1,1'-바이-2-나프톨(1,1′-Bi-2-naphthol, 약칭 BINOL)은 유기 화합물로, 전이 금속 촉매를 사용하는 비대칭 합성(asymmetric synthesis)에서 리간드(ligand)로 널리 사용되는 물질이다. 화학식은 C₂₀H₁₄O₂이며, IUPAC 우선명(PIN)은 [1,1′-바이나프탈렌]-2,2′-다이올이다. CAS 번호는 602-09-5이다.
구조와 성질
BINOL은 두 개의 나프톨(naphthol) 단위가 1,1′ 위치에서 직접 결합한 구조를 가진다. 두 나프탈렌 고리 사이의 단일 결합 축이 회전이 제한되어 분자 전체가 축성 카이랄성(axial chirality)을 나타낸다. 이에 따라 R-와 S- 두 가지 광학 이성질체(거울상 이성질체)가 존재하며, 이들은 서로 쉽게 분리될 수 있고 라세미화(racemisation)에 대해 안정적인 특성을 지닌다. 두 광학 이성질체의 비선광도는 35.5°(c = 1, THF 내)이며, R-광학 이성질체가 우선광성(dextrorotary)이다. 부피 질량밀도는 0.62 g·cm⁻³이다.
제조 방법
라세미 BINOL의 합성 자체는 비교적 어렵지 않으나, 개별 광학 이성질체의 순수한 제조는 추가적인 공정을 요구한다. 대표적인 방법은 다음과 같다.
- (S)-BINOL은 2-나프톨과 염화 구리(II)의 비대칭 산화 커플링을 통해 직접 제조할 수 있으며, 이때 카이랄 리간드로 (S)-(+)-암페타민이 사용된다.
- 라세미 BINOL은 염화 철(III)을 산화제로 사용하여 생성할 수 있다. 반응 메커니즘은 철(III)이 수산기에 배위한 뒤 철(II)로 환원되면서 진행되는 나프톨 고리의 라디칼 커플링 반응을 포함한다.
- 광학 활성 BINOL은 라세미 혼합물로부터 광학 분해(resolution)를 통해 얻을 수 있다. 알칼로이드 N-벤질신코니디늄 클로라이드를 사용한 포접 화합물 형성, 효소(콜레스테롤 에스터레이스)를 이용한 에스터의 선택적 가수분해, 또는 카이랄 고정상을 이용한 HPLC 등이 이용된다.
용도 및 유도체
BINOL은 유기 합성에서 비교적 저렴한 카이랄성 공급원 중 하나로, 높은 광학 순도(>99% 거울상 과잉률)의 (R)- 및 (S)-BINOL이 화학 공급업체를 통해 상업적으로 판매된다. 이는 입체선택적 합성을 위한 다양한 카이랄 리간드 및 보조제의 출발 물질로 활용된다.
대표적인 유도체로는 비스포스핀 리간드인 BINAP(2,2′-비스(다이페닐포스피노)-1,1′-바이나프틸)이 있으며, 이는 BINOL 골격에서 유도된 가장 잘 알려진 카이랄 리간드 중 하나이다. 또한 BINOL과 수소화 알루미늄 리튬(LiAlH₄)의 반응을 통해 카이랄 환원제인 BINAL이 생성될 수 있다.
BINOL 유래 카이랄 인산은 브뢴스테드 산 촉매 및 금속 촉매 반응 등에 폭넓게 응용되며, 비대칭 마이클 반응 등 다양한 입체선택적 반응에 사용된다.
관련 정보
BINOL은 공인된 화학 물질로, 위키백과, PubChem, NIST Chemistry WebBook 등 공신력 있는 데이터베이스에 상세히 등재되어 있으며, 유기화학 및 촉매 화학 분야에서 널리 인정된 개념이다.
