OH가 페놀의 메타 자리에 붙었을 때 산성도가 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. OH기는 벤젠 고리에 결합했을 때 EDG로 작용한다고 알고 있었는데요, OH가 페놀의 메타 자리에 붙었을 때 산성도가 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 일반적으로 –OH기는 산소가 공명효과를 통해 전자를 밀어주는 전자공여기(EDG)로 작용하여 벤젠 고리에 결합하면 고리의 전자 밀도를 높이고, 따라서 페놀의 O–H 결합이 끊어져 음이온이 될 때 그 음전하를 불안정하게 만들어 산성도를 낮추는 경향이 있습니다. 그러나 이 효과는 –OH기가 어디에 결합하느냐, 즉 위치에 따라 달라지는데요, –OH 기가 ortho나 para 위치에 있으면, 페놀에서 수소가 떨어져 나온 뒤 형성된 페녹사이드 음전하가 고리를 통해 공명으로 비편재화될 때, –OH의 비공유 전자쌍이 공명에 추가로 개입할 수 있기 때문에 이 경우 전자를 더 밀어 넣어 페녹사이드 음이온의 음전하를 고리에 더 강하게 집중시켜, 오히려 불안정하게 만들고 산성도를 낮춥니다.
반면에 질문해주신 메타 위치에서는 –OH의 비공유 전자쌍이 페녹사이드 음전하와 공명적으로 직접 상호작용할 수 없는데요 즉, 공명적 전자공여 효과가 차단되어 음전하를 불안정하게 하는 요인이 줄어드는 것입니다. 공명효과는 없어지고 반대로 –OH기는 전기음성도가 큰 산소를 포함하고 있으므로, σ 결합을 통해 전자를 약간 끌어당기는 –I 효과를 갖기 때문에 메타 위치에서는 공명 효과가 전달되지 않으므로 이 –I 효과만 남아, 전자 밀도를 약간 줄여 페녹사이드 음전하를 상대적으로 안정화시킵니다. 그 결과 산성도가 오르토나 파라 치환보다 증가하는 것입니다. 감사합니다.