[유기화학] 17-5. 카보닐 화합물로부터 알코올의 제조: 그리냐르 반응 (Alcohols from Carbonyl Compounds: Grignard Reaction)

 

1. 그리냐르 시약 (Grignard Reagents)

• 유기 할로겐 화합물(RX)과 마그네슘 금속(Mg)을 에테르 또는 THF 용매에서 반응시켜 제조함. (챕터 10-6 참조)
• 탄소-마그네슘 결합은 강한 극성을 띠며, 탄소 원자가 친핵성(nucleophilic)과 염기성(basic) 성질을 가짐.
• R-X + Mg -> R-Mg-X (Grignard reagent)

 

2. 그리냐르 반응을 이용한 알코올 합성

• 그리냐르 시약의 탄소 음이온이 카보닐기의 탄소를 공격하여 새로운 C-C 결합을 형성함.
• 포름알데하이드(Formaldehyde): 일차(1°) 알코올 생성.

• 알데하이드(Aldehyde): 이차(2°) 알코올 생성.

• 케톤(Ketone): 삼차(3°) 알코올 생성.

• 에스터(Ester): 삼차(3°) 알코올 생성 (그리냐르 시약 2당량 소모).

• 카복실산(Carboxylic acid): 그리냐르 반응하지 않고 마그네슘 염을 만듦.

 

3. 그리냐르 반응의 제한성

• 그리냐르 시약은 매우 강한 염기이므로, 분자 내에 산성 수소(-OH, -NH, -SH, -COOH)가 있는 화합물과는 친핵성 부가 반응 대신 산-염기 반응을 일으켜 파괴됨.
• 따라서 이러한 작용기가 포함된 화합물에는 그리냐르 반응을 직접 사용할 수 없음. (ex. 카복실산)

 

4. 그리냐르 반응 메커니즘

• 친핵체인 R:- 가 카보닐 탄소를 공격하여 사면체형 알콕사이드 중간체를 형성함.
• 이후 산성 수용액 처리를 통해 양성자화(protonation)되어 최종 알코올이 됨.

 

Problem 17-9. Show the products obtained from addition of methylmagnesium bromide to the following compounds:

(a) Cyclopentanone (b) Benzophenone (c) 3-Hexanone

Answer.

(a) 1-Methylcyclopentan-1-ol (b) 1,1-Diphenylethan-1-ol (c) 3-Methylhexan-3-ol

 

Problem 17-10. Use a Grignard reaction to prepare the following alcohols:

(a) 2-Methyl-2-propanol (b) 1-Methylcyclohexanol (c) 3-Methyl-3-pentanol

(d) 2-Phenyl-2-butanol (e) Benzyl alcohol (f) 4-Methyl-1-pentanol

Answer.

(a) Acetone + Methylmagnesium bromide (b) Cyclohexanone + Methylmagnesium bromide

(c) 3-Pentanone + Methylmagnesium bromide (d) Acetophenone + Ethylmagnesium bromide

(e) Formaldehyde + Phenylmagnesium bromide (f) 1-Bromo-3-methylbutane으로 만든 Grignard 시약 + Formaldehyde

 

Problem 17-11. Use the reaction of a Grignard reagent with a carbonyl compound to synthesize the following compound:

Answer.

2-Methylcyclohexanone + EtMgBr