Kim, Wang Gi;Kim, Yong Bin;Kim, Chang Gon;Lee, Bon Su
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.22
no.4
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pp.395-400
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2001
The effects of ortho- (R = H and CH3) and Y-substituents (Y = OCH3, CH3H and CN), which are directly attached to the carbonyl carbon, on the protonation equilibria of the para-X-substituted benzoyl derivatives, 4-X -2, 6-di-R-C6H2-C(=O)-Y, are investigated theoretically using the B3LYP method with 6-31+G* basis set. Structurally, both of the (B) and (BH+ ) forms in the species with R = H are nearly coplanar regardless of the Y-substituents implying that the steric repulsion between Y-substituent and R = H is relatively small. In the species with R = CH3 , the tortional angle (Θ) between the carbonyl moiety and aryl ring varies from zero to near right angle depending on the degree of steric repulsion between Y and R = CH3 and the resonance demand. However the reaction energies, ΔG°, for the protonation processes are more favorable for R = CH3 than for R = H due to stronger electron donating effect of R = CH3 , although the species with R = CH3 are unfavorable sterically. On the other hand, the Hammett type plots are progressively better correlated with б+ than with б values on going from Y = OCH3 to Y = CN for both species with R = H and CH3 indicating that the degree of resonance delocalization between carbonyl moiety and X-substituent is increased for a more electron accepting Y-substituent. Nevertheless the effects of R = CH3 on the magnitude of Hammett type reaction constants ( б or б+ ) are not much different from those of R = H.
Kinetic studies for the reactions of Y-aryl phenyl chlorothiophosphates with X-pyridines have been carried out in acetonitrile at $35.0^{\circ}C$. The Hammett and Bronsted plots for substituent X variations in the nucleophiles are biphasic concave upwards with a break point at X = 3-Ph, while the Hammett plots for substituent Y variations in the substrates are biphasic concave downwards (and partially upwards) with a break point at Y = H. The signs and magnitudes of the cross-interaction constant (${\rho}_{XY}$) are strongly dependent upon the nature of substituents, X and Y. The proposed mechanism is a stepwise process with a rate-limiting step change from bond breaking with the weaker electrophiles to bond formation with the stronger eletrophiles. The nonlinear free energy correlations of biphasic concave upward plots for substituent X variations in the nucleophiles are rationalized by a change in the attacking direction of the nucleophile from a backside with less basic pyridines to a frontside attack with more basic pyridines.
A series of substituted styryl 4-methoxy-1-naphthyl ketones [(2E)-1-(4-methoxy-1-naphthyl)-3-phenyl-2-propen-1-ones] were synthesized using facile method of microwave assisted condensation reaction. The yield of chalcones is more than 90%. They are characterized by their physical constants, micro analysis, infrared (KBr, 4000-400 cm?1) and NMR both 1H and 13C spectral data. From infrared spectra, the s-cis and s-trans stretching vibrations of carbonyl group, from NMR spectra the ethylenic proton and carbon chemical shifts (ppm) are assigned. These spectral data are correlated with various Hammett substituent constants. From the results of statistical analysis the effect of substituents on CO, ? and ? proton and carbons are explained.
The increase of B-type hydrogen bonding character between the hydrogen atom($H{\gamma}$) of methylene group in 1-(phenoxymethyl)benzotriazole (1) and 1-(thiophenoxymetyl)benzotriazole (2) derivatives, and solvents was caused by some factors such as;electron withdrawing strength (${\rho} > 0$) of X-substituent; local diamagnetic effect by Y atom (Y = O(1) > S(2)) with adjacent methylene group; and solvent polarity parameter ($E_T$ = Kcal/mol; acetone; 42.2 > chloroform; 39.0). From the basis on the findings, linear free energy relationship (LFER) components on the substituent chemical shift of methylene group ($CH_2-SCS$) in (1) exhibited a tendency that resonance(R)-effect was much larger than field(F) (or inductive(I))-effect in acetone and that the electrical effects were depend upon the solvent.
The geometrical structures of pyridazin-3-one derivatives (4,5-dihalopyridazin-3-one and 4-halo-5- alkoxypyridazin-3-one) with various functional and substituent groups were fully optimized using the ab initio Hartree-Fock (HF) and second order Moller-Plesset perturbation (MP2) methods. At the N2-, C4-, and C5- positions on the pyridazin-3-one rings, the structural and electronic features pertaining to the variations of the functional and substituent groups were analyzed, respectively. The trends in the variation of the bond lengths, atomic charges, and energetics (relative energy, binding energy) of the derivatives induced by changing the electron donating functional groups (X1 = OMe, OEt) to electron withdrawing groups (X1 = Cl, NO2) were examined. The variations of the bond lengths, atomic charges, and binding energies with the electron withdrawing strength of the substituent groups (Y = Me → F) were also investigated.
1-Alkenyl-2,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate ionic liquids having an olefinic substituent were synthesized and characterized. Among them, [AMMIm]BF4 with an allyl group showed lower viscosity, higher ionic conductivity, and a wider electrochemical window compared with its analogue having a saturated alkyl substituent. An EDLC with [AMMIm]BF4 showed better performance than that with [PMMIm]BF4, too.
In this paper, the study of various ortho- and meta-substituted Magnolol derivatives is presented. The reaction enthalpies related to three antioxidant action mechanisms HAT, SET-PT and SPLET for substituted Magnolols have been calculated using DFT/B3LYP method in gas-phase and water. Calculated results show that electron-withdrawing substituents increase the bond dissociation enthalpy (BDE), ionization potential (IP) and oxidation/reduction enthalpy (O/RE), while electron-donating ones cause a rise in the proton dissociation enthalpy (PDE) and proton affinity (PA). In ortho- position, substituents show larger effect on reaction enthalpies than in meta-position. In comparison to gas-phase, water attenuates the substituent effect on all reaction enthalpies. In gas-phase, BDEs are lower than PAs and IPs, i.e. HAT represents the thermodynamically preferred pathway. On the other hand, SPLET mechanism represents the thermodynamically favored process in water. Results show that calculated enthalpies can be successfully correlated with Hammett constants (${\sigma}_m$) of the substituted Magnolols. Furthermore, calculated IP and PA values for substituted Magnolols show linear dependence on the energy of the highest occupied molecular orbital ($E_{HOMO}$).
Kinetic studies on the reactions of Y-S-aryl phenyl phosphonochloridothioates with X-pyridines have been carried out in MeCN at $55.0^{\circ}C$. The Hammett and Bronsted plots for substituent X variations in the nucleophiles are biphasic concave upwards with a break point at X = H. The Hammett plots for substituent Y variations in the substrates are biphasic concave upwards with a break point at Y = H, and the sign of ${\rho}_Y$ is changed from unusual negative (${\rho}_Y$ < 0) with the weaker electrophiles to positive (${\rho}_Y$ > 0) with the stronger electrophiles. The stepwise mechanism is proposed on the basis of the ${\rho}_X$, ${\beta}_X$, and ${\rho}_{XY}$ values as follows: a ratelimiting leaving group departure from the intermediate involving a frontside attack and product-like TS for the stronger nucleophiles and weaker electrophiles; a rate-limiting leaving group departure from the intermediate involving a backside attack and product-like TS for the weaker nucleophiles and electrophiles; a rate-limiting bond formation involving a frontside attack for the stronger nucleophiles and electrophiles; a rate-limiting bond formation involving a backside attack for the weaker nucleophiles and stronger electrophiles. The substituent effects of X and Y on the pyridinolysis mechanisms of $R_1R_2P$(=S)Cl-type substrates are discussed.
This paper presents the electrochemistry and molecular orbital (MO) picture of a series of conformationally-restricted thioxantone derivatives. A series of $C_2-substituted$ thioxanthones were examined to probe the electronic influence of the substituent on the electrooxidation and electroreduction sites (i.e., on the electron densities at the 10-and 9-positions), respectively. In the presence of "electrophoric" groups such as C=O and S, characteristic electrochemical reduction and oxidation responses are observed. The electrochemical reaction was diffusion-controlled, because the $I_p/{\upsilon}^{1/2}$ ratio was constant for the anodic and cathodic wave of thioxantone derivatives. These substituent effects are presented in terms of correlations of oxidation (or reduction) potentials with the highest occupied molecular orbital (HOMO), or lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) energies, respectively. There is good correlation between energies of the HOMO vs. $E_{pa}^{(+)}$ and energies of the LUMO vs. $E_{pc}^{(-)}$. Frontier Molecular Orbital (FMO) is changed by the functional group of thioxanthones. FMO energy level was offered us the information about the electron transfer direction, and the coefficient of FMO was offered the information about the electron transfer position. Sulfur atom has an important effect on oxidation potential, $E_{pa}^{(+)}$ and the carbonyl carbon has an important effect on reduction potential, $E_{pc}^{(-)}$. Therefore we were appreciated that the contribution of sulfur atom for the $E_{pa}^{(+)}$ and HOMO energies is larger than the contribution of carbonyl group for the $E_{pc}^{(-)}$ and LUMO energies.
Son, Chang Guk;Jeon, Yeong A;Lee, Sun Gi;Kim, Chang Geon;Kim, Chan Gyeong;Lee, Ik Chun
Bulletin of the Korean Chemical Society
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v.21
no.12
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pp.1202-1206
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2000
Transmission of substituent effects through 5-membered heteroaromatic rings is investigated theoretically at the RHF/6-31+G and B3LYP/6-31+G levels using the equilibria for the $OH^- addition to five-membered heteroaromatic aldehydes (5MHA). The transmission efficiency (S) in 5MHA(A) increases in the order NH>O>S>PH but the order exactly reverses in 5MHA($T^-$). This is originated by the delocalizability of the ${\pi}$ lonepair on Y, $$n_\pi$(Y)$. A better correlation is obtained with ${\sigma}_p^-$ in the Hammett plots with positive slope, $p_z$ > 0, indicating that the substituent (Z) effects are not transmitted by a direct conjugation. The magnitude of $p_z$ for Y=NH is the largest among the heteroaromatic systems, which is consistent with the largest transmission efficiency change $({\Delta}S)$. The equilibria for the addition processes are favorable in the gas phase $({\Delta}G^o<0)$, which reverses to unfavorable in aqueous solution $({\Delta}G^o>0)$ due to the relatively large salvation energy of $OH^-$ in the initial state in aqueous solution. The orders of ${\Delta}G^o$ and $p_z$ in the gas phase are almost maintained in solution.
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