카테콜

3. 역사

카테콜은 1839년 에드가 휴고 에밀 라인쉬(Edgar Hugo Emil Reinsch, 1809–1884)가 고체 탄닌 제제 카테킨을 증류하여 처음 분리하였다. 카테킨은 ''Mimosa catechu'' (''Acacia catechu'')의 끓이거나 농축한 즙인 카테추의 잔류물이다.^[4] 카테킨을 분해점 이상으로 가열하면 라인쉬가 처음 ''Brenz-Katechusäure''(탄 카테추산)라고 명명한 물질이 흰색 백색 침전으로 승화되었다. 이것은 카테킨에 있는 플라반-3-올의 열분해 생성물이었다. 1841년 빌헬름 하인리히 바켄로더와 츠벵거는 카테콜을 독립적으로 재발견했다. 그들의 연구 결과를 보고하면서, ''철학 잡지''는 ''파이로카테킨''이라는 이름을 만들었다.^[5] 1852년 오토 린네 에르트만은 카테콜이 벤젠에 두 개의 산소 원자가 추가된 것임을 확인하였다. 1867년 아우구스트 케쿨레는 카테콜이 벤젠의 다이올임을 밝혔고, 1868년까지 카테콜은 ''파이로카테콜''로 등재되었다.^[6] 1879년 ''화학 학회지''는 "카테콜"이라는 명칭을 권장하였고, 이후 널리 사용되었다.^[7]

이후 카테콜은 키노와 너도밤나무 타르에서 자연적으로 자유 형태로 발생하는 것으로 나타났다. 그 술폰산은 말과 사람의 소변에서 검출되었다.^[8]

4. 제법

카테콜은 1839년 에드가 휴고 에밀 라인쉬(Edgar Hugo Emil Reinsch, 1809–1884)가 탄닌 제제 카테킨을 증류하여 처음 분리했다. 카테킨은 ''Mimosa catechu'' (''Acacia catechu'')의 즙을 끓이거나 농축한 카테추의 잔류물이다.^[4] 라인쉬는 카테킨을 분해점 이상으로 가열하여 ''Brenz-Katechusäure''(탄 카테추산)라고 명명한 흰색 백색 침전을 승화시켜 얻었다. 이것은 카테킨에 있는 플라반-3-올의 열 분해 생성물이었다. 1841년, 빌헬름 하인리히 바켄로더와 츠벵거는 카테콜을 독립적으로 재발견했고, ''철학 잡지''는 이 물질에 ''파이로카테킨''이라는 이름을 붙였다.^[5] 1852년, 오토 린네 에르트만은 카테콜이 벤젠에 두 개의 산소 원자가 추가된 것임을 알아냈고, 1867년 아우구스트 케쿨레는 카테콜이 벤젠의 다이올임을 확인했다. 1868년까지 카테콜은 ''파이로카테콜''로 등재되었다.^[6] 1879년, ''화학 학회지''는 "카테콜"을 정식 명칭으로 제안했고, 다음 해에 채택되었다.^[7]

이후 카테콜은 키노와 너도밤나무 타르에서 자연적으로 발견되었으며, 술폰산 형태로 말과 사람의 소변에서 검출되었다.^[8]

4. 1. 산업적 제법

4. 2. 실험실 제법

5. 반응

다른 몇몇 이작용성 벤젠 유도체와 마찬가지로, 카테콜은 쉽게 축합하여 헤테로고리 화합물을 형성한다. 예를 들어, 삼염화 인 또는 인산옥시염화물을 사용하면 각각 고리형 클로로포스파이트 또는 클로로포스포네이트를 얻을 수 있으며, 염화 설퓨릴은 황산염을, 포스겐(COCl₂)은 탄산염을 생성한다.^[11]

:C₆H₄(OH)₂ + XCl₂ → C₆H₄(O₂X) + 2 HCl (여기서 X = PCl 또는 POCl; SO₂; CO)

카테콜의 염기성 용액은 철(III)과 반응하여 붉은색 [Fe(C₆H₄O₂)₃]^3-을 생성한다. 염화 철(III)는 수용액과 녹색을 띠게 하며, 알칼리성 용액은 공기에 노출되면 빠르게 녹색으로 변하고 결국 검은색으로 변한다.^[12] 철을 함유한 이산소화 효소 효소는 카테콜의 결합 절단을 촉매한다.

6. 유도체

7. 용도

살충제 생산에 합성 카테콜의 약 50%가 소비되며, 나머지는 향수 및 의약품과 같은 정밀 화학 물질의 전구체로 사용된다.^[9] 유기 합성에서 흔히 사용되는 기본 화합물이다.^[19] 카테콜을 재료로 하여 몇 가지 산업적으로 중요한 향료와 향료 화합물이 제조된다. 구아이아콜은 카테콜의 메틸화에 의해 제조되며, 연간 약 1000만kg 규모(1990년)로 바닐린으로 전환된다. 카테콜의 관련 모노에틸 에테르인 구에톨은 초콜릿 과자의 성분인 에틸바닐린으로 전환된다. 백단유의 대체제로 널리 사용되는 3-''트랜스''-아이소캠필사이클로헥산올은 구아이아콜과 캠퍼를 거쳐 카테콜로부터 제조된다. 꽃향기를 내는 피페로날은 카테콜의 메틸렌 디에테르에서 시작하여 글리옥살과의 축합 및 탈탄산을 통해 제조된다.^[20]

카테콜은 흑백 사진 현상액으로 사용되었지만, 특수한 목적의 응용 분야를 제외하고는 그 사용은 대체로 역사적이다. 이스트만 코닥의 HC-110 현상액에 잠시 사용된 것으로 알려져 있으며, 테테날의 Neofin Blau 현상액의 구성 성분으로도 알려져 있다.^[21] 이는 독일 Moersch Photochemie의 Finol의 핵심 구성 요소이다. 현대 카테콜 현상은 유명 사진작가 샌디 킹에 의해 개척되었다. 그의 "PyroCat" 제형은 현대 흑백 필름 사진 작가들 사이에서 인기가 있다.^[22] 킹의 작업은 이후 Jay De Fehr가 Hypercat 및 Obsidian Acqua 현상액을 개발하는 등 21세기에 다른 사람들의 추가적인 개발에 영감을 주었다.^[21]

지혈제로도 사용된다.

8. 안전성

동물 실험에서 변이원성이 확인되었으며, 대한민국에서는 PRTR법에 의해 제1종 지정 화학 물질로 지정되어 있다. 또한, 독물 및 극물 취체법에 의해 극물로 지정되어 있다.^[26]

9. 기타

SF 작가 아이작 아시모프는 카테콜이 물에 잘 녹는 성질에서 영감을 받아 가상의 물질 "티오티몰린"을 고안했다.^[1]

참조

_[1] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
_[2] 논문 The Dipole Moments of Catechol, Resorcinol and Hydroquinone
_[3] 간행물 PGCH
_[4] 간행물 Einige Bemerkungen über Catechu http://babel.hathitr[...] 1839
_[5] 간행물 Properties of catechu acid http://babel.hathitr[...] 1841
_[6] 간행물 Ueber die Farbstoffe des Gelbholzes (Morus tinctoria.) http://babel.hathitr[...] 1852
_[7] 간행물 Nomenclature of organic bodies https://books.google[...] 1879-06-20
_[8] 논문 Anti-inflammatory effects of catechols in lipopolysaccharide-stimulated microglia cells: Inhibition of microglial neurotoxicity
_[9] 간행물 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2000
_[10] 논문 Catechol
_[11] 논문 o-Phenylene Carbonate
_[12] 논문 Models for the bacterial iron-transport chelate enterochelin
_[13] 논문 Chemical properties of catechols and their molecular modes of toxic action in cells, from microorganisms to mammals. Minireview
_[14] 논문 Recent Advances in Dioxolene Chemistry
_[15] 논문 Studies of a ring-cleaving dioxygenase illuminate the role of cholesterol metabolism in the pathogenesis of Mycobacterium tuberculosis 2009-03
_[16] 논문 The Chemistry behind Catechol-Based Adhesion
_[17] 논문 Formation and Biological Targets of Botanical o-Quinones
_[18] 논문 Molecular taphonomy of animal and plant cuticles: selective preservation and diagenesis
_[19] 간행물 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis 2001
_[20] 간행물 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2003
_[21] 서적 The Darkroom Cookbook Taylor & Francis 2012-09-10
_[22] 서적 The Film Developing Cookbook
_[23] 웹사이트 Preferred IUPAC Names http://old.iupac.org[...] 2004-09
_[24] 웹사이트 R-5.5.1.1 Alcohols and phenols. http://www.acdlabs.c[...]
_[25] 서적 A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds 1993 Blackwell Science
_[26] 웹사이트 毒物及び劇物取締法に関する通知等 https://www.nihs.go.[...]