유기화학II -...
Transcript of 유기화학II -...
![Page 1: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/1.jpg)
유기화학II
대구가톨릭대학교 제약산업공학과
(7주차)
방향족 화합물의 산화, 환원반응과 다치환 벤젠의 합성 과정
![Page 2: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/2.jpg)
학습내용
① Benzyne
② 방향족 화합물의 산화
• 알킬 결사슬의 산화
• 벤질 위치의 bromination
③ 방향족 화합물의 환원
• 촉매 수소화 반응
④ 다치환 벤젠의 합성 과정
![Page 3: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/3.jpg)
방향족 화합물의 친핵성 치환 반응
전자-끌기 치환기가 없는 할로벤젠은 친핵성 치환 반응을 하지 않는다.
그러나, 매우 높은 온도와 압력 조건에서 chlorobenzene을 친핵성 치환
반응으로 phenol로 전환시킬 수 있다.
![Page 4: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/4.jpg)
Bromobenzene을 액체 NH3 용매 내에서 KNH2로 처리하면 aniline이 생
성된다.
하지만, C1 위치에 14C 탄소 원자로 표지된 bromobenzene을 사용하면,
C1과 C2에 동등한 대칭적인 반응 중간체의 존재를 의미하는, C1과 C2
양쪽에 표지된 동일한 치환 생성물이 생성된다.
![Page 5: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/5.jpg)
반응의 메커니즘은 benzyne (benzene에 삼중 결합을 가진 물질) 형태
를 거쳐, 여기에 친핵체가 가해져서 생성물이 만들어진다.
• Benzyne은 너무 반응성이 커서 순수한 화합물로 분리되지 않는다.
![Page 6: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/6.jpg)
전형적인 alkyne 삼중 결합은 sp-혼성 탄소 원자를 사용하지만, benzyne
삼중 결합은 sp2-혼성 탄소를 사용한다.
Alkyne 삼중 결합은 p-p 겹침에 의해 형성된 서로 수직인 두 개의 π 결합
이 있다.
Benzyne 삼중 결합은 p-p 겹침에 의한 한 개의 π 결합과 sp2-sp2 겹침에
의한 한 개의 π 결합을 가지고 있다.
sp2-sp2 겹침에 의한 π 결합은 고리의 평면에 있고 대단히 약한 결합이다.
![Page 7: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/7.jpg)
알킬 결사슬의 산화
Benzene 고리는 alkene의 탄소-탄소 이중 결합을 분해하는 시약인 KMnO4와
Na2Cr2O7과 같은 강한 산화제에 비활성이다.
그러나, 알킬 곁사슬은 산화제와 빠르게 반응하여 –CO2H로 전환된다.
![Page 8: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/8.jpg)
곁사슬 산화 반응 메커니즘은 복잡하며, benzyl 위치의 C-H 결합의 반
응이 포함되어 있고 중간체인 benzyl radical을 형성한다.
그러나 tert-butylbenzene은 benzyl 위치의 수소가 없고, 따라서 반응이
일어나지 않는다.
![Page 9: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/9.jpg)
문제) 다음 화합물들을 KMnO4로 산화시켰을 때, 예상되는 생성물은 무엇
인가?
![Page 10: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/10.jpg)
벤질 위치의 bromination
벤질 자리에 있는 곁사슬의 브로민화 반응은 알킬벤젠을 N-bromo-
succinimide로 처리할 때 일어난다.
라디칼 반응이며, 라디칼 개시제로서 benzoyl peroxide를 사용한다.
브로민화 반응은 벤질 자리에서만 일어나고, 혼합 생성물이 생성되지
않는다.
![Page 11: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/11.jpg)
① 벤질 자리 수소를 떼어내어서 중간체인 벤질 라디칼이 먼저 생성된다.
② 벤질 라디칼은 Br2와 반응하여 생성물과 Br 라디칼을 생성한다.
③ 벤질 라디칼과 반응에 필요한 Br2는 HBr과 NBS와의 반응에 의해 생성
된다.
![Page 12: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/12.jpg)
반응은 벤질 라디칼 중간체가 공명에 의해 안정화되기 때문에 오로지
벤질 자리에서 일어난다.
벤질 라디칼의 안정성
![Page 13: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/13.jpg)
문제) Benzene으로부터 styrene을 합성하는 과정을 설명하시오.
![Page 14: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/14.jpg)
방향족 고리의 촉매 수소화 반응
방향족 고리는 전형적인 알켄 이중 결합을 환원시키는 촉매 수소화 반응
에 비활성이다.
결과적으로 방향족 고리 존재 하에 알켄 이중 결합을 선택적으로 환원할
수 있다.
![Page 15: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/15.jpg)
방향족 고리를 수소화하기 위해서는 수백 기압에서 백금 촉매와 수소
기체를 사용하거나 또는 탄소에 흡착된 rhodium과 같은 더 강력한 촉매
를 사용하는 것이 필요하다.
![Page 16: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/16.jpg)
Aryl alkyl ketone의 환원
방향족 고리가 산화 반응에서 벤질 자리를 활성화시키는 것과 같이, 환
원 반응에서도 인접한 카보닐 기를 활성화시킨다.
아릴 알킬 케톤은 팔라듐 촉매를 사용한 촉매 수소화 반응에 의해 알킬
벤젠으로 전환된다.
![Page 17: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/17.jpg)
촉매 수소화 반응에 의해 카보닐 기를 메틸렌 기로의 전환은 아릴 알킬
케톤에 한정되어 있다.
이 조건 하에서 다이알킬 케톤은 환원되지 않는다.
같은 조건에서 나이트로 기는 아미노 기로 환원된다.
![Page 18: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/18.jpg)
문제) Benzene으로부터 diphenylmethane을 합성하는 과정을 설명하시오.
![Page 19: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/19.jpg)
문제) Benzene으로부터 4-bromo-2-nitrotoluene을 합성하는 과정을 설명
하시오.
![Page 20: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/20.jpg)
문제) Benzene으로부터 4-chloro-2-propylbenzenesulfonic acid를 합성하
는 과정을 설명하시오.
4-chloro-2-propylbenzenesulfonic acid
![Page 21: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: 유기화학II - contents.kocw.netcontents.kocw.net/KOCW/document/2014/deagucatholic/kangdongwook/7.pdf · 유기화학II 대구가톨릭대학교 제약산업공학과 (7주차)](https://reader030.fdocuments.net/reader030/viewer/2022040713/5e17a4252019dc15207f688e/html5/thumbnails/23.jpg)
주요 용어
친핵성 방향족 치환 반응, Benzyne, 알킬 곁사슬의 산화, KMnO4, 벤질
위치, N-bromosuccinimide, 환원, 금속 촉매 환원 반응, 다치환 벤젠의
합성