유기화학실험 | Preparation of acetaminophen

 

 

 

TIP

 

 

1. Acetaminophen은 타이레놀의 주성분으로 비마약성해열진통제이다.
2. 프로스타글란딘의 생성에 관여하는 효소를 일시적으로 방해하는 기작으로 감기로 인한 발열, 두통에 쓰이는 진통제이다.
3. 본 실험에서는 p-aminophenol과 acetic anhydride를 반응시켜 acetaminophen을 생성해봄으로써, 아실화 반응(acylation)과 S_N2반응에 대해 살펴본다.

 

 

 

아실화(acylation)

RCO-(a-sil)를 아실기라(acyl group) 하고, 유기화합물의 수소원자를 아실기(RCO-)로 치환하는 반응을 아실화반응(acylation)이라한다. 또는 생성물에 아세틸기(CH₃CO-)가 붙는다고 해서 아세틸화(acetylation)라고도 한다. 아세틸화란, 유기화합물의 히드록시기(-OH) 또는 아미노기(-NH₂)등의 수소원자를 아세틸기로 치환하는 반응의 총칭이다. 아실화 반응은 친전자성 방향족치환 반응 중의 하나로 일반적은 친전자체와 그것들이 만들어지는 조건 및 그들의 반응은 다음과 같다.

 

 

 

acetic anhydride의 산소와 탄소 간의 전기음성도 차에 의해 탄소가 (+)charge를 띄게 된다. 반면, p-aminophenol의 질소는 비공유 전자쌍으로 인해 부분음성을 띈다. 질소가 탄소를 친핵체 공격을 하면서 동시에 양성자가 떨어져나가면서 불안정한 질소를 안정화시키는 S_N2 반응이 일어난다.

 

반응의 특징을 간략히 살펴보면,

1) 입체장애가 작을수록 반응성이 커진다.

2) 결합이 끊어지면서 생성되는 한 단계 반응이다.

3) 염기성이 증가하면 친핵성도 증가한다.(주기율표의 왼쪽으로 갈수록!)

 

목표로 하는 acetaminophen이 생성되고, 그 부산물로 아세트 이온이 떨어져나간 양성자와 결합하여 acetic acid가 된다. p-aminophenol 말고도 물 또한 좋은 친핵체이기 때문에 acetic anhydride와 반응하면, 카르복실산을 만들 수 있다. 그러나 위에서 살펴본 S_N2 반응의 3번 특징을 보자. -NH₂가 -OH 보다 주기율표상 더 왼쪽이 있으므로 더 염기성이다. 따라서 p-aminophenol과 더 우선적으로 반응을 하는 것이다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) Round-bottomed flask에 p-aminophenol (1.1g, 0.01㏖, Mw : 109.13)을 넣고 물 3㎖와 acetic anhydride (1.2㎖, 1.3g, d : 1.08, 0.0127㏖, Mw : 102.09)를 부가한다.

 

2) Water bath를 이용하여 반응물이 녹을 때까지 80℃로 가열하여 교반한다.

 

3) 반응물이 완전히 용해된 후 15분간 더 가열한다.

 

4) 가열을 중지하고 5분간 flask를 식힌 후, ice-bath를 이용하여 반응물을 냉각시킨다.

 

5) 결정이 생성되면 여기에 5㎖의 물을 넣는다.

 

6) 생성된 고체를 감압여과한 후 건조하면 목적 화합물을 얻을 수 있다.

 

 

[유기화학실험]Preparation of acetaminophen 레포트