Константы скорости реакции бензофеноноксида с кетонами и дикетонами
Константы скорости реакции бензофеноноксида с кетонами и дикетонами
Зиганшина С.Х., Хурсан С.Л., Назаров А.М., Калиниченко И.А.
Надежно установлено [1], что озонолиз ненасыщенных органических соединений протекает через стадию образования 1,2,3-триоксолана, который в дальнейшем распадается на карбонилоксид и кетон (или альдегид). 1,3-Циклоприсоединение карбонилоксида к связи C=O завершается образованием стабильного продукта озонолиза - 1,2,4-триоксолана. Таким образом, последняя реакция является важнейшей в механизме озонолиза олефинов, однако количественные данные о скорости этой реакции, а также о влиянии структуры реагентов на константу скорости практически отсутствуют. В настоящей работе методом импульсного фотолиза и кинетической спектрофотометрии измерены константы скорости реакции бензофеноноксида (БФО) с кетонами и дикетонами 1-14 в среде CH3CN и C6H6 при комнатной температуре.
БФО получали импульсным фотолизом растворов дифенилдиазометана, насыщенных кислородом воздуха [2]:
1PH3C: 3PH3C:+O2 PH3COO+PH3CN2 PH3COO+PH3COO PH3COO+RR’C=O |
1PH3C:+N2 3PH3C: PH3COO PH3C=O+N2 2PH3C=O=O2 1,2,4-триоксолан |
(1) (ST, TS) (2) (3) (4) (5) |
Начальная концентрация PH3CN2 во всех случаях составляла 1.8.10-4 моль/л. За расходованием БФО следили спектрофотометрически в растворе ацетонитрила на максимуме поглощения (410 нм), в бензоле - 415 нм [2].
Согласно схеме, убыль оптической плотности A, соответствующая расходованию БФО, описывается уравнением:
|
(I) |
где
коэффициент экстинкции
=1900
л/моль см [2], длина кюветы l=10 см, k4 -
константа скорости реакции рекомбинации
БФО. В ацетонитриле k4=1.8.107 л/моль·с, в
бензоле k4=7.107 л/моль с [3].
Методом нелинейного регрессионного анализа, используя известные значения А0 и k(2), находили константы k(1), линейно зависящие от концентрации RR’C=O. Из тангенса угла наклона этих зависимостей определяли абсолютные константы скорости взаимодействия БФО с кетонами k5 (табл.).
Таблица. Абсолютные константы скорости реакции БФО с карбонильными соединениями при 293 К.
Соединение |
[RR’CO], моль/л |
Среда |
k5, л/моль.с |
|
8.6.10-25.3 10-1 1.10-16 10-1 |
CH3CN C6H6 |
(0.80.2) .103 (1.40.9) .103 |
|
1.10-39 10-2 |
CH3CN |
(2.030.41) .103 |
|
5.10-41.5 10-1 |
C6H6 |
(21) .103 |
|
1.10-32.4 10-1 5.10-41.5 10-1 |
CH3CN C6H6 |
(2.50.2) .103 (1.80.8) .103 |
|
1.10-32 10-1 1.10-31 10-1 |
CH3CN C6H6 |
(4.70.6) .103 (62) .103 |
|
5.10-43 10-2 5.10-43 10-2 |
CH3CN C6H6 |
(73) .103 (123) .103 |
|
1.10-31 10-2 1.10-31 10-2 |
CH3CN C6H6 |
(7.00.5) .103 (3020) .103 |
|
5.10-31 10-1 5.10-31 10-1 |
CH3CN C6H6 |
(3.70.3) .104 (6.72.4) .104 |
|
5.10-31 10-1 |
CH3CN |
(112) .104 |
|
1.10-45 10-3 |
C6H6 |
(184) .105 |
|
5.10-41 10-2 2.5.10-41.5 10-1 |
CH3CN C6H6 |
(2.00.4) .105 (196) .105 |
|
1.10-42 10-5 |
CH3CN |
(62) .105 |
|
3.10-41 10-2 |
CH3CN |
(11.21.5) .105 |
|
5.10-63 10-5 5.10-85 10-6 |
CH3CN C6H6 |
(1900700) .105 (70001400) .105 |
Результаты
исследования свидетельствуют, что
кетоны характеризуются умеренной
реакционной способностью: константа
скорости их взаимодействия с БФО
находится в интервале 103105
л/моль.с. Повышенная реакционная
способность наблюдается у циклопентанона
2, по-видимому, вследствие снятия в ходе
реакции напряжения пятичленного цикла,
создаваемого sp2-гибридизованным атомом
углерода.
Дикетоны
характеризуются значительно более
высокими константами скорости: ~105108
л/моль.с. Аномально высокая реакционная
способность дикетонов по отношению к
БФО не укладывается в общие представления
о механизме реакции карбонилоксидов с
карбонильной группой. По-видимому, для
дикетонов, имеющих подвижную С-Н связь,
реализуется иной механизм взаимодействия.
По нашим данным, константа скорости
гибели БФО в присутствии карбоновых
кислот резко возрастает: эффективная
константа скорости первого порядка
лежит в интервале 108
109
л/моль.с. Дикетоны, являющиеся сильными
С-Н кислотами, могут реагировать с БФО
по аналогичному механизму. По-видимому,
первой стадией этого механизма является
электрофильная атака карбонилоксидом
атома углерода, находящегося между
карбонильными группами. Действительно,
наблюдается прямая пропорциональность
между кислотностью дикетонов и константой
скорости реакции БФО с дикетонами. Чем
выше кислотность органического субстрата,
тем больше степень закомплексованности
БФО и тем возможно больше константа
скорости комплексообразования, что и
приводит к увеличению константы скорости
гибели БФО по первому порядку.
Список литературы
Bailey P.S. Ozonization in organic chemistry. V. 1. N.Y.: Acad. Press, 1978. 272 p.
Назаров А.М., Чайникова Е.М., Хурсан С.Л. и др. // Известия РАН. Сер. хим. 1998. № 7. С. 1329-1332.
Nazarov A.M., Chainikova E.M., Khursan S.L. et al. // React. Kinet. Catal. Lett. 1998. V. 65. № 2. P. 311-314.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.bashedu.ru