Transcript 목요일반 6주차
Aldol Reaction(Ⅱ) Dibenzalacetate의 합성 목요일반 4조 1. Nucleophilic carbon 2. 𝛼-수소의 산성도 3. 말론산에스터의알킬화 반응 20151895 윤세림 1. Nucleophilic carbon Nucleophilic Nucleophilic은 electrophilic에게 전자쌍을 주어 화학결합을 형성 1. Nucleophilic carbon Nucleophilic carbon - 전자가 풍부한 알킬족 - 친전자체를 공격하여 전자전달 1. Nucleophilic carbon Ex) 알파치환 : 알파탄소에 붙은 수소가 다른 기로 대체 𝜶 Nucleophilic carbon 단계 1 : 𝛼 탄소의 탈양성자 반응에 의한 엔올 음이온의 단계 2 : 친전자체에 대한 Nucleophilic carbon의 공격 2. 𝛼-수소의 산성도 𝜶-수소 작용기에 붙은 α 탄소에 붙 은 수소 2. 𝛼-수소의 산성도 Enol 음이온 엔올 음 이 온 → 공명 안정화된 상태 2. 𝛼-수소의 산성도 𝜶-수소의 산성도 엔올 음이온 - 산성도 증가여부는 수소가 이탈하고 난 후 남아 있는 비 얼마나 안정한가에달려있다 - 카보닐기는 𝜶 수소의 산도를 극적으로 증대 양성자가 ∵떨어져 나가면 공명 안정화된 엔올 음이온을 3. 말론산 에스터의 알킬화 반응 말론산 에스터 CH2(COOR)2, 말론산(CH2(COOH)2)을 합성할 때 생기 3. 말론산 에스터의 알킬화 반응 알킬화 반응 유기화합물의 수소원자를 알킬기(R-)로 치환하는 반응 H R 3. 말론산 에스터의 알킬화 반응 말론산 에스터의 알킬화 반응 - 말론산 에스터는 에톡시화 소 듐에 의해 완전히 양성자가 이탈. - 엔올 음이온이 알킬화 됨 3. 말론산 에스터의 알킬화 반응 말론산 에스터의 알킬화 반응 알킬화된 말론산 다이에틸이 가수 분해하면 말론 산 유도체를 형성. 3. 말론산 에스터의 알킬화 반응 말론산 에스터의 알킬화 반응 토토머화 토토머화 : 양성자와 이중결합이 이동하여 나타나는 현상 엔아민 알킬화 및 아실화 반응 1) 엔아민 2) 엔아민의 형성 메커니즘 3) 엔아민의 알킬화 반응 4) 아실화 반응 5) 엔아민의 아실화 반응 엔아민(Alkene +amine =enamine) 1) -C=C(NH₂)－의 작용기를 가진 화합물 2) 카르보닐기 화합물(알데하이드 또는 케톤) 은 2차 아민과 산 촉매 하에 반응하여 엔 아민(enamine)을 형성한다. 엔아민의 형성 메커니즘 엔아민의 알킬화 반응 - 엔아민은 할로젠화 알킬의 할로젠을 SN2 반응으로 치환한다. 결과는 β-위치에서의 엔아민 알킬화 반응이다. 엔아민의 알킬화 반응 1) 이미늄이온은 즉시 케톤으로 가수분해되 어 알킬화된 케톤을 생성한다. 2) 전체반응의 알짜결과는 케톤의 α-위치로 의 알킬화 반응이다. 엔아민의 아실화 반응 1) 유기화합물 속의 수소 원자를 아실기 (RCO-)로 치환하는 반응 2) 아실화제로서는 할로겐화 아실과 산무수 물 등이 사용됨 엔아민의 아실화 반응 - 처음의 아실화로 아실 이미늄이 생성되며, 이것은 β-디케톤 생성물로 가수분해된다. 알돌 축합 반응 20151888 신희담 1. 알돌 축합 반응 • 축합 반응(condensation) : 탄소화합물의 반응에서 2개(혹은 그 이상)의 분자들이 결 합하여 물이나 알코올 같은 작은 분자들이 떨어져 나가는 반응 • 알돌 축합 반응(aldol condensation) : 카보닐 화합물 과 엔올 음이온의 반응에서 엔올 음이온이 다른 카보 닐기에 친핵성 첨가반응을 일으켜 생성물을 만드는 반 응. 이때 생성물은 β-하이드록시 케톤 또는 알데하이 드이며 알돌(aldol)이라 부른다. 흔히 탈수 반응을 수 반되어 α,β-불포화 케톤과 알데하이드가 생성된다. 1. 알돌반응 • 축합 반응(condensation) : 2개 혹은 그 이상의 분 자들이 결합하여 물이나 알코올 같은 작은 분자들 이 떨어져 나가는 반응 • 알돌 축합 반응(aldol condensation) : 카보닐 화합 물과 엔올 음이온의 반응에서 엔올 음이온이 다른 카보닐기에 친핵성 첨가반응을 일으켜 생성물을 만드는 반응. 이때 생성물은 β-하이드록시 케톤 또 는 알데하이드이며 알돌(aldol)이라 부른다. 흔히 탈수 반응을 수반되어 α,β-불포화 케톤과 알데하 이드가 생성된다. 2. 산-염기 촉매에 의한 알돌반응 • 염기 촉매에 의한 알돌반응 ※ 엔올 음이온이 카보 닐기에 친핵성 첨가 ※ 엔올 음이온 : 강한 친핵체 (ex) 아세트알데하이드의 알돌 축합 • 산 촉매에 의한 알돌반응 ※ 엔올이 양성자화된 카보닐 기에 친핵성 첨가 ※ 엔올 : 약한 친핵체 3. 알돌의 탈수반응 • 알돌 생성물의 산성 또는 염기성 혼합물을 가열 하면 새로운 탄소-탄소 이중결합을 형성하며 탈 수된다. • 생성물은 α,β-불포화 케톤 또는 알데하이드이다. • 염기성 조건 하에서의 탈수 반응 ※ α-양성자의 산 성도에 의해 4. 자발적인 알돌반응 • 자발적인 알돌 반응은 교차 알돌 반응의 변화된 형태이다. • LDA로 한 가지 카보닐 화합불의 엔올 음이온을 얻는다 • 이 엔올음이온에 두 번째 카보닐화합물(친전자체)을 가한다. 알돌축합반응 (교차알돌반응,자가축합반응,분자 내 알돌반응) Knoevenagel 축합반응 20151916 조하은 교차알돌축합반응 • 알데하이드(또는 케톤)의 엔올 음이온이 다른 알 데하이드 또는 케톤의 카보닐기에 첨가 될 때 그 결과를 “교차 알돌 축합 반응”이라고 한다. (서로 다른 두 카보닐 화합물 사이에서 일어나는 알돌 반응) *반응물 중 하나만 엔올 음이온을 형성하고 다른 혼합물은 엔올 음이 온과 반응할 가능성이 더 클 때 효과적일 수 있음 만약 반응물 중 하나만 알파 수소를 가진다면 하나의 엔올 음이온 만이 용액 중에 존재할 것이다. 이때 다른 반응물이 과량으로 존재 하거나 특별히 친전자성인 카보닐기를 포함한다면 엔올 음이온에 의해 더 잘 공격을 받게 된다. #엔올 음이온(enolate ion) • 알파 탄소 원자에 있는 양성자 하나가 떨어져 나 가면 음전하가 탄고 원자와 산소 원자에 퍼져 있 는 공명 안정화된 엔올 음이온이 형성됨 #교차 알돌 축합 반응의 예 에탄알과 프로판알 사이의 알돌 축합 반응 • 두 응 한 *그 시약 모두 엔올 음이온을 생성할 수 있다. 반 조건에 따라서 네 가지 가능한 생성물이 다양 비율로 얻어진다. 중에 교차 알돌 축합 반응을 보면 자기축합반응 • 하나의 카르보닐 화합물 2개가 알돌반응 *에타탄알과 프로판알의 예를 보면 분자 내 알돌반응 (알돌 고리화 반응) • 다이케톤의 분자 내 알돌 반응은 종종 5고리와 6-고리 화합물을 만드는 데 유용하 다. *6-고리보다 크거나 5-고리보다 작은 알돌 고리화 반응 은 덜 일반적인데 그 이유는 보다 크거나 작은 고리는 에 너지와 엔트로피 측면에서 불리하기 때문이다. 분자 내 알돌반응 (알돌 고리화 반응) 분자 내 알돌반응 (Dieckmann 축합 반응: Claisen 고리화 반응) • 다이에스터의 분자 내에서 일어나는 Claisen 축 합 반응은 고리를 형성한다. 그러한 내부 Claisen 축합 반응을 Dieckmann condensation또는 Dieckmann고리화 반응(Dieckmann cyclization) 이라고 부른다. *5-원자 및 6-원자 고리 화합물은 Dieckmann 축합 반응 으로 쉽게 형성된다. 5탄소보다 작거나 6탄소보다 큰 고 리는 이 방법으로는 잘 형성되지 못한다. 분자 내 알돌반응 (Dieckmann 축합 반응: Claisen 고리화 반응) • 다음에 보인 Dieckmann축합 반응의 예는 1,6-다 이에스터는 5-원자 고리를, 1,7-다이에스터는 6원자 고리를 생성하는 것을 보여 준다. Knoevenagel 축합반응 • Emil Knoevenagel 에 의해서 이름붙혀진 이후에, Knoevenagel 축합 반응 이라고 하는 유기반응이다. (일종 의 변형된 Aldol 축합반응) • Knoevenagel반응은 활성화된 카르보닐 화합물의 수소에 친핵체가 추가된 후에 물분자 하나가 제거되는 탈수소화 반응이 따라온다. • 이 결과 물질은 종종 알파, 베타 복합 에논(conjugated enone)이라고 한다.(α,β-unsaturated carbonyl) • 이 반응에서, 카르보닐 그룹은 aldehyde나 ketone이다. • 보통 사용되는 촉매는 약한 염기이다. Knoevenagel 축합반응 • Z: 전자를 끌어당기는 EWG(Electron Withdrawing group)- CHO, COR, COOH, COOR, CN, NO2, SOR, SO2R, SO2OR 등이 있다. Z는 반드시 약한 base하에서도 enolate 음이온에 수소를 가 져오기에 용이할 만큼 충분히 강력하게 전자를 끌어당길 수 있어야만 한다. (즉 EWG). 이 반응에서 강한 base를 사용하면 자체분자내의 aldehyde와 ketone간의 축합 반응을 야기할 수 있다. 기구 및 시약 & 실험방법 이번 실험 메커니즘 1. 엔올 음이온 생성 2. 엔올 음이온이 Benzaldehyde를 공격 이번 실험 메커니즘 3. 2의 생성물에 2와 같은 반응이 일어나 최 종 생성물 생성 이번 실험의 반응식 기구 3구 플라스크 magnetic stirrer 비커 drying tube stirring bar 거름종이 안전깔때기 Aspirator(감압 증류장치) 뷰흐너 깔때기 시약 • Aceton (CH3COCH3) 분자량 53.08 녹는점 -94.82 ℃ 끓는점 56.3 ℃ 비중 0.7908(20 ℃) 가장 간단한 케톤으로 향기가 있는 무색의 액체 유기 용매로, 다른 유기 물질과 잘 섞인다 눈에 들어가면 각막이 손상될 수 있으니 주의! 시약 • Benzaldehyde (C6H5CHO) 분자량 106 녹는점 -56.5 ℃ 끓는점 178 ℃ 비중 1.049~1.005(15 ℃) 방향족 알데하이드 중 가장 간단한 것으로 특수한 향이 나는 무색의 액체 공기 중에서 쉽게 산화해 벤조산이 되므로 보존에 주의 시약 • EtOH (C2H5OH) 분자량 46.07 녹는점 -114.5℃ 끓는점 76.32℃ 비중 0.789(20℃) 사슬모양 탄화수소 중 탄소의 수가 2개인 에테인에서 수 소 원자 하나가 하이드록시기로 치환된 알코올 휘발성과 가연성을 가진 무색 액체 시약 • NaOH 분자량 39.997 녹는점 318.4 ℃ 끓는점 1388 ℃ 비중 2.13 대표적인 강염기 물에 강하게 발열하며 녹는 무색 결정 조해성(공기 중에 노출되어 있는 고체가 수분을 흡수하 여 녹는 현상)이 강하여 공기 중에 방치하면 이산화탄소 를 흡수하여 탄산나트륨이 되어 그 결정을 석출함 실험방법 1. 100ml 3구 둥근 플라스크에 aceton 1ml와 ethanol 50ml를 넣어준다. 2. NaOH 1.2g을 무게를 측정하여 넣는다. 3. Benzaldehyde 6ml를 안전깔때기에 담아준다. 4. 3구 둥근 플라스크에 온도계, 안전깔때기,drying tube를 장착하고 stirring bar도 넣은 후 10분간 교반한다.(안전깔때기와 drying tube를 연결하고 drying tube는 휴지로 막아준다.) 실험방법 5. 10분이 지나면 안전깔때기를 이용해서 1초에 한 방울 정도로 benzaldehyde를 떨어뜨려주면서 교반한다.(서 서히 색이 변함) 6. 교반하는 동안 거름종이의 무게를 측정해 둔다. 실험방법 7. Benzaldehyde를 넣고 20분 정도 교반 해준 후 생긴 고 체를 감압증류장치로 여과해준다.(고체가 생기지 않으 면 증류수를 넣어준다.) 8. 플라스크 내에 남아있는 고체는 소량의 물로 잘 섞어 마저 여과해준다. 9. 여과된 고체생성물을 오븐으로 말린 후 무게를 측정해 수득률을 구한다.