[알켄] 하이드록시화반응 (Hydroxylation)

반응식

알켄에 OsO4를 먼저 처리하고 이후 NaHSO3 등의 수용액을 처리하면 syn 첨가된 diol을 생성할 수 있습니다. 이 때 diol이란 OH기가 2개 붙어있는 물질을 의미하며, 각각의 OH기는 이웃한 탄소에 syn-periplanar에 첨가됩니다. 또한 NaHSO3 대신 Na2SO3, NMO, H2O2, H2S 등의 분자나 물질도 처리 가능합니다.

 

만약 수용액 또는 반응 환경이 염기성으로 pH가 8 이상이라면 오른쪽과 같은 반응도 가능합니다. 알켄에 KMnO4를 처리하면 역시 이웃자리 탄소에 첨가되는 syn-diol이 만들어집니다. 염기성 환경이라는 조건은 -OH가 풍부한 환경이라는 의미입니다.

 

예시

위처럼 사이클로핵센에 OsO4, NMO를 순서대로 처리하면 1,2-diol이 syn 첨가되어 형성됩니다. 물론 OH가 밑으로 첨가될 수도 있겠지만 위의 물질은 대칭면이 존재하는 메소화합물이므로 어차피 같은 물질이기 때문에 입체 표현을 둘 다 해줄 필요는 없습니다.

 

염기성 환경의 경우 위와 같은 반응도 예시가 될 수 있습니다. pH 9.0의 환경에서 알켄에 MnO4를 처리해줄 경우 위와 같이 1,2 첨가된 syn diol이 형성됩니다.

 

메커니즘

하이드록시화 반응 역시 메커니즘이 규명되어 있으나 자세한 메커니즘을 아는 것의 중요성은 떨어집니다. 따라서 알켄을 접힌 형태로 나타내었을 때 위와 같은 부분에 OsO4가 접근한다는 사실과, 오각형의 고리중간체가 형성 된 후 알코올이 만들어지는 것이기 때문에 syn 첨가가 된다는 점만 알아두면 됩니다. (즉, 1,2 diol이 형성될 때 syn 첨가가 되는 이유에 대해서만 대략적으로 알면 됨)

 

예제

위와 같은 반응식을 통해 어떠한 생성물이 얻어질지 예상해봅시다.

 

정답은 그냥 1,2 syn 첨가된 diol입니다. trans 알켄일 경우 무언가 syn 첨가가 아닌 다른 형태가 될수도 있을거라고 생각할 수도 있지만 예외없이 그냥 1,2 syn 첨가해주면 됩니다.