Nucleophilic Aromatic Substitution -Addition and Identification of an Amine 2016056010 김희열 2016056014 양혜원 JULY, 28, 2017, JCE

INDEX ABSTRACT INTRODUCTION EXPERIMENT HAZARD RESULT AND DISSCUSSION CONCLUSION REFERENCE

01 ABSTRACT 전자가 부족한 방향족 고리에 친핵성 작용기를 첨가하는 것은 유기화학에서 주로 있는 반응이다. 고리에 대해 적절한 위치에 이탈기를 위치시키는 것은 치환반응이 잘 일어나게 한다. 실험은 학생들이 친전자성 방향족 고리를 활용하고, 미지의 아민으로 치환할 때에 주는 영향을 보여준다. 미지의 아민은 녹는점 측정, 1H NMR 스펙트럼을 통해 결정한다.

02 INTRODUCTION 친핵성 방향족 치환 반응 : 전자가 부족한 방향족 고리에 친핵성 작용기를 첨가하는 반응을 의미한다.

02 INTRODUCTION 이탈기(LG) -주로 할로젠 -전자-끄는기에 대해 오쏘,파라 위치에 있을 때 반응이 활성화된다. 전자-끄는기(EWG) : 주로 –NO2, -CN, RCO- 수, 위치, 세기에 따라 음이온 중간 체가 안정화되며 반응이 활성화된다.

02 INTRODUCTION →

02 INTRODUCTION 친핵체 : 주로 NH2–, R2NH, ArNH2가 사용된다. - 친핵체의 친핵성도 : 기질, 반응조건 따라 달라진다. 반응성을 조절하는 요소 :친핵체와 이탈기의 극성, 이탈기의 크 기, 친핵체의 염기도와 크기, 사용된 용매

02 INTRODUCTION 미지의 아민 시약을 알아내는 연구를 통해 학생들에게 반응을 가르치고자 한다. amine

Methyl-4-fluoro-3-nitrobenzoate 03 EXPERIMENT 중불에 물이 담긴 비커를 가열합니다 끓임쪽을 넣은 25ml 둥근바닥 플라스크에 Methyl-4-fluoro-3-nitrobenzoate 2mmol을 넣습니다. 그리고 2-propanol 5ml를 넣어 녹인 후 환류 냉각기를 설치합니다. 환류 냉각기는 링 스탠드를 이용하여 고정합니다. 냉각기에 물을 넣고 아래의 둥근바닥 플라스크는 뜨거운 물에 넣습니다. 고체인 반응물질이 충분히 녹도록 플라스크를 흔들어줍니다. Methyl-4-fluoro-3-nitrobenzoate 2-propanol

03 EXPERIMENT 중불에 물이 담긴 비커를 가열합니다 끓임쪽을 넣은 25ml 둥근바닥 플라스크에 Methyl-4-fluoro-3-nitrobenzoate 2mmol을 넣습니다. 그리고 2-propanol 5ml를 넣어 녹인 후 환류 냉각기를 설치합니다. 환류 냉각기는 링 스탠드를 이용하여 고정합니다. 냉각기에 물을 넣고 아래의 둥근바닥 플라스크는 뜨거운 물에 넣습니다. 고체인 반응물질이 충분히 녹도록 플라스크를 흔들어줍니다.

Ponybuhagom 03 EXPERIMENT 냉각기의 윗 부분으로 미지의 아민이 첨가된 1M의 2-propanol 4ml를 첨가합니다. 냉각기에서 반응플라스크로 남은 시약을 씻어내기 위해 0.5ml의 2-propanol을 사용합니다. 30분 동안 가열하고 실온에서 식힙니다. 감압여과로 고체를 모으고, 1-2ml의 2-propanol로 씻어냅니다. 1-2분동안 생성물에 바람을 불어넣고, 고체를 시계접시에 넣어놓습니다. 5ml의 2-propanol으로 씻어내며 여과액을 제거해줍니다. 생성물이 최소 24시간동안 건조된 후에, 질량 측정, 녹는점 측정 그리고 1H NMR을 측정합니다. Amine (2-propanol)

5 03 EXPERIMENT cyclopentylamine phenylmethanamine 2-phenylethanamine (4-chlorophenyl)methanamine phenylmethanamine cyclopentylamine p-tolylmethnamine 2-phenylethanamine 5

04 HAZARD 고글, 장갑, 앞치마 등의 개인보호장비들을 항상 착용해야 합니다. 2-propanol은 가연성이고 흡입과 접촉 시 위험함으로 조심합니다. Amine, methyl 4-fluoro-3-nitrobenzoate는 가연성이고, 유기폐기물처리 지침에 따라 처리해야 합니다.

05 RESULT & DISCCUSION R Student Yelds (%) CH2Ph 72–100 CH2C6H4(4-CH3) 89–100 CH2C6H4(4-Cl) 77–93 CH2CH2C6H5 34–85 cyclo-C5H9 87–91

05 RESULT & DISCCUSION the observed melting point was within 7 °C of the accepted values.

05 RESULT & DISSCUSSION

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06 CONCLUSION 아민이 전자 불완전 방향족 고리와 반응하여 안정된 생성물을 생성시키는 친핵성 방향족 치환 반응을 직접 해보고, 공부할 수 있었다. 학생들은 녹는점 및 1H NMR 분광학을 이용하여 출발 아민을 정확하게 확인할 수 있었다.

07 REFERENCE Artamkina, G. A.; Egorov, M. P.; Beletskaya, I. P. Some Aspects of Anionic Sigma Complexes. Chemical Reviews Chem. Rev. 1982, 82, 427– 459 DOI: 10.1021/cr00050a004 Terrier, F. Rate and Equilibrium Studies in Jackson-Meisenheimer Complexes Chem. Rev. 1982, 82 (4) 77– 152 DOI: 10.1021/cr00048a001 Smith, M. B.; March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure; Wiley Interscience: New York, 5th ed.; 2006; pp 850 Miller, J. Aromatic Nucleophilic Substitution; Elsevier: Amsterdam, 1968; pp 140– 169 Senger, N. A.; Bo, B.; Cheng, Q.; Keeffe, J. R.; Gronert, S.; Wu, W. The Element Effect Revisited: Factors Determining Leaving Group Ability in Activated Nucleophilic Aromatic Substitution Reactions J. Org. Chem. 2012, 77 (21) 9535– 9540 DOI: 10.1021/jo301134q Terrier, F. Nuclear Aromatic Displacement: The Influence of the Nitro Group; VCH: New York, 1991.Yeong, K. Y.; Ali, M. A.; Ang, C. W.; Tan, S. C.; Osman, H. A one-pot tandem synthesis of various 1,2-disubstituted benzimidazoles Tetrahedron Lett. 2014, 55 (34) 4697– 4700 DOI: 10.1016/j.tetlet.2014.07.008 Amatore, C.; Galli, C.; Gentili, P.; Guarnieri, A.; Schottland, E.; Rappoport, Z. Effect of Substituents on the competition between several mechanisms of nucleophilic vinylic substitution J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1995, 12) 2341– 2350 DOI: 10.1039/p29950002341 Bunnett, J. F. A New Factor Affecting Reactivity in Bimolecular Nucleophilic Displacement Reactions J. Am. Chem. Soc. 1957, 79 (22) 5969– 5974 DOI: 10.1021/ja01579a034 Wolfe, J. P.; Buchwald, S. L. Highly Active Catalyst for the Room-Temperature Amination and Suzuki Coupling of Aryl Chlorides Angew. Chem., Int. Ed. 1999, 38 (16) 2413– 2416 DOI: 10.1002/(SICI)1521-3773(19990816)38:16<2413::AID-ANIE2413>3.0.CO;2-H Goodrich, S.; Patel, M.; Woydziak, Z. R. Synthesis of a Fluorescent Acridone Using a Grignard Addition, Oxidation, and Nucleophilic Aromatic Substitution Reaction Sequence J. Chem. Educ. 2015, 92 (7) 1221– 1225 DOI: 10.1021/ed5009574 Melting point of the 4-chlorobenzylamine adduct, 142 °C and the benzylamine adduct, 101 °C. Oezden, S.; Atabey, D.; Yildiz, S.; Goeker, H. Synthesis and potent antimicrobial activity of some novel methyl or ethyl 1H-benzimidazole-5-carboxylates derivatives carrying amide or amidine groups Bioorg. Med. Chem. 2005, 13 (5) 1587– 1597 DOI: 10.1016/j.bmc.2004.12.025Persson, J.; Axelsson, S.; Matsson, O. Solvent Dependent Leaving Group Fluorine Kinetic Isotope Effect in a Nucleophilic Aromatic Substitution Reaction J. Am. Chem. Soc. 1996, 118 (1) 20– 23 DOI: 10.1021/ja952003v

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