나프탈렌, 안트라센 같은 다환 방향족 화합물이 벤젠과 비교하여 반응성에서 어떤 차이를 보이나요?
안녕하세요. 벤젠 고리 여러 개로 이루어진 나프탈렌, 안트라센 같은 다환 방향족 화합물이 벤젠과 비교하여 반응성에서 어떤 차이를 보이는지 궁금합니다.
안녕하세요. 네 질문해주신 것과 같이 벤젠은 대표적인 방향족 화합물로서, 6개의 π 전자가 완전히 공명되어 안정한 방향족성을 갖는데요, 그렇기 때문에 벤젠은 상대적으로 반응성이 낮고 전형적으로 치환 반응인 친전자성 방향족 치환, EAS을 주로 합니다. 반면 나프탈렌, 안트라센과 같은 다환 방향족 화합물은 고리가 여러 개 결합하면서 π 전자의 비편재화 범위가 더 넓지만, 각 고리 전체가 완전히 같은 안정성을 가지는 것은 아닌데요, 이 때문에 반응성에서 중요한 차이가 생기는 것입니다.
우선 벤젠우 한 고리에 전자 6개가 고르게 퍼져 매우 안정하지만 나프탈렌(10π 전자), 안트라센(14π 전자)의 경우에는 전체적으로 방향족 규칙을 따르지만, 안정화가 균일하지 않고 특정 위치가 덜 안정하며 따라서 전자가 완전히 동등하게 퍼져 있지 않고, 일부 결합이 이중 결합 성격을 강하게 띱니다.
결과적으로 나프탈렌은 친전자성 치환 반응(EAS)에서는 주로 α-위치(1번 위치)에서 반응이 잘 일어나는데요, α-위치에서 반응하면 생성되는 양이온 중간체가 더 안정하기 때문입니다.
다음으로 안트라센우 중앙 고리의 9,10-위치가 반응성이 가장 높은데요, 이 위치에서 반응이 일어나면 나머지 두 개의 벤젠 고리가 그대로 보존되어 안정성이 크기 때문입니다.
일반적으로 PAHs는 벤젠보다 반응성이 큰데요, 벤젠은 전체 고리를 해치지 않으려는 경향 때문에 반응성이 낮지만, 나프탈렌·안트라센은 특정 부분에서만 방향족성이 부분적으로 깨지므로 반응이 더 쉽게 일어날 수 있기 때문이며 따라서 EAS 반응 속도는 안트라센 > 나프탈렌 > 벤젠 순으로 높습니다. 감사합니다.
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