【유기화학】 2012 PEET 유기화학

2012 PEET 유기화학

 

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1. 화합물의 구조와 IUPAC 이름이 옳게 짝지어진 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ 명명법 일반 

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

① 4-Aminopyridine (모체는 아닐린이 아니라 피리딘)

② 1-Bromo-4-chloro-2-nitrobenzene (알파벳 순으로 치환기를 나열)

④ 4-Hydroxy-3-methoxy benzaldehyde (알데하이드기가 알코올보다 명명법 우선순위가 높음)

⑤ 2-Methylnaphthalene 

 

 

2. 다음 화합물의 가장 안정한 형태(conformation)에서 2개의 메틸(Me) 그룹이 서로 고우시(gauche) 관계인 것만을 〈보기〉에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 사잇각이 120°이므로 eclipsed 배향 

 

 

3. 다음 카이랄(chiral) 화합물의 가장 안정한 형태(conformation)를 의자 형태(chair conformation)와 뉴먼 투시도(Newman projection)로 모두 옳게 나타낸 것은? 

⑴ 문제 

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ 카이랄 중심에서 하나하나 입체배열을 비교하면 문제를 풀 수 있음 (cf. RS 판별법과 벡터의 외적)

 

 

4. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 알켄의 할로젠화 수소 첨가 반응. 탄소양이온 중간체는 EWG인 -CO₂CH₃기와 멀리 떨어져 있어야 함

○ ㄴ : 1,2-다이하이드록시화 중 cis-다이올 : syn 첨가 

○ ㄷ : 수소화 붕소에 의한 수화. anti-Markovnikov rule을 따름 

 

 

5. 1,3-Butadiene의 각 반응에 대한 설명 중 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ : Diels-Alder 반응. methyl (Z)-2-butenoate의 치환기 배향에 따라 (R, R) 배향 혹은 (S, S) 배향 생성물이 생성됨. diene에 치환기가 없어서 라세미 혼합물이 생성되지만, 치환기가 있다면 위치선택적 반응이 나타남 (ortho-para rule)

○ ㄴ : 온도가 높을수록 역반응도 일어나므로 열역학적 제어가 우세함. 이 반응에서 속도론적 제어는 carbocation이 가장 안정한 반응 경로를 지칭하고, 열역학적 제어는 다치환 알켄을 지칭함 

○ ㄷ : 1,4-첨가 반응은 주어진 monomer의 끝과 끝이 연결되는 반응을 지칭함. 참고로, 라디칼 중간체가 생기면서 이중결합이 풀리므로 E 또는 Z 배향이 모두 나타날 수 있음

 

 

6. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : 1당량의 NaNH₂는 모두 -OH기와 반응하여 알콕사이드를 생성하는 데 그침. 2당량 이상의 염기는 제공돼야 함 

○ ㄴ : 1차 알카인이 아니라 2차 알카인이 생성돼야 함 

○ ㄷ : 2NaNH₂로 말단 알카인이 생성된 후 추가로 NaNH₂를 첨가하여 알카인이 염기가 됨. 그리고 D₂O를 첨가하면 말단 알카인에 D가 치환된 형태가 됨 (알카인의 산·염기 반응)

 

 

7. 다음 화합물에 대한 설명으로 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : 주어진 화합물의 거울상이 주어진 화합물과 겹치므로 광학 활성이 없음 

○ ㄴ : 주어진 admantane 구조에 있는 9개의 탄소 중에서 NH₂기가 치환된 탄소, 메틸기가 치환된 두 탄소 사이에 놓인 탄소, 나머지 1개의 다리목 탄소를 연결하는 평면은 화합물 B의 대칭면이 됨

○ ㄷ : 아민은 아민 반전이 있어서 카이랄 중심이 되지 않지만, 암모늄 이온은 카이랄 중심이 될 수 있음 

 

 

8. 다음 diosgenin 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

① 고리가 6개, 이중결합이 1개 있으므로 불포화도는 7개 

② 4차 탄소는 4개의 탄소와 인접한 탄소를 지칭하므로 단 2개만 존재함 

③ 우선순위가 높은 치환기가 같은 방향에 있으므로 Z 배열 (E/Z 이성질체)

④ sp³ 탄소가 서로 다른 치환기로 치환된 경우를 찾으면 됨

⑤ 맞는 설명. 아래쪽 탄소가 1번, 오른쪽 탄소가 2번, 왼쪽 탄소가 3번, 메틸기가 4번 (cf. RS 판별법과 벡터의 외적)

 

 

9. 할로젠화 알킬 화합물에 대한 각 반응 조건에서의 상대 속도 비교가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ⑤

○ ㄱ : Bredt's rule에 의해 이고리 화합물의 다리목 탄소에 탄소 양이온이 생길 수 없음 

○ ㄴ : t-Bu기가 horizontal 배향으로 고정되므로 E2 반응의 anti-periplanar rule이 만족하도록 Cl기가 axial 배향으로 있는 왼쪽 화합물이 더 반응속도가 빠름 

○ ㄷ : S_N2 반응은 2차 할로젠화 알킬보다 1차 할로젠화 알킬에서 반응이 빠르고, 벤질 자리가 친핵체 공격을 받는 탄소 자리이면 방향족 특이성에 의해 반응이 더 빨라짐

 

 

10. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ④

○ ㄱ : Br기가 치환된 탄소에 탄소양이온이 생기므로 (∵ Br기에 의한 공명 안정화 효과), 2,2-dibromobutane이 생성

○ ㄴ : NaOH에 의해 알콕사이드가 생기고, 그 뒤 분자 내 S_N2 반응이 일어남. 이때 알콕사이드와 이탈하는 -Cl기가 반대 배향으로 놓여야 하고 이로 인해 생성물의 입체배열이 결정됨 

○ ㄷ : t-BuOK는 입체장애가 큰 염기이므로 치환기가 적은 알켄이 생성됨 

 

 

11. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ③

○ ㄱ : 강산인 H₂SO₄가 첨가되면 벤질 알코올이 먼저 이탈하여 벤질 양이온이 생성됨 (∵ 벤질 양이온이 훨씬 안정하므로). 그 뒤 남은 -OH기가 =OH⁺를 형성하면서 고리 확장 반응으로 자연스럽게 전자 이동이 일어나면서 반응이 종결됨 

○ ㄴ : 말단 알켄에 강산인 TsOH가 첨가되면, 2차 carbocation이 생성됨. 그 뒤 자연스럽게 -OH기의 친핵체 공격이 일어나면서 반응이 종결됨 

○ ㄷ : 산 AcOH는 오른쪽 알코올에 먼저 proton을 공여하고, 곧 알켄의 친전자성 반응이 일어남. 이때 알켄을 이루는 탄소 1개는 carbocation이 되는데, 공명 안정화를 할 수 있는 산소 옆 자리에 carbocation이 생성되도록 메커니즘이 구성돼야 함 

 

12. 다음 구조 A와 공명 관계에 있지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

○ 팁 : 공명 기여체를 구할 때 sp² 탄소가 sp³가 되거나 그 반대가 되면 안 됨

 

 

13. 주생성물의 구조가 옳은 것만을 ⟨보기⟩에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ ㄱ : pyrrole과 acetic anhydride가 Friedel-Craft acylation 반응을 수행함. 선택지에 제시된 3-acetylpyrrole보다 2-acetylpyrrole이 생성되는 반응 경로가 더 방향족 양이온의 공명 기여체가 많아 더 선호됨 

○ ㄴ : 강한 EDG인 -OH기와 ortho 배향으로 치환기가 치환되는 것은 적절함. 하지만 치환기는 isobutyl기가 아니라 tert-butyl기여야 함

○ ㄷ : Friedel-Craft acylation → 방향족 할로젠 반응. 이때 아실기는 강한 EWG이므로 -Cl기는 아실기와 meta 배향으로 치환돼야 함

 

 

14. 다음의 각 출발 물질로부터 최종 생성물을 얻기 위한 반응 시약 및 조건으로 가장 적절한 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리·정제 과정을 통하여 얻는다.)

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ①

① 방향족 할로젠화 반응 → 길만 시약 반응 

② 알코올 토실레이션 (좋은 이탈기화 반응) → E2 제거 반응 → 알켄의 산화성 분해 반응. 따라서 최종 생성물은 hexdianoic acid

③ 옥시수은화-탈수은화 반응 (알켄의 수화 반응; Markovnikov's rule을 따르므로 3차 알코올이 생성) → 알코올의 S_N1 반응. 따라서 최종 생성물은 2차 할로젠화 알킬이 아니라 3차 할로젠화 알킬이 되어야 함

④ 알카인의 산·염기 반응 → S_N2 반응 → anti 수소 첨가 반응. 따라서 최종 생성물은 Z 배향이 아니라 E 배향이어야 함 

⑤ Grignard 시약 생성 반응 → 탄소-탄소 짝지음 반응. 따라서 최종 생성물은 2차 알코올이 아니라 1차 알코올이어야 함 

 

 

15. 다음은 benzophenone을 benzhydrol로 환원시키는 ⟨반응식⟩과 ⟨실험 과정⟩이다. 이 실험에서 사용하는 시약 또는 용매를 다른 것으로 대체하여 실험할 경우, 가장 적절하지 않은 것은?

⑴ 문제

 

 

⑵ 풀이 : ②

○ 반응 설명 : 환원의 초기 화합물은 tetraalkoxyl borate인데, 물을 처리하여 가열하면 주생성물인 알코올과 붕산염으로 전환. 1 mol의 sodium borohydride는 4 mol의 알데하이드나 케톤을 환원시킴

① sodium borohydride를 이용한 환원 반응은 주로 알코올을 용매로 사용

② NaBH₄는 친핵체로서의 수소 음이온(H:^-, hydride)을 제공하고, NaH는 염기로서 수소 음이온(H:^-, hydride)을 제공함

③ 10% NaOH 용액과 10% KOH 수용액은 약한 염기성 수용액이라는 점에서 동일

④ 물과 섞이지 않는 용매면 충분함 

⑤ 무수 MgSO₄와 무수 Na₂SO₄는 수용성 추출 후 소량의 물을 제거하는데 수용하는 대표적인 건조제. 건조제의 종류 

 

입력: 2024.10.11 01:10