Dehydration of 2-Methyl-1-cyclohexanol: New Findings from a Popular Undergraduate Laboratory Experiment 화학교육과 2012067007 김태희 2012067005 박유리

목차 ABSTRACT BACKGROUND EXPERIMENTAL OVERVIEW EXPERIMENT ANALYTICAL METHODS HAZARDS CLASS RESULTS CONCLUSION REFERENCES

ABSTRACT Dehydration of 2-methyl-1-cyclohexanol GC 3-methyl-1-cyclohexene와 4-methyl-1-cyclohexene를 분리하는 것은 어렵다. 정확히 구별하고, 적은 양의 생성물을 수량화하는 것이 어렵다. GC-MS qNMR 적은 양의 생성물을 찾아내고 수량화할 수 있다. 부분입체이성질체로 탈수한 결과와 시스 /트랜스 이성질체로 탈수한 결과는 큰 차이가 있다.

BACKGROUND Zaitsev 규칙 E1, E2 메커니즘

BACKGROUND 서로 거울상이 아닌 입체이성질 체이다. 부분입체이성질체 시스-트랜스이성질체 서로 거울상이 아닌 입체이성질 체이다. 거울상이성질체는 모든 카이랄 성 중심에서 반대 배열을 가지 지만, 부분입체이성질체는 몇 개의 카이랄 중심에서만 반대배 열을 가질 뿐 나머지는 동일한 배열을 가지고 있다.

EXPERIMENTAL OVERVIEW 1. The E1 Mechanism (1,2 hydride shift) 2. The E2 Mechanism 3. The Ethylene Protonium Ion Mechanism 4. The Bridged Carbonium Ion Mechanism 5. The E1 Mechanism (1,2 alkyl shift) 6. The Dehydration-Rehydration Mechanism

1. The E1 Mechanism (1,2 hydride shift)

2. The E2 Mechanism

3. The Ethylene Protonium Ion Mechanism

4. The Bridged Carbonium Ion Mechanism

5. The E1 Mechanism (1,2 alkyl shift)

6. The Dehydration-Rehydration Mechanism

EXPERIMENT

ANALYTICAL METHODS 각 유분을 Perkin-Elmer Clarus 600 GC-FID으로 분석한다. 이 시스템은 Totalchrom software가 설치된 컴퓨 터로 통제할 수 있다. 0.53 mm 내부지름(0.50 μm 필름 두께)인 30m polyethylene glycol column에서 분석한다. 모든 1HNMR실험결과는 용매가 CDCl3인 5 mm tubes에서 400 MHz Bruker AVANCE-400 분광 기로 얻어진다.

온도는 25도로 유지한다. 모든 NMR 실험은 standard Bruker pulse sequences를 사용한다. NMR 과정은 NUTS software package (AcornNMR, Las Positas, CA)을 사용하고, 실험 LorentzGauss (LG)가 개별적으로 결정되는 매개 변수를 사용해 데이터의 해상도를 높였다. GCMS는 Varian electron impact (EI) source가 설치돼있고, Varian CP-3800 gas chromatograph 로 접속된 4중극 질량 분광계로 실행된다. 이 시스템은 Varian Workstation 6.41 computer 를 사용한다.

HAZARDS methyl-1-cyclohexanols과 methyl tert-butylether 은 타기 쉽고 휘발성이 강하다. 또한 피부, 눈과 기관지에 자극을 주고 삼키거나 들이마실 시 해로 울 수 있다. 인산은 부식성이고 피부와 눈에 접촉 시 심한 부 상을 당할 수 있다. Chloroform은 피부, 눈 과 기관지에 자극을 주고 삼키거나 들이마실 시 암을 유발할 수 있다.

CLASS RESULTS 이 실험에서 두 개의 결과가 얻어진다. 한 조는 cis/trans-2-methyl-1-cyclohexanol의 혼합물 을 직접 증류로 탈수한 결과물의 데이터를 얻는다. 다른 조는 증류 전에 십분 동안의 환류 한 같은 탈수 실험을 한다. 직접 증류는 알켄 결과물이 형성된 후 결과물을 재빨 리 휘발시키는 것이 목적이다. 만약 탈수-재수화 메커니즘이 존재한다면 증류 전 환 류 결과와 직접증류의 결과와 다를 것이다. 반응 결과의 분석은 GC-FID, GCMS, 와 1H qNMR로 한다.

cis/trans-2-Methyl-1-cyclohexanol

cis/trans-2-Methyl-1-cyclohexanol

CONCLUSION 탈수와 수화 사이의 평형이 무기산을 촉매로 한 2-methyl-1- cyclohexanol의 탈수 결과에 상당히 영향을 줄 것이라고 예상했 다. 알켄 생성물을 증류하기 전에 반응물을 환류하는 것이 변이로 작용했다. 학생들은 반응이 반응물의 상태에 따라 눈에 띄게 가역적이지 않다는 것을 실험을 통해 알았다. E1반응과 E2반응으로 설명 되지 않는 생성물은 학생들에게 도 전과제다. 학생들은 E1반응과 E2반응으로 설명 되지 않는 생성물을 설명 하기 위해서 제거반응에 대한 교과서에서의 설명을 뛰어넘어 이해해야 한다. 그러기 위해서는, 비슷한 반응을 논하는 과학논문을 참고해야 만 한다.

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