구리 촉매와 마이크로웨이브를 이용한 페놀 화합물의 효율적인 합성법 연구

Abstract

페놀은 재료와 의약 중요성을 갖는 많은 자연 제품과 분자의 합성에 매우 중요한 전구체 이다. 본 연구실에서는Aryl bromide를 구리 촉매와 에틸렌 글라이콜, 염기 K2CO3조건하에서 반응하여 에틸렌 글라이콜 치환체를 얻은 후, 에틸렌 글라이콜 치환체를 염기 KOH으로 처리하여 페놀 화합물을 얻는 방법을 개발하였다. 본 논문에서는 이와 같은 2단계 페놀합성을 one-pot으로 수행할 수 있는 방법을 연구하였다. 구리촉매로 생성된 아릴-에털렌 글라이콜 커플링 화합물을 분리정제하지 않고, 반응용액에서 바로 C-O결합이 전단되어 페놀을 생성할 수 있는 방법을 연구하였다. 출발물질로 이용하는 아릴할라이드 (ArCl, ArBr, ArI)는 촉매반응에서 반응성이 좋을수록 (ArI>ArBr>ArCl) 가격이 비싸다. 반응성이 뛰어난 ArI 는 전통적인 가열조건 (Oil bath)에서 단일 단계로 페놀로 전환이 가능했나, 이 보다 반응성이 떨어지는 ArBr은 마이크로웨이브를 적용하였을 때 단일 단계로 페놀로 전환되었다. Aryl iodide를 출발물질로 이용하는 경우, 에털렌글라이콜, 기존 염기 K2CO3보다 더 강한 KOH와 DMSO/H2O를 용매로 이용하여 120oC 에서 24시간 반응하는 것으로 반응 조건을 확립하였다. 확립된 반응 조건으로95% 내외의 수율로 페놀화합물을 얻을 수 있었다. ArBr의 경우, 염기 KOH와 소량을 물을첨가하여 마이크로웨이브 (15-20 Watt)를 조사하여 페놀화합물을 90% 수율로 얻을 수 있었다.