z originálu.
  8. MCMURRY, John E.. Organic Chemistry, Enhanced Edition. [s.l.] : Cengage Learning, 2009. Dostupné online. ISBN 9781111790042. S. 518. (po anglicky)
  9. HANSCH, Corwin.; LEO, A.; TAFT, R. W.. A survey of Hammett substituent constants and resonance and field parameters. Chemical Reviews, 1991-03-01, s. 165–195. ISSN 0009-2665. DOI10.1021/cr00002a004.
  10. Computation of the structures of the phenyl and benzyl radicals with the UHF method. The Journal of Organic Chemistry, 1987, s. 5025–5026. ISSN 0022-3263. DOI10.1021/jo00231a035.
  11. HU, Kai; WU, Xiaojun; SHEN, Junfeng. 1H NMR spectrum simplification of phenyl compounds containing electronegative groups by intermolecular interactions. Tetrahedron Letters, 2008-03-31, roč. 49, čís. 14, s. 2324–2328. Dostupné online [cit. 2022-11-26]. ISSN 0040-4039. DOI10.1016/j.tetlet.2008.01.111. (po anglicky)
  12. ŠKÁRKA, Bohumil; FERENČÍK, Miroslav. Biochémia. 3. vyd. [s.l.] : [s.n.], 1992. ISBN 80-05-01076-1. S. 268.
  13. Benzene/Toluene Archivované 2011-08-31 na Wayback Machine. Introduction to a ChemSystems report, 2009.
  14. John Scheirs; Duane Priddy. Modern Styrenic Polymers: Polystyrenes and Styrenic Copolymers. [s.l.] : John Wiley & Sons, 28 March 2003. Dostupné online. ISBN 978-0-471-49752-3. S. 3.
  15. Inductive and Resonance Effects on the Acidities of Phenol, Enols, and Carbonyl α-Hydrogens. The Journal of Organic Chemistry, 2009, s. 914–916. ISSN 0022-3263. DOI10.1021/jo8018736. PMID 19053615.

Zdroj[upraviť | upraviť zdroj]

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Phenyl group na anglickej Wikipédii.