유기화학실험 | Reduction of Benzophenone

 

 

 

TIP

 

 

1. 알데히드나 케톤을 포함한 카르보닐 화합물의 환원은 대부분 붕소나 알루미늄의 수소화 시약으로부터 수소화물의 이동에 의해 일어난다.
2. Sodium borohydride는 알데히드나 케톤의 카르복실기를 히드록시기로 환원하며 LiAlH₄는 알데히드, 케톤 뿐만아니라 카르복실기도 알코올도 환원 시킬 수 있음을 알아본다.

 

 

 

금속 수소화물에 의한 환원

현재 알데히드나 케톤의 카르보닐기를 알콜기로 환원시킬 수 있으며 실험실에서 가장 보편적으로 사용되는 환원제는 소디움 보로 하이드라이드(NaBH₄), 리튬 알루미늄 하이드라이드(LiAlH4)와 그 유도체이다 이런 화합물은 매우 강한 친핵체인 수소화 이온을 원천으로 작용한다.

 

 

LiAlH4는 매우 강력한 환원제여서 알데히드나 케톤뿐만아니라 카르복실산 및 이들 유도체의 카르보닐기를 빠른 속도로 환원시킨다. 소디움 보로 하이드라이드는 보다 선택적인 시약으로서 다만 알데히드와 케톤 만을 빠른 속도로 환원시킨다.

 

환원의 초기 화합물은 테트라 알콕시 보레이트이를 물로 처리하면 알콜과 붕산의 염으로 진행한다. 1몰의 소디움 보로하이드라이드는 4몰의 알데히드나 케톤을 환원 시킨다.

 

 

알데히드 혹은 케톤의 금속 수소화물에 의한 환원 반응의 주요 단계는 환원제로부터 수소화 이온을 카르보닐 탄소로 전이시켜 정사면체 카르보닐 첨가 화합물을 만드는 것이다. 알데히드 혹은 케톤을 알콜로 환원시키는 경우 탄소에 부착되는 수소만이 환원제인 수소화물로부터 유래한다. 산소에 부착되는 수소 원자는 금속 알콕시드 이온의 가수분해 과정 중에서 유래한다.

 

 

소디움 보로 하이드라이드와는 달리 LiAlH4는 물, 메탄올, 기타 양성자성 용매와 격렬히 반응하여 수소 기체를 발생시키고 금속 히드록 시드를 생성한다. 따라서 이 시약을 사용한 알데히드나 케톤의 환원은 가장 흔히 사용되는 디에틸 에테르나 테트라 히드로 퓨란(Tetra Hydro Furan)과 같은 비양성자성 용매에서 진행 되어야만 한다.

 

LiAlH4 환원에 대한 화학량론은 소디움 보로 하이드라이드 환원과 같아서 4몰의 알데히드나 케톤당 1몰의 LiAlH4가 필요하다. 이때 젤라틴 형성의 알루미늄 염이 형성되기 때문에 산성 혹은 염기성 수용액이 이들 염을 용해시킬 목적으로 사용된다.

 

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 50㎖ flask에 magnetic spin bar를 넣고 0.729g의 benzophenone과 2-propanol 5㎖을 가한다.

 

2) 여기에 sodium borohydride 0.076g을 가하고 10분동안 4번을 해서 총 40분동안 bath에서 환류한다.

 

3) 10% NaOH 수용액 4㎖를 가하여 침전물이 완전히 녹을 때 까지 교반한다.

 

4) MC(Methylene Chloride) 10㎖로 두 번 추출한다.

 

5) 추출한 유기층에 무수 MgSO₄ 1.0g을 가하고 20분 교반한 후 여과하고 rotary evaporator를 이용하여 유기 용매를 제거한다.

 

6) Diphenylmethanol을 고체로 얻어낸다.

 

7) 감압 여과 후 걸러낸 결정 건조 → 수율계산

 

8) Lucas test 및 NaOH test로 확인

 

 

 

[유기화학실험]Reduction of Benzophenone 레포트