【유기화학】 2016년 제53회 변리사 2차 국가자격시험

2016년 제53회 변리사 2차 국가자격시험^]

 

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문제 1. 화합물의 구조와 반응속도의 상관관계에 대한 다음 물음에 답하시오.

 

⑴ 문제 1-1. 화합물 A와 B를 각각 크롬산(H₂CrO₄)과 반응을 시켰을 때 주생성물의 구조를 각각 밝히고, 화합물 A와 B 중에서 어느 화합물의 반응속도가 더 큰지 예측하고 그 이유를 적절히 설명하시오.

 

⑵ 답 1-1. 에너지는 A가 높으나 전이상태 에너지는 A와 B가 비교적 비슷하므로 A가 더 반응속도가 빠르다. (ref)^]

 

 

⑶ 문제 1-2. 화합물 C와 D를 각각 아세톤 용매 속에 NaI와 반응을 시켰을 때 주생성물의 구조를 각각 밝히고, 화합물 C와 D 중에서 어느 화합물의 반응속도가 더 큰지 예측하고 그 이유를 설명하시오.

 

⑷ 답 1-2. 2-bromopropane과 NaI와의 반응은 bromocyclopropane과 NaI와의 반응보다 10,000배 빠르다. 그 이유는 주어진 반응은 S_N2 반응이고(∵ I^-는 약염기고 2차 할로젠화 알킬), bromocyclopropane은 backside attack을 하는 데 있어 삼각고리를 친핵체가 통과해야 하기 때문에 불가능하다. 물론 양자역학상 완전히 불가능하지는 않다. (ref) 

 

 

문제 2. 다음 다단계 반응의 각 단계별 주 생성물 A, B, C, D 및 E의 구조를 그리시오.

 

 

 

⑴ A : 알데하이드와 케톤에 대한 아민 첨가 반응

 

 

⑵ B : Shapiro reaction^]

 

⑶ C : 

 

 

⑷ D : S_N2 substitution reaction : Hg(OAc)₂ → Hg(OAc)⁺ + OAc^- 이후 S_N2 치환반응이 일어남

 

 

⑸ E : Claisen rearrangement

 

 

 

 

문제 3. 

⑴ 문제 3-1. cyclohexanone (A)와 pyrrolidine (B)에 촉매량의 산(p-toluenesulfonic acid)을 가하고 toluene 용매에서 끓이면 화합물 C가 얻어진다. 화합물 C에 methyl 2-chloroacetate를 가한 후 같은 용매에서 다시 가열한 후 얻은 중간체를 1 N 염산 수용액으로 처리하여 최종 화합물 D를 얻었다. 한편 화합물 A를 NaOMe 염기 존재 하에서 methyl 2-chloroacetate와 반응시키면 화합물 D의 이성질체인 화합물 E가 얻어졌다.

 

 

⑵ 답 3-1. 

① C : Stork-enamine reaction

 

 

② D : S_N2 substitution reaction (Stork-enamine alkylation) + ketone amine addition reaction (reverse)

○ 화합물 D와 화합물 E가 이성질체가 되기 위해서는 이러한 메커니즘 구성이 유일하다.

 

 

③ E : Darzens condensation reaction

 

 

 

⑶ 문제 3-2. 아래 화합물 F를 Pt 촉매를 이용하여 수소를 첨가시켰을 때 두 입체 이성질체 G와 H가 생성되었고, 이때 G가 주생성물로 얻어졌다. G와 H 중 어느 것이 열역학적으로 더 안정한 것인지 밝히고 그 이유를 설명하여라. 또 G가 주생성물로 나타나는 이유를 설명하여라.

 

 

 

⑷ 답 3-2. Pt 촉매는 아래쪽에 접근하기 쉽기 때문에 주생성물에서 두 메틸기가 cis이다. 그 결과 두 메틸기의 반발로 인해 더 불안정하다. 즉, G는 cis이고 더 불안정하며, H는 trans이고 더 안정하다.

 

 

 

문제 4. 다음 주생성물의 구조를 그리시오.

 

⑴ 문제 4-1. 

 

 

⑵ 답 4-1. Bischler-Napieralski reaction

 

 

⑶ 문제 4-2. 

 

 

⑷ 답 4-2. 

 

⑸ 문제 4-3. 

 

 

⑹ 답 4-3. 

① S_N2 substitution reaction

 

② imine salt formation reaction

 

 

③ imine hydrolysis  

 

 

⑺ 문제 4-4. 

 

 

⑻ 답 4-4. 

① alcohol protection reaction

 

 

② Hoffmann E2 elimination reaction

 

 

③ hydroboration alkene hydration reaction

 

 

입력 : 2019.04.04 23:18