Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Studies on the Quaternization of Tertiary Amines (Ⅱ). Kinetics and Mechanism for the Reaction of Substituted Phenacyl Bromides with Substituted Pyridines

3차 아민의 4차화반응에 관한 연구 (제2보). 치환 브롬화페나실류와 치환 피리딘류와의 반응에 관한 반응속도론적 연구

  • Yoh Soo Dong (Department of Chemistry, Teacher's College, Kyungpook National University) ;
  • Kwang Taik Shim (Department of Chemical Engineering, Junior College of Technology) ;
  • Lee Kyung A (Department of Chemistry, Teacher's College, Kyungpook National University)
  • 여수동 (경북대학교 사범대학 화학교육과) ;
  • 심광택 (울산공업전문대학 화공과) ;
  • 이경아 (경북대학교 사범대학 화학교육과)
  • Published : 1981.04.30
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Abstract

Kinetics and mechanism for the reaction of substituted phenacyl bromides with substituted pyridines have been determined at 25, 35 and $45^{\circ}C$ in methanol and dimethylformamide by the conductivity method. The rate constants for the reaction of various pyridines with phenacyl bromide shown that electron-donating substituents in the pyridine increase the rate, while electron-attracting one decrease in both solvents. The effect of substituents in substrate, the rate being increased by electron-attracting substituents. This is as expected for nucleophilic attack of amines on the carbon atom. Isokinetic and $Br{\psi}nsted$ linear relationship were shown in the reaction of phenacyl bromide with pyridines in both solvent in which isokinetic temperature were obtained 614, $202^{\circ}K$ and ${\beta}$ values were 0.29, 0.36 in methanol and dimethylformamide respectively. In the case of the reaction of substituted phenacyl bromide with pyridines, isokinetic temperature decreases with increasing electron-attracting ability of the substituents in the phenacyl bromide, while the ${\beta}$ values were reverse. From the above results, it can be inferred that N…C bond formation decreases progressively from p-chloro- to p-methoxyphenacyl bromide and the bond formation predominates in DMF than methanol. The ${\rho}$ values of Hammett equation of the reaction of phenacyl bromide with substituted pyridines are negative in both solvent, but its value was larger negative in DMF than methanol and the ${\rho}$ value of that of substitutted substrates with pyridine was 0.3, the low value is ascribed to direct $S_N2$ attack of the nitrogen atom in pyridine ring at the methylene carbon.

치환 브롬화페나실과 치환 피리딘과의 반응속도를 메탄올과 DMF 용매중, 25∼$45^{\circ}C$의 온도범위에서 전기전도도법으로 측정하였다. 그 결과 두 용매 다 같이 치환 피리딘에서는 전자를 주는 기가 치환되었을 경우 반응속도 상수는 컸으며, 반대로 전자를 끄는 치환기일 경우는 반응속도 상수가 작았다. 기질에서의 치환기 효과는 핵에 전자를 끄는기가 치환되었을 경우 반응속도는 증가하였다. 이 사실들은 탄소원자에 아민이 친핵적으로 공격한다는 것을 알 수 있다. 브롬화페나실과 피리딘의 반응에서 보여준 등속온도는 메탄올과 DMF에서 각각 614와 $202^{\circ}K$였고 $Br{\phi}nsted {\beta}$값은 0.29와 0.36이었다. 치환 브롬화페나실과 피리딘과의 반응의 경우는 등속온도는 전자를 끄는 치환기일 수록 감소하였으며, ${\beta}$값은 그 반대였다. 위의 결과로부터 p-Cl에서 p-MeO 브롬화페니실로 감에 따라 N…C 결합형성이 점차적으로 줄어들고 있으며 결합 형성은 DMF가 메탄올보다 우세하게 진전함을 추측할 수 있다. 치환 피리딘의 경우 Hammett식의 ${\rho}$값은 양 용매에서 모두 부(-)의 값을 가졌다. 핵 치환 브롬화페나실에서의 ${\rho}$값은 0.3의 적은 값이었으며 이는 메틸렌탄소에 피리딘의 질소 원자가 직접적으로 $S_N2$공격을 한다고 생각된다.

Keywords

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