3,4-methylenedioxyphenylmethylene malononitrile에 대한 cysteine의 친핵성 첨가반응 속도를 측정하여 염기성 및 산성용액에서의 반응메카니즘을 제안하였고 넓은 pH범위에서 잘 맞는 반응속도식을 구했다. 이 반응속도식으로 부터, pH 9.0 이상에서는 hydroxide ion 농도에만 비례하고, pH 6.0 이하에서는 cysteine의 중성분자만이 첨가하며, pH 7~9.0에서는 cysteine 중성분자와 그의 음이온이 경쟁적으로 첨가됨을 알 수 있었고 첨가되는 cysteine 중성분자와 음이온의 비도 계산할 수 있었다.
여러 가지 용매에서 phenylvinylketone에 대한 아민(piperidine 및 diethyl-amine)의 친핵성 첨가반응 속도 상수를 $25^{\circ}C$에서 분광광도법으로 측정한 결과 그의 첨가반응 속도상수는 용매의 극성에 비례함을 알았고 이것을 Kirkwood식으로 잘 설명할 수 있었다. 즉, 이 반응은 고리형 구조의 zwitter ion 중간체를 거쳐 일어남을 알 수 있었다. 또 phenylvinylketone에 대한 아민의 첨가반응에서 3차 아민은 1차 및 2차 아민에서 보다 반응이 훨씬 느리게 진행되었으며 이것은 1차 및 2차 아민에서는 고리형 구조의 zwitter ion 중간체를 형성할 수 있고 또한 음전하의 비편재화 및 엔올형의 구조까지 가능하지만 3차 아민에서는 위의 구조들이 불가능하기 때문에 1차 및 2차 아민에서 보다 느리게 진행된다고 생각된다.
${\beta}$-nitrostyrene 유도체(p-H, p-Cl, p-CH$_3$, p-OCH$_3$, p-NO$_2$)에 대한 thiourea의 친핵성 첨가반응속도를 자외선 분광분석법으로 측정하여 pH에 따르는 반응속도 상수의 변화, general base 및 치환기 효과등으로부터 넓은 pH 범위에서 실험치와 잘 일치하는 반응속도식을 구하였고, 실험사실에 잘 맞는 반응 메카니즘을 제안하였다. 즉, pH 9.00 이상에서의 반응속도는 hydroxide ion의 농도에 비례하는 sulfide anion이 첨가되는 전형적인 Michael type의 반응이 일어나며, pH 9.00 ~ 7.00에서는 thiourea의 중성분자와 그의 anion들이 경쟁적으로 첨가되며 pH 7.00 이하에서는 thiourea의 중성분자만이 첨가됨을 알았다.
Vinylsulfilimine(VSI) 유도체($p-OCH_3$, H, p-Cl 및 p-Br)에 대한 thioglycolic acid의 친핵성 첨가반응속도를 자외선 분광법으로 측정하여 넓은 pH 범위에서 적용될 수 있는 속도식을 구하였다. pH에 따른 속도상수의 변화, general base 및 치환기 효과 등을 바탕으로 반응 메카니즘을 제안하였다. 즉 pH3.0 이하에서는 sulfilimine의 질소에 양성자가 먼저 첨가된 다음 중성 thioglycolic acid 분자가 탄소 이중결합에 첨가되고, pH 3.0-9.0 영역에서 thioglycolic acid의 중성분자와 음이온의 첨가가 경쟁적으로 일어나며, pH 9.0 이상에서는 황화 음이온이 첨가되는 전형적인 Michael type의 반응이 진행됨을 알았다.
${\beta},\;{\beta}$-Dichlorostyrene 유도체(p-H, p-Cl, $p-CH_3,\;및\;p-OCH_3$)에 대한 thioglycolic acid 및 cysteine의 친핵성 첨가반응속도를 자외선 분광분석법으로 측정하여 pH에 따르는 반응속도상수의 변화, 일반염기(general base) 및 치환기 효과등으로 부터 넓은 pH범위에서 실험치와 잘 일치하는 반응속도식을 구하였고, 실험사실에 잘 맞는 반응 메카니즘을 제안하였다. 즉 pH 9.0 이상에서의 반응속도는 sulfide anion이 pH $9.0{\sim}7.0$에서는 thioglycolic acid 및 cysteine의 중성분자와 그의 anion들이 경쟁적으로 첨가되며 pH 7.0 이하에서는 thioglycolic acid 및 cysteine의 중성분자만이 첨가됨을 알았다.
$\alpha$-Cyano-$\beta$-piperonylacrylic acid에 대한 n-Propylmercaptan의 친핵성 첨가반응 속도 상수를 측정하여 넓은 pH 범위에서 잘 맞는 반응속도식을 구하였다. 이 식에 의하면 넓은 pH 범위에서 일어나는 복잡한 반응메카니즘을 정량적으로 잘 설명할 수 있었다. 즉 pH4.5이하에서는 $\alpha$-Cyano-$\beta$-piperonylacrylic acid에 mercaptan이 직접 첨가되며 pH 4.5∼6.5 사이에서는 주로 $\alpha$-Cyano-$\beta$-piperonylacrylic ion에 mercaptan 분자가 첨가되고 pH 7.5 부터는 $\alpha$-Cyano-$\beta$-piperonylacrylic ion에 mercaptan 분자와 mercaptide ion의 첨가가 경쟁적으로 일어나며 pH 10이상에서는 $\alpha$-Cyano-$\beta$-piperonylacrylic anion에 mercaptide ion의 첨가만이 일어남을 알 수 있었다.
${\beta},\;{\beta}$-diethoxycarbonylstryene 유도체(H, p-OCH$_3$, 3,4,5-(OCH$_3)_3$), 3,4,5-methylenedioxy)에 대한 3-mercaptopropionic acid의 친핵성 첨가반응 속도상수를 자외선 분광법으로 측정하여 넓은 pH 범위에서 적용될수 있는 속도식을 구하였다. pH에 따르는 속도상수의 변화, 일반염기촉매작용등을 바탕으로 이 첨가반응 메카니즘을 제안하였다. 즉 pH 6.0 이하에서는 중성인 3-mercaptopropionic acid 분자의 첨가로 이 반응이 시작되며 pH 6.0∼8.0영역에서는 이 중성분자와 황화음이온의 첨가가 경쟁적으로 일어나며, pH 8.0이상에서는 황화음이온에 의해서만 첨가반응이 진행된다.
Ethylacrylate에 대한 n-butylmercaptan의 첨가반응속도상수를 iodometry로 측정하여 넓은 pH범위에서 잘 맞는 속도식을 구하였다. 이 식에 의하면 pH 4 이하에서는 n-butylmercaptan분자가 첨가하여 pH 7 이상에서는 n-butylmercaptide ion이 첨가함을 알 수 있고 pH 4∼7 사이에서 일어나는 복잡한 첨가반응 메카니즘도 이 식으로 잘 설명 될 수 있음을 알았다.
염화포름산 메틸과 치환아닐린 및 염화포름산 페닐의 할로겐 교환반응을 속도론적으로 아세톤 속에서 연구하였다. 속도상수는 중간체를 동반하는 첨가-제거(SAN) 메카니즘으로도 합리적으로 해석되나 분자궤도론적 및 동위원소 효과 연구결과를 고려할 때 1단계$(Sn_2)$ 메카니즘이 더욱 타당함을 알았다. 결론으로 반응성이 큰 친핵체들은 "늦은"형의 천이상태를 이루고 반응성이 작은 친핵체들은 "이른"형의 천이상태를 이룬다는 것을 알았다.
최근 C-H 수소결합의 강한 상한 상호작용에 의하여 blue shift를 나타내는 현상이 보고 되고 있다. 비정질 불화탄소의 화학적 이동유기 절연막의 경우, 화학적 이동의 원인은 매우 서로 다른 원인에 발생하지만 이러한 물질의 상호작용은 친핵성 첨가반응에 의한 것임을 확인하였다. a-C:F 박막의 화학적 이동은 XRD 패턴에 의해서 결합 구조와 연관이 있으며, C-H 결합이 불소에 의한 끌림현상으로부터 발생되면서 비정질 구조로 변하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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