【유기화학】 2023년 제60회 변리사 2차 국가자격시험

2023년 제60회 변리사 2차 국가자격시험^]

 

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문제 1. 다음 일련의 반응을 거쳐 주생성물 A, B, C를 얻었다. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제 과정이 수행되었다.)

 

 

⑴ 문제 1-1. 출발물질 → A : Baeyer-Villiger oxidation

① 고리 확장 반응이자 concerted reaction

② 전자가 많은 쪽으로 산소가 삽입되므로 과산화수소가 2차 탄소가 아니라 3차 탄소를 공격

③ (주석) 반응성이 강한 H₂O₂의 산소 부분이 케톤 탄소를 공격한다는 점을 깨닳으면 쉽게 반응식을 떠올릴 수 있음

 

 

⑵ 문제 1-2. A → B 

① B의 불포화도 = (2 × 7 + 2 - 9 - 1) / 2 = 3

 

 

⑶ 문제 1-3. B → C 

① C의 불포화도 = (2 × 7 + 2 - 8) / 2 = 4

② E2 elimination → S_N1-like carbocation generation → intramolecular S_N2 reaction 

 

 

 

문제 2. 다음 반응에서 주생성물 A, B, C의 구조를 그리고, 반응 메커니즘을 설명하시오. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제 과정이 수행되었다.)

 

⑴ 문제 2-1. 

 

 

⑵ 답 2-1.

① A의 불포화도 = (2 × 5 + 2 - 10 + 2) / 2 = 2

② 1단계. NaNO₂ + HCl에 의한 니트로소늄(N≡O⁺) 생성

 

 

③ 2단계. S_N1-like 치환반응

 

 

⑶ 문제 2-2. 

 

 

⑷ 답 2-2. DIBAL-H(H- donor)에 의한 환원반응

 

 

⑸ 문제 2-3. 

 

 

⑹ 답 2-3. nitrile + Grignard reagent reaction → imine hydration 

 

 

 

문제 3. 다음은 일련의 반응을 거쳐 주생성물 D를 합성하는 과정을 나타낸 것이고, A ~ C는 금속 착물이다. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제 과정이 수행되었다.)

 

 

⑴ 문제 3-1. 출발물질에서 주생성물 D가 얻어지는 전체 반응 메커니즘을 설명하시오.

 

⑵ 답 3-1. 

① 스즈키 커플링(Suzuki coupling, Suzuki-Miyaura coupling)

○ (공식) 팔라듐 촉매 하에 할로젠화 알킬과 탄소-탄소 짝지음 반응

○ 할로젠화 알킬 : vinyl halide (triflate), alkynyl halide, aryl halide

○ 팔라듐 촉매 : biaryl phosphine ligand XPhos (XPhos Pd G4) 등

○ 메커니즘 (ref)

 

 

○ 예 : aryl boronic acid와 aryl bromide의 Suzuki coupling (ref)

 

 

② 주어진 문제의 전체 메커니즘 

 

 

⑶ 문제 3-2. C-Cl 결합의 편극을 고려하여 Pd-C 결합을 가지는 팔라듐 착물 A를 형성하는 과정을 설명하시오.

 

⑷ 답 3-2. Pd 위에 R(δ⁺)-X(δ^-)가 올려진 뒤 팔라듐의 자유전자가 적절히 배치되어 Pd-R, Pd-X 결합이 새로 형성됨

 

출처 : 이미지 클릭

 

⑸ (참고) 2021년 문제 3-2 

 

 

문제 4. 다음 반응에서 주생성물 A, B, C, D, E의 구조를 각각 그리시오. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제 과정이 수행되었다.)

 

⑴ 문제 4-1.

 

 

⑵ 답 4-1. 은거울 반응(Tollens Test) : Ag₂O에 Ag⁺ donor로 작용하여 물에 있는 산소로 하여금 알데하이드로 이동하게 함

 

 

⑶ 문제 4-2.

 

 

⑷ 답 4-2. 알코올 반응 공식

① 공식 1. SOCl₂, PBr₃, PCl, PCl₅ + 1차 또는 2차 알코올 : S_N2 반응

② 공식 2. HCl, HBr, HI + 2차 또는 3차 알코올 : S_N1 반응

③ 공식 3. POCl₃ + 2eq. 피리딘 + 2차 또는 3차 알코올 : E2 반응

④ 공식 4. H₂SO₄, H₃PO₄, TsOH 등의 비할로겐 산 + 2차 또는 3차 알코올 + heat : E1 반응

⑤ B 경로 : E1 반응. carbocation rearrangement 없음. 입체선택성 (즉, 열역학적으로 안정한 다치환 알켄 선호)  

 

 

⑥ C 경로 : S_N2 반응. H⁺가 산 촉매로 작용 

 

 

⑸ 문제 4-3.

 

 

⑹ 답 4-3. 알켄과 케톤이 있을 때 알켄이 먼저 수소화 됨 : 알켄이 더 반응성이 강하기 때문

 

 

입력: 2023.10.18 21:16