[알켄/알카인] 복합적인 반응식들의 중간 생성물들을 예상하는 문제 (2014학년도 8번 풀이)

문제

위와 같이 알코올을 반응물로 준 뒤, 여러 가지 알켄과 알카인에 관련된 시약들을 주고 중간 생성물들과 최종 생성물들을 예상 및 특성들을 물어보는 문제를 풀이해봅시다.

 

풀이

먼저 위와 같이 알코올에 TsCl과 pyridine을 처리하면 수소가 제거되고 치환기가 OTs로 바뀌게 됩니다. OTs는 아주 좋은 leaving group이므로 제거반응을 일으키기 위한 준비과정임을 예상할 수 있습니다.

 

그 다음 위처럼 tBuO-를 처리하면 제거반응이 일어나게 됩니다.

 

** 만약 위에서 tBuO-가 아닌 그냥 염기를 처리한다면, 치환반응이 일어나게 됩니다. 따라서 반드시 tBuO-와 같은 치환반응에 적절하지 않은 bulky한 염기가 사용되었는지 확인해보아야 합니다.

 

따라서 생성물 A로는 위와 같은 Butene이 생성되게 됩니다. 보기 1번에서는 A가 알켄 화합물이라고 하였으므로 맞는 보기임을 알 수 있습니다.

 

 

그 다음 A에서 B로 가는 반응의 메커니즘을 한번에 그려보면 위와 같이 됩니다. 우선 halogenation 반응이 일어남을 예상할 수 있고, 굳이 중간체를 그릴 필요는 없지만 모두 나타내어보면 위와 같은 반응이 일어납니다. 그리고 반응식에서 가열을 해준다고 하였으므로 E1 반응이 우세하게 일어남을 예상할 수 있습니다. 따라서 B와 같이 Butyne이 생성됨을 알 수 있습니다.

 

2번 보기에서는 A에서 B로 가는 반응에서 제거반응이 일어난다고 하였으므로 2번은 맞고, 3번에서는 B는 말단 알카인이라고 하였으므로 역시 맞음을 확인할 수 있습니다.

 

그 다음 B에서 C로 가는 반응식의 메커니즘을 그려보면 위와 같이 됩니다. 알킬화 반응임을 알 수 있고, (위의 그림에서 4번 보기에 대한 언급이 누락되었는데) 4번 보기를 보면 NaNH2가 염기로 작용한다고 하였는데 실제로 -NH2가 sp2 탄소의 수소를 제거하는데에 사용되므로 맞음을 확인할 수 있습니다.

 

여기까지만 보아도 5번이 답임을 예상할 수 있지만 끝까지 확인을 해보면, 알킬화 반응이므로 할로젠원소가 떨어지고 알킬 치환기가 붙게 되어 위와 같이 3-hexyne이 생성됨을 알 수 있습니다. 그런데 보기 5번에서는 2-hexyne이 생성된다고 하였으므로 5번은 틀린 보기임을 확인할 수 있고, 따라서 5번이 정답이 됩니다.