E1, E2 제거 반응에서 베타 수소의 위치가 생성물의 형태에 어떤 영향을 주나요?

Question

안녕하세요. 알킬할라이드에 강염기를 가해서 E1, E2 제거 반응을 진행할 때 베타 수소의 위치가 생성물의 형태에 어떤 영향을 주는 것인지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 알킬할라이드에 강염기를 가했을 때 일어나는 E1, E2 제거 반응에서는 할로젠이 결합된 탄소에 인접한 베타 탄소에 존재하는 수소가 제거되면서 이중결합이 형성되는데요, 이때 어떤 베타 수소가 제거되느냐에 따라 최종적으로 형성되는 알켄의 위치와 안정성이 달라집니다.

제거 반응에서는 항상 알파 탄소–할로겐과 베타 탄소–수소가 동시에 빠져나가면서 알켄의 π결합이 만들어지는데요, 따라서 어느 베타 탄소의 수소가 제거되느냐에 따라 이중결합이 어느 위치에 형성될지가 결정됩니다. 예를 들어서 CH₃–CH(Br)–CH₂–CH₃라는 2-브로무뷰테인에서 β-수소가 1번 탄소 쪽에서 떨어져 나가면 2-부텐이 되는 것이고, β-수소가 4번 탄소 쪽에서 떨어져 나가면 1-부텐이 되는 것입니다.

또한 이때 알킬기가 전자 밀도를 밀어주며 π결합을 안정화시켜주기 때문에 보통은 더 치환된 알켄이 더 안정적인데요, 따라서 여러 β-수소가 가능하다면, 제거 반응은 보통 더 치환된 알켄을 주생성물로 만들게 되며, 2-브로모부탄의 경우 2-부텐은 내부 알켄으로 치환기가 더 많기 때문에 주생성물이 되고 1-부텐은 소량으로 얻어집니다. 또한 같은 위치의 β-수소라 하더라도, 제거된 후 형성되는 알켄은 E/Z 이성질체를 가질 수 있는데요, 이때 일반적으로 E형(트랜스) 이성질체가 더 안정해서 주생성물로 나타납니다. 감사합니다.