【유기화학】 2008년 제45회 변리사 2차 국가자격시험

2008년 제45회 변리사 2차 국가자격시험

 

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문제 1. 다음 반응을 단계별로 진행시켰다. 

 

 

⑴ 문제 1-1. 각 단계별 반응에서 화합물 A, B, C(C₇H₁₀O₆)와 D의 구조 및 반응 경로를 제시하시오. 

 

⑵ 답 1-1. trans-esterification → saponification (base-catalyzed hydration) → acid-catalyzed hydration → decarboxylation 

 

 

⑶ 문제 1-2. 최종 생성물을 4-aminophenol과 혼합한 후에 열을 가하여 탈수 반응을 진행했을 때 생성되는 주생성물의 구조를 제시하고 그 이유를 설명하시오. 

 

⑷ 답 1-2. 케톤의 아민 첨가 반응 

 

 

 

문제 2. 아래 반응의 주생성물의 구조를 그리시오. 

 

⑴ 문제 2-1.  

 

 

⑵ 답 2-1. 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. furan의 Friedel-Crafts acylation

 

⑶ 문제 2-2. 

 

 

⑷ 답 2-2. acid-catalyzed epoxide nucleophilic attack reaction

 

 

⑸ 문제 2-3. 

 

 

⑹ 답 2-3. 알켄의 카벤 첨가반응

 

 

⑺ 문제 2-4. 

 

 

⑻ 답 2-4. Baeyer-Villiger oxidation (전자가 많은 탄소 쪽으로 산소가 삽입)

 

 

⑼ 문제 2-5. 

 

 

⑽ 답 2-5. Grignard reagent carbon-carbon coupling reaction (그리냐르 시약은 무조건 입체장애가 적은 탄소를 공격)

 

 

 

문제 3. 다음 물음에 답하시오. 

 

⑴ 문제 3-1. 화합물 A(C₆H₁₂)를 산성수용액에서 반응시켜 B(C₆H₁₄O)를 얻었다. 각 화합물의 스펙트럼은 아래와 같다.

 

A : ¹H NMR δ 1.06 (t, 3H), 1.71 (s, 3H), 1.74 (s, 3H), 2.00 (q, 2H), 5.20 (s, 1H)

A : ¹³C NMR δ 133.9, 122.5, 25.3, 19.3, 19.2, 14.3 

B : ¹H NMR δ 2.01 (s, 1H), 1.40 (t, 2H), 1.33 (m, 2H), 1.26 (s, 6H), 0.96 (t, 3H)

B : ¹³C NMR δ 68.4, 48.2, 30.1, 14.1, 12.6 

 

각 화합물 A와 B의 구조와 반응 메커니즘을 제시하시오. 

 

⑵ 답 3-1. 

① A의 해석 : 오직 ¹H NMR 결과를 통해 A의 구조를 제시하고자 함

○ ¹H NMR 결과를 보면 총 12개의 수소가 5개의 자리에 놓임을 알 수 있음 

○ 수소 자리가 5개인 것으로 보아 6개의 탄소 중 오직 하나는 수소와 결합하고 있지 않은 탄소임 

○ 경우 1. 수소와 결합하지 않은 탄소가 sp³ 탄소인 경우 : 메틸기 수소로 인한 9H가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음

 

 

○ 경우 2. 수소와 결합하지 않은 탄소가 sp² 탄소인 경우 : 오직 다음 여섯 가지 경우밖에 없음

○ 경우 2-1. singlet 2H가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-2. 메틸기 수소로 인한 6H가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-3. 메틸기 수소로 인한 6H가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-4. 수소 자리가 4개이므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-5. 메틸기 수소로 인한 6H가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-6. 1.71 (s, 3H), 5.20 (s, 1H)처럼 나온 건 이중결합에 참여하는 sp²에 붙은 수소가 이격되기 때문 (채택)

 

 

② B의 해석 : 오직 ¹H NMR 결과를 통해 B의 구조를 제시하고자 함

○ ¹H NMR 결과를 보면 총 14개의 수소가 5개의 자리에 놓임을 알 수 있음

○ B의 경우 불포화도가 0이므로 saturated alkane임을 알 수 있음 

○ 5개의 수소 자리 중 singlet 1H가 유일하고, -OH기의 수소가 singlet 1H이므로 2.01 (s, 1H)는 singlet 1H임

○ 경우 1. 2개의 메틸기가 4차 탄소에 붙어 있어 singlet 6H의 신호가 나온 경우 

○ singlet 9H가 관찰되지 않았으므로 -OH기의 위치가 정해짐

 

 

○ 2H quartet이 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2. 2개의 메틸기가 -OH기가 붙은 3차 탄소에 붙어 있어 singlet 6H의 신호가 나온 경우

○ 경우 2-1. 또다른 6H의 NMR 신호가 관찰되지 않으므로 타당하지 않음 (기각)

 

 

○ 경우 2-2. many peak은 quintet이었던 것으로 보임 (채택)

 

 

③ 반응 메커니즘

 

 

⑶ 문제 3-2. 다음과 같이 출발 물질을 진한 황산으로 처리하여 탈수 및 자리옮김 반응을 거쳐 생긴 화합물의 ¹H NMR 스펙트럼을 보고 생성물을 제시하고 반응 과정의 메커니즘을 그리시오.

 

¹H NMR δ 5.37 (t, 1H), 2.2-1.96 (m, 4H), 1.70-1.64 (m, 4H), 1.16 (s, 9H)

 

 

⑷ 답 3-2. 

① C의 개수가 10개, H의 개수가 18개이고 O는 불포화도에 기여하지 않으므로 생성물의 불포화도는 2

② 따라서 생성물은 고리 하나와 이중결합 하나를 가지고 있음 

③ 1.16 (s, 9H)는 3개의 메틸기를 가지는 4차 탄소가 있음을 암시함 

④ 수소자리가 4개밖에 없는 것을 유의

 

 

 

문제 4. 다음 반응은 다단계 반응으로 거쳐 진행된다. 최종 생성물을 얻기 위한 합성 단계를 입체화학을 고려하여 제시하시오.

 

⑴ 문제 4-1. (R)-2-butanol → (R)-2-iodobutane

 

⑵ 답 4-1.

 

 

⑶ 문제 4-2. 

 

 

⑷ 답 4-2. 

 

 

입력: 2021.07.03 10:27