A Kinetic Study on Aminolysis of 2-Pyridyl X-Substituted Benzoates: Effect of Changing Leaving Group from 4-Nitrophenolate to 2-Pyridinolate on Reactivity and Mechanism
作者:Jong-Pal Lee、Ae-Ri Bae、Li-Ra Im、Ik-Hwan Um
DOI:10.5012/bkcs.2010.31.12.3588
日期:2010.12.20
Summary of second-order rate constants ( k N ) for nucleophilicsubstitution reactions of 4-nitrophenyl benzoate 1c and 2-pyridyl ben-zoate 8c with alicyclic secondary amines in H 2 O at 25.0 ± 0.1 o C a entry Amines10 2 k N /M ‒1 s ‒1 1c 8c 1 piperidine 594 3682 3-methylpiperidine - 2803 piperazine 85.2 27.94 1-(2-hydroxyethyl)piperazine 19.5 8.515 morpholine 8.76 3.426 N-formylpiperazine 1.00 0.906
光谱法测定了2-吡啶基 X-取代苯甲酸酯8a-e与一系列脂环族仲胺在$H_2O$中$25.0\pm}0.1^\circ}C$下的亲核取代反应的二级速率常数$k_N$。8a-e反应的$k_N$值略小于相应的4-硝基苯基 X-取代苯甲酸酯1a-e的反应(例如,$kN^1a-e}/k_N^8a-e}$ = 1.1 ~ 3.1),尽管8a-e中的2-吡啶醇比1a-e中的4-硝基苯酚大约4.5 $pK_a$单位更基本。8c(X = H)的胺解反应的Br$\o$nsted型图是线性的,$\beta_nuc}$ = 0.77,$R^2$ = 0.991(图1),这是典型的通过逐步机制进行的反应,其中偶极四面体中间体$T^\pm}$的分解是速率决定步骤(RDS),例如,4-硝基苯甲酸酯1c的胺解反应。8a-e与哌啶反应的Hammett图由两条相交的直线组成(图2),即,对于具有供电子基团(EDG)的底物,$\rho$ = 1.71,而对于具有吸电子基团(EWG)的底物,$\rho$ = 0.86。传统上,这种非线性的Hammett图被解释为在改变苯甲酰基中的取代基X时RDS发生了变化。然而,有人提出,非线性的Hammett图并不是由于RDS的变化,因为相应的Yukawa-Tsuno图显示出极好的线性相关性,$\rho$ = 0.85,r = 0.62($R^2$ = 0.995,图3)。已经得出结论,基态中底物8a-e的稳定化是导致非线性Hammett图的原因。