Abstract
Preparative and kinetic photochemical reactions of several benzanilides were studied. Several substituted benzanilides were synthesized by acylation of substituted anilines with substituted benzoyl chlorides. While benzanilide gave a photo-Fries type reaction product, 2-chlorobenzaniline, 2-bromobenzanilide, and 2-methoxybenzanilide gave a photocyclization reaction product, phenanthridone. Since 8-chlorophenanthridone was obtained from 2,2'-dichlorobenzanilide, the carbonyl phenyl is the excited site. Quantum yield of photocyclization of 2-chlorobenzanilide, 2'-chlorobenzanilide, and 2-methoxybenzanilide were obtained. 2-Chlorobenzanilide was photocyclized effectively and 2'-chlorobenzanilide ineffectively. Since the oxygen present in the reaction medium retarded the photocyclization reaction of 2-chlorobenzanilide, the triplet state of 2-chlorobenzanilide is involved. The mechanism of the photocyclization of 2-chlorobenzanilide is suggested: $\pi-complex$ between carbonyl phenyl and N-phenyl was formed from the triplet state of 2-chlorobenzanilide; neighbour phenyl (N-phenyl) assists for leaving of chlorine from carbonyl phenyl to make an intermediate, cyclized conjugated radical, because electron donating group on the N-phenyl ring accelerated the reaction; hydrogen detachment from the intermediate is obviously not a rate determined step because there was no isotope effect on the rate of photocyclization. The photocyclization reaction rate of 2-methoxybenzanilide was faster in the presence of oxygen than in the absence of oxygen. Thus, the singlet excited state of 2-methoxybenzanilide is involved in the reaction. Probably, the intermediate, methoxyhydro-phenanthridone is oxidized by oxygen in the medium to give phenanthridone.
몇가지 벤즈아닐리드류를 합성하여 광반응시킨 후 생성물을 분리하고 그 구조를 결정하였다. 벤즈아닐리드 자체는 광고리화 안되고 Photo-Fries형 생성물을 주었지만 2-chlorobenzaniline, 2-bromobenzanilide, 및 2-methoxybenzanilide는 질소기류하에서 광고리화하여 모두 phenanthridone을 생성하였다. 2-chloro-2-nitrobenzanilide는 광고리화되지 않았다. 니트로기가 페닐고리에 도입되니 들뜬상태의 에너지가 낮아서 광고리화 안되었다. 2,2'-dichlorobenzanilide가 광고리화 되어 8-chlorophenanthridone이 되는 것으로 보아 들뜬 부분은 카르보닐쪽의 페닐 부분인것을 알 수 있었다. 2'-위치에 Cl이 있는 경우에도 광고리화 되었다. 2-chlorobenzanilide나 2'-chlorobenzanilide에 대하여 몇가지 용매중에서 광고리화 양자수득률을 구하였는데, 2-chlorobenzaniline는 효과적으로, 2'-chlorobenzanilide는 비효과적으로 광고리화 되었다. 대체로 비극성용매중에서 또 저점성용매중에서 양자수득률이 좋았다. 2-chlorobenzaniline가 광고리화 될때 산소의 영향을 시험하였는데, 산소가 존재하는 데서 광고리화가 잘 안되었다. 따라서 이때 삼중상태가 상관하는 것을 알았으며 전이상태는 염소원자가 떨어져 나가고 이때 이웃 페닐고리가 도우는 메카니즘을 제안한다. 삼중상태의 2-chlorobenzaniline에서 카르보닐쪽의 페닐과 N-페닐의 도움으로 카르보닐쪽의 페닐에 붙은 염소원자 떨어져나가 중간체인 컨쥬게이션된 라디칼이 된다. 이 라디칼에서 수소원자가 떨어져 나가 phenanthridone이 되는데, 이 단계는 속도결정단계가 아니다. 왜냐하면, 이 광고리화 반응에서 수소대신 중수소를 치환해도 속도에는 영향이 없기 때문이다. 2-methoxybenzanilide가 광고리화 될때는 산소가 존재하니 반응이 빨라졌다. 이는 단일 상태가 상관하는 것 같으며 산소가 중간체를 산화하여 반응을 촉진하는 것 같다.