{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:MeC6H11toPhMe.png|220px|섬네일|[[메틸사이클로헥세인]]을 [[톨루엔]]으로 전환하는 것은 전형적인 방향족화 반응이다. 백금(Pt) 촉매 공정은 석유에서 [[휘발유]]를 생산할 때 대규모로 수행된다.]]
'''방향족화'''(芳香族化, {{llang|en|aromatization}})는 단일 비방향족 [[전구체]]로부터 [[방향족성|방향족 시스템]]이 형성되는 [[화학 반응]]이다. 전형적인 방향족화는 기존의 고리 화합물의 [[탈수소화]]에 의해 이루어지며, 대표적인 예로 [[사이클로헥세인]]을 [[벤젠]]으로 전환시키는 반응이 있다. 방향족화에는 헤테로고리 시스템의 형성이 포함된다.<ref name=March/>

== 산업적인 관행 ==
[[파일:MeC5H9toPhH.png|220px|섬네일|메틸사이클로펜테인으로 시작하는 방향족화 반응에 대한 화학 반응식]]
방향족화라는 이름으로 실행되지는 않지만, 방향족화는 정유 공정의 초석이다. 주요 개질 반응 중 하나는 [[나프텐]]을 [[방향족 화합물]]로 [[탈수소화]]하는 것이다. 백금에 의해 촉매되는 과정의 예는 [[메틸사이클로헥세인]](나프텐)을 [[톨루엔]](방향족 화합물)로 전환하는 것이다.<ref name=Gary>{{서적 인용|author1=Gary, J.H.  |author2=Handwerk, G.E.|title=Petroleum Refining Technology and Economics|edition=2nd|publisher=Marcel Dekker, Inc|year=1984|isbn=0-8247-7150-8}}</ref> 탈수소고리화는 파라핀(비고리형 탄화수소)를 방향족 화합물로 전환시킨다.<ref>{{저널 인용|author=Ono, Y.|title=Transformation of Lower Alkanes into Aromatic Hydrocarbons over ZSM-5 Zeolites.|journal=Catal. Rev. - Sci. Eng.|year=1992|volume=34|issue=3|page=179–226|doi=10.1080/01614949208020306}}</ref> 관련된 방향화 공정에는 [[메틸사이클로펜테인]]의 벤젠으로의 탈수소이성질화가 포함된다.

== 생화학적 과정 ==
[[파일:Testosterone estradiol conversion.png|220px|섬네일|방향족화효소에 의한 테스토스테론의 에스트라다이올로의 전환 과정]]
[[방향족화효소]]는 스테로이드를 부분적으로 방향족화시키는 [[효소]]이다. 구체적인 전환은 [[테스토스테론]]에서 [[에스트라다이올]]로 [[안드로스텐다이온]]에서 [[에스트론]]으로의 전환이다.<ref>{{저널 인용|author=Lephart, E. D.|title=A review of brain aromatase cytochrome P450|journal=Brain Res. Rev.|year=1996|volume=22|issue=1|pages=1–26|doi=10.1016/0165-0173(96)00002-1|pmid=8871783|s2cid=11987113}}</ref> 이러한 각각의 방향족화는 C-19 [[메틸기]]를 [[폼산]]으로 [[산화]]시켜 방향족 시스템을 형성하게 하고, 이러한 전환은 [[폐경기|폐경]] 후 여성의 [[유방암]] 및 [[난소암]] 남성의 [[여성형유방증]]의 발병에서 에스트로젠 종양 발생의 필수적인 부분이다.<ref name = MedChem /> [[엑스메스탄]](방향족화효소와 영구적인 결합하여 불활성화시킴),<ref>{{서적 인용|title=Austria-Codex|year=2007|editor-last=Jasek|editor-first=W.|edition=62nd|publisher=Österreichischer Apothekerverlag|location=Vienna|pages=656–660|language=German|isbn=9783852001814}}</ref> [[아나스트로졸]], [[레트로졸]](효소에 대해 기질과 [[경쟁적 저해|경쟁]]함)<ref>{{서적 인용|title=Arzneistoff-Profile|date=2007|editor1-last=Dinnendahl|editor1-first=V.|editor2-last=Fricke|editor2-first=U.|edition=21st|volume=4|publisher=Govi Pharmazeutischer Verlag|location=Eschborn, Germany|language=German|isbn=9783774198463}}</ref>과 같은 [[방향족화효소 저해제]]는 에스트라다이올의 형성을 막기 때문에 [[타목시펜]]과 같은 항에스트로젠 약물보다 더 효과적인 것으로 나타났다.<ref name = MedChem>{{서적 인용|chapter-url = https://books.google.com/books?id=GjhXyqB5iLcC&q=aromatase+testosterone+estradiol&pg=PA66|pages = 65–73|chapter = Aromatase Inhibitors|title = Medicinal Chemistry of Anticancer Drugs|doi = 10.1016/B978-0-444-52824-7.00003-2|last1 = Avendaño|first1 = C.|first2 = J. C.|last2 = Menéndez|publisher = Elsevier|year = 2008|isbn = 9780080559629}}</ref>

== 방향족화 경로 ==
=== 산화적 탈수소화 ===
[[파일:DDQ aromatization rearrangement.png|220px|섬네일|DDQ 및 TsOH를 사용하여 테스토스테론 유도체를 페난트렌으로 방향족화/이중 메틸 이동(바그너-메르바인 자리옮김)에 대한 골격 구조식]]
사이클로헥세인, 사이클로헥센, 사이클로헥사다이엔의 경우 [[탈수소화]]는 방향족화를 위한 개념적으로 가장 간단한 경로이다. [[활성화 에너지]] 장벽은 불포화 정도에 따라 감소한다. 따라서 사이클로헥사다이엔은 특히 방향족화되기 쉽다. 공식적으로 탈수소화는 [[산화환원반응]]이다. 탈수소 방향족화는 아렌 수소화의 반대 과정이다. 따라서 수소화 촉매는 역반응에 효과적이다. 사이클로헥세인 및 관련 공급 원료의 백금 촉매 탈수소화는 이 반응의 가장 큰 규모의 적용이다(위 참조).<ref name=March>{{March6th}}</ref>

[[2,3-다이클로로-5,6-다이사이아노-1,4-벤조퀴논]](DDQ)이 종종 선택되는 시약이다. DDQ와 산 촉매는 이중 메틸 이동을 수반하는 산화에 의해 [[페난트렌]] 코어와 [[스테로이드]]를 합성하는 데 사용되었다.<ref>{{저널 인용|journal = Journal of the Chemical Society C: Organic|year = 1971|title = Applications of High-Potential Quinones. Part VII. The Synthesis of Steroidal Phenanthrenes by Double Methyl Migration|first1 = W.|last1 = Brown|first2 = A. B.|last2 = Turner|volume = 14|pages = 2566–2572|doi = 10.1039/J39710002566|pmid = 5167256}}</ref> 이 과정에서 DDQ는 그 자체로 방향족 [[하이드로퀴논]] 생성물로 환원된다.

[[황]]과 [[셀레늄]]은 전통적으로 방향족화에 사용되었으며, [[이탈기]]는 [[황화 수소]]이다.<ref>{{저널 인용|title = The Condensation of 1,1-Diarylethylenes with Maleic Anhydride|first1 = F.|last1 = Bergmann|first2 = J.|last2 = Szmuszkowicz|first3 = G.|last3 = Fawaz|journal = Journal of the American Chemical Society|year = 1947|volume = 69|issue = 7|pages = 1773–1777|doi = 10.1021/ja01199a055|pmid=20251415}}</ref>

가용성 전이 금속 착물은 착물화와 함께 산화적 방향족화를 유도할 수 있다. α-펠란드렌 (2-메틸-5-아이소-프로필-1,3-사이클로헥사다이에)은 [[염화 루테늄(III)]]의 환원과 함께 ''p''-아이소-프로필톨루엔으로 산화된다.<ref>{{저널 인용|last1 = Bennett|first1 = M. A.|last2 = Huang|first2 = T. N.|last3 = Matheson|first3 = T. W.|last4 = Smith|first4 = A. K.|title = (η<sup>6</sup>-Hexamethylbenzene)ruthenium Complexes|journal = Inorganic Syntheses|year = 1982|volume = 21|pages = 74–78 | doi = 10.1002/9780470132524.ch16 |isbn = 9780470132524}}</ref>

다이하이드로피리딘의 산화적 탈수소화는 방향족화를 일으켜 [[피리딘]]을 생성한다.<ref>{{서적 인용|first1 = S.|last1 = Shimizu|first2 = N.|last2 = Watanabe|first3 = T.|last3 = Kataoka|first4 = T.|last4 = Shoji|first5 = N.|last5 = Abe|first6 = S.|last6 = Morishita|first7 = H.|last7 = Ichimura|chapter = Pyridine and Pyridine Derivatives|title = Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry|year = 2005|publisher = Wiley-VCH|doi = 10.1002/14356007.a22_399|isbn = 3527306730}}</ref>

=== 탈수 ===
[[파일:Semmler-Wolff reaction.svg|섬네일|220px|[[아닐린]]의 셈믈러-울프 합성]]
비방향족 고리는 여러 가지 방법으로 방향족화될 수 있다. 산성 조건 하에서 [[탈수 반응|탈수]]는 [[사이클로헥센온|2-사이클로헥센온]] [[옥심]]을 [[아닐린]]으로의 세믈러-볼프 변환을 가능하게 한다.<ref>{{저널 인용|title = Beckmann Rearrangements. An Investigation of Special Cases|first1 = E. C.|last1 = Horning|first2 = V. L.|last2 = Stromberg|first3 = H. A.|last3 = Lloyd|journal = Journal of the American Chemical Society|year = 1952|volume = 74|issue = 20|pages = 5153–5155|doi = 10.1021/ja01140a048}}</ref>

=== 호변이성질화 ===
[[파일:Tetrahydronaphthalenedione.png|섬네일|220px|1,4-다이옥소테트랄린과 이것의 방향족화된 호변이성질체인 1,4-나프탈렌다이올은 용액에서 똑같이 풍부하게 공존한다.]]

사이클로헥사다이엔온의 [[이성질화]]는 방향족 호변이성질체인 [[페놀]]을 생성한다.<ref>{{서적 인용|last1 = Clayden|first1 = J.|last2 = Greeves|first2 = N.|last3 = Warren|first3 = S.|last4 = Wothers|first4 = P.|year = 2001|title = Organic Chemistry|edition = 1st|publisher = Oxford University Press|page = [https://archive.org/details/organicchemistry00clay_0/page/531 531]|isbn = 9780198503460|url-access = registration|url = https://archive.org/details/organicchemistry00clay_0/page/531}}</ref><ref>{{저널 인용|title = Ketonization Equilibria of Phenol in Aqueous Solution|first1 = M.|last1 = Capponi|first2 = I. G.|last2 = Gut|first3 = B.|last3 = Hellrung|first4 = G.|last4 = Persy|first5 = J.|last5 = Wirz|journal = Canadian Journal of Chemistry|year = 1999|volume = 77|issue = 5–6|pages = 605–613|doi = 10.1139/cjc-77-5-6-605}}</ref> 200 °C에서 1,4-나프탈렌다이올의 이성질화는 케토형인 1,4-다이옥소테트랄린과 함께 2:1 혼합물을 생성한다.<ref>{{저널 인용|title = Rediscovery, Isolation, and Asymmetric Reduction of 1,2,3,4-Tetrahydronaphthalene-1,4-dione and Studies of its [Cr(CO)<sub>3</sub>] Complex|first1 = E. P.|last1 = Kündig|first2 = A. E.|last2 = Garcia|first3 = T.|last3 = Lomberget|first4 = G.|last4 = Bernardinelli|journal = Angewandte Chemie International Edition|volume = 45|issue = 1|pages = 98–101|year = 2005|doi = 10.1002/anie.200502588|pmid = 16304647}}</ref>

=== 수소화물과 양성자 제거 ===
[[파일:Ciamician-Dennstedt Rearrangement.png|220px|섬네일|피롤에서 피리딘으로의 시아미시안-덴스테트 자리옮김(Ciamician-Dennstedt rearrangement). 첫 번째 단계는 탈방향족화를 포함한다. 두 번째 단계는 방향족화를 포함한다.]]

고전적으로 방향족화 반응은 [[반응물|기질]]의 C:H 비율을 변경하는 것을 포함한다. [[사이클로펜타다이엔]]에 적용될 때 양성자의 제거는 [[사이클로펜타다이엔화 나트륨]]으로 분리 가능한 방향족 짝염기인 [[사이클로펜타다이엔일 음이온]]을 생성한다.<ref>{{서적 인용|last1 = Cotton|first1 = F. A.|last2 = Wilkinson|first2 = G.|title = Advanced Inorganic Chemistry|publisher = John Wiley and Sons|year = 1999|edition = 6th|isbn = 9780471199571}}</ref>
:2 Na + 2 C<sub>5</sub>H<sub>6</sub>  &rarr;  2 NaC<sub>5</sub>H<sub>5</sub>  +  H<sub>2</sub>

방향족화는 수소화물 제거를 수반할 수 있다. 트로필륨 이온({{chem|C|7|H|7|+}})은 사이클로헵타트라이엔과 수소화물 수용체의 방향족화 반응에 의해 생성된다.
:{{chem|C|7|H|8}} + {{chem|Br|2}} → {{chem|C|7|H|7|+}} + {{chem|Br|-}} + {{chem||H|Br}}

=== 비고리형 전구체로부터 ===
[[파일:Bergman cyclization.svg|220px|섬네일|버그만 고리화]]
비고리형 전구체의 방향족화는 정제 공장에서 BTX 생산의 중요한 구성 요소이지만, 유기 합성에서는 드물다.

비고리형 전구체 중에서 알킨은 부분적으로 탈수소화되기 때문에 상대적으로 방향족화되기 쉽다. [[버그만 고리화]]는 [[엔다이인]]을 디하이드로벤젠 중간생성물 다이라디칼로 전환하여 수소를 제거하여 방향족화된다.<ref>{{저널 인용|author1-first = R. K.|author1-last = Mohamed|author2-first = P. W.|author2-last = Peterson|author3-first =I. V.|author3-last = Alabugin|title = Concerted Reactions that Produce Diradicals and Zwitterions: Electronic, Steric, Conformational and Kinetic Control of Cycloaromatization Processes|journal = Chemical Reviews|year = 2013|volume = 113|issue = 9|pages = 7089–7129|doi = 10.1021/cr4000682|pmid=23600723}}</ref> 엔다이인 부분은 기존의 고리 내에 포함될 수 있으며, 반응물에서 [[고리 변형]]의 결과로 온화한 조건에서 두 고리 시스템에 접근할 수 있다. 사이클로데카-3-엔-1,5-다이인은 37 °C에서 [[1,3-사이클로헥사다이엔]]과 반응하여 벤젠과 [[테트랄린]]을 생성하며, 두 개의 새로운 방향족 고리가 형성되어 보다 반응에 유리하게 된다.

== 같이 보기 ==
* [[방향족화효소]]
* [[방향족 탄화수소]]
* [[방향족성]]

== 각주 ==
{{각주|30em}}

[[분류:수소]]
[[분류:석유 정제]]
[[분류:유기 산화 환원 반응]]