【유기화학】 2015 PEET 유기화학

2015 PEET 유기화학

 

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1. 화합물의 구조와 IUPAC 이름이 옳지 않게 짝지어진 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ 명명법 일반 

○ 임의의 구조식으로부터 IUPAC 코드를 알아내는 방법 (▶ 추가 설명)

① 알켄과 알카인이 공존하는 경우 알켄이 더 우선순위가 높음. 그러므로 알켄이 더 낮은 번호가 오도록 해야 하며, 알카인이 치환기가 되는 형태여야 함. 그러므로 (E)-5-Ethynylhepta-1,3,6-triene이어야 함 

② 접합 고리 명명법 

③ 고리형 알켄 명명 시 치환기가 붙은 알켄 탄소가 1번이고 2번 탄소는 다른 한쪽의 알켄 탄소여야 함 

④ cyclohexane과 붙은 탄소가 치환기 입장에서는 1번 탄소

⑤ 나프탈렌 명명법 

 

 

2. 다음은 천연물 (-)-tetrodotoxin의 구조이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : 불포화도는 5. 아다만테인 같은 구조에서 3, 단순 고리에서 1, 이중결합에서 1의 불포화도가 할당됨

○ ㄴ : 4차 탄소(quaternary)는 다른 4개의 탄소와 결합한 탄소를 의미하는 것으로, 사차 탄소는 없음

○ ㄷ : 카이랄 탄소 주변에 CIP 우선순위는 다음과 같음 (참고. RS 판별법과 벡터의 외적)  

 

 

 

3. 다음 화합물 중에서 비카이랄(achiral)인 것은?

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ③

③ cis-decalin의 두 다리목 탄소를 통과하는 면을 거울면으로 하면 양쪽이 대칭이므로 비카이랄

⑤ 전자쌍도 카이랄 판단시 활용해야 함. 그리고 S=O와 같은 설포닐(sulfonyl) 화합물도 실제 형태는 S⁺-O^-와 같이 zwitterionic form으로 존재함 

 

 

4. 화합물과 의자 형태(chair conformation)가 옳게 짝지어진 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ 지면으로부터 튀어 나온 메틸기 부분을 일치시키면, 쉽게 판단할 수 있음

○ ㄱ : 자명하게 판단할 수 있음 

○ ㄴ : 오른쪽 의자 형태를 조금 돌려서 메틸기 부분을 일치시키면, 쉽게 판단할 수 있음

○ ㄷ : 자명하게 판단할 수 있음

 

 

5. 다음은 Diels-Alder 반응을 통하여 얻어지는 생성물 A~D의 구조를 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : A~D 모두 카이랄 탄소가 3개씩 있어서 각각은 광학 활성을 가짐. 이 네 가지를 모두 혼합한 혼합물의 광학 활성은 각각의 평균적인 구조의 광학 활성과 같음. 그런데 이 평균적인 구조에는 앞뒤가 겹치는 거울면이 있으므로, 광학 활성은 0이 됨

○ ㄴ : -NHAc기가 1번, -CO₂Me기가 2번, 다리목 탄소가 3번, 나머지가 4번 (참고. RS 판별법과 벡터의 외적)

○ ㄷ : C와 D는 3개가 아닌 하나의 카이랄 탄소의 절대배열이 바뀐 것이라서 거울상 이성질체가 아니고 부분입체이성질체

 

 

6. 다음은 페놀과 클로로벤젠의 나이트로화 반응과 그 결과이다. (단, A와 B는 각 중간체의 공명 구조 중 하나이다.) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ ㄱ : EAS 반응에서 para 치환은 중간체에서 EDG에 의해 carbocation이 안정화되는 효과가 있어 meta 치환보다 선호됨 

○ ㄴ : Cl에 의한 전자 당김 유발 효과가 커서 방향족 고리가 활성 감소됨 → Cl은 활성 감소 치환기 

○ ㄷ : p-p 궤도함수의 겹침은 주기가 일치해야 (예 : 2주기-2주기 p-p 겹침) 더 효과적

 

 

7. 다음 〈예시〉는 그롭 조각화(Grob fragmentation) 반응을 나타낸 것이다. 화합물 A의 그롭 조각화 반응에서 주생성물 B의 구조로 옳은 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

 

 

 

8. 주생성물의 불포화도가 5인 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ 불포화도의 개념 

○ ㄱ : Fischer esterification → 가열에 의한 E2 제거반응 

 

 

○ ㄴ : 알켄의 carbocation 형성 → 방향족 EAS 반응  

 

 

○ ㄷ : Diels-Alder reaction → 불포화도 6

 

 

 

9. 다음은 1-chloro-1-methylcyclohexane으로부터 주생성물 A ~ C를 합성하는 과정이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정 과정을 통하여 얻는다.) 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : KOCEt₃는 입체 장애가 큰 염기로 Hofmann 생성물(즉, 입체장애가 작은 생성물)이 주생성물이 됨. 따라서 A는 이치환 (disubstituted) 알켄

 

 

○ ㄴ : 알켄 에폭시화. 좌우대칭선이 존재하므로 비대칭 탄소(chiral carbon)가 존재하지 않음

 

 

○ ㄷ : 카벤 반응 중 Simmons-Smith reaction 

 

 

 

10. 다음은 화합물 A를 출발 물질로 하여 최종 주생성물 B를 합성하는 과정이다. 화합물 A의 구조로 옳은 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ 알코올 메실화 → S_N2 반응 

 

 

 

11. 다음 반응 중에서 주요 중간체로 라디칼이 포함되지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

① Birch reduction

② 라디칼 치환 반응 : 벤질 라디칼은 안정하기 때문에 반응이 잘 일어남

③ 라디칼 치환 반응

④ 라디칼 첨가 반응 : 라디칼 치환 반응과 달리 거의 HBr / hν, Δ, or ROOR 조건에서만 일어남

⑤ 라디칼 중간체가 아니라 carbocation 및 carboanion 중간체가 생김  

 

 

 

12. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 선택지에서 주어진 cis-decalin 형태가 아니라 trans-decalin 형태가 되어야 함

 

 

○ ㄴ : 분자 내 S_N2 반응 → S_N2 반응 

 

 

○ ㄷ : 전자 이동을 잘 표시하면 됨 

 

 

 

13. 다음 각 반응에서 주생성물 A와 B의 구조로 옳게 짝지어진 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ A : 알켄에 H₂ syn 첨가 반응. 지면 앞에는 수소만 돌출된 반면, 지면 뒤에는 두 고리가 오므려져 있어 입체장애가 큼. 따라서 지면 앞에서 H₂가 붙는 syn 첨가 반응이 진행돼야 함 

○ B : 수소화 붕소에 의한 수화 반응. 지면 뒤에는 수소만 돌출된 반면, 지면 앞에는 두 고리가 오므려져 있어 입체 장애가 큼. 따라서 지면 뒤에서 -OH, -H가 붙는 syn 첨가 반응이 진행돼야 함 (판단 1). -OH기는 입체장애가 적은 쪽으로 치환돼야 하므로, 메틸기가 없는 탄소에 -OH기가 치환돼야 함 (판단 2)

 

 

14. 다음은 1-butyne을 출발 물질로 하여 분자식이 C₆H₁₄O인 최종 주생성물 A, B, C를 합성하는 과정이다. 화합물 A, B, C에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.) 

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ A : 수소화 붕소에 의한 수화 → 토토머화 → Grignard 시약에 의한 탄소-탄소 짝지음 반응 

 

 

○ B : 알카인 말단 산·염기 반응 → S_N2 반응 → 알카인 수화 반응 → 케톤 수소화 반응 

 

 

○ C : Lindlar 촉매에 의한 수소화 반응 → 가오존 분해 반응 → S_N2 반응 

 

 

 

15. 다음 각 반응의 최종 주생성물 구조로 가장 적절한 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

① carbocation은 산소와 인접한 탄소에 생겨서 -OH기가 산소와 인접한 탄소에 치환됨 (∵ 산소의 공명안정화 효과)

 

 

② 알코올의 E1 반응. (Z) 알켄보다 (E) 알켄이 더 안정하므로 (E) 알켄이 주생성물

 

 

③ E2 제거반응 (Zaitsev's rule을 따라야 함) → 알켄의 가오존 분해 반응 

 

 

④ carbocation은 벤질 자리에 생겨서 -Br기 또한 벤질 자리에 치환됨 

 

 

⑤ 수소화 붕소에 의한 수화 (입체장애가 적은 알켄과 반응) → PCC에 의한 약한 산화 반응

 

 

 

16. 다음은 화합물 A를 출발 물질로 하여 주생성물 B와 C를 합성하는 반응식과 화합물 A ~ C에 대한 설명이다. 화합물 A의 구조로 가장 적절한 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

① B에는 OH기가 1개이며 (∵ NaBH₄는 에스터를 환원시키지 못함), C는 비카이랄 화합물 (∵ 대칭성 있음)

② C는 비카이랄 화합물 (∵ 대칭성 있음)

③ A의 불포화도는 4임 

④ 정답

⑤ C는 비카이랄 화합물 (∵ 대칭성 있음)

 

 

17. 각 쌍의 반응에서 최종 주생성물이 동일한 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ ㄱ에서 첫 번째 반응

 

 

○ ㄱ에서 두 번째 반응 

 

 

○ ㄴ에서 첫 번째 반응 : 다이올(diol)의 산화성 분해 반응 

 

 

○ ㄴ에서 두 번째 반응 : hot 조건이 있으므로 diol이 생기는 게 아니라 알켄을 끊고 각 알켄 탄소를 카르복실산으로 만듦

 

 

○ ㄷ에서 첫 번째 반응 : 알카인의 할로 하이드린 형성반응. 할로늄 이온 형성 후 친핵체인 물이 공격할 때 카보양이온을 많이 띠는 탄소를 공격하도록 배향 결정

 

 

○ ㄷ에서 두 번째 반응 : 알켄의 할로 하이드린 형성반응 → S_N2 반응 

 

 

 

18. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : Friedel-Craft acylation. -F기가 벤젠 탄소 양이온을 공명 안정화할 수 있게 -F기와 ortho 및 para 배향이 되는 건 맞음

 

 

○ ㄴ : -OMe기는 보통 활성화 치환기이고 -Cl기는 활성 감소 치환기이므로 -NO₂기는 왼쪽 방향족 고리에 치환돼야 함 

 

 

○ ㄷ: 첨가 후 제거반응. 전기음성도가 큰 질소가 포함된 헤테로 방향족 고리에 방향족 음이온이 생기는 구조가 전략적이므로 -OMe기는 오른쪽 방향족 고리에 있는 -Cl 자리를 대체함 

 

 

19. 최종 주생성물의 구조가 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ : -OH₂⁺ 형성 반응 → 분자 내 S_N2 반응 (방향족 EAS)

 

 

○ ㄴ : 할로늄 고리형 중간체 형성 반응 → 분자 내 S_N2 반응. 이때, 원자 반지름이 더 큰 I가 중간체를 형성하는 게 덜 불안정함. 또한, 입체장애를 줄이는 방향으로 메톡시기의 배향이 결정됨

 

 

○ ㄷ : 설폰화 (진한 H₂SO₄ 농도) → 브로민화 → 탈설폰화 (묽은 H₂SO₄ 농도). 이때 tert-butyl기는 입체장애가 크므로 tert-butyl기와 para 배향으로 설폰기(SO₃H)가 치환돼야 하고, 설폰기(SO₃H)는 강한 EWG이므로 meta 배향으로 -Br기가 치환돼야 함   

 

 

 

20. 다음은 광학적으로 순수한 카이랄 화합물 A를 이용하여 라세미 이부프로펜을 광학 분할하는 〈반응 도식〉과 〈실험 과정〉이다. 이 실험에 관한 설명 중 가장 적절한 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

① A가 순수한 카이랄 화합물이므로 예를 들어 S형이라고 하면, ㈎에서 생성된 두 가지 염은 (R, S), (S, S)와 같이 나타낼 수 있어서 두 염의 관계는 부분 입체 이성질체

② 맞는 설명

③ Na₂CO₃는 염기로서 염의 친수성을 높여 유기용매로부터 분리 효율을 높이기 위해 도입됨. 그런데 Na2SO4의 염기도는 상당히 작아 부적절함 

④ 중성 pH보다 산성 pH(즉, ㄱ ＜ 7)로 조절하여야 짝산 형태로 존재하도록 할 수 있어 분리가 쉬워짐 

⑤ 80% ee는 90%가 (R)-이부프로펜, 10%가 (S)-이부프로펜이어서 90 - 10 = 80% ee가 된다는 의미 

 

입력: 2024.06.30 02:54

수정: 2024.07.22 17:01