[PEET 유기화학] 2017학년도 7회 PEET 유기화학 고난도 기출문제 풀이/해설

2017학년도 2번

화합물의 구조 또는 물리화학적 성질에 대해 옳은 보기를 고르는 문제입니다.

③ sp C-H 결합은 sp3 C-H 결합보다 결합 길이는 짧고, 결합력은 큽니다.

(pKa가 아닌 s-character로 접근해야 맞습니다.)

④ 왼쪽 분자는 THF임을 알아두면 유용하고, 오른쪽 분자는 소수성 알킬기 부분이 퍼져있어서 물 분자의 접근이 어렵습니다.

따라서 극성은 더 작고, 물에 대한 용해도도 더 작습니다.

⑤ C-N 전기음성도 차이는 H-N 전기음성도 차이보다 작으므로, 오른쪽 분자의 쌍극자 모멘트가 더 큽니다.

따라서 정답은 5번입니다.

 

2017학년도 5번

출발 물질과 시약들을 알려주고 중간 생성물들의 구조에 대해 묻는 문제입니다.

우선 가장 마지막 반응에서 금속촉매수소첨가 반응이 일어났으므로, D는 알켄이어야 합니다.

따라서 정답의 후보로는 1번과 4번이 있으며, 보기가 2개뿐이므로 하나의 보기로 반응을 진행해보고 바로 답을 선택할 수 있습니다.

4번 분자로 반응을 진행해보면, PPA로 H를 제거한 후 고리가 형성되고, 알켄이 형성됩니다. 그러나 LiAlH4를 처리한 뒤 분자식을 보면 보기에서 알려준 것과 다르므로 4번은 정답이 아님을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 1번임을 알 수 있고, 추가적으로 반응을 그려보면 에터 + 케톤이 생성된 뒤, LiAlH4를 통해 케톤이 알코올이 되며, 마지막에 TsOH가 알코올 탈수반응을 일으켜 알켄이 생성되는 것을 확인할 수 있습니다.

 

2017학년도 7번

A : 방향족 고리가 2개인데, 오각 고리의 전자밀도가 더 높으므로 반응성이 좋습니다.

그 다음 반응할 수 있는 자리가 2개인데, 시약은 E+에 해당하며 위쪽 자리에 첨가되었을 때 질소가 전자쌍을 제공하여 공명 효과를 가지게 되므로 위쪽으로 첨가됩니다.

그 다음 시약의 어느 쪽 탄소가 전자쌍을 받을지도 알아야하는데, 에폭사이드의 경우 친핵체가 강친핵체일 경우 SN2 반응을, 약친핵체일 경우 SN1 반응을 합니다.

벤젠의 전자쌍은 약친핵체에 해당하므로 SN1이 일어나고, 따라서 치환기가 많은 쪽으로 반응이 일어나야 합니다.

여기에 마지막으로 입체 반전을 고려하면 생성물을 얻을 수 있고, 이에 해당하는 4번 또는 5번이 정답임을 알 수 있습니다.

 

B : 반응물이 1,2-diol이지만 pinacol 자리옮김 반응은 아닙니다.

왜냐하면 시약이 과량의 POCl3이기 때문입니다.

따라서 알코올 탈수 반응이 일어나 알켄이 생성되고, 이후 수소화붕소첨가 반응이 일어나므로 알코올이 형성됨을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 4번입니다.

 

2017학년도 8번

A : 특이하게 여기서는 산을 과량으로 처리하였습니다.

이럴 때는 왜 H+가 과량인지 생각해보아야 합니다.

여기서는 단순히 EAS가 아닌, 질소가 수소를 받아들이는 효과까지 생각해야 합니다.

따라서 질소가 EDG가 아닌 EWG로 작용하여 알킬기 기준 para 자리에 NO2가 첨가됩니다.

 

B : COR은 EWG이고, NHR은 EDG이므로, HNO3로 반응시키면 NO2가 아래 고리의 para 자리에 첨가됩니다.

따라서 정답은 3번입니다.

 

2017학년도 9번

사이클로알케인의 특성에 대해 묻는 문제입니다.

ㄱ, ㄴ. 어렵지 않게 해결할 수 있습니다.

ㄷ. Gauche 상호작용의 수에 대해 묻는 보기인데, 이 때 Gauche 상호작용에는 1,3-diaxial 상호작용이 포함됨을 알아야 합니다.

따라서 단순 60도 배치 이외에도 axial 수소와 얼마나 많이 상호작용하는지도 세야합니다.

이렇게 계산하면 F가 4개의 Gauche 상호작용을 하므로 더 많은 Gauche 상호작용을 함을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 4번입니다.

 

2017학년도 10번

방향족 이온 또는 화합물의 구조를 이용해 특성을 비교하는 문제입니다.

ㄱ. 방향족 공명에 참여하는 원소들은 모두 평면상에 sp2 혼성화를 하고 있으며, 수직 방향의 p 오비탈이 위치하고 있습니다.

ㄴ. 비공유전자쌍은 sp2 오비탈이 아닌 p 오비탈에 존재합니다.

ㄷ. 콘쥬게이션에 참여하는 p 오비탈 수는 오각고리 방향족이면 5개, 육각고리 방향족이면 6개입니다.

p 오비탈의 수를 p 오비탈에 존재하는 전자 수와 혼동하지 않도록 주의해야 합니다.

따라서 정답은 1번입니다.

 

2017학년도 12번

사이클로알케인의 치환기에서 axial과 equatorial 배치의 안정성에 대해 묻는 문제입니다.

ㄱ, ㄴ. 특이사항 없습니다.

ㄷ. 육각고리 여러 개로 이루어진 분자의 형태를 그릴 때에는 다른 수소나 치환기들의 위치를 보면서 그려야합니다.

따라서 풀이의 위쪽에 위치한 고리대로 그려보고 수소의 위치가 axial로 보기의 분자와 다른 것을 통해 위쪽의 육각고리가 아래쪽 그림과 같이 그려야함을 알 수 있습니다.

그러면 보기 ㄷ의 화살표가 가리키고 있는 수소가 axial 방향임을 알 수 있습니다.

따라서 정답은 5번입니다.

 

2017학년도 14번

SN2 등의 반응 이후 카이랄 중심의 변화 여부에 대해 묻는 문제입니다.

ㄱ. 에폭사이드에 일어나는 반응이므로 치환 반응을 예상할 수 있지만, 이 보기에서는 OH기의 수소 치환 시약만 주었기 때문에 단순히 leaving group으로 변화된 후 반응이 끝납니다.

따라서 생성된 분자에서 다시 입체 표현을 나타내어보면 S이므로 문제에서 찾는 R은 아님을 알 수 있습니다.

ㄴ. 주어진 반응은 -CN에 의해 SN2가 일어남을 알 수 있습니다.

이 보기의 경우 입체 반전이 일어났지만 입체 표현은 그대로임을 알 수 있으며, 이런 경우가 있을 수 있으므로 주의해야 합니다.)

ㄷ. 알코올에 CrO3를 처리하여 카르복실기를 생성하는 반응입니다.

생성물 카이랄 탄소의 2번 치환기와 3번 치환기의 우선 순위에 주의하여야 합니다.

따라서 정답은 2번입니다.

 

2017학년도 15번

반응물과 여러 시약을 주고 중간 생성물들의 특성에 대해 묻는 문제입니다.

우선 각 시약들을 통해 반응식들을 완성지으면 생성물들은 위와 같습니다.

ㄱ. A는 3차 알코올이 맞습니다.

ㄴ. B와 D는 부분입체이성질체는 맞으나 광학이성질체는 아님을 알 수 있습니다.

ㄷ. C의 OH 카이랄 탄소의 배열이 R, S이고, E의 OH 카이랄 탄소의 배열은 R, R로, 이들 중 S 배열을 가진 카이랄 중심이 있으므로 보기 ㄷ은 틀렸습니다.

따라서 정답은 1번입니다.

 

2017학년도 19번

반응식을 보고 생성물이 옳게 나타났는지 확인하는 문제입니다.

ㄱ, ㄴ. 기본적인 반응들이므로 어렵지 않게 해결할 수 있습니다.

ㄷ. H+ 처리 시 알코올에서도 반응이 일어나지만, 알켄에서도 반응이 일어날 수 있음에 유의해야 합니다.

따라서 두 가지 경우를 모두 살펴보면, 알코올에 반응이 일어나는 경우 삼각 고리 중간체가 형성되나 이 때 탄소 양이온의 angle strain이 60도로 매우 크기 때문에, 알켄으로 반응이 일어나는 것이 옳습니다.

따라서 반응을 진행시키면 work-up 과정을 거쳐 사각/오각 고리의 생성물이 얻어짐을 알 수 있습니다.

 

2017학년도 20번

읽어야 하는 지문의 길이가 길어서 그렇지, 실험 내용은 단순히 TLC(얇은막 크로마토그래피)를 진행하는 실험입니다.

ㄱ, ㄴ. 쉽게 해결할 수 있습니다.

ㄷ. TLC에서 정상 실리카 젤에 대한 흡착력이 높을수록 전개 속도와 이동 거리가 작습니다.

이는 친화성 크로마토그래피와 대조되는 특성이기 때문에 헷갈리지 않도록 기억해두어야 합니다.

(친화성 크로마토그래피는 예를 들어 용매가 소수성인 순상 크로마토그래피일 경우, 소수성 용질이 용매와 친화성이 높으므로 더 빨리 많은 거리를 이동함)

따라서 정답은 2번입니다.