[방향족 화합물] EAS - 아세틸화 반응 (EAS Acetylation) (원하는 자리에 치환기 붙이기)

반응식

방향족 화합물에서의 아세틸화 반응은 Aniline에 EAS 반응을 시킬 때 형성하는 복합체가 강한 EWG이기 때문에 반응을 일어나게 하고자 시켜주는 반응입니다. 즉, NH2를 아세틸화를 통해 다른 form으로 바꾸어주고, 이후 EAS 반응을 시킨 뒤 다시 산을 가해 NH2로 돌려줍니다. 아세틸화를 시켜주면 HNCOCH3의 경우 EDG이기 때문에 ortho, para 자리에 결합 못하던 치환기들이 EAS 반응을 일으킬 수 있게 됩니다.

 

벤젠에서 결합 자리를 인위적으로 조절한다는 점에서 지향성 차단기와 아주 유사합니다. 물론 차이점도 있는데, 특히 방향족 화합물에서의 아세틸화 반응은 (ortho, meta, para 자리 중에서)

 

지향성 차단기 - 반응이 잘되는 곳을 못하게 만든다

아세틸화 반응 - 반응이 안되는 곳을 하게 만든다

 

이 정도의 핵심적인 차이가 있겠습니다.

 

예시

위와 같은 예시 반응이 있습니다. Aniline에 CH3COCl과 pyridine을 통해 아세틸화를 시켜주고, 이후 Friedel-Craft Alkylation 반응, 그리고 마지막에 산을 가해 아마이드를 가수분해 해줍니다.

 

메커니즘

메커니즘은 위와 같습니다. 다만 아세틸화, pyridine의 처리, Friedel-Craft Alkylation 모두 이전 포스트들에서 다루었던 내용들이기 때문에 해당 포스트들을 참고해주면 되겠습니다. 이미 알고 계신 분들은 마지막 가수분해 부분만 참고해주시면 됩니다.

 

[방향족 화합물] EAS - Friedel-Craft 아실화반응 (Friedel-Craft Acylation)

↑ 아세틸화 반응의 메커니즘은 이 포스트에 포함되어 있습니다.

 

[알코올] SOCl2, pyridine을 이용한 알코올 치환반응

↑ pyridine의 역할은 이 포스트에 잘 나와있습니다. (다만, pyridine은 수소를 제거하는 역할이다 정도만 알면 되기 때문에 참고만 해주세요.)

 

[방향족 화합물] EAS - Friedel-Craft 알킬화 반응 (Friedel-Craft Alkylation)

↑ Friedel-Craft Alkylation 반응의 메커니즘은 이 포스트에 잘 정리되어 있습니다.

 

예제

방향족 화합물의 아세틸화 반응 역시 여러 가지 예제들을 통해 예시를 습득하는 것이 더 유용합니다.

 

위와 같은 반응식의 생성물을 참고하여 가해진 시약을 적어봅시다. 반응은 단일 단계 반응이 아니어도 상관없습니다.

 

정답은 위와 같습니다. Acetylation을 통해 벤젠이 결합하지 못하는 것을 막아주고 Br을 결합시킨 뒤 다시 산을 가해 아마이드를 가수분해 해줍니다. 괄호 안에 있는 중간 단계 생성물은 두 번째 반응이 끝난 후의 생성물입니다.

 

위와 같은 반응식의 생성물을 참고하여 반응물을 예상해봅시다.

 

정답은 위와 같습니다. 역시 Acetylation을 해주고 나이트로화 반응을 수행해준 뒤 산을 가해줍니다. 위에 그려진 중간단계 생성물은 2번째 반응이 끝난 직후의 생성물의 형태입니다.

 

이번에는 위와 같은 반응식의 반응물을 예상해봅시다. 힌트는 Friedel-Craft Acylation을 수행해주어야 한다는 것입니다.

 

정답은 위와 같습니다. 다른 과정은 다 똑같고, Friedel-Craft Acylation을 수행해주는 단계만 변형하여 처리해주면 됩니다.

 

이번에는 위와 같은 반응식의 반응물을 예상해봅시다. 힌트는 일반적인 Friedel-Craft 반응을 시도할 경우 Hydride Shift가 발생하여 원하는 생성물이 얻어지지 않는다는 것입니다.

 

답은 위와 같습니다. 먼저 Friedel-Craft Acylation을 해주고 그 다음에 환원을 시켜 원하는 알킬기로 바꾸어주는 것입니다. (지금 생각해보니 이 반응은 질소 옆에 있는 아세틸기 역시 환원시킬 수 있어 좋은 문제는 아닌 것 같습니다.)

 

위와 같은 반응식의 반응물을 예상해봅시다. 단, OH 기준 ortho 자리에 Br이 결합하는 생성물은 최대한 줄이도록 반응을 설계해야합니다.

 

정답은 위와 같습니다. 일반적으로 방향족 화합물의 Acetylation이라고 하면 NH2 또는 NHR에만 적용이 되지만, 위와 같이 Steric을 주어 ortho 자리에 결합하지 못하게 할 경우 OH기에도 Acetylation이 사용될 수 있습니다.

 

마지막으로 위처럼 para 자리가 아닌 ortho 자리에만 반응을 시키고 싶다면 어떻게 해야될까요?

 

 

정답은 Acetylation과 지향성 차단기를 모두 사용해주는 것입니다. H2SO4 + 가열 또는 SO3를 이용하여 지향성 차단기를 형성할 경우 para 자리에는 치환기가 붙을 수 없어 어쩔 수 없이 ortho 자리에 결합할 수 밖에 없습니다. 이후 H2SO4 + H2O를 가해 SO3H의 분리와 HNCOCH3의 환원을 동시에 시켜주면 원하는 치환기를 ortho 자리에 붙인 생성물을 얻을 수 있습니다.