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[Ⅲ〕 つぎの文章を読んで, 問 1 問 3, 問8の答をマーク解答用紙の該当欄にマークし, その他の答 を記述解答用紙の該当欄に記入しなさい。 問2, 問4 問9は記入例にしたがって構造式を示し, 問6は構造式を含む化学反応式を示しなさい。 (記入例) O-C-CH2-CH3 0 Wさん 2022年の ノーベル化学賞はクリックケミストリーの開発でした。 先生, この化学について教えてくだ (問1) さい。 先生: 触媒を用いて アルキンに有機アジドを付加させて, 簡単につなぐことができる反応です。 (問2) Wさん: アルカンやアルケンでなくアルキンを使うのですね。 高校でも アセチレンの付加反応は学びます。 (問3) (問4) 先生:その一種です。 また, アルキンの構造を変えることにより触媒なしでも進行します。 Wさん: アルキンの構造を変えるというのはどういう意味でしょうか。 先生:アルキンは、直線構造を湾曲させることで, 反応性が格段に向上します。 その結果, 特別な触媒がなくとも反 応するようになります。 Wさん: 湾曲させるという発想はすごいですね。 どのように湾曲させるのですか? 先生:環状構造にするのです。 たとえば, 六員環の炭素どうしの結合の一つを三重結合にすると,その三重結合と両 隣の炭素を含む連続した4つの炭素原子は直線状にはなれないですよね。 そのように, アルキンを環状構造 (問5)- に含めれば、簡単に反応するようになります。 Wさん: 面白い反応ですね。 ただ,分子をつなぐという意味では,高校で学ぶ脱水縮合反応や グではだめなのでしょうか? ジアゾカップリン (6) 先生もちろんそれらも分子をつなぐことができる反応ですが,それらの反応条件では他の官能基が反応する, 低濃度では反応が非常に遅いなどの問題が生じることがあります。 これに対してクリックケミストリーでは, タンパク質などがあるなかでも、容易に反応できるのです。 (問7) (問8) Wさん: なるほど, 今までできなかった化学反応ができるようになったのですね。 先生:そのとおりです。 現在もクリックケミストリーは進化し続けていて,同じような発想でアルケンも反応させる (問9) ことができます。 たとえば, 有機アジドの代わりに テトラジンという化合物を使うことで, アルケンのクリ ック反応も開発されています。 Wさん: よくわかりました。 反応開発は日進月歩なのですね。 -物化19
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問1 過去にノーベル化学賞を受賞した人物に関する記述について適切なものをつぎの (ア)~ (オ)からすべて選 び,マーク解答用紙の該当欄にマークしなさい。 (ア) オストワルト:窒素と水素からアンモニアを合成 (イ) 田中耕一 : タンパク質のための質量分析法の開発 (ウ) ハーバー: アンモニアを原料として硝酸をつくる工業的製法の開発 (エ) 野依良治 : フラーレンの発見 (オ) 吉野 彰 : リチウムイオン電池の開発 問2 以下の構造式で表されるアルキンと有機アジドの付加反応では,それらの分子量の合計と等しい分子量の五員 環をもつ化合物が得られる。 この付加反応で得られるすべての化合物を構造式で書きなさい。 なお,有機アジドは一般的に RN3 と表記される有機化合物であり, 1つの窒素が負電荷, 別の窒素が正電荷 を帯びた電気的に中性な化合物である。 R-C≡CH R-N=N=N 問3 アルカン,アルケン, アルキンの性質について正しいものをつぎの (ア)~ (オ) からすべて選び, マーク解 答用紙の該当欄にマークしなさい。 問4 (ア) アセチレンは赤熱した鉄に触れると, ベンゼンを生じる。 (イ) 4つの炭素からなるアルカン, アルケン, アルキンにはそれぞれ構造異性体が2つずつ存在する。 (ウ) ろうそくの主成分は炭素数の多いアルカンである。 (エ) エタン,エチレン, アセチレンのうち炭素間の結合距離がもっとも短いのはアセチレンである。 (オ) エチレンとアセチレンに臭素を十分量作用させると,結果的に同じ化合物が生成する。 アセチレンに触媒を用いて、 ある気体分子を付加させると化合物Xが得られる。 これにブタジエンを加えて共 重合させると, 石油ホースなどに用いられる合成ゴム NBRが得られる。 化合物Xの構造式を書きなさい。 問5 反応性と安定性を考慮して、 八員環の環状アルキンがクリック反応に用いられる。 以下の環状アルキンの化合 物名を答えなさい。 H CEC H H-C H-C. C-H C-H H C-CÁCH HH HH 一物化20-
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〔Ⅲ](その1) アタマ (イ)、(オ) R-N C=</ (25早稲田大理工) (ア)と(う)が逆に)は不斉合成法 R H N N=" N ・R (ア) (ウ)(エ) 1は3つ以上ある (はちがう生成物になる 洋ローソクなら(20以上 CH2=CH RCECH R-N=N=N 反対に くっつける C. Nzh 工 104 ACE CH H/CN CN シクロオクチン e8 CEC
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問6 ジアゾカップリングに用いられる塩化ベンゼンジアゾニウムは,低温では安定に存在するが, 温度があがると 分解するため氷冷しながら反応を行う必要がある。 水溶液中でおこるこの分解の化学反応式を書きなさい。ただ し、有機化合物には構造式を用いなさい。 問7 1mol/LのアルキンAと1mol/Lの有機アジドBを用いてクリック反応を行ったところ、 生成物Cの濃度が下 表のように変化した。 時間 0 ~ 1000s および時間 10000~11000sにおいてCが生成する平均の反応速度をそれ ぞれ有効数字2桁で答えなさい。 問8 時間 [s] A [mol/L] B [mol/L] C [mol/L] 0 1.0000 1.0000 0.0000 1000 0.5000 0.5000 0.5000 2000 0.3333 0.3333 0.6667 3000 0.2500 0.2500 0.7500 4000 0.2000 0.2000 0.8000 5000 0.1667 0.1667 0.8333 6000 0.1429 0.1429 0.8571 7000 0.1250 0.1250 0.8750 8000 0.1111 0.1111 0.8889 9000 0.1000 0.1000 0.9000 10000 0.0909 0.0909 0.9091 11000 0.0833 0.0833 0.9167 12000 0.0769 0.0769 0.9231 タンパク質は高次構造をとっており,特有な機能の発現に影響するため構造を保持する必要がある。 たとえば, ミオグロビンは筋肉中に含まれ,Dを中心とした円盤構造の色素をもち、そこに酸素が結合することによって機 能を発現する。また,タンパク質はポリペプチド鎖の側鎖間のEや,システインによって形成されるFによって 複雑に折りたたまれている。 D-E-Fの組み合わせとしてもっとも適しているものをつぎの (ア)~ (オ)か ら選び、マーク解答用紙の該当欄にマークしなさい。 (ア) 鉄共有結合ジスルフィド結合 (イ) 鉄-水素結合-ジスルフィド結合 (ウ) 銅-水素結合-ジスルフィド結合 (I) 銅共有結合-ペプチド結合 問9 (オ) 銅-水素結合-ペプチド結合 テトラジン C2H2N4 は六貝環構造の化合物であり,いくつかの異性体が存在するが, クリック反応で使われ るテトラジンには分子内に窒素原子が3つ以上連続して結合する部分は含まれていない。 このクリック反応で使 われるテトラジンの構造式を書きなさい。 〔以下余白] 一物化21-
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[Ⅱ](その2) 問6 -Nz C OH +H2O→ 2 +N:HCl 問 0 ~ 0 ~ 10003は、 1000円と10000~11000で公&い入れる 050000,0000 1000 cmon/t(s)で考える =510×10 tonal (1) 10000 ( 110005は、0.9167-09091 =7.6×100(1/5) 1000 179 ?オブロビンは今一水素結合でシスティンの ジスルフィド結合より(イ) (2HN4で六員環N3つ連続なし ということは、CとNで視環 H|- ( N = N C N-N" H 1パズル? 2
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問2 アルドースA CHOが 14(すなわから 図1の表記法を使って な構 構造をもつ thank you for visiting! 図1 単 を示す。 原 3 であ 68. C. Diz. B (8)-(5)8628 示すが、ドー ) Bおよびはドース ある。 (う)Dを構成する2種類のアルドースは、C1炭素以外のある1箇所の模 に結合するOH の立体配置が異なっている。 び、それぞれ記号で答えよ。 2 下線部 値が2.25 る。 10.00 5.00 x 105 *. *[mol) になった。 答えよ。 (ア) H (1) 平衡状態 CHOH (オ) 式で書け。 (エ) CHOH (ウ) HON (2)xの値を有 の一般式 炭素 (a) グルコースを、 オール構造を含む、 スからなる平衡混合 CHO (2) H-C-OH HO-C-H (4)1 H-C-OH H-C-OH HOHO 問3 下線部(C)につ HO CO2 を一部除去 O 図3 だが 1.00 × 10 Paの CO2が4.00 × 10-mol溶解する 条件で考える。 全圧 5.00 × 10P を一定に保ったままCO2 を一部除去し _ た後の混合気体中のCO2 の物質量の割合を2.00% とするとき 液体に溶 解させる CO の物質量 1.00mol あたれi... 位で有 効数字3桁で 構造をとる化合物Hについて、 C1炭素上のOHを一OCH」へと置換し、 環構 造をもつ型の化合物を得た。 化合物に反応剤Xを作用させると、化合物Fの みが得られた。 る前の t t (6) 1 CH2OH グルコース 反応 アルドースA 図2 グルコースの反応 ((1)~(6)で示した炭素をそ CH₂OH OCH /13 OH H HO OH 図5 化合物Eの構造式 慮し 量の仕 ルクトース 物質量の比 順序を問わない See you. 下線部について、グルコースおよびフルクトースが の最終生成物の構造式と、 それぞれの は解答欄)に記) 大例にならって解答欄に記せ。 グル から順に記入す
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