고진공 및 고압에서 친핵체변화에 따른 반응을 온도변화에 따라 속도론적으로 연구하였다. 유사1차반응속도상수, 2차반응속도상수, 열역학함수 및 Hammett ${\rho}$ 값을 구하였다. ${\Delta}V^{\neq},\;{\Delta}{\beta}^{\neq}\;및\;{\Delta}S^{\neq}$는 모두 음의 값을 나타내었으며, 모든 압력 조건에서 친핵체의 치환기효과 ${\rho}$x는 음의 값을 나타내었다. 전체적인 반응은 전형적인 $S_N2$ 반응메카니즘을 따르며, 압력과 친핵체 변화에 따라 반응메카니즘에 변화가 생김을 알 수 있다.
10$^{\circ}C$와 20$^{\circ}C$에서 ${\beta}$-피콜린과 치환된 벤조일클로라이드류의 반응을 압력변화에 따라 아세토니트릴용매내에서 전기전도도법으로 연구하였다. 유사 1차속도상수와 2차속도상수로부터 여러 가지 활성화파라미터들(${\Delta}V{\neq}$, ${\Delta}{\beta}{\neq}$, ${\Delta}H{\neq}$, ${\Delta}S{\neq}$ and ${\Delta}G{\neq}$)을 구하고, Hammett ${\rho}$값의 압력의존성을 설명하였다. ${\Delta}V{\neq}$, ${\Delta}{\beta}{\neq}$ 및 ${\Delta}S{\neq}$ 는 모두 음의 값을 나타내었고, 압력증가에 따라 속도상수와 Hammett ${\rho}$값은 증가하며, 결합형성이 더욱 촉진된 반응메카니즘으로 진행됨을 알 수 있었다.
고진공 및 고압장치를 이용하여 온도와 압력변화에 따른 친핵성치환반응을 속도론적으로 연구하여, 속도상수와 활성화파라미터 및 Hammett ${\rho}$값을 구하였다. ${\Delta}V^{\ddag}$, ${\Delta}{\beta}^{\ddag}$ 및 ${\Delta}S^{\ddag}$는 모두 음의 값을 나타내었으며, 모든 압력 조건에서 친핵체의 치환기효과 ${\rho}x$는 음의 값을 나타내었다. 압력이 증가함에 따라 반응속도는 증가하였으며, 진공상태에서의 반응속도는 다소 감소함을 알 수 있었으며, 반응은 $S_N2$ 반응메카니즘을 따름을 알 수 있었다.
아세토니트릴 용매내에서 파라치환 염화벤조일류($p-CH_3$, p-H, $p-NO_2$)와 피리딘의 반응속도를 온도와 압력변화에 따라 전기전도도법으로 측정하여 유사 1차반응속도상수와 2차반응속도상수를 구하였다. 이들 반응속도상수로부터 활성화파라미터들(${\Delta}V{\ddagger},\;{\Delta}{\beta}{\ddagger},\;{\Delta}H{\ddagger},\;{\Delta}S{\ddagger},\;{\Delta}G{\ddagger}$ 과 Hammett ${\rho}$를 구하였다. 이때 ${\Delta}V{\ddagger},\;{\Delta}{\beta}{\ddagger}$ 및 ${\Delta}S{\ddagger}$는 모두 음의 값을 나타내었으며, 모든 압력 조건에서 기질의 치환기효과 ${\rho}_Y$는 양의 값을 나타내었다. 압력과 치환기 변화에 따른 속도론적 연구를 종합하면, 전체적인 반응은 전형적인 $SN_2$ 반응메카니즘을 따르며, 압력 증가에 따라 결합 형성이 더욱 촉진된 반응메카니즘으로 진행됨을 알 수 있다.
순수한 아세토니트릴용매에서 질산파라-치환 벤질과 파라-치환 아닐린간의 친핵성 치환반응에 대한 2차반응속도상수를 전기전도도법으로 구하여 Hammett ${\rho}$x와 ${\rho}$y값 및 Bronsted ${\beta}$값을 계산하였다. 이때 아닐린의 치환기 변화에 따르는 ${\rho}$x는 음의 값으로 주어졌으며 기질의 치환기에 따라서는 U자 모양의 비직선성 Hammett 도시가 얻어졌다. 포텐셜에너지표면 및 양자역학적 모형을 적용하여 치환기 변화에 따른 천이상태 구조의 변화를 고찰하여 본 결과 본 반응은 기질의 치환기의 성질에 따라 결합형성의 정도가 크게 변화하는 $S_{N}2$ 반응 메카니즘으로 진행함을 알 수 있었다.
1-염화 및 2-염화나프탈렌술포닐과 아닐린과의 반응에서 그 반응의 유사 일차 반응속도상수($k_{obs}$)를 구하고 또한 2차 반응속도 상수 $k_2$및 3차반응 촉매속도상수 $k_3$도 $k_{obs}$로 부터 구하였다. 1-염화나프탈렌술포닐과의 반응에서는 Peri-hydrogen 효과가 관측되었다. 또한 Brensted 그림표에서는 큰 값의 ${\beta}$와 Hammett 그림표의 기울기로부터 크 음의 ${\rho}$값을 얻었다. 따라서 이 반응의 메카니즘은 매우 낮은 활성화파라미터의 값을 갖는 결과로$S_AN$반응메카니즘과 잘 일치되지만 associative$S_N2$메카니즘으로도 동일하게 잘 설명될 수 있었다.
메탄올 용매내에서 치환 피리딘류($3-CH_3,\;4-CH_3,\;H,\;3-Cl,\;3,4-(CH_3)_2,\;3,5-(CH_3)_2$)와 1-adamantyl fluoroformate의 반응속도를 여러 온도와 농도 조건에서 전도도 방법으로 측정하였다. 이들 반응속도상수로부터 활성화 파라미터(${\Delta}H^{\neq},\;{\Delta}S^{\neq}$)와 Hammett 반응상수(${\rho}$) 및 Bronsted 상관 계수(${\beta}$)를 구하였다. 이 때 ${\Delta}S^{\neq}$는 큰 음의 값을, ${\Delta}H^{\neq}$는 작은 양의 값을 얻었으며, 반응상수 ${\rho}$값과 상관 계수 ${\beta}$값은 각각 -4.15와 0.63이었다. 이러한 결과로부터 본 반응은 협동 치환 메카니즘으로 진행됨을 알 수 있었다.
$H_2O$ 용매 하에서 2,4'-bipyridinie과 chromium trioxide의 반응을 통하여 2,4'-bipyridinium dichromate [$(C_{10}H_8N_2H)_2Cr_2O_7$]를 합성하여, 적외선분광광도법(IR), 유도결합 플라즈마(ICP) 등으로 구조를 확인하였다. 여러 가지 용매 하에서 2,4'-bipyridinium dichromate를 이용하여 벤질 알코올의 산화반응을 측정한 결과 유전상수(${\varepsilon}$) 값이 큰 용매 순서인 시클로헥센 < 클로로포름 < 아세톤 < N,N-디메틸포름아미드 용매 하에서 높은 산화반응성을 보였다. 산 촉매(HCl)를 이용한 N,N-디메틸포름아미드 용매 하에서 2,4'-bipyridinium dichromate는 벤질 알코올과 그의 유도체들($p-CH_3$, H, m-Br, $m-NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 그리고 전자받개 그룹들은 반응속도가 감소한 반면에 전자주개 치환체들은 반응속도를 증가시켰다. 또한 Hammett 반응상수(${\rho}$) 값은 -0.65 (303 K)이였다. 그러므로 본 실험에서 알코올의 산화반응 과정은 속도결정단계에서 수소화 전이가 일어나는 메카니즘임을 알 수 있었다.
6M HCl 용매 하에서 6-메틸퀴놀린과 chromium(VI) trioxide의 반응을 통하여 6-MQCC(크롬(VI)-6-메틸퀴놀린) 착물을 합성하였다. 적외선분광광도법(IR), 유도결합 플라즈마(ICP) 등으로 구조를 확인하였다. 여러 가지 용매 하에서 6-MQCC을 이용하여 벤질 알코올의 산화반응을 측정한 결과, 용매의 유전상수 값이 증가함에 따라 반응수율이 증가했다. 그 순서는 DMF > 아세톤 > 클로로포름 > 시클로헥센이었다. 산($H_2SO_4$) 촉매를 이용한 DMF 용매 하에서, 6-MQCC은 벤질 알코올(H)과 그의 유도체들($p-OCH_3$, $m-CH_3$, $m-OCH_3$, m-Cl, $m-NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 전자받개 그룹들은 반응속도가 감소한 반면에 전자주개 치환체들은 반응속도를 증가시켰고, Hammett 반응상수(${\rho}$) 값은 -0.69 (308 K)이었다. 본 실험에서 알코올의 산화반응 과정은 속도결정단계에서 수소화 전이가 일어났다.
6M HCl 용매 하에서 피라진과 chromium (VI) trioxide의 반응을 통하여 PZCC (크롬 (VI)-피라진 착물)을 합성하였다. 적외선분광광도법(IR), 유도결합 플라즈마(ICP) 등으로 구조를 확인하였다. 여러 가지 용매 하에서 PZCC을 이용하여 벤질알코올의 산화반응을 측정한 결과, 용매의 유전상수 값이 증가함에 따라 반응수율이 증가했다. 그 순서는 N,N'-디메틸포름아미드 > 아세톤 > 클로로포름 > 시클로헥센이었다. 산($H_2SO_4$) 촉매를 이용한 N,N'-디메틸포름아미드 용매 하에서, PZCC은 벤질알코올(H)과 그의 유도체들($p-OCH_3$, $m-CH_3$, $m-OCH_3$, m-Cl, $m-NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 전자받개 그룹들은 반응속도가 감소한 반면에 전자주개 치환체들은 반응속도를 증가시켰고, Hammett 반응상수(${\rho}$)값은 -0.70 (308 K)이었다. 본 실험에서 알코올의 산화반응 과정은 속도결정단계에서 수소화 전이가 일어났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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