[알코올] PBr3, SOCl2 등의 시약을 주고 중간 생성물들을 예상하는 문제 (2019학년도 6번 풀이)

문제

이번 문제에서는 반응물로 벤젠 고리에 Cl과 알코올이 붙어있는 방향족 화합물을 주고, 중간 시약으로 PBr3과 친핵체로 사용될 여지가 있는 질소와 산소가 포함된 시약을 주었습니다. 그리고 두 번째 반응 시약으로 SOCl2와 AlCl3을 주었는데요, 위와 같은 문제를 풀이하는 방법을 알아봅시다.

 

풀이

먼저 생성물 A가 생성되는 첫 번째 반응을 봅시다. PBr3를 첨가하고 가열해주는 반응인데 이것은 OH를 Br로 치환시키는 반응이니 꼭 외워두도록 합시다.

 

[알코올] PBr3(+ pyridine)을 이용한 알코올 치환반응

↑ 여기에 PBr3을 이용한 치환반응에 대한 메커니즘이 정리되어있으니 메커니즘이 궁금하시면 참고하면 됩니다.

 

그 다음에는 친핵체에 의한 치환 반응이 일어날 것임을 예상할 수 있는데, 문제는 시약에서 친핵체로 사용될 수 있는 부분이 N과 O의 전자쌍으로 두 부분이 있습니다. 따라서 이 둘 중 어떤 것이 더 친핵성이 좋은지 구별할 수 있어야 합니다. 전기음성도의 경우 산소가 질소보다 더 큰데 이는 역으로 생각하면 전자쌍을 잘 제공하지 않는다는 의미이기 때문에 결국 염기성이 낮음을 유추할 수 있습니다. 따라서 질소의 전자쌍이 친핵성이 높기 때문에 질소의 전자쌍이 친핵체로 작용합니다.

 

따라서 생성물 A는 위와 같고 이에 따라 정답은 1, 2, 3번 중 하나임을 알 수 있습니다.

 

그 다음 SOCl2를 첨가하고 가열하는 반응이 나오는데, 이 반응은 PBr3 반응과 세트로 외워두면 좋습니다.

 

[알코올] SOCl2, pyridine을 이용한 알코올 치환반응

↑ 반응에 대한 메커니즘은 위에 정리되어있으니 참고하면 되고, 우리는 반응에 대한 결과만 외우고 있으면 됩니다.

 

그 다음에는 AlCl3이 첨가되는데, AlCl3은 유기화학에서 등장하는 몇 안되는 Lewis 산 중 하나입니다. 즉 전자쌍을 받아들인다는 이야기인데 반응물에서는 질소의 전자쌍과 염소의 전자쌍을 받아들일 수 있습니다. 그런데 질소의 전자쌍을 받아들일 경우 생성물이 매우 불안정해지기 때문에 염소의 전자쌍을 받아들여 결국 떨어지게 됩니다.

 

그 다음에는 방향족에서 전자쌍을 제공하여 고리 화합물을 형성하고 따라서 위와 같이 결합의 수를 잘 세어주면 칠각형의 고리를 형성함을 알 수 있습니다. 따라서 결합 수에만 주의(결합이 하나 더 생성되므로 변의 수도 한 개 더해서 세어주어야합니다.)해주면 3번이 정답임을 알 수 있습니다.