Φαινυλομάδα

Στην οργανική χημεία, η φαινυλομάδα ή φαινυλικός δακτύλιος ή απλά φαινύλιο, είναι μια κυκλική ομάδα ατόμων με τύπο C6H5. Οι φαινυλομάδες σχετίζονται στενά με το βενζόλιο. Οι φαινυλομάδες έχουν έξι άτομα άνθρακα ενωμένα μαζί σε έναν εξαγωνικό επίπεδο δακτύλιο, πέντε από τους οποίους δεσμεύονται με μεμονωμένα άτομα υδρογόνου, ενώ ο υπολειπόμενος άνθρακας συνδέεται με έναν υποκαταστάτη. Οι φαινυλομάδες είναι συνηθισμένες στην οργανική χημεία.March, J. Advanced Organic Chemistry, 4η έκδ., J. Wiley & Sons, Νέα υόρκη 1992, ISBN 0-471-60180-2. Αν και συχνά απεικονίζονται με εναλλασσόμενους απλούς και διπλούς δεσμούς, οι φαινυλομάδες είναι χημικά αρωματικές και εμφανίζουν σχεδόν ίσα μήκη δεσμών μεταξύ των ατόμων του άνθρακα στον δακτύλιο.Virtual Textbook of Organic Chemistry: Aromaticity. Michigan State University. http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/react3.htm

Ονοματολογία
Οι φαινυλομάδες έχουν συχνά τον γενικό τύπο CnHn, που παριστάνεται από το σύμβολο Ph ή, απαρχαιωμένα, Φ. Το βενζόλιο μερικές φορές εμφανίζεται ως PhH. Οι φαινυλομάδες συνδέονται, γενικά, με άλλα άτομα ή ομάδες. Για παράδειγμα, το τριφαινυλομεθάνιο (Ph3CH) έχει τρεις φαινυλομάδες προσκολλημένες στο ίδιο κέντρο άνθρακα. Πολλές ή ακόμα οι περισσότερες ενώσεις φαινυλίου δεν περιγράφονται με τον όρο «φαινύλιο». Για παράδειγμα το χλωροπαράγωγο C6H5Cl κανονικά λέγεται χλωροβενζόλιο, αν και θα μπορούσε να λέγεται φαινυλοχλωρίδιο. Σε ειδικές (και σπάνιες) περιπτώσεις, αναγνωρίζονται απομονωμένες φαινυλομάδες: το ανιόν του φαινυλίου (C6H5–), το κατιόν του φαινυλίου (C6H5+) και η φαινυλική ρίζα (C6H5·). 

Αν και Ph και τα φαινύλια αποκλειστικά υποδηλώνουν C6H5, υποκατεστημένα παράγωγα περιγράφονται επίσης χρησιμοποιώντας την ορολογία του φαινυλίου. Παραδείγματος χάριν, το O2NC6H4 είναι νιτροφαινύλιο (με τρία δυνατά ισομερή) και το F5C6 είναι πενταφθοροφαινύλιο.

Ετυμολογία
Η λέξη φαινύλιο κατάγεται από τη γαλλική λέξη phényle, που με τη σειρά της κατάγεται από την ελληνική φαίνομαι, καθώς οι πρώτες ενώσεις φαινυλίου ήταν παραπροϊόντα αερίων φωτισμού. [(http://www.oxforddictionaries.com/us/definition/american_english/phenyl  Oxford Dictionaries]

Δομή, δεσμοί, χαρακτηρισμός
Οι ενώσεις φαινυλίου παράγονται από το βενζόλιο (C6H6), τουλάχιστον εννοιολογικά και συχνά ως προς την παραγωγή τους. Όσον αφορά τις ηλεκτρονικές του ιδιότητες, η φαινυλομάδα συσχετίζεται με μια βινυλομάδα. Η φαινυλομάδα είναι υδρόφοβη. Οι φαινυλομάδες τείνουν να αντιστέκονται στη οξείδωση και την αναγωγή. Οι φαινυλομάδες (όπως όλες οι αρωματικές ενώσεις) έχουν βελτιωμένη σταθερότητα συγκριτικά με τον ισοδύναμο δεσμό σε αλειφατικές (μη αρωματικές) ομάδες. Αυτή η αυξημένη σταθερότητα οφείλεται στις μοναδικές ιδιότητες των αρωματικών μοριακών τροχιακών. 

Τα μήκη δεσμών μεταξύ των καρβονοατόμων σε μια φαινυλομάδα είναι περίπου 1.4 Å (Ångström).Hendrik F. Hameka: «Computation of the structures of the phenyl and benzyl radicals with the UHF method». J. Org. Chem., 1987, 52 (22), pp 5025–5026. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jo00231a035

Στη φασματοσκοπία 1H-NMR, τα πρωτόνια μιας φαινυλομάδας απορροφούν τυπικά χημικές μετατοπίσεις γύρω στα 7.27 ppm. Η θέση αυτών των χημικών μετατοπίσεων επηρεάζεται από τον τρέχοντα αρωματικό δακτύλιο και αυτές οι τιμές μπορούν να αλλάξουν ανάλογα με τους υποκαταστάτες.

Προετοιμασία, εμφάνιση και εφαρμογές
Οι φαινυλομάδες εισάγονται συνήθως χρησιμοποιώντας αντιδραστήρια που συμπεριφέρονται ως πηγές του φαινυλανιόντος ή του φαινυλοκατιόντος. Αντιπροσωπευτικά αντιδραστήρια περιλαμβάνουν φαινυλολίθιο (C6H5Li) και φαινυλομαγνησιοβρωμίδιο (C6H5MgBr). Τα ηλεκτρόφιλα προσβάλουν το βενζόλιο για να δώσουν φαινυλοπαράγωγα:
C6H6  +  E+  →  C6H5E  +  H+
όπου E+ (το «ηλεκτρόφιλο») = Cl+, NO2+, SO3. Αυτές οι αντιδράσεις λέγονται ηλεκτρόφιλες αρωματικές υποκαταστάσεις.

Οι φαινυλομάδες βρίσκονται σε πολλές οργανικές ενώσεις, και φυσικές και συνθετικές (δείτε την εικόνα). Το πιο κοινό μεταξύ των φυσικών προϊόντων είναι το αμινοξύ φαινυλαλανίνη, που περιέχει μια φαινυλομάδα. Ένα βασικό προϊόν της πετροχημικής βιομηχανίας είναι το «BTX», που αποτελείται από βενζόλιο, τολουένιο και ξυλένιο - που όλα τους είναι δομικοί λίθοι για φαινυλικές ενώσεις. Το πολυμερές πολυστυρένιο παράγεται από ένα μονομερές που περιέχει φαινύλιο και and οφείλει τις ιδιότητές του στην ακαμψία και την υδροφοβία των φαινυλομάδων. Πολλά φάρμακα καθώς και πολλοί ρυπαντές περιέχουν φαινολικούς δακτυλίους.
biphe
Μια από τις ενώσεις που περιέχουν φαινύλιο είναι η φαινόλη, C6H5OH. Συχνά λέγεται ότι η σταθερότητα συντονισμού της φαινόλης την κάνει ένα ισχυρότερο οξύ από αυτά των αλειφατικών αλκοολών όπως η αιθανόλη (pKa = 10 vs. 16–18). Όμως, μια σημαντική συμβολή είναι η μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα του sp2 άλφα άνθρακα στην φαινόλη συγκρινόμενη με τον sp3 άλφα άνθρακα σε αλειφατικές αλκοόλες."Inductive and Resonance Effects on the Acidities of Phenol, Enols, and Carbonyl α-Hydrogens." Pedro J. Silva J. Org. Chem. 2009 (Solvation effects on the relative acidities of acetaldehyde enol and phenol described in the Supporting Information)

Παραπομπές

Κατηγορία:Αρωματικές ενώσεις
Κατηγορία:Χημικές ρίζες