[알킬할라이드] E1cB 제거반응 (E1cB Elimination)

반응식

사실 제거반응 중에 E1과 비슷하지만 E1에서 파생된 예외적인 제거 반응이 하나 더 있습니다. 바로 E1cB라는 반응인데요, 아주 특수한 beta-hydroxy(또는 halo) carbonyl에서만 일어나는 반응이니 이름보다는 형태 자체를 기억해두면 좋습니다. 또는 기존 제거 반응으로 풀리지 않는 메커니즘이 나왔다하면 E1cB를 의심해보는 형식으로 문제를 접근하는 것이 좋습니다.

 

beta-hydroxy 또는 halo 카보닐이란 하이드록시기나 할로젠 원소가 연결된 옆 탄소(=alpha 탄소)의 옆 탄소(=beta 탄소)가 카보닐인 분자를 의미합니다. 쉽게 말해 두 자리 띄어 카보닐이 있다는 이야기입니다. 아래의 분자 형태를 보고 시각적으로 이해하고 외우시는게 더 편합니다.

 

예시

대표적으로 위와 같이 2자리 띄어 카보닐과 하이드록시기가 있는 경우, 여기에 강염기를 첨가하면 오른쪽과 같은 불포화 탄화수소를 포함하는 카보닐이 형성됩니다.

 

메커니즘

메커니즘은 위와 같은데, 먼저 강염기가 카보닐과 하이드록시기(또는 할로젠) 탄소 사이의 수소를 제거하면, 우선 왼쪽의 카보닐 산소 쪽으로 전자쌍이 이동하여 음이온이 발생한 뒤, 다시 전자쌍이 오른쪽으로 이동하며 하이드록시기 또는 할로젠 원소를 제거해버립니다. 따라서 아래와 같은 불포화 카보닐이 형성되는 것입니다.

 

예제

위와 같은 반응식의 생성물을 예상해봅시다.

 

바로 아래와 같은 메커니즘을 거쳐 alpha, beta - 불포화카보닐이 형성됩니다. 이 때 메커니즘 자체는 위에서 언급한 것과 완전히 동일하지만 분자가 회전하거나 다른 분자 속에 숨어있는 형태로 나타나면 형태가 잘 안보이니 주의해주세요.

 

위와 같은 반응식의 생성물을 예상해봅시다. 힌트는 히스티딘이 카보닐과 하이드록시기 사이 탄소의 수소를 제거한다는 것입니다.

 

이 반응도 E1cB에 해당하며, 사실 E1cB는 특이한 형태이기 때문에 히스티딘을 포함하여 반응식 자체를 암기하고 있으면 좋습니다. 어찌되었든 아래와 같은 메커니즘으로 카보닐의 산소쪽에 음이온이 발생했다가, 다시 하이드록시기가 제거되는 형태의 메커니즘을 가지고 있습니다. 분자를 보기 쉽게 나타내면 오른쪽 위와 같은 생성물이 생성됨을 알 수 있습니다.