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CH₃CH=CH₂ → (1. BH₃·THF; 2. H₂O₂, NaOH) CH₃CH₂CH₂OH
C=C에 대한 H와 OH의 반-마르코프니코프 syn 첨가.
인명 반응 · 메커니즘
수소붕소화–산화
수소붕소화–산화는 알켄을 OH가 덜 치환된 탄소에 붙은(반-마르코프니코프) 알코올로 바꾸며, H와 OH가 syn으로 첨가됩니다. 보레인이 4중심 단일 단계로 C=C에 H와 B를 첨가하고, 이어서 알칼리성 과산화 수소가 입체 배치를 유지한 채 붕소를 OH로 바꿉니다.
단계별 메커니즘
- 수소붕소화. 같은 면에서 B는 CH₂ 끝에, H는 CH에 첨가
- 하이드로퍼옥사이드 첨가. HOO⁻가 B의 빈 p 오비탈을 공격
- 1,2-이동. 알킬기가 B에서 O로 이동하고 HO⁻가 떠남
- 수산화 이온 첨가. 붕소를 공격
- 알콕사이드 이탈. B–O 결합이 끊어짐
- 양성자 첨가. 프로판-1-올
각 단계는 전자 하나하나까지 확인했습니다: 굽은 화살표대로 따라가면 정확히 그려진 구조가 나옵니다.
핵심 정리
- 반-마르코프니코프: OH가 덜 치환된 탄소에 붙습니다.
- syn 첨가이며, C–B → C–O 단계에서 입체 배치가 유지됩니다.
- 탄소 양이온이 없으므로 자리옮김도 없습니다(산 촉매 수화와 다름).
- 실제로 BH₃는 세 번 첨가되며(R₃B), 모든 알킬기가 알코올이 됩니다.
시험 대비
- 반-마르코프니코프: 프로펜은 프로판-1-올이 됩니다(산 촉매 수화는 프로판-2-올).
- syn 첨가. 탄소 양이온이 없으므로 자리옮김이 없습니다.
- C–B → C–O 단계에서 입체 배치가 유지됩니다.
- 각 BH₃는 산화 전에 알켄 세 개에 첨가됩니다(트라이알킬보레인).
자주 묻는 질문
수소붕소화는 왜 반-마르코프니코프인가요?
B–H에서 더 크고 전자가 부족한 쪽인 붕소가 입체 장애가 적은 탄소와 결합하고, 전이 상태의 부분 양전하는 더 많이 치환된 탄소에 생기기 때문입니다.
왜 자리옮김이 일어나지 않나요?
첨가가 4중심 전이 상태를 거쳐 협동적으로 일어나므로 자유 탄소 양이온이 생기지 않습니다.
산화 단계는 무엇을 하나요?
하이드로퍼옥사이드가 붕소에 첨가되고, 알킬기가 입체 배치를 유지하며 B에서 O로 이동한 뒤, 가수분해로 알코올이 방출됩니다.
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