• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권5호
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• pp.1551-1555
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• 2012

Second-order rate constants ($k_N$) have been measured spectrophotometrically for the reactions of benzyl 2-pyridyl carbonate $\mathbf{7}$ and $t$-butyl 2-pyridyl carbonate $\mathbf{8}$ with a series of alicyclic secondary amines in $H_2O$ at $25.0^{\circ}C$. Substrate $\mathbf{8}$ is less reactive than $\mathbf{7}$. Steric hindrance exerted by the bulky $t$-Bu group of $\mathbf{8}$ has been suggested to be responsible for the decreased reactivity. The Br${\o}$nsted-type plots for the reactions of $\mathbf{7}$ and $\mathbf{8}$ are linear with ${\beta}_{nuc}=0.49$ and 0.44, respectively, which is typical for reactions reported previously to proceed through a concerted mechanism. Aminolyses of $\mathbf{7}$ and $\mathbf{8}$ were expected to proceed through a zwitterionic tetrahedral intermediate $T^{\pm}$, which would be stabilized through an intramolecular H-bonding interaction. However, the kinetic results suggest that the reactions proceed through a concerted mechanism. The H-bonding interaction in $T^{\pm}$ has been suggested to accelerate the rate of leaving-group expulsion from $T^{\pm}$. Another factor that might accelerate expulsion of the leaving group is the "push" provided by the RO group in $T^{\pm}$ through resonance interactions. Thus, it has been concluded that the enhanced nucleofugality through the H-bonding interaction and the "push" provided by the RO group forces the reactions to proceed through a concerted mechanism.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권10호
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• pp.3253-3257
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• 2012

Second-order rate constants for the reactions of phenyl Y-substituted-phenyl carbonates 5a-g with Z-substituted-phenoxides ($k_{Z-PhO^-}$) have been measured spectrophotometrically in 80 mol % $H_2O$/20 mol % DMSO at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. 4-Nitrophenyl phenyl carbonate (5e) is up to 235 times more reactive than 4-nitrophenyl benzoate (4e). The Br$\o$nsted-type plot for the reactions of 5e with Z-substituted-phenoxides is linear with ${\beta}_{nuc}=0.54$, which is typical for reactions reported previously to proceed through a concerted mechanism. Hammett plots correlated with ${\sigma}^o$ and ${\sigma}^-$ constants for the reactions of 5a-f with 4-chlorophenoxide exhibit highly scattered points. In contrast, the Yukawa-Tsuno plot results in an excellent linear correlation with ${\rho}_Y=1.51$ and r = 0.52, indicating that the leaving-group departure occurs at the rate-determining step (RDS). A stepwise mechanism, in which leaving-group departure occurs at RDS, has been excluded since the incoming 4-$ClPhO^-$ is more basic and a poorer nucleofuge than the leaving Y-substituted-phenoxides. Thus, the reaction has been concluded to proceed through a concerted mechanism. Our study has shown that the modification of the nonleaving group from benzoyl to phenyloxycarbonyl causes a change in the reaction mechanism (i.e., from a stepwise mechanism to a concerted pathway) as well as an increase in the reactivity.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권8호
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• pp.2719-2723
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• 2012

A kinetic study is reported for nucleophilic substitution reactions of benzyl 4-pyridyl carbonate 6 with a series of alicyclic secondary amines in MeCN. The plot of pseudo-first-order rate constant ($k_{obsd}$) vs. [amine] curves upward, which is typical for reactions reported previously to proceed through a stepwise mechanism with two intermediates (i.e., a zwitterionic tetrahedral intermediate $T^{\pm}$ and its deprotonated form $T^-$). Dissection of $k_{obsd}$ into the second- and third-order rate constants (i.e., $Kk_2$ and $Kk_3$, respectively) reveals that $Kk_3$ is significantly larger than $Kk_2$, indicating that the reactions proceed mainly through the deprotonation pathway (i.e., the $k_3$ process) in a high [amine] region. This contrasts to the recent report that the corresponding aminolysis of benzyl 2-pyridyl carbonate 5 proceeds through a forced concerted mechanism. An intramolecular H-bonding interaction was suggested to force the reactions of 5 to proceed through a concerted mechanism, since it could accelerate the rate of leaving-group expulsion (i.e., an increase in $k_2$). However, such H-bonding interaction, which could increase $k_2$, is structurally impossible for the reactions of 6. Thus, presence or absence of an intramolecular H-bonding interaction has been suggested to be responsible for the contrasting reaction mechanisms (i.e., a forced concerted mechanism for the reaction of 5 vs. a stepwise mechanism with $T^{\pm}$ and $T^-$ as intermediates for that of 6).

• 대한화학회지
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• 제52권3호
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• pp.217-222
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• 2008

본 논문에서는 반응 매질의 부피가 촉매 반응 속도에 미치는 영향을 조사하였다. 단순하지만 정확한 모델에 대한 연구로부터 촉매 반응의 반응 속도 계수는 매질의 부피가 줄어들 수록 증가함을 알게 되었다. 평균 반응속도 상수(average reaction rate constant)는 Collins-Kimball 속도 상수의 일반화 된 형태로 얻어졌는데, 속도 상수는 부피의 효과를 보정해주는 인자를 포함하고 있다. 조사한 모델의 반응물 농도는 전통적 화학 반응론에서 예측되는 지수함수적 감소와는 상당한 차이를 보이는데 이는 기존 화학 반응속도론에서는 무시되는 반응분자 공간 분포의 비평형 확산운동(non-equilibrium diffusive dynamics)의 효과 때문이다. 반응 매질의 부피 가 유한한 점을 고려하면, 반응 시간이 충분히 오래 지났을 때, 기존의 확산지배 반응에서는 예측 되는 않는 지수 함수적 농도 감소가 얻어지는데, 그 속도 상수 역시 반응매질 크기에 의존한다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권7호
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• pp.2001-2005
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• 2013

The second-order rate constants ($k_{OH^-}$) for the reactions of Y-substituted-phenyl diphenylphosphinates (4a-4i) with $OH^-$ in $H_2O$ at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$ have been measured spectrophotometrically. Comparison of $k_{OH^-}$ with $k_{EtO^-}$ (the second-order rate constants for the corresponding reactions with $EtO^-$ in ethanol) has revealed that $EtO^-$ is less reactive than $OH^-$ although the former is ca. 3.4 $pK_a$ units more basic than the latter, indicating that the reactivity of these nucleophiles is not governed by their basicity alone. The Br${\o}$nsted-type plot for the reactions of 4a-4i with $OH^-$ is linear with ${\beta}_{lg}$ = -0.36. The Hammett plot correlated with ${\sigma}^-$ constants results in a slightly better correlation than that correlated with ${\sigma}^{\circ}$ constants but exhibits many scattered points. In contrast, the Yukawa-Tsuno plot for the same reactions exhibits an excellent linear correlation with ${\rho}$ = 0.95 and r = 0.55. The r value of 0.55 implies that a negative charge develops partially on the O atom of the leaving group. Thus, the reactions of 4a-4i with $OH^-$ have been concluded to proceed through a concerted mechanism.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.161-168
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• 2015

평면내 곡선교량은 편심하중뿐만 아니라 자중만으로도 비틀림하중을 받게 되고, 이는 지점부 부반력 발생의 원인이 된다. 본 논문에서는 경간장 48.8m를 가지는 단경간 곡선강박스 거더교량에 대해 내부곡률각도를 0.49~1.35rad으로 조정하면서 곡률효과에 따라 지점에서 발생하는 수직반력을 분석하였다. 부반력 발생가능성을 고려하여 반력 크기 및 방향을 예측하기 위해 곡선교량 상부구조를 각 독립된 요소로 분리하여 반력산정식을 해석적으로 개발하였다. 콘크리트 바닥판 및 강재 하부플랜지는 각각 면의 차원을 가지는 기학학적 환형섹터로, 수평면내에서 폭이 좁게 투영되어 나타나는 상부플랜지 및 복부판은 선의 차원을 가지는 기하학적 호로 가정되었다. 제안된 반력산정식의 형식은 비교적 단순하고 그 예측값은 유한요소해석으로 얻은 값과 비교하였을 때 오차가 1% 수준으로 잘 일치하였다.

• 대한화학회지
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• 제31권2호
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• pp.133-142
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• 1987

시클로로펜타디엔과 메틸기로 치환된 알렌의 산 및 에스테르간의 (4+2)고리화반응에서 입체 선택성을 $\pi$-비결합상호작용($\pi$-NBI)을 적용하여 고찰하였다. 열반응에서는 diene(LUMO)-dienophile (HOMO)만을 고려한 2-FMO방법이, 산촉매반응에서는 diene (HOMO)-dienophile (LUMO)상호작용만을 고려한 2-FMO방법이 이들의 입체선택성의 결정에 중요하였다. cumulated diene계의 친디엔체에서 메틸 치환기는 알렌구조와 through-bond 상호작용에 의해 $\pi$-isoconjugate diene 구조를 형성하여 컨쥬게이션기로 작용하며 FMO의 에너지에 narrowing effect를 주고 있으나 이같은 $\pi$-isoconjugated diene 구조를 만들 수 없는 친디엔체에서는 메틸기가 단순히 전자주는기로 작용한다. 열반응에서 입체선택성은 에틸렌 분자와 마찬가지로 메틸 치환기의 $\pi$-비결합 2차궤도 상호작용($\pi$-NSOI)에 의해서 좌우되었다.

• 대한화학회지
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• 제61권4호
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• pp.204-210
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• 2017

이 연구에서는 2009개정 교육과정 및 화학 I 교과서에 제시된 전자 이동 모델과 산화수 변화 모델의 서술방식을 분석하고, 화학교육전공 교사들을 대상으로 각 모델의 제한 조건에 대한 인식을 알아보았다. 교육과정과 교과서에서는 전자 이동 모델, 산화수 변화 모델을 제시하고 있으나, 각 모델의 제한 조건을 무시한 혼성 모델도 있었다. 혼성 모델은 공유결합 물질의 산화 환원 반응을 전자 이동 모델로 기술하거나 산화수 개념으로 설명하는 경우에도 가상적인 전자 이동과 실제적인 전자 이동을 혼동하게 하는 문제를 가진다. 산화 환원 반응에 대한 화학교육전공 교사들의 인식을 조사하기 위하여 설문지 및 면담을 실시하였다. 연구 결과, 많은 교사들이 각 모델의 제한 조건을 인식하지 못하고 있었으며, 혼성 모델로 인해 산화 환원 반응을 산 염기반응과 구분하는데 어려움을 가지는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권6호
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• pp.713-719
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• 2014

4성분계 다중반응이 반응증류 탑 내에서 발생할 때 증류거동의 변화를 시각화 방법을 통해 분석하였다. 시각화 방법이란 단순 증류의 물질수지에 각 반응에 의한 벡터를 추가하고 이를 공간상에 표현하는 것으로 각 단에서 혼합물의 조성 변화 및 반응의 진척도를 직관적으로 알 수 있다. 또한 이를 통해 주어진 운전조건에서 필요한 총 단수 및 최적반응 단의 위치를 결정할 수 있다. 본 연구에서는 에틸렌글리콜(Ethylene glycol) 생산공정을 시각화 방법을 통해 분석하였다. 제안된 시각화 방법을 사용하여 복잡한 실험이나 공정모사 없이 4성분계 다중반응증류 공정에 대한 타당성 평가 및 분석이 가능하다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제20권6호
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• pp.73-82
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• 2012

The main and side reactions of the three selective catalytic reduction (SCR) reactions with ammonia over a vanadium-based catalyst have been investigated using synthetic gas mixtures in the temperature range of $170{\sim}590^{\circ}C$. The three SCR reactions are standard SCR with pure NO, fast SCR with an equimolar mixture of NO and $NO_2$, and $NO_2$ SCR with pure $NO_2$. Vanadium based catalyst has no significant activity in NO oxidation to $NO_2$, while it has high activity for $NO_2$ decomposition at high temperatures. The selective catalytic oxidation of ammonia and the formation of nitrous oxide compete with the SCR reactions at the high temperatures. Water strongly inhibits the selective catalytic oxidation of ammonia and the formation of nitrous oxide, thus increasing the selectivity of the SCR reactions. However, the presence of water inhibits the SCR activity, most pronounced at low temperatures. In this study, the experimental results are analyzed by means of a dynamic one-dimensional isothermal heterogeneous plug-flow reactor (PFR) model according to the Eley-Rideal mechanism.