- Nomenclatuur en opleiding
- Structuur en kenmerken
- Voorbeelden van terbutyl
- Halogeniden
- Tert-butylalcohol
- Terbutylhypochloriet
- Terbutylisocyanide
- Tertiair butylacetaat
- Diterbutileter
- Buprofezine
- Avobenzone
- Referenties
De tert-butyl of een alkylgroep of een substituent met de formule -C (CH 3 ) 3 en verkregen uit isobutaan. Het voorvoegsel tert - komt van tertiair, omdat het centrale koolstofatoom, waarmee deze groep zich aan een molecuul bindt, tertiair (3e) is; dat wil zeggen, het vormt bindingen met drie andere koolstofatomen.
Tert-butyl is misschien wel de belangrijkste butylgroep, boven isobutyl, n-butyl en sec-butyl. Dit feit wordt toegeschreven aan zijn omvangrijke omvang, die de sterische hindernissen verhoogt die de manier waarop een molecuul deelneemt aan een chemische reactie, vergroot.
Terbutyl-groep. Bron: Pngbot via Wikipedia.
De bovenste afbeelding toont de tert-butylgroep, gekoppeld aan een zijketen R. Deze ketting kan bestaan uit een koolstof- en alifatisch skelet (hoewel het ook aromatisch kan zijn, Ar), een organische functionele groep of een heteroatoom.
Terbutyl lijkt op ventilatorbladen of een drietenige voet. Wanneer het een groot deel van de structuur van een molecuul omvat, zoals in het geval van tert-butylalcohol, wordt gezegd dat de verbinding ervan is afgeleid; en als het daarentegen slechts een fractie of fragment van het molecuul is, dan wordt er gezegd dat het niets meer is dan een substituent.
Nomenclatuur en opleiding
Vorming van terbutyl uit isobutaan. Bron: Gabriel Bolívar via Mol View.
Eerst werd duidelijk gemaakt wat de reden is waarom deze groep terbutyl wordt genoemd. Dit is echter de algemene naam waaronder het bekend is.
De naam die wordt beheerst door de oude systematische nomenclatuur, en momenteel ook door de IUPAC-nomenclatuur, is 1,1-dimethylethyl. Rechts van de bovenste afbeelding hebben we de koolstofatomen vermeld, en het is inderdaad te zien dat twee methyls zijn gebonden aan koolstof 1.
Terbutyl zou ook zijn afgeleid van isobutaan, het meest vertakte en symmetrische structurele isomeer van butaan.
Vertrekkend van isobutaan (links van de afbeelding), moet de centrale derde koolstofatoom zijn enige waterstofatoom verliezen (in rode cirkel) en zijn CH-binding verbreken zodat de terbutylgroep, · C (CH 3 ) 3, ontstaat . Wanneer deze groep erin slaagt te binden aan een molecuul of aan een zijketen R (of Ar), wordt het een substituent of een tert-butylgroep.
Zo althans op papier, de verbindingen met de algemene formule RC (CH 3 ) 3 of Rt-Bu verkregen.
Structuur en kenmerken
De tert-butylgroep is alkyl, wat betekent dat hij is afgeleid van een alkaan en dat hij alleen uit CC- en CH-bindingen bestaat. Bijgevolg is het hydrofoob en apolair. Maar dit zijn niet de meest opvallende kenmerken. Het is een groep die te veel ruimte inneemt, het is omvangrijk en het is niet verwonderlijk aangezien het drie CH 3- groepen heeft , groot op zichzelf, gekoppeld aan hetzelfde koolstofatoom.
Elke CH 3 van –C (CH 3 ) 3 roteert, vibreert en draagt bij aan zijn moleculaire omgevingsinteracties door Londense dispersiekrachten. Omdat ze niet genoeg zijn met één, zijn er drie CH 3 die roteren alsof ze de bladen van een ventilator zijn, waarbij de hele terbutylgroep opmerkelijk omvangrijk is in vergelijking met andere substituenten.
Als gevolg hiervan treedt een constante sterische hindernis op; dat wil zeggen, een ruimtelijke moeilijkheid voor twee moleculen om elkaar te ontmoeten en effectief te interageren. Terbutyl beïnvloedt de mechanismen en het verloop van een chemische reactie, die zal proberen plaats te vinden op een manier dat de sterische hinder zo min mogelijk is.
Atomen dichtbij –C (CH 3 ) 3 zullen bijvoorbeeld minder gevoelig zijn voor substitutiereacties; CH 3 zal voorkomen dat het molecuul of de groep die in het molecuul opgenomen wil worden, nadert.
Naast wat al is genoemd, heeft terbutyl de neiging om een afname van het smelt- en kookpunt te veroorzaken, een weerspiegeling van zwakkere intermoleculaire interacties.
Voorbeelden van terbutyl
Een reeks voorbeelden van verbindingen waarin tert-butyl aanwezig is, zal hieronder worden besproken. Deze worden eenvoudig verkregen door de identiteit van R in de formule RC (CH 3 ) 3 te variëren .
Halogeniden
Door R te vervangen door een halogeenatoom, verkrijgen we de tertbutylhalogeniden. Zo hebben we hun respectievelijke fluoride, chloride, bromide en jodide:
-FC (CH 3 ) 3
-ClC (CH 3 ) 3
-BrC (CH 3 ) 3
-IC (CH 3 ) 3
Van deze zijn ClC (CH 3 ) 3 en BrC (CH 3 ) 3 de bekendste, omdat ze respectievelijk organische oplosmiddelen en voorlopers zijn van andere gechloreerde en gebromeerde organische verbindingen.
Tert-butylalcohol
Tertiaire butylalcohol, (CH 3 ) COH of t-BuOH, is een van de eenvoudigste voorbeelden afgeleid van tert-butyl, dat ook bestaat uit de eenvoudigste tertiaire alcohol van allemaal. Het kookpunt is 82 ºC, dat is dat van isobutylalcohol 108 ºC. Dit laat zien hoe de aanwezigheid van deze grote groep een negatieve invloed heeft op intermoleculaire interacties.
Terbutylhypochloriet
Als R vervangen door hypochloriet, OCl - of ClO - , hebben we de verbinding terbutylhypochloriet, (CH 3 ) 3 COCl, waarin het opvalt door zijn covalente C-OCl-binding.
Terbutylisocyanide
Structuurformule van terbutylisocyanide. Bron: Edgar181 / publiek domein
Als we nu R isocyanide, NC of -N≡C vervangen, hebben we de verbinding tert-butylisocyanide, (CH 3 ) 3 CNC of (CH 3 ) 3 C-N≡C. In de afbeelding hierboven kunnen we de structuurformule zien. Daarin valt terbutyl met het blote oog op als een waaier of een drietenige poot, en kan het worden verward met isobutyl (in de vorm van een Y).
Tertiair butylacetaat
Structuurformule van tert-butylacetaat. Bron: Edgar181 / publiek domein
We hebben ook het tert-butylacetaat, CH 3 COOC (CH 3 ) 3 (bovenste afbeelding), dat we verkrijgen door R te substitueren voor de acetaatgroep. De terbutyl begint structurele prioriteit te verliezen omdat het gebonden is aan een oxygenaatgroep.
Diterbutileter
Structuurformule van diterbutylether. Bron: Wolfmankurd op Engelse Wikipedia. / Publiek domein
De diterbutylether (bovenste afbeelding) is niet meer te beschrijven met de formule RC (CH 3 ) 3 , dus de tert-butyl gedraagt zich in dit geval gewoon als een substituent. De formule van deze verbinding is (CH 3 ) 3 COC (CH 3 ) 3 .
Merk op dat in hun structuur de twee groepen of terbutylsubstituenten lijken op twee benen, waarbij de OC-bindingen de benen hiervan zijn; een zuurstof met twee drietenige benen.
Tot dusverre zijn de gegeven voorbeelden vloeibare verbindingen geweest. De laatste twee zullen solide zijn.
Buprofezine
Structuurformule van buprofezine. Bron: Meodipt / publiek domein
In de bovenste afbeelding hebben we de structuur van buprofezin, een insecticide, waar we uiterst rechts het "been" van de terbutyl kunnen zien. Onderaan hebben we ook de isopropylgroep.
Avobenzone
Structuurformule van avobenzone. Bron: Fvasconcellos (overleg • bijdragen) / Openbaar domein
Eindelijk hebben we avobenzone, een ingrediënt in zonnebrandcrème vanwege het hoge vermogen om UV-straling te absorberen. De terbutyl bevindt zich weer rechts van de structuur vanwege zijn gelijkenis met die van een poot.
Terbutyl is een maar al te vaak voorkomende groep in veel organische en farmaceutische verbindingen. Zijn aanwezigheid verandert de manier waarop het molecuul in wisselwerking staat met zijn omgeving, aangezien het aanzienlijk omvangrijk is; en daarom stoot het op zijn pad alles af dat niet alifatisch of apolair is, zoals de poolgebieden van biomoleculen.
Referenties
- Morrison, RT en Boyd, R, N. (1987). Organische chemie. 5e editie. Redactioneel Addison-Wesley Interamericana.
- Carey F. (2008). Organische chemie. (Zesde editie). Mc Graw Hill.
- Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organische chemie. (10e editie.). Wiley Plus.
- Wikipedia. (2020). Butyl Group. Hersteld van: en.wikipedia.org
- Steven A. Hardinger. (2017). Geïllustreerde verklarende woordenlijst van organische chemie: tert-butyl. Hersteld van: chem.ucla.edu
- James Ashenhurst. (2020). t-butyl. Hersteld van: masterorganicchemistry.com