【유기화학】 2019년 제56회 변리사 2차 국가자격시험

2019년 제56회 변리사 2차 국가자격시험^]

 

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Topo. 님의 지적사항 수정완료 (2020.02.29)

ㅂ 님의 지적사항 수정완료 (2021.07.28)

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문제 1. 다음과 같은 반응을 통하여 주생성물 A, B와 C를 얻었다. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제과정이 수행되었다.)

 

 

⑴ 문제 1-1. A와 B의 구조를 제시하고 B가 주생성물인 이유를 자세히 설명하시오.

 

⑵ 답 1-2. (R)-pulegone을 반응물로 하는 문제이다. (R)-pulegone는 pennyroyal oil에서 얻을 수 있는 것으로 유기물질 합성의 중요한 빌딩블록(building block)으로서 자주 사용된다. EWG인 C=O 결합에 의해 탄소의 부분양전하는 EWG가 없는 쪽에서 안정하다. 그 결과 Br^-는 EWG가 없는 쪽으로 공격한다. 그 결과 A가 생성된다. 그 이후 Favorskii rearrangement 반응이 일어난다. 

 

 

⑶ 문제 1-2. C의 구조를 제시하고 생성 메커니즘을 통하여 C가 주생성물인 이유를 자세히 설명하시오. 

 

⑷ 답 1-2. 

① 알켄의 친전자성 첨가반응보다 케톤의 산염기 반응이 먼저 일어남 (∵ 산염기 반응은 굉장히 빠른 반응임)

② (참고) 수소화 반응, 유기 금속시약 반응에 있어서 알켄과 케톤이 경합하면 알켄이 먼저 반응함

 

 

③ 토토머화를 할 때 또다른 H-Br이 알켄의 axial 방향으로 접근하기 때문에 1-bromo-1-methylethyl기는 trans로 배향됨

○ 토토머화는 가역반응이기 때문에 1-1과 달리 반응속도론이 아니라 열역학적 관점에서 해석해야 함

○ 만약 H-Br이 equatorial 방향으로 접근하면 1-bromo-1-methylethyl기가 axial로 놓이게 되어 굉장히 불안정해짐

 

 

문제 2. 다음 다단계 반응의 각 단계별 주생성물 A, B와 C의 구조를 그리시오. 단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제과정이 수행되었다.

 

⑴ 문제 2-1. 

 

 

⑵ 답 2-1. 

① 오답 : bridgehead 골격은 rigid하기 때문에 intramolecular reaction을 할 수 없음

 

 

② 정답 : Diels-Alder 반응의 역반응이 일어남. NaBH₄는 환원제로 쓰임

 

 

③ (참고) 주어진 반응물은 CO₂ 방출 반응에 있어 가장 대표적인 반응물임

 

⑶ 문제 2-2. 

 

 

⑷ 답 2-2. 

 

 

 

문제 3. 다음 방향족 화합물의 반응에서 주생성물 A, B, C, D와 E의 구조를 나타내고, 주생성물이 생성되는 이유를 반응 메커니즘을 근거로 자세하게 설명하시오.

 

⑴ 문제 3-1. 

 

 

⑵ 답 3-1. 이 문제는 전형적인 벤젠 설폰화 반응이다. 또한 에틸기와 할로젠기는 모두 공명안정화를 할 수 있으므로 ortho 배향 또는 para 배향이 되도록 해야 한다. 그 결과 입체장애가 최대화되는 한 가지 생성물을 제외하고 나면 나머지 두 개가 A 또는 B가 될 수 있다. 

 

 

⑶ 문제 3-2. 

 

⑷ 답 3-2. F₂는 반응성이 굉장히 강하기 때문에 벤젠과 굉장히 빠르게 반응을 하는데 이는 크게 두 가지 문제점을 발생시킨다. 첫 번째는 플루오린 원자가 한 개만 치환된 monofluoroaromatic product의 수율이 적다는 것이고, 두 번째는 상당한 반응열로 인해 화학결합이 깨지면서 여러 가지 불순물이 만들어질 수 있다는 점이다. 그래서 플루오린화(fluorination)하는 데 있어서 다른 플루오린 제공원을 사용하게 된다. 그 중 가장 대표적인 게 문제로 나와있는 F-TEDA-BF4 또는 selectfluor toluene이다. 위 반응의 결과 monofluoroaromatic product는 82%의 수율로 얻어지고, 이는 다시 o-fluorotoluene : p-fluorotoluene이 3 : 1로 얻어진다. (ref)

 

 

⑸ 문제 3-3. 

 

⑹ 답 3-3. 전형적인 Birch reaction 문제이다.

 

 

 

문제 4. 다음 다단계 반응의 단계별 주생성물 A, B, C, D와 E의 구조를 그리시오. (단, 각 단계 반응에서 적절한 조건으로 work-up 및 분리정제과정이 수행되었다.

 

⑴ 문제 4-1. 

 

 

⑵ 답 4-1. 

① A : Fridel-Craft acylation + Wolff-Kishner reduction reaction

 

 

 

② B : benzene halogenation + radical substitution. Ph(CO₂)₂는 라디칼 개시제(radical initiator)로 작용

 

⑶ 문제 4-2. 

 

⑷ 답 4-2. 

① 경우 1. Vilsmeier–Haack reaction임. N-phenylbenzamide(PhCONHPh)이 반응물로 사용됨 

 

 

② 경우 2. nitrilium ion이 생성되는 반응도 가능함

 

 

 

⑸ 문제 4-3. 

 

⑹ 답 4-3. OH기가 메틸기보다 더 강한 EDG이다. 따라서 OH에 대해 ortho 배향이 되도록 해야 한다.

 

 

 

입력 : 2019.11.02 20:22