【유기화학】 2019 PEET 유기화학

2019 PEET 유기화학

 

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ㅎㅇ 님 지적사항 수정 (24.10.13)

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1. 다음 cholic acid에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, cyclohexane 고리는 의자 형태로 존재한다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③ 

① 불포화도는 5

② A와 B의 접합 경계면상에 있는 메틸기와 수소원자가 cis 배향이므로 cis-fused

③ 간단한 팁 : A와 B에 공유된 작용기의 경우 A가 axial이면 B는 equatorial이고 A가 equatorial이면 B는 axial

④ 카이랄 중심은 11개

⑤ S 배열 : RS 판별법과 벡터의 외적 

 

 

2. 다음은 bicyclo[3.2.1]octane의 구조를 나타낸 것이다. 위의 bicyclo[3.2.1]octane을 부분 구조로 포함하는 화합물이 아닌 것은?

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ④ (IQ 테스트같이 풀면 됨)

 

 

3. 화학종의 구조 또는 물리화학적 성질에 대한 비교가 옳은 것은?

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

① methyl radical은 sp²이므로 120°의 결합각을 가지고, methane conjugate base는 sp³이므로 109.5°의 결합각을 가짐

② 결합 해리 에너지 = 완전 해리된 상태의 에너지 - 현재 에너지 수준

○ 완전 해리된 상태의 에너지는 두 분자 모두 동일함

○ C(sp³)-H(s) : 시그마 결합. 100 kcal/mol

○ C(sp²)-H(s) : 시그마 결합. 105 kcal/mol

○ 따라서 왼쪽 형태가 결합 해리 에너지가 더 셈

③ 쌍극자 모멘트 = 원자의 전하 세기 × 거리

○ 두 분자는 거리가 비슷

○ 전하 세기는 전기음성도 차이와 밀접한 관련이 있음

○ 전기음성도를 보면, O가 3.5, Cl이 3.0, C가 2.5이므로 전기음성도 차이는 왼쪽 구조가 더 큼

○ 그러므로 왼쪽 구조가 쌍극자 모멘트가 더 큼

④ 공명 혼성체에 대한 기여도는 가장 우선적으로 옥텟 규칙을 적용하는지를 보아야 함 

⑤ 오른쪽 구조가 왼쪽 구조에 비해 짝염기의 공명 기여체가 훨씬 많으므로 산도 또한 더 셈

 

 

4. 각 반응에서 화합물의 반응 속도에 대한 비교가 옳은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

① 벤젠 고리는 전이상태를 안정화시키기 때문에 더 반응속도를 빠르게 함 (E2 제거반응의 특이성)

② E2 반응은 anti 배향이 syn 배향보다 훨씬 빠름 

③ 비양성자성 용매의 경우 친핵성도는 F^- ＞ Cl^- ＞ Br^- ＞ I^- 순으로 강함

④ 메틸기는 EDG로서 EAS에 있어서 벤젠고리의 활성을 증가시킴

⑤ 다치환 알켄의 경우 전자가 풍부하여 친핵체로서 더 잘 기능할 수 있음 

 

 

5. 〈예시〉는 cis-1-phenylpropene이 syn 첨가와 E2 제거를 통하여 최종 주생성물 trans-1-phenylpropene으로 전환되는 과정을 나타낸 것이다. 다음 반응에서 〈예시〉와 같은 syn 첨가와 E2 제거를 통하여 생성되는 최종 주생성물 A의 구조로 옳은 것은? (단, D는 중수소 원자이고, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ 이해 1. benzyl carbocation이 methyl carbocation보다 훨씬 안정하므로 메커니즘상 할로젠기가 benzyl 자리에 붙음

○ 이해 2. t-BuOK에 의한 E2 제거반응은 anti-periplanar로 일어나는 게 우세

○ 이해 3. 〈예시〉 반응에서 H 대신 D가 E2 반응으로 제거된 이유는 생성물인 trans-알켄의 안정성 때문

○ 결론 : 제시된 반응에서 trans-알켄이 생성되도록 D 대신 H가 떼어져야 하고 D는 methyl 자리에 있음 → ⑤번이 답

 

 

6. 다음은 출발 물질 2-(4-chlorophenyl)ethanol로부터 주생성물 A를 거쳐 최종 주생성물 B를 합성하는 과정이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.) 화합물 A와 B의 구조로 옳게 짝지어진 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

 

 

○ 알코올 + PBr₃ 반응

○ 아민 친핵체에 의한 S_N2 반응

○ 알코올 + SOCl₂ 반응 

○ Friedel-Crafts Acylation 

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ A : 공명기여체의 개수가 많아야 하고 공명기여체를 고려할 때 벤젠 고리를 깨트리면 안 됨

 

■ carbocation

 

○ B : 다치환 carbocation이 안정함을 이용

 

■ carbocation

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ A : 알켄의 할로젠 첨가반응

○ B

○ NBS는 Br-donor로서 EAS 반응을 수행할 수 있음

○ EAS 반응은 전자밀도가 높을수록 잘 일어나므로 7각 고리보다 5각 고리에서 반응이 일어남

○ -CO₂Et가 EWG이므로 공명기여체 중 -CO2Et 부분이 carbocation이 되도록 하면 안 됨

 

■ carbocation

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ 전체적으로 문제가 S_NAr 반응의 위치선택성을 묻는 문제 

① -COMe는 EWG이므로 그와 ortho, para 배향인 Cl이 이탈돼야 함

② NO₂와 ortho, para 배향인 할로젠기가 두 개가 있는데, 이 중 입체장애가 적은 F 방향으로 alkoxide가 접근

○ -NO₂의 A-value : 1.2 kcal/mol 

○ -CH₃의 A-value : 1.8 kcal/mol

③ NO₂가 강한 EWG이므로 NO₂의 ortho, para 배향에 있는 Br이 제거돼야 함

④ 기본적으로 반응 선택성이 적어 다중치환반응이 예상됨 

⑤ -CO- 부분이 EWG이므로 이와 orho, para 배향에 있고 경로상의 입체장애가 적은 F가 이탈돼야 함 

 

 

10. 다음은 화합물 A~C가 동일한 몰비율로 섞여 있는 혼합물로부터 A~C를 각각 분리하는 〈순서도〉와 이에 대한 〈실험 과정〉이다. 이 실험에 대한 설명으로 가장 적절하지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

① 분별 깔때기 : 극성 용액과 비극성 용액을 분리할 때 사용

② A, C 중에 고르는 문제일 텐데, Ph-COOH는 Ph-OH에 비해 극성이 강함은 당연함

③ C도 강염기 조건에서 alkoxide가 되어 극성을 띠게 됨

④ ③과 관련 있는 설명으로 화합물 C여야 함

⑤ 건조제에는 CaCl₂, MgSO₄, Na₂SO₄, CaSO₄, K₂CO₃ 등이 있음

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

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

○ ㄱ : 알켄의 할로젠화 수소 첨가반응. 1-Bromo-1-methylcyclohexane

 

 

○ 참고로, 1-Bromo-2-methylcyclohexane은 다음과 같음 

 

 

○ ㄴ : 케톤의 그리냐르 시약 탄소-탄소 짝지음 반응. 2-phenylpent-4-en-2-ol

 

 

○ 참고로, 1-Methyl-1-phenylbut-3-en-1-ol은 주사슬이 butene이 아니라 pentene이므로 잘못된 명명법

○ ㄷ : 알켄의 Pd/C 수소화 반응. (R)-6-Methyloctan-1-ol

 

 

 

12. 의자 형태(chair conformation)의 안정도 비교가 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

○ ㄱ : 왼쪽 구조의 axial-메틸기는 사실상 1,3-이축 상호작용이 없음

○ ㄴ : 메틸기에 의한 1,3-이축 상호작용에 집중하면 됨

 

 

○ ㄷ : 왼쪽 구조는 두 메틸기가 axial 배향인데, 오른쪽 구조는 두 메틸기가 horizontal 배향

 

 

13. 주생성물이 비카이랄(achiral)인 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 알켄의 cis-다이올 생성반응

 

 

○ ㄴ : LAH에 의한 수소 첨가 반응은 입체장애를 고려해야 함

 

 

○ ㄷ : π 전자가 4n + 2개인 경우 Δ 조건에서 disrotatory 

 

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑥

○ ㄱ : 알켄의 할로 하이드린 형성반응. HI 대신 NIS를 이용할 수도 있음

○ ㄴ : 알카인의 수소화 붕소에 의한 수화반응. Sia₂BH는 입체장애를 고려해야 함

○ ㄷ : OsO₄에 의한 cis-알코올 형성반응 → HiO₄에 의한 다이올의 산화성 분해반응 

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 필자는 수소화 붕소에 의한 수화를 "H-BH2(그런데 BH2가 매우 큼)"와 같이 이해함

○ ㄴ : 지면 위쪽은 H밖에 없지만 지면 아래는 오각고리가 있어서 지면 아래의 입체장애가 더 큼

○ ㄷ : 알켄의 할로 하이드린 형성반응은 OH^-의 anti-첨가이고 이어 N₃^-의 S_N2 반응이 있어 OH와 N₃는 cis 배향 

 

 

16. 다음은 2-butyne (A)으로부터 주생성물 B를 거쳐 최종 주생성물 C를 합성하는 〈반응식〉과 A가 B로 전환되는 단계의 〈반응 중간체〉를 나타낸 것이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ ㄱ : 알카인의 anti-첨가반응. Na에 의한 전자 1개 첨가 → 수소 이온 첨가 → Na에 의한 전자 1개 첨가 

○ ㄴ : B는 (Z)-but-2-ene. 할로젠 원소의 산화수는 일부 예외 빼고는 -1이므로 Br은 환원. 반대로 B는 산화

○ ㄷ : 라세미 혼합물이 아니라 메조 화합물  

 

 

 

17. 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 : ⑦

○ ㄱ : n-BuLi에 의한 산·염기 반응 → alkoxide에 의한 S_N2 반응

○ ㄴ : 알킬리튬 시약 탄소-탄소 짝지음 반응 → 두 번의 E2 제거반응 및 알카인 산·염기 반응 → S_N2 반응

 

 

○ ㄷ : 1당량의 n-BuLi는 알카인 말단 수소를, 다른 1당량의 BuLi는 -CH₃의 수소를 이탈시킨 뒤 각각 HCHO, Pr-Br과 반응

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ : t-BuOK에 의한 E2 제거반응 (입체장애 고려)

○ ㄴ : 할로늄 고리형 중간체보다 이민(-N=C-) 중간체로 최종 반응이 진행됨  

 

 

○ ㄷ : more substituted benzyl radical이 생성되어 반응이 라디칼 치환반응이 진행됨 

 

 

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 : ⑦

○ ㄱ : alcohol tosylation → S_N2 (OTs^- 이탈) → S_N2 (I^- 이탈) 

○ ㄴ : alcohol mesylation → BnNH₂가 친핵체로 작용하는 S_N2 반응 (두 번 일어나서 두 개의 OMe^- 이탈)

○ ㄷ : 수소화붕소에 의한 수화 → primary alcohol에서만 tosylation이 일어남 (∵ TsCl의 입체장애) → 분자 내 S_N2

 

 

20. 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-Crafts acylation은 EDG와 ortho, para 배향이어야 하며, 입체장애 때문에 산소에 대해 para 배향인 경우가 선호됨

○ ㄴ : SnCl₄ 촉매 하 EAS

○ ㄷ : 왼쪽 방향족 고리에 EDG가 세 개 (단, EWG가 1개) 있는 반면 오른쪽 방향족 고리는 그런 사정이 없어 왼쪽에 치환

 

입력: 2021.07.26 01:00