【유기화학】 13강. 에터

13강. 에터(ether)

 

추천글 : 【유기화학】 유기화학 목차

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1. 명명법 [본문]

2. 반응 [본문]

3. 제법 [본문]

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1. 명명법 [목차]

⑴ 정식 명명법

① 탄소수가 많은 알케인을 모체로 삼음

② 모체 사슬이 아닌 나머지를 알콕시로 명명

③ 모체사슬에서 알콕시기가 연결된 탄소에 더 낮은 숫자를 부여

④ 모체사슬에 여러 치환기가 있는 경우 알파벳 순으로 명명

○ 예 : (3S, 4R)-3-butoxy-4-methylhexane

Figure. 1. 3-butoxy-4-methylhexane

 

⑤ 예시

○ 2-methoxybutane

○ 1-ethoxy-3-methylpentane

○ 1-butoxy-2,3-dimethylpentane

○ 1,4-diisopropoxybutane

⑵ 관용 명명법

① 에터 산소 양옆의 치환기 이름을 알파벳 순서대로 쓴 뒤 -ether라는 명칭을 추가

② 예시

○ ethyl methyl ether

○ diethyl ether (ethyl ether)

○ diphenyl ether

○ tert-butyl isobutyl ether

○ sec-butyl isopropyl ether

○ cyclohexyl isopentyl ether

 

 

2. 반응 [목차]

⑴ 낮은 반응성

① 에터가 수행하는 반응은 아래 반응이 거의 유일하기 때문에 용매로 잘 사용됨

② 용매로 사용되는 예시

○ diethyl ether : ether라고도 함

○ tetrahydrofuran : THF라고도 함

○ tetrahydropyran : THP라고도 함

○ 1,4-dioxane

○ 1,2-dimethoxyethane : DME라고도 함

○ tert-butyl methyl ether : MTBE라고도 함

⑵ 반응 1. HX에 의한 분해 반응

① HI, HBr는 반응이 잘 일어나며, HCl은 잘 일어나지 않음

② S_N2 반응 : 3차 탄소를 포함하지 않는 에터의 경우 친핵체는 입체장애를 고려하여 공격

③ S_N1 반응 : 3차 탄소를 포함하는 에터의 경우 3차 탄소에 탄소양이온이 생김

④ 페닐기가 존재하는 경우 

○ 페닐 알킬 에터 : 산소와 페닐기 간의 분해는 일어나지 않음. 단, HBr, BBr₃ 하에서 페놀이 될 수는 있음

○ 바이 페닐 에터 : 에터 분해 반응은 일어나지 않음

⑶ 반응 2. H₂O, H₂SO₄에 의한 가수분해 반응  

① 에터 제법 : ROH + R'OH → ROR'

② 강산 조건 하에 ROR'은 ROH와 R'OH로의 역반응이 일어날 수 있음  

⑷ 반응 3. THP 에터 보호기 : DHP(dihydropyran)을 이용한 에터 보호 반응 

① 보호기 첨가 단계

② 보호기 제거 단계

⑸ 반응 4. Claisen 자리옮김반응(Claisen rearrangement reaction)

① 반응물 : allyl vinyl ether 또는 allyl phenyl ether 

 

 

 

Figure. 2. allyl phenyl ether를 반응물로 하는 Claisen 자리옮김반응

 

⑹ 반응 5. 크라운 에터(crown ether)

① 상전이 촉매, 이온 운반체, 4차 암모늄염, 크립탠드라고도 불림

② CH₂CH₂O의 반복구조를 가지고 있으므로 3n-crown-n-ether로 명명됨 

③ 공동 크기에 따라 각각 다른 이온과 착물을 형성 : 양이온을 배위 결합한 뒤 비극성 용매 내에서 운반 가능

○ Li⁺ : 12-crown-4-ether (n=4)

○ Na⁺ : 15-crown-5-ether (n=5)

○ K⁺ : 18-crown-6-ether (n=6)

○ 예 : KF는 acetonitrile에는 안 녹지만 crown ether는 K⁺를 이온화하여 F^-를 뜯어냄

 

 

3. 제법 [목차]

⑴ 대칭 에터 합성

① 요약 : 고온에서는 제거반응이, 저온에서는 첨가반응이 우세

② (not desirable) H₂SO₄, 180℃ : R-CH₂OH + H₂SO₄ → R=CH₂. 알코올의 E1 제거반응 

 

 

Figure. 3. 대칭 에터 합성 실패

 

③ (desirable) H₂SO₄, 140℃ : R-CH₂OH + H₂SO₄ → R-CH₂-O-CH₂-R

 

 

Figure. 4. 대칭 에터 합성 성공

 

④ 단점 : 대칭 에터 합성법은 다양한 에터(ROR, R'OR, R'OR')를 생성하므로 부적절

⑤ 예외적으로, 3차 알코올을 한 성분으로 사용하면 성공적으로 비대칭 에터를 합성 (∵ S_N1 반응) 

⑵ Williamson-ether 합성법 : 비대칭 에터 합성법

① 메커니즘

○ 1단계. ROH + NaH → RO^-Na⁺ + H₂

○ 2단계. RO^- + R'I → ROR' + I^- (S_N2) : R'의 입체배열은 반전됨

 

 

Figure. 5. Williamson-ether 합성법 메커니즘

 

② (공식) 1. NaH, 2. R'X 조건 하에서 알코올의 반응은 S_N2 반응을 상기하면 됨

③ 한계 : R'X가 메틸 할라이드나 1차 할로젠화 알킬이 아닌 경우 제거반응이 우세하여 부적절

⑶ 알콕시 수은화-탈수은화

① 개요

○ Willamson-ether 합성법이 불가한 경우 유용

○ 알콕시 수은화-탈수은화는 ROH가 반응물인 Markovnikov 수화임

○ 알켄의 옥시 수은화-탈수은화와 유사한 반응

② (공식) 1. Hg(O₂CCF₃)₂, ROH, 2. NaBH₄, HO^- 

③ 메커니즘

 

 

Figure. 6. 알콕시 수은화-탈수은화 메커니즘

 

○ Hg는 내부 전자까지 꺼내서 고리중간체를 생성

○ ROH는 약한 친핵체이므로 S_N1 유사반응을 수행하여 다치환 탄소를 공격

 

입력: 2019.01.12 16:45