유기화학 초간단 요약 - 3

4. 방향족 탄소 화합물

4-1. 방향족 탄화수소
1) 벤젠
(1) 벤젠의 구조
     정육각형의 평면구조 - 120˚
     공명구조

(2) 특성
    가. 독특한 냄새를 갖는 무색의 액체로 인화성이 크며 인체에 해롭다.
    나. 물과는 섞이지 않으며, 유기 용매로 알코올, 에테르 등 유기물질과 잘 석인다.
    다. 수소 원자에 비해 상대적으로 탄소 원자가 많으므로 연소시키면 많은 그을음이 생기고 밝은 빛을 낸다.
    라. 불포화도가 매우 크지만 공명 구조로 안정화되어 첨가 반응보다 치환반응이 더 잘 일어난다.

(3) 벤젠의 반응 - 첨가반응 < 치환반응
   가. 치환반응
        ㄱ. 할로겐화반응
             반응조건
               -촉매 : Ni 이나 Fe / -온도 : 300℃

         ㄴ. 술폰화 반응

         ㄷ. 니트로화 반응

         ㄹ. 알킬화 반응

나. 첨가반응
      ㄱ. 수소 첨가 반응

     ㄴ. 염소 첨가 반응

4-2. 방향족 탄화수소의 동족체
1) 톨루엔
     - 벤젠의 수소 원자 한 개가 메틸기로 치환된 화합물
(1) 제법 : 벤젠의 알킬화 반응으로 얻는다.

(2) 특성
      가. 무색의 향기 있는 액체로 인화성이 크며 산화하면 벤즈 알데히드를 거쳐 벤조산이 된다.

     나. 톨루엔을 진한 질산과 진한 황산으로 니트로화 시키면 TNT 가 됨.

다. 톨루엔의 치환 반응 : 염소는 메틸기의 수소나, 벤젠핵의 수소와 치환.

3) Xylene
    - 벤젠의 수소 원자 2개가 메틸기로 치환된 물질

4) 나프탈렌
    - 콜타르의 분류로 얻을 수 있으며, 흰색의 승화성 고체로 방충제로 쓰임.
    - 산화시키면 프탈산으로 된다.

5) 안트라센
     - 콜타르의 분류로 얻을 수 있으며, 승화성이 있고 엷은 푸른색 결정

 

4-3. 방향족 탄화수소의 유도체
1) 페놀류
     - 벤젠 고리의 탄소 원자에 직접 히드록시기(-OH)가 결합한 화합물

(1) 페놀
    - 콜타르의 분류로 얻을수 있으며, 벤젠으로부터 합성할 수 있다.
    - 무색의 바늘 모양의 결정으로 독성과 살균력이 있다.
    - 물에 조금 녹아 약한 산성을 띤다.

    - 수산화나트륨과 중화 반응하여 염을 만든다.
    - 염화철 (Ⅲ) (FeCl3) 수용액을 가혀면 적자색의 정색반응.(페놀류 검출)
    - 카르복시산과 반응하여 에스테르를 만든다.

(2) 크레졸
- 벤젠 고리의 수소원자 2개가 각각 -CH3 기와 -OH 기로 치환된 화합물로 o - , m - , p - 이성질체가 있다.
- 콜타르를 분류하여 얻으며, 살균력이 있어 소독약으로 쓰임.
- FeCl3 수용액에 의해 보라색의 정색 반응을 한다.

(3) 살리실산
- 벤젠핵에 -OH기와 -COOH 기가 인접하여 붙어 있는 화합물로 백색의 바늘 모양 결정이며 따뜻한 물에 녹는다.
- FeCl3 수용액에 의해 보라색의 정색 반응을 한다.
- 카르복시산과도 알코올과도 반응하여 에스테르를 만든다.

2) 방향족 카르복시산
- 벤젠핵의 수소 원자가 카르복시기(-COOH)로 치환된 화합물로 벤조산, 실리실산, 프탈산 등이 있다.
(1) 벤조산

    -제법 : 톨루엔에 이산화망간과 진한 황산을 넣고 산화시켜 얻는다.
    - 무색의 판상 결정으로 물에 녹아 산성을 나타냄.
    - 살균력이 있고, 염료, 의약품 및 식품의 방부제로 쓰임.

(2) 프탈산

    - 나프탈렌이나 o -크실렌을 산화시켜 얻으며, 급히 가열하면 무수프탈산이 된다.
    - 무색의 막대 모양의 결정으로 세 종류의 이성질체가 있다.

 

 

3) 방향족 니트로 화합물
     - 벤젠 고리의 수소 원자가 니트로기로 치환된 화합물
(1) 니트로 벤젠

    - 담황색으로 기름 모양의 액체이며, 향료나 합성 염료의 원료
    - 벤젠에 진한 질산과 진한 황산을 가하여 만든다.

(2) 트리니트로 톨루엔
    - TNT 라고도 한다.
    - 톨루엔에 진한 질산과 황산을 반응시켜 얻는다.
    - 엷은 막대 모양의 결정으로 폭약으로 쓰인다.

4) 방향족 아민
    - 아민(amine) : 암모니아의 수소 원자가 탄화수소기로 치환된 화합물
    - 지방족 아민 : 탄화수소기가 지방족
    - 방향족 아민 : 탄화수소기가 방향족
    - 아민은 암모니아와 성질이 매우 비슷해서 약한 염기성을 나타내며 산과 반응해서 염을 만든다.
(1) 아닐린

- 제법 : 니토로벤젠을 주석과 염산을 반응시킬 때 생기는 수소로 환원시켜 얻는다. 이 때 니트로기 (-NO2)가 환원되어 아미노기(-NH2)로 된다.
- 물에는 거의 녹지 않으나 염산과는 중화 반응하여 물에 잘 녹는 염산아닐늄을 생성하므로 염기성 물질이다.
- 아닐린은 특유한 냄새가 나는 무색의 기름 모양의 액체로 공기중에 놓아 두면 서서히 산화되어 갈색으로 변한다.
- 아세트산 무수물이나 빙초산을 반응시키면 해열제인 아세트아닐리드가 생성된다.


5) 염화벤젠디다조늄
- 아닐린을 염산에 녹인 다음 얼음물로 차게 하면서 아질산나트륨 용액을 가하면 염화베젠디아조늄이 생성되는데, 이러한 반응을 디아조화 반응이라고 함.
- 염화베젠디아조늄은 반응성이 매우 큰 화합물로 수용액에 페놀의 NaOH 수용액을 가하면 -N=N- 를 가진 오렌지색의 아조 화합물이 생성