[유기화학실험] Wittig-Horner Reaction

소개글

"[유기화학실험] Wittig-Horner Reaction"에 대한 내용입니다.

목차

1. Title
2. Purpose
3. Theory
4. Apparatus and Reagents
5. Procedure
6. Cautions
7. Data & Results
8. Discussion
9. Conclusion
10. References

본문내용

1. Title
Wittig-Horner Reaction
2. Purpose
Wittig reaction의 정의와 장점을 이해하고, Wittig reagent인 ylide를 직접 합성해 aldehyde의 carbonyl을 alkene으로 전환하고 생성물을 분석한다.
3. Theory
1) Wittig reaction & mechanism
Wittig reaction은 ketone이나 aldehyde의 C=O 결합을 새로운 C=C 결합으로 바꾸는 반응이다. Witting reaction에 사용되는 시약인 phosphorous ylide는 전체적으로 전하를 띠지 않는 분자이지만, 탄소가 부분적으로 음전하를, 인이 부분적으로 양전하를 띤다. 이때 탄소 음이온이 ketone이나 aldehyde에 첨가되어 Wittig reaction이 일어난다.
Wittig reaction에 필요한 phosphorous ylide가 만들어지는 과정은 Figure 1과 같다. 먼저 alkyl halide와 triphenylphosphine이 SN2 반응을 거친다. 이때 triphenylphosphine의 부피가 크기 때문에, steric hindrance가 작은 1차 alkyl halide 또는 methyl halide가 일반적으로 사용된다. 2차 alkyl halide의 경우 반응이 진행될 수 있기는 하지만, 속도가 느리고 수득률이 낮다. 이후 생성된 phosphonium salt를 butyllithium과 같은 강한 염기와 반응시켜 phosphorous ylide를 얻는다. 얻어진 phosphorous ylide는 2개의 공명 구조를 갖는다. 인과 탄소가 이중결합으로 연결된 구조는 인의 원자가 껍질에 10개의 전자가 있어야 하기 때문에 d 오비탈을 사용한다. 이 구조는 인과 탄소 사이의 약한 파이 결합에 의해 안정성이 떨어지므로, 탄소에는 음전하, 인에는 양전하를 띤 구조가 공명 혼성체에 큰 기여를 하게 된다.
Phosphorous ylide가 가진 탄소의 음전하로 인해 phosphorous ylide는 큰 친핵성을 가진다. 따라서 phosphorous ylide는 Wittig reaction에서 nucleophile로 작용하여 ketone이나 aldehyde를 공격한다. 아래 사진은 Wittig reaction의 mechanism을 나타나낸다.

참고 자료

K. L. Williamson, Macroscale and Microscale Organic Experiments, 6th Ed. Houghton Mifflin, 2020
L.G. Wade, Jr. 및 김병문 옮김, 유기화학, 제8판, 자유아카데미, 2015