[알켄] 모르는 반응물과 시약이 주어졌을 때 생성물 예상하는 문제 (2021학년도 15번 풀이)

문제

위와 같이 생소한 반응물을 주었을 때 알켄의 반응식을 예상해봐야 하는 문제를 풀이하며 각 보기의 옳고 그름을 확인해봅시다.

 

풀이

모르는 시약이나 반응물이 주어진 문제에서는 반드시 해당 시약이나 반응물에 대한 힌트가 주어집니다. (유기화학 범위에서 잘 다루지 않는 반응물이나 시약에 한해서만 해당하는 사항임) 따라서 주어진 힌트를 통해 반응물의 특성을 빠르게 파악할 수 있어야합니다.

 

** 반응에 대한 힌트를 정 못 찾겠으면 ㄱ, ㄴ, ㄷ으로 주어진 보기에서 결정적 힌트를 얻을 수 있습니다. 보기에서 어떤 부분의 반응에 대해 이야기하고 있다면 당연히 그 부분에서 반응이 일어나니까 질문이 있을 것입니다. 따라서 보기에서 어떤 특성들을 말하고 있는지 확인해보세요.

 

우선 질소에 붙어있는 Cbz의 경우 문제에 주어진 분자구조를 보아하니 탄소를 중심으로 산소와 Bn이라는 원소가 붙어있으므로 딱히 leaving group으로 사용되지는 않을 것 같습니다. 또한 반응물의 CN 또한 반응물로써 메리트있는 치환기는 아니기 때문에 반응할만한 곳은 알켄의 이중결합뿐입니다.

 

그 다음 주어진 시약인 NIS의 분자구조를 확인해보면 위와 같고 N은 전기음성도가 클 뿐 아니라 산소에 의한 유도효과도 강하기 때문에 I+ 상태의 아이오딘 이온을 내놓을 가능성이 아주 높습니다. 따라서 해당 반응은 알켄에 아이오딘 양이온이 주어졌을 때의 생성물에 대해 예상하는 문제임을 파악할 수 있습니다.

 

그래서 위처럼 반응식을 그려보면, 아이오딘 양이온에 알켄의 이중결합이 전자쌍을 제공하여 반응하므로 알켄은 친핵체로 작용하는 것이 맞습니다. 따라서 보기 ㄱ은 일단 맞습니다.

 

우선 I는 삼각고리를 중간체로써 형성하게 되는데 CN이 위쪽으로 위치해 있으므로 steric에 의해 아이오딘은 아래쪽으로 삼각고리를 형성할 수 밖에 없습니다. 그 다음 AcOH가 친핵체로 작용하여 친핵성 치환반응을 일으키는데, 역시 steric이 작은 쪽에서 치환반응을 일으킬 것입니다. 만약 메틸기 등의 치환기가 더 많은 쪽이 있었다면 CH3가 EDG 역할을 하므로 전이상태의 안정성 또한 고려해보아야 합니다.

 

이후 work-up 과정까지 거치면 결론적으로 위와 같은 생성물이 얻어짐을 확인할 수 있고, anti 첨가가 일어났으므로 보기 ㄴ 또한 맞음을 알 수 있습니다.

 

 

부분적으로 입체배열을 그려서 생각해보면 순서는 위와 같으며 따라서 입체배열은 R이 됩니다. 따라서 보기 ㄷ 또한 맞고, 맞는 보기는 ㄱ, ㄴ, ㄷ이므로 7번이 정답이 됩니다.