【유기화학】 2009년 제46회 변리사 2차 국가자격시험

2009년 제46회 변리사 2차 국가자격시험

 

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추훈 님 지적사항 수정 (21.11.27)

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문제 1. 다음 (1) ~ (3)의 물음에 답하시오.

 

⑴ 문제 1-1. 어느 화합물의 양이온은 (Ⅰ), (Ⅱ)와 (Ⅲ)의 공명구조를 가진다.

 

 

가. (Ⅱ)와 (Ⅲ)에 해당되는 화합물의 구조식을 적으시오.

나. 위 (Ⅰ) ~ (Ⅲ) 중에서 가장 안전한 공명구조를 선택하고, 그 이유를 간략하게 설명하시오.

 

⑵ 답 1-1. 

가. 

 

나. (Ⅱ) 구조가 가장 안정함 (∵ 옥텟규칙)

○ 1순위. 옥텟 규칙 : 옥텟 규칙을 만족하지 않는 공명 기여체는 항상 기여도가 제일 낮음

○ 2순위. 전하 분리 : 전하가 분리되지 않은 구조가 기여도가 높음

○ 3순위. 전기음성도가 큰 원소에 음전하가 놓일수록 기여도가 높음

○ 4순위. 결합수가 많은 공명 기여체가 기여도가 높음 (예 : Zaitsev's rule, 전자 제공 유발 효과)

 

⑶ 문제 1-2. 다음 화합물들에 대한 물음에 답하시오.

 

A : CH₃CH₂OH,   B : CH₃CO₂H,   C : CH₃CH₂NH₂

 

가. 위의 화합물 A와 B를 비교했을 때 어느 것이 더 강산인지 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

나. 위의 화합물 A와 C를 비교했을 때 어느 것이 더 강산인지 쓰고, 그 이유를 설명하시오.

 

⑷ 답 1-2.

가. B ＞ A  (∵ B의 짝염기는 A의 짝염기와 달리 공명안정화로 인해 안정해지므로 B가 A보다 더 강산) 

나. A ＞ C  (∵ O가 N보다 전기음성도가 커 짝염기가 안정해지도록 하므로 A가 C보다 더 강산)

○ 실제로 A의 pK_a = 16, B의 pK_a = 5, C의 pK_a = 30임

 

⑸ 문제 1-3. 다음 반응의 타당한 합성법을 화학반응식으로 적으시오.

 

 

⑹ 답 1-3.

① 과정 1. 아민기 보호반응 : -NH₂기 → NHBoc기

② 과정 2. 친전자성 방향족 치환반응

○ -NHBoc기는 전자 주기 공명효과가 있으므로 강한 활성화 치환기이고 치환기가 ortho, para 배향이 되도록 함

○ Friedel-Craft alkylation을 이용하여 MeCl과 아닐린을 반응시키면 p-methylaniline (p-toluidine)을 생성할 수 있음

 

 

③ 과정 3. 아민기 탈보호반응

 

 

 

문제 2. 다음의 conjugated 화합물에 관한 문제에 답하시오. 

 

⑴ 문제 2-1.  1,3,5-hexatriene 1 몰과 Br₂ 1 몰이 부가반응을 할 때 가능한 생성물을 모두 나열하시오. 

 

⑵ 답 2-1. 알켄의 할로젠 첨가반응 

 

 

① 왼쪽 : (3S,4R)-3,4-dibromohex-1,5-diene

② 가운데 : (5S)-5,6-dibromohex-1,3-diene

③ 오른쪽 : (5R)-5,6-dibromohex-1,3-dient

 

⑶ 문제 2-2. 위 생성물 중에서 thermodynamic control 조건에서 얻어질 주생성물을 예측하고, 그 이유를 설명하시오. 

 

⑷ 답 2-2. 

① 열역학적 제어(thermodynamic control) 조건은 최종 생성물이 열역학적으로 안정할수록 주생성물이 되는 조건을 말함

② 위 생성물 중 가운데 또는 오른쪽이 공명기여체의 수가 왼쪽보다 많아 더 안정함

③ 그러므로 위 생성물 중 가운데 또는 오른쪽이 열역학적 제어 조건에서 주생성물 

④ 위 생성물 중 가운데와 오른쪽은 거울상 이성질체로서 동일한 양만큼 생성됨 

 

 

문제 3. 1,2-dimethylcyclopentene으로부터 diol 화합물을 합성할 때 cis, trans 이성질체가 생성되었다. 

 

⑴ 문제 3-1. 위 반응에서 보기의 시약을 이용할 때 생성되는 주생성물을 각각 기술하시오.

 

＜보기＞

OsO₄, mCPBA (m-Cl-PhCO₃H)

 

⑵ 답 3-1. 

① 1. OsO₄, 2. NaHSO₄, H₂O 

○ 메커니즘 : 다음은 cyclohexene의 예시임

 

 

○ 알켄을 이루는 두 개의 탄소에 모두 OH기 첨가

○ 생성물 : (1S,2R)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol  =  (1R,2S)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol

 

 

② 1. mCPBA, 2. OH^- 

○ 첫 번째 반응 : alkene epoxidation 

○ 두 번째 반응 : epoxide backside attack

○ 생성물 : (1S,2S)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol (왼쪽) + (1R,2R)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol (오른쪽)

 

 

⑶ 문제 3-2. 3-1에서 생성된 각각의 화합물의 cis/trans 여부, chiral 여부에 대한 입체화학적 성질을 설명하시오.

 

⑷ 답 3-2. 

① (1S,2R)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol : cis. achiral (∵ 분자 내 대칭면)

② (1S,2S)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol : trans. chiral 

③ (1R,2R)-1,2-dimethylcyclopentan-1,2-diol : trans. chiral 

④ mCPBA 반응의 경우 라세미 혼합물이 생성됨 

 

⑸ 문제 3-3. 3-1에서 생성된 각각의 화합물과 보기의 시약을 반응시켰을 때 그 차이를 화학반응식으로 나타내면서 설명하시오.

 

＜보기＞

H⁺, acetone

 

⑹ 답 3-3. acetal formation reaction (ref)

 

 

 

문제 4. 다음 물음에 답하시오. 

 

⑴ 문제 4-1.

 

 

⑵ 답 4-1.

 

 

① 알켄의 에폭시화 : 알켄 자리가 에폭사이드가 되도록 함

 

 

② Henbest epoxidation : 수소결합으로 인해 OH기, 아민기 등과 같은 방향으로 에폭사이드가 형성됨  

 

⑶ 문제 4-2. 

 

 

⑷ 답 4-2. Horner-Wadsworth-Emmons reaction  

 

 

⑸ 문제 4-3. 

 

 

⑹ 답 4-3. 라디칼 첨가 중합반응에 의한 고분자 합성 반응  

 

 

⑺ 문제 4-4. 

 

 

⑻ 답 4-4. Beckmann rearrangement reaction

 

 

입력: 2021.06.29 00:25