Diazidophenylmethane 유도체들(X: p-H, $p-OCH_3,\;p-F,\;p-CH_3$)을 합성하여 25$^{\circ}C$의 50:50(v/v) MeOH/$H_2O$ 혼합용매(${\mu}=0.1$ : KCl)에서의 pH 변화에 따른 가수분해 반응 속도상수를 측정하여 유도된 반응속도식과 치환기효과, 용매효과, 염효과, 열역학적 활성화 파라미터, 그리고 생성물분석의 결과로부터 낮은 $pH(0{\leq}pH<2)$에서는 $S_N2_CA$, 중간 pH(2$S_N1$, 그리고 높은 $pH(12에서는 $S_N2$ 반응메카니즘을 각각 제안하였다.
Phenyl N,N-diethyl-P-benzylphonamidate 및 그 유도체들의 염기성 가수분해 반응속도 상수를 분광 광도법으로 측정하였다. 속도 상수로부터 열역학적 파라메타(Ea, ${\Delta}H^{\neq}$,${\Delta}S^{\neq}$)를 구하였고, 이탈기의 치환기 효과는 Hammett 식을 이용하여 얻었다. 이들 실험 자료에 의하면 가수분해 반응은 활성화 엔트로피가 양의 값이나 작은 음의 값을 갖고 카르보음이온 생성이 수반되는 해리반응 보다는 이중피라미드 중간체 또는 전이 상태를 경유하는 회합 메카니즘을 강력히 암시하고 있다. 반응속도론적 연구 결과에 의하면 치환 pheny N,N-diethyl-P-benzylphosphonamidates의 가수분해 반응은 회합성 메카니즘으로 진행됨을 알 수 있었다.
본 연구에서는 유당분해율에 따른 저지방우유의 이화학적 특성을 비교해 보고자 하였으며, 유당 함량과 빙점 값의 상관 공식을 도출하여 유당분해 제조공정상 유당분해 정도를 쉽고 빠르게 예측하고자 하였다. 우유의 빙점은 특히 유당 함량과 염류와 같은 미네랄의 변화에 따라 큰 영향을 받는다고 알려져 있는데, 본 실험에서도 $10^{\circ}C$에서 시간이 경과함에 따라 유당이 서서히 분해되고 빙점 값도 함께 떨어짐을 확인하였다. 따라서, y=-50.416x+767.91($R^2=0.9866$, x값은 유당함량(g/100 mL), y값은 빙점 값(m $^{\circ}C$))과 같은 상관식을 도출하였다. 단, 유당분해우유의 제조공정, 분해조건, 원유의 특성에 따라 다소 차이는 있을 수 있으나, 공정 표준화된 제품에는 쉽게 적용할 수 있을 것으로 보인다. 유당분해우유는 살균 방법 또는 장기간 저장 중에 마일라드 반응, 갈변화, 풍미 등에 영향을 받는다고 알려져 있으나, 이화학적 특성 분석 결과에서 유당분해율에 따른 샘플 간의 우유 단백질, 유지방, 무지유 고형분, 총 고형분, pH, 산도 값에 유의 차는 없었다(p<0.05). 또한, 색도 값과 입자 크기에서도 유당분해율에 따른 샘플 간 다소 차이는 있으나, 뚜렷한 경향은 보이지 않았다. 단, 유지방 함량에 따른 입자크기는 유의적인 차이를 보였다(p<0.05). 본 연구에서는 유당분해율에 따른 저지방우유의 품질 특성을 파악할 때, 장기간 보관 중에 따른 이화학적 변화를 살펴보지 않았다는데 한계가 있다. 따라서, 향후 유당분해우유 품질에 영향을 줄 수 있는 요인인 저장 기간을 달리한 이화학적 특성을 살펴 제품에 다양하게 적용할 수 있는 방안을 모색하면 좋을 것으로 사료된다.
Ethyl acetate와 n-butyl acetate의 $25^{\circ}C$에서 알카리 가수분해 반응을 개량된 Lewis cell에서 행하여 화학반응을 수반한 물질전달 속도를 측정하였다. 측정한 물질전달 속도는 교반조의 교반속도에 무관하였고 이온강도 증가에 따라 감소하였으나 화학반응촉진 계수는 일정하였다. 측정한 화학반응 촉진계수를 경막설로부터 얻은 용질의 확산방정식의 근사해로부터 해석하여 ester의 알카리 가수분해반응의 2차 비가역 반응속도 정수를 얻을 수 있었으며, 그 값은 ethyl acetate의 경우 $0.041m^3/kgmol{\cdot}s$, n-butyl acetate의 경우 $0.338m^3/kgmol{\cdot}s$이었다.
[ $45^{\circ}C$ ]의 15%(v/v) dioxane 수용액중에서 살충성 buprofezin(IUPAC : tert-butylimino-3-iso-propyl-5-phenylperhydro-1,3,5-thiadiazin-4-one)의 가수분해 반응속도상수와 pka상수(5.60)를 측정하고 pH-효과, 용매효과(m=0.34, n=2.45 및 $1{\gg}m$), 열역학적 활성화 파라미터(pH 4.0, ${\Delta}H^{\neq}$= 11.12 $kcal{\cdot}mol^{-1}$, ${\Delta}S^{\neq}$=-5.0e.u. 및 $E_{act.}$=11.76Kcal), 반응 속도식등의 반응 속도론적 및 생성물분석(1-isopropyl-3-phenyl urea) 등의 비속도론적 실험결과를 얻었다. 이들 자료의 검토로부터 pH 8.0이하의 산성용액에서는 특정($k_{H3O+}$)및 일반 산-촉매반응에 의한 $A-S_{E}2$형 및 A-2(또는 $A_{AC}2$)형 반응, 그리고 pH 9.0이상의 알카리성 용액에서는 일반염기 촉매반응($k_{H2O}$)에 의한 친핵성 첨가-제거 ($Ad_{N}-E$) 반응이 사면체($sp^{3}$) 중간체를 경유하는 궤도-조절 반응으로 진행되는 일련의 가수분해 반응메카니즘을 제안하였다. 또한, Buprofezin은 산성(pH8.0이하)용액보다 염기성(pH8.0이상) 용액중($k=10^{-8}sec.^{-1}$)에서 더욱 안정하였으며 $45^{\circ}C$의 중성(pH 7.0) 수용액 중에서 반감기($t=\frac{1}{2}$)는 약 3개월이었다.
국내에서 최초로 합성, 개발된 유기인계 살충제인 flupyrazofos(KH-502)의 물리화학적 특성으로 수용성, 가수분해, 증기압, 분배계수를 EPA와 OECD 방법에 준하여 측정하였다. 수용성은 $25^{\circ}C$에서 0.80 ppm으로 낮았고 가수분해 반감기는 $25^{\circ}C$에서 266.5시간(pH 4.0), 180.0시간(pH 7.0), 120.9시간(pH 9.0)으로 알칼리 조건에서 불안정하였으며 $40^{\circ}C$에서는 $25^{\circ}C$보다 $2{\sim}4$배 정도 가수분해가 빠르게 진행되었다. 상은($25^{\circ}C$)에서의 증기압은 $2.81{\times}10^{-5}$ torr로 측정되었고, 다른 두 온도(35, $45^{\circ}C$)에서 증기압을 측정하여 log P=0.673-(1565.4/T)라는 관계식을 구하였다. Flupyrazofos의 상온($25^{\circ}C$)에서의 증기압은 diazinon과 유사한 수준이었고, DDVP보다는 약 1,000배 정도 낮은 수치로 휘발에 의하여 환경에 영향을 미칠 가능성은 낮을 것으로 판단되었다. Flupyrazofos의 옥탄올/물 분배계수치를 보면(log Kow=5.24) 먹이연쇄를 통한 생물농축이 예상되나 비교적 가수분해가 빠르기 때문에 비록 수계에 노출된다고 하여도 그 가능성은 매우 낮을 것으로 사료된다.
Mixtures of carbon and silica (about 0.46${\mu}{\textrm}{m}$) which was synthesized by the hydrolysis of ethyl silicate, the molar ratio of silica/carbon was fixed as 1/10(weight ratio : 1/2), were nitrided in the temperature range 135$0^{\circ}C$~150$0^{\circ}C$. The phse of the product Si3N4 was $\alpha$ phase and the morphology was hexagnoal prism and the nitridation reaction was completed in 5 hrs at 150$0^{\circ}C$ or 7hrs at 145$0^{\circ}C$. The reaction rate above 150$0^{\circ}C$ was diffusion-controlled, following Jander equation. Activation energy Q was derived from the Arrhenius plot and the value was about 101kcal/mol. Axis ratio of Lattice constants(c/a) was 0.726 and unit volume was $\AA$3, the larger the molar ratio of carbon/Alkoxide was, the smaller the particle size of $\alpha$Si3N4 was.
새로운 16종의 ortho 이치환 benzenesulfonyl urea계 제초성 화합물인 N-2-(1-hydroxy-2-fluoroethyl)-6-치환(X)-benzenesulfonyl-N'-4,6-dimethoxypyrimidinyl-2-yl urea 유도체들을 합성하고 벼(Orysa sativa L.)를 위시하여 논 잡초인 강피(Echninochloa orizola) 및 올챙이고랭이(Scirpus juncoides)를 대상으로 측정된 제초활성값$(pI_{50})$과 ortho-치환기{X)들의 변화에 따른 물리-화학적 파라미터와 가수분해 반응 속도상수로 부터 구조-활성 관계(SAR)를 검토하였다. 잡초들의 제초활성에 미치는 물리-화학적 파라미터의 영향은 입체상수가 음의값$(Es,\;L_1,$ 및 $B_4<0)$이고 반응 속도상수는 양의 값(logk>0)으로 ortho-치환기에 의한 입체효과보다 반응속도 상수에 의존적이었다. 초종간의 선택성은 나타나지 않았으나, 강피>볍씨>올챙이고랭이>벼 3엽기의 순으로 halogen(2 및 5), methyl(15) 및 비(H)치환체(1) 등이 가장 큰 제초활성을 보였다. Ortho-치환기(X)는 전자를 밀수록 제초활성이 증가되었고 수용액 중에서 잔류성은 단축되었으며 pH 6.0의 $45^{\circ}C$에서 반감기(T1/2)는 14시간${sim}$58일 범위였다. 그리고 가수분해와 제초활성 반응이 유사한 경로로 진행될 것임을 예상 할 수 있었다.
The Silica-Carbon mixture was made with addition of carbon black in the composition which monodispersed spherical fine silica was formed by the hydrolysis of ethylsilicate, mole ratio of Carbon/Alkoxide was 3.1 and $\beta$-SiC powder was synthesized by reacting this mixture at 1,350~1,50$0^{\circ}C$ in Ar atmosphere. The results of this study are as follow : (1) The purity of synthesized $\beta$-SiC powder was above 99.98% and it was in cubic modification with lattice constant of 4.3476$\AA$. (2) The rate-controlling steps varied with the reaction temperature for the syntehsis of $\beta$-SiC in this study ; nucleation and growth of $\beta$-SiC at 1,350~1,40$0^{\circ}C$, interfacial reaction at 1,45$0^{\circ}C$ and diffusion described by Jander Equation at 1,50$0^{\circ}C$. (3) When the rate-determining step was nucleation and growth, the activation energy was about 87.8kcal/mol.
pH 7.0~14.0의 중성에서 강염기성 용액에 이르는 넓은 pH 범위에서 Cinnamonitrile의 알카리 가수분해 반응속도 상수를 $25^{\circ}C$의 50% methanol 물 혼합용매로 부터 측정하여 실험사실을 잘 설명할 수 있는 반응 속도식을 유도하여 가수분해 반응 메카니즘을 제안하고, 반응 속도론적으로 고찰 검토하였으며 (Z)형의 형태에 관하여 분자의 안정성과 반응성을 알아보기 위하여 cinnamonitrile의 분자궤도 함수를 EHT와 CNDO/2방법으로 계산하였다. (1) Cinnamonitrile의 전체 에너지 계산 결과로부터 ${\theta}_1$ 회전에 따르는 형태의 안정도는 (E)형을 포함하여 (E)-planar > (E)-gauche > (Z)-gauche > (Z)-planar이였고 (E)-gauche와 (Z)-gauche의 에너지 차는 1.94Kcal/mole이였다. 따라서 반응은 가장 안정한 (E)-planar의 $C_7({\alpha})$ 원자에 chydroxide 이온이나 물분자의 첨가로 ${\alpha}C-{\beta}C$ 결합이 분열하게 된다. (2) pH7.0~14.0 범위에서 측정한 반응속도상수로 부터 유도된 전체 반응속도식은 다음과 같다. $$k_t=k_o+k^{\prime}[OH^-]=({\frac{1.41{\times}10^{-14}+1.21{\times}10^{-7}/[H_3O^+]}{2.65{\times}10^{-7}+1.64/[H_3O^+]})+9.14{\times}10^9/[H_3O^+]$$ (3) 분자 궤도함수의 계산 결과와 반응 속도식을 토대로 하여 pH10.0~14.0에서는 hydroxide 이온의 첨가로 가수분해가 진행되는 Scheme(I)과 같은 Michael형의 친핵성 첨가반응 메카니즘을 그리고 pH7.0~10.0사이의 중성 용액중에서는 물분자의 첨가로 반응이 진행되는 Scheme(II)와 같은 가수분해 반응메카니즘을 제안하였다. (4) pH10.0~12.0사이의 약 알칼리성 용액중에서는 Scheme(I)과 Scheme(II)의 두 반응이 서로 경쟁적으로 일어나는 대단히 복잡한 일련의 가수분해 반응이 진행됨을 알았으며 분해 생성물은 공히 benzaldehyde와 methylnitrile 그리고 acetic acid 이였다. 앞으로의 과제는 cinnamonitrile 의 ${\alpha}{\cdot}{\beta}$ 탄소불포화 이중결합에 미치는 치환기에 의한 자유에너지 직선성의 상관관계와 물 L-cysteine 및 hydrogene cyanide 등의 서로 다른 친핵체들과의 반응으로 부터 이들의 친핵 첨가반응성을 검토하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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