SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.54 número4On the Treating of Lead Polluted Water: Flotation of Lead Colloidal CarbonateKinetic Modeling of the Alkaline Decomposition and Cyanidation of Argentojarosite índice de autoresíndice de materiabúsqueda de artículos
Home Pagelista alfabética de revistas  

Servicios Personalizados

Revista

Articulo

Indicadores

Links relacionados

  • No hay artículos similaresSimilares en SciELO

Compartir


Journal of the Mexican Chemical Society

versión impresa ISSN 1870-249X

J. Mex. Chem. Soc vol.54 no.4 Ciudad de México oct./dic. 2010

 

Article

 

Theoretical Study of the Electronic Effects in the Intramolecular Ketene–Styrene [2+2] Cycloaddition

 

Manuel Fernando Rubio,1 Federico Jiménez–Cruz2 and Guillermo Ramírez–Galicia3*

 

1 Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito Exterior, Ciudad Universitaria, 04510, Coyoacán, México DF, México.

2 Instituto Mexicano del Petróleo, Eje Central Lázaro Cárdenas 152, San Bartolo Atepehuacan, 07730, México DF, México.

3 Universidad del Papaloapan, División de Estudios de Posgrado, Circuito Central 200, Parque Industrial, 68301, Tuxtepec, Oaxaca, México. e–mail: gramirez@unpa.edu.mx memorgal@gmail.com

 

Received August 12, 2010.
Accepted September 2, 2010.

 

Abstract

DFT (B3LYP/6–31+G*) and post–Hartree–Fock (MP2/6–31+G*//B3LYP/6–31G*) calculations were carried out in order to explain the effect of a remote substituent in the intramolecular ketene–styrene [2+2] cycloaddition of p–substituted 2–methyl–7–arylhepta–1,6–dien–1–one which produces the bicycle[3.1.1] or the bicy–cle[3.2.0] heptanones according to Bèlanger experimental results. The transition state geometries were found as an asynchronous process with a three–member ring structure and an incipient positive charge development. Kinetic and thermodynamic controls were proposed at B3LYP/6–31+G* to determine which product is most likely to form in a competence reaction. In addition, the value of the ρ experimental reaction constant was reproduced, ρ ~ –1.34.

Keywords: B3LYP/6–31+G*, MP2/6–31+G*//B3LYP/6–31+G* calculations Hammett relationship, kinetic control, thermodynamic control, [2+2] cycloaddition.

 

Resumen

Se realizó un estudio teórico al nivel de teoría DFT (B3LYP/6–31+G*) y post–Hartree–Fock (MP2/6–31+G*//B3LYP/6–31G*) para explicar el efecto del sustituyente remoto en la cicloadición [2+2] intramolecular de cetena–estireno en 2–metil–7–arilhepta–1,6–dien–1–ona p–sustituida la cual produce biciclo[3.1.1] o bici–clo[3.2.0] heptanonas de acuerdo a los resultados experimentales de Bèlanger. Se encontró que el estado de transición presenta una geometría de anillo de tres miembros, correspondiente a un estado de transición asincrónico por medio de una carga positiva incipiente. Se propone que la reacción puede ser controlada de forma cinética y termodinámica de acuerdo con los cálculos B3LYP/6–31+G*. Adicionalmente se reprodujo el valor de la constante de reacción experimental p~ –1.34.

Palabras clave: B3LYP/6–31+G*, MP2/6–31+G*//B3LYP/6–31+G* relaciones tipo Hammett, control cinético, control termodinámico, cicloadición [2+2].

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

References

1. Snider, B. B. Chem. Rev. 1998, 88, 793–811.         [ Links ]

2. Tidwell, T. T. Ketenes, Wiley, New York, 1995, 486–502 and references therein.         [ Links ]

3. Corey, E. J.; Arnold, Z.; Hutton, J. Tetrahedron Lett. 1970, 11, 307–310.         [ Links ]

4. Wagner, H. U.; Gompper, R. Tetrahedron Lett. 1970, 11, 28192822.         [ Links ]

5. Gompper, R. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1969, 8, 312–327.         [ Links ]

6. Ramírez–Galicia, G.; Rubio, M. F.; Jiménez–Cruz, F. J. Mol. Struct. (Theochem) 2006, 775, 53–58.         [ Links ]

7. Fleming, I. Frontier Orbitals and Organic Chemical Reactions, Wiley, New York, 1976, pp 110–148.         [ Links ]

8. Woodward, R. B.; Hoffmann, R. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1969, 8, 781–853.         [ Links ]

9. Baldwi, J. E.; Kapecki, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 48684873.         [ Links ]

10. Brady, W. T.; O'Neal, H. R. J. Org. Chem. 1967, 32, 2704–2707.         [ Links ]

11. Bèlanger, G.; Lévesque, F.; Pâquet, J.; Barbe, G. J. Org. Chem. 2005, 70, 291–296.         [ Links ]

12. Snider, B. B.; Hui, R. A. H. F.; Kulkarni, Y. S. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 2192–2194.         [ Links ]

13. Snider, B. B.; Kulkarni, Y. S. J. Org. Chem. 1987, 52, 307–310.         [ Links ]

14. Hammett, L. P. Chem. Rev. 1935, 17, 125–136.         [ Links ]

15. Jaffé, H. H. Chem. Rev. 1953, 53, 191–261.         [ Links ]

16. Hansch, C.; Leo, A.; Taft, W. Chem. Rev. 1991, 91, 165–195.         [ Links ]

17. Hine, J. J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 4877–4880.         [ Links ]

18. Charton, M. In Progress in Physical Organic Chemistry Volume 13. Taft R. W., Ed. Wiley, Chichester 1981; 119–251.         [ Links ]

19. Roberts, J. D.; Moreland, W. T. J. Am. Chem. Soc. 1953, 75, 2267–2268.         [ Links ]

20. Grob, C. A.; Schlageter, M. G. Helv. Chim. Acta 1976, 59, 264276.         [ Links ]

21. http://www.gaussian.com/g_whitepap/thermo/thermo.pdf, accessed in October, 2010.         [ Links ]

22. Wang, X.; Houk, K. N. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1754–1756.         [ Links ]

23. Leach, A. G.; Wang, R.; Wohlhieter, G. E.; Khan, S. I.; Jung, M. E.; Houk, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4271–4278.         [ Links ]

24. Connors K. A., in Chemical Kinetics; VCH. Ed., New York, 1990, pp 315–320.         [ Links ]

25. Gaussian 03, Revision D.01, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery Jr, J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, J. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C. ; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J.J.; Zakrzewski, V.G.; Dapprich, S.; Daniels, A.D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A.G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al–Laham, M. A.; Peng, C.Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.         [ Links ]

26. Becke, A. D. Phys. Rev. A. 1988, 38, 3098–3100.         [ Links ]

27. Lee, C. T.; Yang, W. T., Parr, R. G. Phys. Rev. B 1998, 37, 785–789.         [ Links ]

28. Scott, A. P.; Radom, L. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16502–16513.         [ Links ]

29. Moller, C.; Plesset, M. S. Phys. Rev. 1934, 46, 618–622.         [ Links ]

30. Binkler, J. S., Pople, J. A. Int. J. Quantum Chemistry 1967, 9, 229–236.         [ Links ]

Creative Commons License Todo el contenido de esta revista, excepto dónde está identificado, está bajo una Licencia Creative Commons