제 2 교시 화학추론(유기화학)

(1)

2014학년도 약학대학입문자격시험

제 2 교시 화학추론(유기화학)

1

성 명 :

___________________

수험 번호 : ^－

* 화학추론(유기화학)의 문제지는 총 20개 문항 원점수 100점 만점이며, 원점수 4점 문항 2개, 5점 문항 16개, 6점 문항 2개로 구성됩니다. 이 점수는 성적처리과정에서 표준점수로 변환됩니다. 이 화학추론(유기화학)의 문항별 배점 비중과 원점수 총점은 화학추론(유기화학)의 표준점수에만 영향을 미치며, 다른 과목과는 전혀 상관이 없습니다. 시험이 시작되면, 각 문항에 표기되어 있는 문항별 배점을 고려하여 문제를 풀도록 하십시오.

◦ 시험이 시작되기 전에 문제지를 넘기지 마십시오. 문항을 미리 볼 경우 부정행위에 해당될 수 있습니다.

◦ 시험 시간은 10 : 35～11 : 35 (60분) 입니다.

◦ 문제지에 성명과 수험 번호를 정확히 표기하십시오.

◦ 답안지 우측에 있는 ‘유의 사항’과 뒷면에 있는 ‘답안 작성 시 반드시 지켜야 하는 사항’을 지켜주십시오.

◦ 이 문제지는 시험 종료 후 답안지와 함께 제출하여야 합니다.

※ 다음은 약어와 원소의 주기율표입니다. 문제 풀이 과정에서 필요할 경우 이를 이용하십시오.

<약 어>

Ac ACN AcOH aq.

bp Bu Bz DCM DMF

acetyl acetonitrile acetic acid aqueous boiling point butyl

benzoyl

dichloromethane

N,N-dimethylformamide

DMSO Et ether EtOAc Me mp Ms n- Nu

dimethyl sulfoxide ethyl

diethyl ether ethyl acetate methyl

melting point methanesulfonyl normal

nucleophile

Ph Pr R

f

rt

sec- (s-) tert- (t-) THF TLC Ts

phenyl propyl

retention factor room temperature secondary

tertiary

tetrahydrofuran

thin layer chromatography p-toluenesulfonyl

<원소의 주기율표>

족

주기 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ^족 _주기

1 _H

¹

_He

²

1 2 _Li

³

_Be

⁴

_B

⁵

_C

⁶

_N

⁷

_O

⁸

_F

⁹

_Ne

¹⁰

2 3 _Na

¹¹

_Mg

¹²

_Al

¹³

_Si

¹⁴ ¹⁵

_P

¹⁶

_S _Cl

¹⁷

_Ar

¹⁸

3 4 _K

¹⁹

_Ca

²⁰

_Sc

²¹

_Ti

²²

_V

²³

_Cr

²⁴

_Mn

²⁵

_Fe

²⁶

_Co

²⁷

_Ni

²⁸

_Cu

²⁹

_Zn

³⁰

_Ga

³¹

_Ge

³²

_As

³³

_Se

³⁴

_Br

³⁵

_Kr

³⁶

4 5 _Rb

³⁷

_Sr

³⁸

_Y

³⁹

_Zr

⁴⁰

_Nb

⁴¹

_Mo

⁴²

_Tc

⁴³

_Ru

⁴⁴

_Rh

⁴⁵

_Pd

⁴⁶

_Ag

⁴⁷

_Cd

⁴⁸

_In

⁴⁹

_Sn

⁵⁰

_Sb

⁵¹

_Te

⁵² ⁵³

_I _Xe

⁵⁴

5 6 _Cs

⁵⁵

_Ba

⁵⁶ 란탄 계열^57-71

72

Hf

73

Ta

74

W

75

Re

76

Os

77

Ir

78

Pt

79

Au

80

Hg

81

Tl

82

Pb

83

Bi

84

Po

85

At

86

Rn 6 7 _Fr

⁸⁷

_Ra

⁸⁸ 악티늄 계열^89-103

104

Rf

105

Db

106

Sg

107

Bh

108

Hs

109

Mt

110

Ds

111

Rg

112

Cn 7

란탄 계열 La

⁵⁷

58

Ce

59

Pr

60

Nd

61

Pm

62

Sm

63

Eu

64

Gd

65

Tb

66

Dy

67

Ho

68

Er

69

Tm

70

Yb

71

Lu

악티늄 계열

⁸⁹ ⁹⁰ ⁹¹ ⁹² ⁹³ ⁹⁴ ⁹⁵ ⁹⁶ ⁹⁷ ⁹⁸ ⁹⁹ ¹⁰⁰ ¹⁰¹ ¹⁰² ¹⁰³

(2)

2 ^{화학추론(유기화학)}

1.

화합물의 구조와 IUPAC 이름이 옳게 짝지어진 것은? [5점]

구조 IUPAC 이름

① 3,7-Diethyl-2,2,8-trimethyldecane

② (Z)-3-Isopropylpent-3-en-1-yne

③

Cl

1-Chloro-3-ethyl-4-methylcyclohexane

④ 1,3-Dimethylcyclopenta-1,4-diene

⑤

OH

Cyclohex-4-en-1-ol

2.

다음 각 쌍의 구조가 서로 공명 관계에 있지 않은 것은? [4점]

① ^N

O O

CH₂ N

O

O CH₂

② ^H2C O

CH₃

H₂C O CH₃

③ H N N

CH₃

N N CH₃

H

④ N N

⑤ _N

O H H

H

 

^N

O H

H H

3.

다음은 천연물로부터 유래한 cedrane의 구조이다.

H H

H

(분자식: C₁₅H₂₆)

이에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은?

[4점]

<보 기>

ㄱ. 불포화도(degree of unsaturation)는 3이다.

ㄴ. 사차(quaternary) 탄소는 모두 3개이다.

ㄷ. 카이랄 중심(chiral center)은 모두 6개이다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

(3)

3 화학추론(유기화학)

4.

다음은 단일 치환된 cyclohexane의 두 가지 의자 형태(chair conformation) A, B의 <평형식>과 치환기(R)에 따른 <평형 상수 (Keq) 표>이다.

<평형식>

A B

R

R K_eq

25 C

<평형 상수(K_eq) 표>

R K_eq = [B] / [A]

C≡CH 2.0

OCH₃ 2.7

CH₃ 19

CH₂CH₃ 20

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [5점]

① 치환기(R)는 A 형태에서 축방향(axial), B 형태에서 수평방향 (equatorial)으로 놓여 있다.

② 치환기(R)에 따라 평형 상수 값이 다른 주된 이유는 1,3-이축방향 상호작용(1,3-diaxial interaction)의 크기가 다르기 때문이다.

③ R이 C≡CH과 CH2CH3일 때의 평형 상수 비교에서, R이 C≡CH인 경우의 평형 상수가 작은 주된 이유는 입체 장애가 상대적으로 작기 때문이다.

④ R이 OCH3와 CH3일 때의 평형 상수 비교에서, R이 OCH3인 경우의 평형 상수가 작은 주된 이유는 분자내(intramolecular) 수소 결합 때문이다.

⑤ <평형 상수(Keq) 표>에 근거하여 예측하면, R이 CH(CH3)2인 경우의 평형 상수는 R이 CH₂CH₃인 경우의 평형 상수보다 크다.

5.

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

출발 물질 주생성물

①

②

③

④

⑤

6.

최종 주생성물의 구조가 옳은 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리ㆍ정제 과정을 통하여 얻는다.) [6점]

<보 기>

ㄱ.

H

H₃C CH₃ NaOEt Ph

CH₃ H Ph H OTs

CH₃

가열

ㄴ. _N

OH

CO₂Et N

CO₂Et 가열

SOCl₂

ㄷ.

OH

Br

O 1) PCC

2) NaOEt 가열

(PCC: pyridinium chlorochromate)

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

(4)

4 ^{화학추론(유기화학)}

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 분리ㆍ 정제 과정을 통하여 얻는다.) [6점]

A (C₁₀H₁₆)

C (C₁₀H₁₈O)

B (C₁₀H₁₆O₂) 1) O₃ (과량)

2) Me₂S

D (C₁₀H₁₆O) 2) H₂O₂, NaOH

PCC 1) BH₃

①

②

③

④

⑤

8.

다음은 1-butanol로부터 최종 주생성물 C를 합성하는 과정이다.

(단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리ㆍ정제 과정을 통하여 얻는다.)

OH

1) TsCl

2) t-BuOK

A 1) Br₂

2) KOH (2 당량) B

1) NaNH₂ 2) C₂H₅I pyridine

가열 가열

C

이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? [5점]

① A는 알켄(alkene) 화합물이다.

② A → B 과정은 제거반응(elimination)을 포함한다.

③ B는 말단 알카인(terminal alkyne) 화합물이다.

④ B → C 과정에서 NaNH2는 염기로 작용한다.

⑤ C는 2-hexyne이다.

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.) [5점]

<보 기>

ㄱ.

O

(C₈H₆)

HgSO₄ H₂SO₄, H₂O A

ㄴ. O

O

O H

가열 H O

O

(C₅H₆) B

ㄷ. ^Ph _N ^Br _(C

13H₁₇N) KOH C

가열

주생성물

(5)

5 화학추론(유기화학)

10.

서로 거울상이성질체(enantiomer) 관계인 것만을 <보기>에서 있는 대로 고른 것은? [5점]

<보 기>

ㄱ.

CO₂H

HO H

CH₃

H OH

CO₂H

ㄴ. ^CHO

H HO

HO H

HO OHC

OH H

H OH OH

ㄷ.

H

H OH NH₂ CO₂H

H

H OH NH₂ H

HO₂C

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

11.

다음은 카이랄 중심(chiral center)을 가진 화합물 A와 B의 구조이다.

H H₃C H

CH₃ HHO

A B

CH₃ H₃C OH

H HHO

[5점]

<보 기>

ㄱ. 화합물 A에서 카이랄(chiral) 탄소의 절대 배열(absolute configuration)은 R 이다.

ㄴ. 화합물 B는 메조(meso) 화합물이다.

ㄷ. 위에서 제시된 화합물 A의 형태(conformation)는 여러 형태 중 가장 안정한 것을 나타낸 것이다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

12.

다음은 포밀화 반응(formylation: CHCl₃/ NaOH)의 출발 물질 A, 생성물 B, 중간체 C와 D의 구조를 각각 나타낸 것이다.

C

B O

O

HO OH

O

D A

formylation O

O

HO OH

O

O O

O

O O

CO₂ CHO

[5점]

<보 기>

ㄱ. A에는 카이랄(chiral) 탄소가 존재한다.

ㄴ. B는 라세미 혼합물(racemic mixture)로 존재한다.

ㄷ. C와 D는 서로 구조 이성질체(constitutional isomer) 관계이다.

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

(6)

6 ^{화학추론(유기화학)}

13.

각 반응 조건에서 두 화합물의 반응 속도 비교가 옳은 것만을

<보기>에서 있는 대로 고른 것은? [5점]

<보 기>

ㄱ. 50% aq. EtOH (S_N1 반응)

Cl <

Cl

ㄴ. EtI / acetone (SN2 반응)

NEt₂ < ^PEt2

ㄷ. t-BuOK / t-BuOH (E2 반응) H

H Br

<

H

H Br

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

14.

다음은 2-chloroacetophenone (A)으로부터 2-iodoacetophenone (B)을 합성하는 반응이다.

acetone Cl

O

I O

+

A B

NaCl (s) + NaI

[5점]

<보 기>

ㄱ. 이 반응의 주된 메커니즘은 S_N2이다.

ㄴ. 반응 용액에서 NaCl이 석출(↓)되어 B의 생성이 유리해진다.

ㄷ. 용매로 acetone 대신 ethanol을 사용하면 반응 속도가 감소 한다.

① ㄱ ② ㄴ ③ ㄱ, ㄷ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

(7)

7 화학추론(유기화학)

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? [5점]

ㄱ. (a) _OH O

(b) OH

O

ㄴ. (a)

NO₂ O

NO₂ H

(b)

O

O₂N

NO₂ H

ㄷ. (a)

N H H

H

(b)

N

H H

H

ㄱ ㄴ ㄷ

① (a) (a) (b)

② (a) (b) (a)

③ (b) (a) (a)

④ (b) (a) (b)

⑤ (b) (b) (a)

16.

다음은 헤테로고리 화합물 pyrrolidine (A), pyrrole (B)과 pyridine (C)의 구조이다.

N N N

A B C

H H

[5점]

<보 기>

ㄱ. A의 염기도(basicity)는 B의 염기도보다 크다.

ㄴ. B의 질소 원자는 sp²로 혼성화(hybridization) 되어 있다.

ㄷ. 나이트로화 반응(nitration: HNO3/ H^＋)에서 B가 C보다 반응성이 크다.

① ㄱ ② ㄷ ③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ ⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

(8)

8 ^{화학추론(유기화학)}

17.

다음 각 반응에서 주생성물 A와 B의 구조로 옳게 짝지어진 것은?

(단, 주생성물은 적절한 분리ㆍ정제 과정을 통하여 얻는다.) [5점]

N O

A CH₃COCl, AlCl₃

가열

F B O₂N

NaOCH₃ 가열

A B

①

N O

O

F CH₃O

②

N O

O

OCH₃ O₂N

③

N O

O

O₂N F

OCH₃

④

N O

O

F CH₃O

⑤

N O

O

OCH₃ O₂N

18.

다음은 phenol로부터 A와 B를 거쳐 최종 주생성물 C를 합성하는 과정이다. (단, 각 단계에서 주생성물은 적절한 분리ㆍ정제 과정을 통하여 얻는다.)

AlCl₃ A

OH

OCH₃ Cl

O

(가) (나)

C Cl

O

B

(가)와 (나)에 해당하는 가장 적절한 시약으로 옳게 짝지어진 것은?

[5점]

(가) (나)

① NaOH / CH₃I HCl / FeCl₃

② NaOH / CH₃I Cl₂/ FeCl₃

③ NaOCH3 HCl / FeCl3

④ NaOCH₃ Cl₂/ FeCl₃

⑤ Cl₂/ FeCl₃ NaOCH₃

(9)

9 화학추론(유기화학)

* 확인 사항 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 분리ㆍ정제 과정을 통하여 얻는다.) [5점]

<보 기>

◦ H

O CH₃MgBr

◦

NaBH₄ O

◦ 2) NaBH₄

1) Hg(OAc)₂, H₂O

◦ 2) H₂O₂, NaOH 1) BH₃

◦ ^{1) OsO}⁴; aq. NaHSO₃ 2) HIO₄

① 1개 ② 2개 ③ 3개

④ 4개 ⑤ 5개

20.

다음은 출발 물질 A로부터 주생성물 B를 합성하는 <반응식>과

<실험 과정>이다.

<반응식>

O

O O O O

O O

CH₂Cl₂

(m-CPBA: m-chloroperoxybenzoic acid)

Cl OH

A B

m-CPBA

<실험 과정>

(가) 50 mL 둥근 바닥 플라스크에 70% m-CPBA (1.1 g, 4.5 mmol)와 CH₂Cl₂(10 mL)를 넣고 상온에서 교반하였다.

(나) 출발 물질 A (0.39 g, 2.0 mmol)를 CH₂Cl₂(5 mL)에 녹여서 과정 (가)의 용액에 천천히 첨가한 후, 상온에서 12시간 동안 교반하였다.

(다) 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각하고 2-methyl-2-butene (1 mL)을 첨가한 후, 상온에서 3시간 동안 교반하였다.

(라) 반응 혼합물에 포화 NaHCO₃ 수용액 (10 mL)을 천천히 첨가하고 분별 깔때기를 사용하여 유기층을 분리하였다.

(마) 유기층을 순차적으로 포화 Na₂SO₃ 수용액 (10 mL), 5%

NaOH 수용액 (10 mL), 증류수 (10 mL)로 세척한 후, 무수 MgSO₄로 건조하고 여과하였다.

(바) 여과액을 감압 농축하고, 관 크로마토그래피를 사용하여 주생성물 B (0.38 g, 1.8 mmol)를 얻었다.

이 실험에 관한 설명 중 가장 적절하지 않은 것은? [5점]

① 과정 (나)에서 TLC로 반응의 진행 정도를 확인할 수 있다.

② 과정 (다)에서 2-methyl-2-butene을 첨가한 이유는 반응 후에 남은 m-CPBA를 환원시키기 위한 것이다.

③ 과정 (라)에서 m-chlorobenzoic acid가 대부분 제거된다.

④ 과정 (마)에서 환원제인 포화 Na2SO3 수용액 대신 포화 NaIO4

수용액을 동일한 목적으로 사용할 수 있다.

⑤ 이 실험에서 주생성물의 수득률은 90%이다.

제 2 교시 화학추론(유기화학)

2014학년도 약학대학입문자격시험