유기화학실험 | Grignard 시약을 이용한 Alcohol의 제조

 

 

 

TIP

 

 

1. 유기합성에서 가장 유용한 시약중 하나인 할로젠화 유기마그네슘시약의 구조와 원리를 이해하고, 직접제조해 보면서 유기합성반응의 기초를 이해한다.
2. 제조한 Grignard reagent을 이용하여 직접 Alcohol을 만들어 보면서 Radical, S_N2 반응을 이해한다.

 

 

 

Grignard reagent은 강력한 친핵체이므로 카르보닐, 에톡시, 니트로, 또는 시아노 그룹을 가진 유기할로겐화물로부터 Grignard reagent을 합성할 수 없다. 이런 종류의 반응을 시도한다면 형성된 Grignard reagent은 단지 미처 반응하지 않은 출발 물질과 반응할 것이다. 이것은 Grignard reagent을 만들 때 알킬 할로겐하물이나 탄소-탄소 이중결합, 내부에 있는 삼중결합, 에테르 결합, 그리고 -NR2 그룹을 가진 유기 할로겐화물에만 국한되어 있음을 의미한다.

 

 

Grignard reagent는 마그네슘과 alkyl halide나 aryl halide의 반응을 통해 형성된다. 이 반응은 organic halide를 ether내의 마그네슘에 첨가함으로써 이루어진다. ether는 organic magnesium compounds가 안정하는데 필요한 ligands를 제공한다. 보통 사용되는 ether로는 diethyl ether나 THF가 있다. Grignard 반응은 보통 고체와 용액을 포함한 반응이기에 천천히 시작된다. 먼저, 유도기간 동안 마그네슘이 organic reagent에 노출된다. 그 유도 기간이 지난 후에 이 반응은 매우 큰 열을 방출하며 진행된다. RX는 보통 기질로써 작용하나 fluorides는 보통 반응하지 않는다.

 

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실험 방법

1. Reagent preparation

1) 준비한 Mg를 막자사발에 넣고 간다.(표면에 흠집을 내기위함)

 

2) 흠집처리를한 Mg를 Magnetic bar 와 같이 50㎖ R/B 에 넣고 Dropping funnel을 연결한다. 이때 Dropping funnel이 들어가는 부분은 테프론테잎으로 처리한후 지지대를 이용하여 잘 고정한다.

 

3) Dropping funnel 과 R/B 의 연결부분을 다시 테프론테잎으로 처리한후 고무마개로 막는다.

 

4) THF 를 주사기를 이용하여 R/B에 넣고 교반을 강하게 한다.

 

5) Dropping funnel 의 밸브를 잠그고 Bromobenzene을 THF에 녹여 주사기를 이용하여 넣는다.

 

6) Dropping funnel의 밸브를 조금 열어 4-Bromobenzene THF 용액을 한 방울씩 적가한다.

 

7) 용액이 모두 주입되면 R/B의 발열상태를 확인하고 발열이 없으면 손으로 감싸쥐어 발열이 생기게 한다.

 

8) 발열이 생기면 식을때까지 교반하면서 기다린다.

 

2. Grignard reaction

1) 2-neck R/B에 Magnetic bar를 넣고 Condenser를 연결하여 입구를 고무마개로 막는다.

 

2) 테프론 테이프로 R/B와 Condenser의 연결부위와 고무마개로 막아둔 입구를 외부와 차단될 수 있게 처리하고, Condenser를 연결한 R/B를 Mentle과 stirrer에 지지대를 사용하여 고정해 준다.

 

3) 준비된 Grignard reagent을 주사기를 이용하여 20㎖만큼 R/B에 넣어준다.

 

4) THF 30㎖를 추가로 R/B에 넣어준다.

 

5) 준비한 Methyl benzoate 용액을 주사기를 이용하여 R/B에 천천히 넣는다. 넣는양은 제조한 Grignard reagent의 0.2 몰수비로 한다.

 

6) Mentle과 stirrer를 이용하여 30분동안 Reflux 시킨후 식힌다.

 

7) 식은 R/B에 담긴 반응 용액을 Diethyl ether와 1% HCl을 이용하여 깔끔하게 50㎖ Vial에 옮긴다.

 

3. 분리 및 정제

1) Separatory funnel에 Vial에 있는 용액을 넣고 Diethyl ether와 1% HCl을 과량 넣어준뒤 잘 흔들어준다.

 

2) 밑에 생성된 물층을 버린다.

 

3) 같은방법으로 DI Water 를 과량 넣어준뒤 흔들고 물층을 버리는 과정을 3회 반복한다.

 

4) NaCl을 같은방법으로 1회 처리한다.

 

5) 비커에 MgSO₄를 넣고 Separatory funnel에 모아둔 용액을 부어준다. 그 후 깔대기와 Filter Paper를 이용하여 MgSO₄를 제거하고 용액은 R/B에 모아준다.

 

6) Evaporator를 이용하여 Solvent를 제거한다.

 

7) Diethyl ether를 이용하여 재결정을 한다.

 

 

 

[유기화학실험]Grignard 시약을 이용한 Alcohol의 제조 레포트