[기출문제] 인하대 유기화학 2022-1 기말 기출문제 (정답 포함)

1. 카복실산의 산성이 강한 이유로 옳은 것은?

1. 카복실산의 산성이 강한 이유로 옳은 것은?
① 알킬기 유도효과
② 카복실레이트 음이온의 공명 안정화
③ 수소결합 형성
④ π-결합 강화
→ 정답: ②

2. 다음 중 가장 산성이 강한 것은?
① 에탄올
② 페놀
③ 초산
④ tert-부탄올
→ 정답: ③

3. 카복실산의 끓는점이 매우 높은 주요 이유는?
① 이온결합
② 금속결합
③ 이중 수소결합에 의한 이합체 형성
④ 분산력
→ 정답: ③

4. Carboxylic acid derivatives의 반응성 순서로 옳은 것은?
① Amide > Acid chloride > Ester
② Acid chloride > Anhydride > Ester > Amide
③ Ester > Acid chloride > Amide
④ Anhydride > Amide > Acid chloride
→ 정답: ②

5. Acid chloride를 합성하는 데 가장 많이 쓰이는 시약은?
① PCC
② SOCl2
③ NaBH4
④ H2SO4
→ 정답: ②

6. Amide가 가장 반응성이 낮은 이유는?
① 입체 장해
② –NH2가 강염기여서 좋은 leaving group이 아니기 때문
③ 공명구조가 없기 때문
④ 탄소 양이온 형성이 어렵기 때문
→ 정답: ②

7. Enolate가 두 개의 반응점을 갖는 이유는?
① 탄소 음이온의 sp-혼성 때문
② 음전하가 산소와 탄소 간에 공명 분산되기 때문
③ 금속과의 착화합물 형성 때문
④ 입체 장해 때문
→ 정답: ②

8. Kinetic enolate가 우세하게 생성되는 조건은?
① 약염기, 높은 온도
② 강염기, 낮은 온도
③ 약염기, 낮은 온도
④ 무염기 조건
→ 정답: ②

9. 산 촉매 조건에서 α-할로젠화가 진행될 때의 중간체는?
① Enolate
② Enol
③ Carbanion
④ 비닉 중간체
→ 정답: ②

10. Malonic ester synthesis에서 최종 생성 단계는?
① 산화
② 환원
③ 탈탄산 반응
④ 축합
→ 정답: ③



1. Carboxylic acid의 산도를 결정하는 두 가지 주요 요인은?
→ 공명 안정화, 유도효과
2. Acid chloride를 제조하는 데 가장 많이 쓰이는 시약은?
→ SOCl2
3. Amide가 가장 반응성이 낮은 이유는?
→ –NH2가 강염기이므로 leaving group으로 나가기 어렵다
4. Kinetic enolate가 잘 형성되는 온도는?
→ −78°C
5. Haloform reaction의 두 생성물은?
→ Carboxylate anion, CHX3



1) Carboxylic acid의 산성은 왜 강한가? 전자구조적 요인과 치환기 효과를 중심으로 설명하라.

카복실산은 비교적 강한 산성을 보이는데, 이는 탈양성자화 후 형성되는 카복실레이트 음이온이 매우 안정하기 때문이다. 카복실레이트는 두 개의 산소 원자에 음전하가 공명으로 분산되며, 어느 한 산소가 단독으로 음전하를 가지고 있지 않는다. 이 전자 비편재화가 안정화를 크게 유도한다. 또한 치환기의 전기음성도는 유도효과를 통해 산도에 영향을 준다. 전기음성도가 큰 치환기는 카복실레이트 음전하를 보다 분산시키므로 산성을 증가시키며, 반대로 알킬기는 전자 밀도를 밀어 주어 산성을 낮춘다. 즉, 공명 안정화가 기본 구조를 결정하고, 치환기의 유도효과가 산도의 미세한 조정을 담당한다.

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2) Carboxylic acid derivatives의 반응성 순서를 결정하는 요인을 Z기(Leaving group)의 염기도 중심으로 설명하라.

카복실산 유도체의 반응성은 아실 치환 반응에서 Z기(leaving group)가 얼마나 잘 떨어지는지에 의해 결정된다. Z기가 약염기일수록 전자를 안정적으로 유지하며 쉽게 분리되므로 반응성이 높아진다. Acid chloride는 Cl–가 매우 약염기여서 쉽게 떨어지므로 가장 반응성이 높다. Anhydride의 –OCO–R도 비교적 약염기여서 높은 반응성을 보인다. 반면 에스터의 –OR과 카복실산의 –OH는 염기도가 더 크기 때문에 중간 정도의 반응성을 보인다. Amide의 –NH2는 매우 강염기라 leaving group으로 나가기 어렵고, 따라서 가장 반응성이 낮다. 전체 반응성은 acid chloride > anhydride > ester ≈ acid > amide 로 정리할 수 있다.

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3) Fischer esterification이 산촉매 조건에서만 가능하고 염기 조건에서는 진행되지 않는 이유를 반응 메커니즘을 기반으로 설명하라.

Fischer esterification은 카복실산이 알코올과 반응하여 에스터를 형성하는 반응으로, 산촉매 조건이 반드시 필요하다. 산조건에서는 카복실산의 카보닐 산소가 양성자화되어 카보닐 탄소의 친전자성이 증가하고, 알코올이 이를 공격하여 테트라헤드럴 중간체가 형성된다. 이어지는 탈수 과정으로 에스터가 만들어진다. 반면 염기 조건에서는 카복실산이 먼저 탈양성자화되어 카복실레이트 음이온이 되고, 이 음이온은 매우 안정하여 친전자성을 잃는다. 따라서 알코올 같은 친핵체가 공격할 여지가 없고, 단순한 산-염기 반응만 일어나며 에스터는 형성되지 않는다.

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4) Kinetic enolate와 Thermodynamic enolate의 형성 조건을 염기 강도, 온도, 용매 조건을 기준으로 비교하여 설명하라.

Kinetic enolate는 빠르게 형성되는 enolate로, 덜 치환된 α-수소가 가장 빠르게 제거되며 주로 강하고 부피가 큰 염기(LDA)와 낮은 온도에서 생성된다. LDA는 입체 장해로 인해 가장 접근성 높은 수소만을 빠르게 제거하고, 낮은 온도는 평형 전환을 억제한다. 반면 thermodynamic enolate는 더 치환된 형태로 에너지적으로 더 안정한 enolate이며, 평형을 이루는 조건에서 우세하다. 약간 더 약한 염기(EtO–), 상대적으로 높은 온도, protic solvent 조건이 필요하다. 높은 온도는 안정한 enolate로 재배열을 촉진하고, protic 조건은 평형 형성을 돕는다.

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5) Haloform reaction의 전체 과정을 α-할로젠화 반복 단계와 최종 C–C 결합 절단 과정 중심으로 자세히 설명하라.

Haloform reaction은 methyl ketone이 염기와 과량의 할로젠과 반응할 때 일어난다. 첫 번째 단계는 α-위치의 반복적인 할로젠화이다. 염기 조건에서는 enolate가 형성되고, 이 enolate가 할로젠과 반응하여 α-H가 X로 치환된다. 이 과정이 총 세 번 반복되어 α-carbon이 CX3 그룹으로 바뀐다. CX3 그룹은 매우 전기음성도가 높아 강한 –I 효과를 나타낸다. 이어지는 단계에서는 OH–가 카보닐 탄소를 공격해 테트라헤드럴 중간체가 만들어지고, –CX3가 leaving group처럼 떨어져나가면서 carboxylate가 형성된다. 떨어져 나온 CX3–는 물과 반응해 haloform(CHX3)을 형성한다. 이 과정은 methyl ketone을 고유하게 구별할 수 있는 반응으로 알려져 있다.