알데하이드와 케톤 (2)

10. 카보닐 화합물의 환원반응

(1) 알데하이드와 케톤은 1차와 2차 알코올로 환원된다.

(2) 환원제로 metal hydride가 사용되고 주로 LiAlH4와 NaBH4가 있다.

(3) metal hydride는 금속 양이온과 수소 음이온으로 편극화되어 있으므로 수소 이온(hydride H-)이 카보닐기를 공격하며 이 반응은 비가역적으로 일어난다.

(4) 첫 단계 반응의 생성물은 알루미늄 알콕사이드인데 이 물질은 물과 산에 의해 가수분해되어 알코올을 생성한다.

(5) cyclohexanone의 반응

(6) 2-butenal의 반응

11. 카보닐 화합물의 산화반응

(1) 알데하이드는 케톤보다 쉽게 산화된다.

(2) 산화제에 따라 아래 반응들이 존재한다.

(3) Tollenes 은거울 반응: 알데히드와 케톤을 구분할 수 있는 반응

(4) 알데히드는 공기 중에서도 산화된다.

(5) 케톤이 산화되기 위해서는 특별한 산화조건이 필요하다.

12. 케토-엔올 토토머화

(1) 알데히드나 케톤은 keto형과 enol형의 이성질을 가진다. 이 현상을 tautomerism이라 한다.

 - 양성자와 이중결합의 위치가 서로 다르다.

(2) enol 형태로 존재하려면 알파 수소(카보닐기 바로 옆에 있는 알파 탄소에 결합되어 있는 수소)가 있어야 한다.

(3) 간단한 알데하이드나 케톤은 대부분 keto 형태로 존재한다. 

- keto 형이 enol형보다 안정한 이유는 keto 형에 있는 C=O와 C-H 경합에너지가 엔올 형에 있는 C=C와 O-H의 결합에너지보다 크기 때문이다.

(4) 페놀과 같이 enol형태로만 존재하는 화합물도 있다.

- 페놀의 경우에는 벤젠고리의 공명에너지가 케토 형과 엔올 형의 에너지 차이보다 크기 떄문에 엔올 형으로 존재한다.

- 만일 페놀이 케토 형이라면 벤젠고리의 방향족성이 파괴되어 불안정하므로 엔올 형으로 존재한다.

13. 엔올레이트 음이온

14. 카보닐 화합물의 중수소 교환반응

15. 알돌 축합반응

 - 에놀 음이온이 친핵체로 작용하여 알데히드 또는 케톤의 카르보닐기에 들어가는 반응을 aldol condensation이라고 한다.

 - 아세트알데하이드 두 분자가 축합하는 반응

(1) 염기가 알파 수소를 떼어내고 에놀 음이온을 형성시킨다.

(2) 에놀 음이온이 카르보닐기를 공격하여 새로운 탄소-탄소 결합을 형성한다.

(3) 알콕시드 음이온이 양성자를 받아 알돌과 히드록시 이온을 생성한다.

(4) 알돌 축합반응은 항상 알파 탄소만이 친핵체로 작용하여 알데히드와 알코올 탄소 사이에 반드시 탄소원자 1개가 들어있는 화합물을 생성한다.

16. 혼합 알돌 축합반응

두 종류의 알데히드 화합물 중 1가지만 에놀 음이온을 생성하여 다른 종류의 알데히드와 반응하여 혼합 알돌을 생성할 수 있다.