OH는 이탈기로의 반응성이 좋지 않은 이유가 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 17족의 할로젠 원소들은 치환반응이나 제거반응을 할 때 이탈기로서의 반응성이 좋은 편인데, OH는 이탈기로의 반응성이 좋지 않은 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 말씀해주신 것처럼–OH(하이드록실기)는 일반적으로 좋은 이탈기가 되지 못하는데요, 이는 이탈 후에 남는 종의 안정성 차이 때문입니다. 우선 할로젠화 알킬의 경우에는 예를 들어 –Cl, –Br, –I가 떨어져 나가면 각각 Cl⁻, Br⁻, I⁻가 되는데요, 이들은 음전하가 원자 전체에 안정적으로 분산되고, 전기음성도가 높으며, 물 같은 용매에 의해 잘 안정화되기 때문에 따라서 좋은 이탈기입니다. 반면에 –OH의 경우에는

–OH가 단독으로 떨어지면 OH⁻(수산화 이온)이 되는데요, OH⁻는 강염기이고, 수용액에서 굉장히 불안정하게 작용하려 하며 반응 도중에 안정적으로 남아있기 어렵기 때문에 따라서 –OH는 좋은 이탈기가 아닙니다.

따라서 유기반응에서는 –OH를 직접 이탈기로 사용하지 않고, 보통 더 좋은 이탈기 형태로 변환한 다음 반응을 진행하는데요, 산성 조건에서는 OH를 프로톤화하여 H₂O로 바꾸면, 물 분자가 떨어져 나가면서 안정한 중성 분자(H₂O)가 되므로 좋은 이탈기가 됩니다. 또는 특수 시약 처리를 할 수도 있는데요, TsCl나 MsCl 같은 시약으로 –OH를 tosylate(–OTs), mesylate(–OMs) 등으로 변환하면, 안정한 음이온으로 떨어질 수 있어 좋은 이탈기가 됩니다. 감사합니다.