17. 카복실산 유도체과 친핵성 아실 치환

카복실산 유도체는 아실기에 전기음성적인 원자가 결합되어 있거나
친핵성 아실 치환 반응에서 이탈기로 작용할 수 있는 치환기가 결합된 화합물이다.
(카복실산, 산염화물, 산 무수물, 에스터, 아마이드, 싸이오에스터, 아실 인산염)

입체적으로 장애를 덜 받는 유도체가 친핵체와 더 쉽게 반응한다.
또, 전자적으로 강하게 편극된 아실 화합물이 더 쉽게 반응한다.
아마이드 < 에스터 < 싸이오에스터 < 산 무수물 < 산 염화물

따라서 오른쪽 화합물은 왼쪽 화합물이 될 수 있지만 반대는 성립하지 않는다.

산 유도체에 대하여
가수분해 반응 : 카복실산 형성
가알코올 분해 : RCOOR' 형성
가아민 분해 : RCONH2 형성
환원 반응 : 알데하이드 이후 1차 알콜 형성
Grignard 반응 : 케톤 이후 3차 알콜 형성

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카복실산 -> 산 염화물
카복실산은 SOCl2 ㅊ리에 의해 산 염화물로 전환된다.
중간체로는 Chlorosulfite가 형성되고 친핵성 염소 이온과 반응하여 염화 알킬이 생성된다.

카복실산 -> 산 무수물
높은 온도에서 카복실산 2 분자는 1당량의 물을 제거하여 산 무수물이 된다.

카복실산 -> 에스터
카복실산 음이온과 일차 할로젠화 알킬이 SN2 반응으로 에스터가 된다.
카복실산과 알코올의 산-촉매 친핵성 아실 치환 반응(Fischer 에스터화 반응)으로 에스터가 형성된다.
다만, 이때 용매로 과량의 알콜을 사용해야 하고, 메틸, 에틸, 프로필, 뷰틸 에스터까지만 합성 가능하다.

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산 할로젠화물 -> 산
산 염화물은 물과 반응하여 카복실산을 형성한다. (+HCl)

산 할로젠화물 -> 산 무수물
카복실산 음이온과 산 염화물의 반응으로 산 무수물이 생성된다.
대칭적, 비대칭적 산 무수물 모두 가능하다.

산 할로젠화물 -> 에스터
산 염화물과 알콜이 반응하여 물에서 산을 얻듯 에스터가 생성된다.

산 할로젠화물 -> 아마이드
산 염화물은 암모니아, 아민류와 빠르게 반응해 아마이드를 생성한다.
이때 단일치환, 이치환 아민을 사용할 수 있고 삼치환(H없어서)은 사용할 수 없다.
1차 아민을 사용하면 2차 아마이드를 얻고, 2차 아민을 사용하면 3차 아마이드를 얻는다.

산 염화물 -> 알콜
산 염화물은 LiAlH4에 의해 환원되어 일차 알콜을 생성한다.
산 염화물과 Grignard 시약이 반응하여 두 개의 치환기가 동일한 삼차 알콜이 생성된다.
여기서 치환기는 Grignard로 비롯된다.

산 염화물 -> 케톤
산 염화물과 Gilman 시약(Li+R'2Cu-)와의 반응에서 케톤이 분리된다.
Grignard에 비해 Gilman이 반응성이 낮아서 케톤에서 반응이 멈춘다.

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산 무수물 -> 에스터
산 무수물은 알코올로부터 acetate 에스터 합성에 자주 사용된다.
산 무수물은 아민으로부터 N-치환 acetamide를 만드는데 사용된다.

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에스터 -> 카복실산
염기성 혹은 산성 수용액에 의해 가수분해되어 카복실산과 알콜을 생성한다.

에스터 -> 아마이드
암모니아나 아민과 반응하여 아마이드를 생성한다.

에스터 -> 알코올
에스터를 LiAlH4로 처리하면 쉽게 (2번)환원되어 일차 알콜을 생성한다.
에스터와 락톤은 2당량의 Grignard 시약과 반응해 치환기 2개가 동일한 삼차 알콜을 만든다.

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아마이드는 산 염화물과 아민이 반응하여 제조한다.
0차는 1차를 만들고, 1차는 2차를, 2차는 3차 아마이드를 만든다.

아마이드 -> 카복실산
산성 혹은 염기성 수용액에서 가열하면 가수분해 반응으로 카복실산과 암모니아 혹은 아민이 생성된다.

아마이드 -> 아민
LiAlH4에 의해 환원되어 아민이 형성된다.
아마이드 환원 반응의 알짜 효과는 아마이드 카보닐기(C=O)가 메틸렌기(CH2)로 전환되는 것이다.