[유기화학실험] Bromobenzene의 nitration

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 기구 및 시약
4. 실험방법
5. 결과
6. 토의
7. 결론

본문내용

1. 실험목적
Bromobenzene의 Nitration을 알아보고 o-nitrobenzene, p-nitrobenzene을 Column Chromatography로 분리한다.

2. 이론
진한 황산 및 질산의 혼합물과 벤젠과 같은 방향족 화합물의 반응은 방향족고리에 니트로기가 치환된다.
이 변화는 친전자체가 nitronium ion인 치환반응의 한 예이다. 양이온 황산과 좀 더 약산인 질산과의 반응에서 얻어진다.
이 과정은 oxonium ion fragment가 물을 잃으면서 카르보 양이온이 생성되는 알코올의 탈수반응의 반응속도 결정단계와 유사하다. 황산에 비해 약한산인 질산이 산이 아닌 염기로서 작용하는 것에 주목하여보자.
니트로화반응에서의 속도결정단계는 nitronium ion의 공명안정화 중간체를 형성하는 시그마결합으로부터 한쌍의 파이전자를 편재화하는 방향족 고리와의 반응이다.
마지막 단계에서 중간체는 빠르게 프로톤을 잃고 방향성을 가진 고리가 된다. 이 실험에서 기질로서 사용된 bromobenzene같은 치환된 benzene과 nitronium ion과의 반응은 benzene의 경우의 반응 메카니즘과 비슷하나 생성물의 구조를 알아보면 좀 더 복잡하다. 고리 위에 있는 브롬원자의 존재 때문에 벤젠의 육각형 대칭구조가 붕괴되고 nitronium ion의 공격에 대해 세가지 다른 자리가 있으므로 각각 서로 다른 세 가지의 생성물이 만들어 질 수 있다.
전자적인 요인 때문에 meta위치의 공격보다 활성화에너지가 작은 ortho 또는 para위치에 공격이 잘 일어나는데 ortho나 para위치 공격에서 형성된 중간체가 브롬원자의 전자 한쌍에 의해 비편재화되어 공명안정화되기 때문이다.
bromine에 의한 meta 공격에서 생긴 중간체는 생기지 않는다. 그러므로 브롬은 ortho, para 지향기의 한 예이다.
또한 거대한 브롬원자에 친전자체가 접근하며 ortho위치에 입체장애가 일어나므로 para위치에 치환된 생성물이 더 많이 생긴다.
니트로기가 도입되어 2,4-dinitrobromobenzene을 생성하는 반응도 가능하다.

참고 자료

유기화학실험 / 양성봉, 이주연, 이재인, 지기환 / 도서출판 대웅 / P.207 ~ P. 218
유기화학 제6판 / 유기화학교제연구회 / 자유아카데미 / McGrawHill / P.1103 ~ P.1108, P.1110 ~ P.1104