【유기화학】 2014 PEET 유기화학

2014 PEET 유기화학

 

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1. 화합물의 구조와 IUPAC 이름이 옳게 짝지어진 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ 명명법 일반 

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

② (E)-3-Isopropylpent-3-en-1-yne (∵ 다중결합과 CIP 규칙)

③ 4-Chloro-2-ethyl-1-methylcyclohexane (∵ 하나라도 낮은 번호를 갖도록)

④ 2,5-Dimethylcyclopenta-1,3-diene (∵ 알켄이 하나라도 낮은 번호를 갖도록)

⑤ Cyclohex-3-en-1-ol 

 

 

2. 다음 각 쌍의 구조가 서로 공명 관계에 있지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ 공명 구조에서는 혼성 상태가 바뀌면 안 됨. 왼쪽 구조에서는 왼쪽, 오른쪽 질소가 각각 sp³, sp² 혼성인 반면, 오른쪽 구조에서는 왼쪽, 오른쪽 질소가 sp², sp³ 혼성 

 

 

3. 다음은 천연물로부터 유래한 cedrane의 구조이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? 

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ ㄱ : 복잡한 고리형 화합물의 불포화도의 경우 몇 개의 결합을 절단해야 선형 분자가 되는지로 알 수 있음 (ref)

○ ㄴ : 4차 탄소는 4개의 탄소와 인접해 있는 탄소를 지칭하는 것으로, 위 그림에서 2개밖에 없음

○ ㄷ : 다음과 같이 5개의 카이랄 중심을 발견할 수 있음

 

 

 

4. 다음은 단일 치환된 cyclohexane의 두 가지 의자 형태(chair conformation) A, B의 〈평형식〉과 치환기(R)에 따른 〈평형 상수 (K_eq) 표〉이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

① 맞는 설명

② 맞는 설명

③ 맞는 설명

④ 메톡시기에서 산소는 굽은형을 가지고 있어 입체장애가 최소화되도록 산소와 연결된 메틸기의 배향이 조절되기 때문

⑤ 맞는 설명 : tert-butyl기는 여타 작용기보다 입체장애가 상당히 큼

 

 

5. 다음은 수소화 반응(hydrogenation: H₂, Pd/C) 중에서 출발 물질이 카이랄(chiral)이고, 주생성물이 비카이랄(achiral)인 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ 출발 물질이 카이랄인 경우 : ②, ③, ④

○ 주생성물이 비카이랄인 경우 : ①, ②, ⑤

○ 따라서 두 조건의 교집합인 ②가 정답이 됨 

 

 

6. 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 : ③

○ ㄱ : Zaitsev's rule, 즉 입체장애가 적은 염기 하에 E2 제거반응이 일어나면 다치환 알켄이 생성됨

○ ㄴ : 2차 알코올 + SOCl₂ 조건 하에 Cl^-의 S_N2 반응. 피리딘 용매 하에서 배위 반전. 에터 용매 하에서 배위는 보존

 

 

○ ㄷ : PCC에 의한 2차 알코올 산화 반응 → E2 제거 반응. 최종적으로 더 안정한 (= 에너지 수준이 낮은) conjugated alkene이 생성돼야 반응물과 생성물의 에너지 수준 차이가 커져 더 반응이 수월하게 일어남  

 

 

7. 다음은 화합물 A를 출발 물질로 하여 주생성물 B ~ D를 합성하는 과정이다. 화합물 A의 구조로 옳은 것은? (단, 괄호 안은 A ~ D의 분자식을 각각 나타낸 것이며, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ A → B : 알켄의 가오존 분해 반응. 탄소의 개수가 변하지 않으므로 ①, ③, ④만 타당함 

○ A → C : 알켄의 수소화 붕소에 의한 수화 반응. 산소 개수가 1개 증가했으므로, ①, ③, ④ 중 알켄이 1개인 ①, ③만 타당 

○ C → D : 알코올 산화 반응. ③이 A라면 C는 3차 알코올이므로 더이상 산화반응이 일어날 여지가 없어 최종 ①이 타당 

 

 

8. 다음은 1-butanol로부터 최종 주생성물 C를 합성하는 과정이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.) 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

 

 

① 맞는 설명

② 맞는 설명

③ 맞는 설명

④ 맞는 설명 : 알카인은 알케인, 알켄에 비해 산도가 커서 염기와 산·염기 반응을 수행함

⑤ C는 3-hexyne임 

 

 

9. 각 반응의 화합물 A ~ C 중, 탄소-탄소 삼중 결합을 포함하는 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? (단, 괄호 안은 A ~ C의 분자식을 각각 나타낸 것이다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ ㄱ : A의 불포화도는 6. 알카인의 수화 반응 (Markovnikov's rule) → 토토머화 

 

 

○ ㄴ : B의 불포화도는 3. Diels-Alder reaction 

 

 

○ ㄷ : C의 불포화도는 6. 알켄으로부터 알카인 제법 

 

 

 

10. 서로 거울상이성질체(enantiomer) 관계인 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 동일한 화합물 (카이랄 중심 1개)

○ ㄴ : 거울상 이성질체 (카이랄 중심 2개)

○ ㄷ : 거울상 이성질체 (카이랄 중심 1개)

 

 

11. 다음은 카이랄 중심(chiral center)을 가진 화합물 A와 B의 구조이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : S형. RS 판별법과 벡터의 외적 

○ ㄴ : 카이랄 중심이 2개 있으나 광학 활성을 가지지 않으므로 메조 화합물 

○ ㄷ : 양 말단에 있는 두 메틸기가 anti 배향을 가지는 형태가 가장 안정함 

 

 

12. 다음은 포밀화 반응(formylation: CHCl₃ / NaOH)의 출발 물질 A, 생성물 B, 중간체 C와 D의 구조를 각각 나타낸 것이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : × 자 모양으로 교차한 중심 탄소가 카이랄 탄소라고 의심할 수는 있음. 그러나 해당 탄소의 윗 부분이 이루는 면과 아랫 부분이 이루는 면이 수직을 이루고 있고, 이 상태에서 좌우 대칭면이 존재하게 됨. 따라서 A는 광학 비활성이므로 카이랄 탄소는 존재하지 않음

○ ㄴ : 왼쪽 끝 방향족 고리에 포밀기가 치환되는 만큼, 오른쪽 끝 방향족 고리에도 포밀기가 치환될 수 있기 때문

○ ㄷ : 공명 관계에 있더라도 원자들의 배열이 달라지면 구조 이성질체가 될 수 있음

 

 

13. 각 반응 조건에서 두 화합물의 반응 속도 비교가 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은? 

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ ㄱ : 오른쪽 구조의 경우 반응 중간체인 carbocation이 공명하는 알켄에 의해 안정화될 수 있음

○ ㄴ : 오른쪽 구조의 경우 크기 효과에 의해 더 큰 친핵성도를 가짐 

○ ㄷ : 왼쪽 구조의 경우 -Br기가 axial 배향을 하므로 E2 제거 반응에 용이한 anti-periplanar를 형성할 수 있음 

 

 

14. 다음은 2-chloroacetophenone (A)으로부터 2-iodoacetophenone (B)을 합성하는 반응이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ : 맞는 설명 

○ ㄴ : NaCl의 석출로 인해 역반응이 진행될 여지가 없으므로 B의 생성이 유리해짐 

○ ㄷ : 용매로 acetone 대신 ethanol을 사용하면 NaCl이 석출되지 않아 역반응이 진행되어 반응 속도가 감소. 더욱이  양성자성 용매에서 S_N2 반응이 진행되면 친핵체의 친핵성도가 감소하여 반응 속도가 감소하는 측면도 있음

 

 

15. 다음 각 쌍의 화합물 또는 이온 중에서 밑줄 친 수소(H)의 산의 세기(acid strength)가 더 큰 것을 골라 옳게 나열한 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 하이퍼 컨쥬게이션에 의해 sp 탄소가 sp² 탄소에 비해 전기음성도가 더 커서 짝염기를 더 잘 안정화 → 산도 증가

○ ㄴ: EWG가 ethoxide기와 ortho 및 para 배향으로 있을수록 음하전이 안정화될 수 있어 산도가 커짐 

○ ㄷ : 오른쪽 구조의 경우 짝염기의 전자쌍이 벤젠 고리와 공명할 수 있어 안정화되므로 산도가 큼  

 

 

16. 다음은 헤테로고리 화합물 pyrrolidine (A), pyrrole (B)과 pyridine (C)의 구조이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ, ㄴ : B의 비공유 전자쌍은 방향족 공명에 참여하므로 염기도에 기여하지 않음 

○ ㄷ : C의 경우, N: 부분이 H⁺와 만나 NH⁺가 되어 EWG가 치환된 효과를 주므로 EAS 반응성이 떨어짐 

 

 

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

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ A : 전기음성도가 큰 질소가 있는 헤테로 고리보다 그렇지 않은 방향족 고리가 EAS 반응성이 더 큼. 또한 강한 EDG인 -OR기와 ortho 혹은 para 배향으로 치환돼야 하며, 입체장애를 고려하여 para 배향으로 치환된 생성물이 주생성물이 됨 

○ B : S_NAr 반응 중 첨가 후 제거 반응. 할로젠 치환기 자리에 친핵체가 치환됨 

 

 

18. 다음은 phenol로부터 A와 B를 거쳐 최종 주생성물 C를 합성하는 과정이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.) ㈎와 ㈏에 해당하는 가장 적절한 시약으로 옳게 짝지어진 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ② (알코올 산·염기 반응 → S_N2 반응 → Friedel-Craft acylation (EDG와 ortho 혹은 para 배향) → 벤젠 할로젠화 (EDG와 ortho 혹은 ortho 배향, EWG와 meta 배향))

 

 

 

19. 1-Phenylethanol [PhCH(OH)CH₃]을 주생성물로 얻을 수 있는 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고를 때, 그 개수는? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ 첫 번째 : 맞음 (∵ 알데하이드와 Grignard 시약 반응)

○ 두 번째 : 맞음 (∵ 케톤과 수소화 반응)

○ 세 번째 : 맞음 (∵ 옥시수은화-탈수은화 반응은 Markovnikov 수화)

○ 네 번째 : 아님 (∵ 수소화 붕소에 의한 수화는 anti-Markovnikov 수화)

 

 

○ 다섯 번째 : 아님 (∵ 1,2-다이하이드록시화 중 cis-다이올 형성 반응) 

 

 

 

20. 다음은 출발 물질 A로부터 주생성물 B를 합성하는 〈반응식〉과 〈실험 과정〉이다. 이 실험 과정에 관한 설명 중 가장 적절하지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

① TLC로 반응 전과 후의 화합물의 양을 대략적으로 추정할 수 있어서 반응의 진행 정도를 확인 가능

② 맞는 설명

③ 맞는 설명

④ Na₂SO₃는 환원제인 반면, NaIO₄는 산화제 

⑤ 1.8 mmol / 2.0 mmol × 100 = 90% 

 

입력: 2024.06.30 02:54

수정: 2024.07.22 17:01