Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Kinetic Studies on the Reaction of 4-Substituted-2,6-dinitrochlorobenzenes with Substituted Anilines in MeOH-MeCN Mixtures

MeOH-MeCN 혼합용매계에서 4-치환-2,6-이니트로 염화벤젠과 아닐린 치환체와의 반응에 대한 속도론적 연구

  • Dae-Ho Kang (Department of Science Education, Gyeongsang National University) ;
  • In-Sun Koo (Department of Science Education, Gyeongsang National University) ;
  • Jong Gun Lee (Department of Chemistry, Busan National University) ;
  • Ikchoon Lee (Department of Chemistry, Inha University, Incheon)
  • 강대호 (경상대학교 사대 과학교육과) ;
  • 구인선 (경상대학교 사대 과학교육과) ;
  • 이종건 (부산대학교 이과대학 화학과) ;
  • 이익춘 (인하대학교 이과대학 화학과)
  • Published : 1985.12.20
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Abstract

The rates of reaction between 4-substituted-2,6-dinitrochlorobenzenes with para-substituted anilines in methanol-acetonitrile mixtures were measured by conductometry. It was observed that the rate constant increases in the order of X = 4-$NO_2 {\gg}4-CN {\gg}4- CF_3$, where X is a substituent in the substrate. The rate constant also increases in the order of Y = p-O$CH_3{\gg}p- CH_3{\gg}H {\gg}p-Cl{\gg}m- NO_2$, where Y is a substituent in the aniline ring. Kinetic studies in the methanol-acetonitrile solvent system with various nucleophiles showed that the N-C bond forming step is making a great contribution to the overall second order rate constant. The electrophilic catalysis by methanol probably consists of the hydrogen bonding between alcoholic hydrogen and leaving chloride in the transition state. The nucleophilic catalysis by methanol may be ascribed to the formation of hydrogen bonds between alcoholic oxygen and hydrogens of amines in the transition state. All these experimental facts are supporting the operation of $S_N$Ar machanism with the second step being the rate determining. This mechanism can be successfully fitted to the PES model.

MeOH-MeCN 혼합용매계에서 4-치환-2,6-이니트로염화벤젠과 아닐린 치환제 사이의 친핵성 치환반응속도를 전기 전도법에 의해 측정하였다. 기질의 고리에 있는 치환기의 치환기변화에 따른 속도상수의 크기순서는 4-$NO_2{\gg}4-CN {\gg}$4-$CF_3$이었고, 아닐린 고리에 있는 치환기에 의한 속도상수의 크기는 p-O$CH_3 {\gg}p- CH_3{\gg}H {\gg}p-Cl{\gg}m-NO_2$ 순서였다. MeOH함량이 많은 용매에서 속도상수가 MeCN 함량이 많은 용매속에서의 속도상수보다 컸다. MeOH-MeCN 혼합용매계와 친핵체 변화에 대한 속도론적 연구로 볼 때 Cl의 이탈단계가 속도결정단계로 보여졌다. MeOH에 의한 친전자적 촉매작용은 알코올의 수소와 이탈기 염소원자 사이의 전이상태에서 수소결합 형성으로 이루어지고 친핵성 촉매작용은 전이상태에서 알코올의 산소와 아민의 수소사이의 수소결합에 의한 것으로 생각 되었다. 모든 이의 사실로 보아 본 반응은 제 2단계가 속도결정단계인 $S_N$Ar메카니즘으로 진행됨을 알 수 있고 이와 같은 메카니즘은 PES모형으로도 설명할 수 있다.

Keywords

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