반응형
1. NMR의 실무적 활용
- NMR은 실험실에서 수행되는 거의 모든 반응의 생성물을 확인하는 데 사용됨.
- 알켄의 히드로붕소화-산화(hydroboration-oxidation) 반응과 같이 생성물의 입체화학(regiochemistry)을 증명해야 할 때 매우 유용한 도구임.
2. 생성물 구조 결정 예시: 메틸렌사이클로헥세인의 반응
- 메틸렌사이클로헥세인에 BH₃와 H₂O₂를 처리했을 때 사이클로헥실메탄올이 생성되는지, 아니면 1-메틸사이클로헥산올이 생성되는지 NMR로 구분이 가능하다.
- 실제 반응 생성물의 1H NMR 스펙트럼(a)을 보면 3.40 δ에서 두 개의 수소에 해당하는 피크가 나타남.
- 이는 전기음성도가 큰 산소 원자에 결합된 -CH₂- 그룹(-CH₂OH)이 존재함을 의미함.
- 또한 1-메틸사이클로헥산올 스펙트럼(b)에서 예상되는 1 δ 부근의 거대한 3수소 싱글렛(quaternary -CH₃)이 관찰되지 않으므로, 생성물은 사이클로헥실메탄올임이 명확해짐.
3. 반응의 선택성 확인
- NMR을 통해 Markovnikov 규칙 또는 비-Markovnikov 규칙에 따른 생성물의 비율을 정확히 측정할 수 있음.
- 스펙트럼의 각 피크 면적(integration)을 비교하면 생성된 이성질체의 상대적인 양을 계산할 수 있어 반응의 효율성을 판단하는 기준이 됨.
Problem 13-16. How could you use 1H NMR to determine the regiochemistry of electrophilic addition to alkenes? For example, does addition of HCl to 1-methylcyclohexene yield 1-chloro-1-methylcyclohexane or 1-chloro-2-methylcyclohexane?
Answer.
1-chloro-1-methylcyclohexane의 경우 메틸기가 4차 탄소에 붙어 있어 1H NMR에서 약 1.5 δ 부근의 커다란 3수소 singlet이 나타난다. 반면 1-chloro-2-methylcyclohexane이 생성된다면 메틸기는 인접한 CH-Cl의 수소와 커플링되어 doublet으로 나타나며, Cl이 붙은 탄소의 수소(CH-Cl)가 약 3.5~4.5 δ 영역에서 doublet 또는 복잡한 multiplet으로 관찰될 것이다. 따라서 두 생성물의 메틸기 다중도와 다운필드 신호의 존재 여부를 통해 구조를 결정할 수 있다.
반응형