유기화학실험 | Michael Addition(1,4-addition, conjugated addition)

 

 

 

TIP

 

 

1. Michael Addition 반응을 이해한다.
2. 1-Phenylmaleimide로부터 Ph를 반응시켜 1-Phenylmaleminoprrolidine-2,5-dione을 합성

 

 

 

Conjugate Carbonyl Additions : The Michael Reaction

친핵체가 α,β-unsaturated aldehydes나 ketones과 반응하면 직접 첨가 생성물보다는 conjugation 첨가 생성물이 얻어지는 것을 알 수 있다.

 

 

친핵성 엔올 음이온이 α,β-불포화 카보닐 화합물과 반응하면 정확히 동일한 종류의 conjugation 첨가 반응이 일어날 수 있으며, 이 과정은 Michael 반응(Michael reaction)으로 알려져 있다. 가장 좋은 Michael 반응은 비정상적인 산성 주개(β-케토 에스터 또는 β-케톤)와 입체 장애가 없는 α,β-불포화 받개 사이에서 일어난다.

 

그래서 α,β-불포화 카르보닐 화합물은 시안화 음이온 및 그리냐드 시약과 같은 친핵성 시약과 1,2 첨가 반응 또는 1,4 첨가 반응에 의하여 반응할 수 없다. 카르보 음이온이 α,β 불포화 카르보닐계에서 1,4 첨가 반응을 Michael 첨가 반응이라 하며, 이는 일상적으로 쓰이는 유용한 반응이다.

 

예를 들면, 2-cyclohexene-1-on 및 말론산다이에틸(diethyl malonate)의 혼합물을 촉매량의 에톡시화 나트륨과 함께 에탄올 중에서 처리하면 아래 그림과 같은 첨가 반응이 일어난다. Michael 첨가 반응의 메커니즘은 말론산다이에틸(diethyl malonate)과 아클로레인(acrolein)간의 반응을 예로 설명하면 다음과 같으며 이 반응 생성물의 수율은 50%이다.

 

 

또한 Michael addition은 α,β-unsaturated 카보닐 화합물에 엔올 음이온이나 관련된 음이온이 친핵체로서 반응하여 β 탄소에 첨가하는 반응을 말하며 이때 α,β-unsaturated 카보닐 화합물을 Michael Acceptor라고 한다.

 

 

이때 염기는 촉매량 만큼 필요로 한다.

 

 

안정성이 크지 않은 엔올 음이온이라도 강염기를 사용하여 만들어질 수 있으며 Michael 반응에 사용할 수 있다.

 

 

그래서 Michael 반응은 β-keto ester 또는 1,3-dicarbonyl 화합물로부터 형성된 아주 안정한 enol anion이 입체 장애가 없는 α,β-unsaturated ketone에 첨가될 때 잘 일어난다. 예를 들면, ehtyl acetoacetate와 3-buten-2-one이 sodium ethoxide 촉매 존재하에서 반응하면 conjugation 첨가 생성물이 얻어진다.

 

 

 

실험 방법

1. Maleanilic acid의 합성

1) 분말의 Maleic anhydride 3.0m㏖(0.3g)과 1.5㎖의 galcial acetic acid를 100 ㎖ 둥근바닥플라스크에 넣고 저어준다.

 

2) Micropipet을 이용하여 3.3m㏖(307㎎)을 aniline을 넣어주고 R.T에서 5분간 저어준다.

 

3) 감압여과를 하고 ethanol로 washing 한다.

 

4) 결정을 말린 후 여분의 acetic acid를 없애기 위해 가열해 준다.

 

2. N-Phenylmaleimide의 합성

1) 1.83m㏖(0.35g)의 maleanilic acid와 0.09g의 anhydrous sodium acetate를 100㎖ 둥근바닥플라스크에 넣고 돌린다.

 

2) 1㎖의 acetic anhydride를 넣고 condenser를 부착한다.

 

3) 반응물을 sand bath로 100～110℃로 30분간 가열한다.

 

4) 30분이 지난후 실온에서 식혀주고, 2㎖ 물을 첨가한 뒤 ice-bath에서 냉각시킨다.

 

5) 감압여과 장치로 거른 뒤, 5% Na₂CO₃ , 물, hexane 순으로 씻는다.

 

6) 77～89℃로 가열하여 건조시킨다.

 

 

3. 1-phenyl-3-phenylaminopyrrolidine-2,5-dione의 합성

1) N-phenylmaleimide 1.00m㏖(0.173g)과 1㎖의 acetic acid를 100㎖ 둥근바닥 플라스크에 넣고 돌린다.

 

2) Micropipet으로 1.5m㏖(137㎕)의 aniline을 넣는다.

 

3) Condenser 연결후 30분간 가열시키고 실온에서 냉각시킨다.

 

4) 1㎖의 순수한 ethanol을 넣어주고 흔들어주면서 ice-bath 에서 냉각시킨다.

 

5) 차가운 ethanol로 고체를 여과한 다음, Na₂CO₃로 씻어준다.

 

6) 미량의 ethanol로 씻어주고 말려주면서 마지막 건조를 한다.

 

 

 

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