벤즈아닐리드류의 광화학 (제1보). 벤즈아닐리드류의 광고리화 반응 = Photochemistry of Benzanilide I Photocyclization of Benzanilides

국문 초록 (Abstract)

몇가지 벤즈아닐리드류를 합성하여 광반응시킨 후 생성물을 분리하고 그 구조를 결정하였다. 벤즈아닐리드 자체는 광고리화 안되고 Photo-Fries형 생성물을 주었지만 2-chlorobenzaniline, 2-bromobenzanilide, 및 2-methoxybenzanilide는 질소기류하에서 광고리화하여 모두 phenanthridone을 생성하였다. 2-chloro-2-nitrobenzanilide는 광고리화되지 않았다. 니트로기가 페닐고리에 도입되니 들뜬상태의 에너지가 낮아서 광고리화 안되었다. 2,2'-dichlorobenzanilide가 광고리화 되어 8-chlorophenanthridone이 되는 것으로 보아 들뜬 부분은 카르보닐쪽의 페닐 부분인것을 알 수 있었다. 2'-위치에 Cl이 있는 경우에도 광고리화 되었다. 2-chlorobenzanilide나 2'-chlorobenzanilide에 대하여 몇가지 용매중에서 광고리화 양자수득률을 구하였는데, 2-chlorobenzaniline는 효과적으로, 2'-chlorobenzanilide는 비효과적으로 광고리화 되었다. 대체로 비극성용매중에서 또 저점성용매중에서 양자수득률이 좋았다. 2-chlorobenzaniline가 광고리화 될때 산소의 영향을 시험하였는데, 산소가 존재하는 데서 광고리화가 잘 안되었다. 따라서 이때 삼중상태가 상관하는 것을 알았으며 전이상태는 염소원자가 떨어져 나가고 이때 이웃 페닐고리가 도우는 메카니즘을 제안한다. 삼중상태의 2-chlorobenzaniline에서 카르보닐쪽의 페닐과 N-페닐의 도움으로 카르보닐쪽의 페닐에 붙은 염소원자 떨어져나가 중간체인 컨쥬게이션된 라디칼이 된다. 이 라디칼에서 수소원자가 떨어져 나가 phenanthridone이 되는데, 이 단계는 속도결정단계가 아니다. 왜냐하면, 이 광고리화 반응에서 수소대신 중수소를 치환해도 속도에는 영향이 없기 때문이다. 2-methoxybenzanilide가 광고리화 될때는 산소가 존재하니 반응이 빨라졌다. 이는 단일 상태가 상관하는 것 같으며 산소가 중간체를 산화하여 반응을 촉진하는 것 같다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Preparative and kinetic photochemical reactions of several benzanilides were studied. Several substituted benzanilides were synthesized by acylation of substituted anilines with substituted benzoyl chlorides. While benzanilide gave a photo-Fries type reaction product, 2-chlorobenzaniline, 2-bromobenzanilide, and 2-methoxybenzanilide gave a photocyclization reaction product, phenanthridone. Since 8-chlorophenanthridone was obtained from 2,2'-dichlorobenzanilide, the carbonyl phenyl is the excited site. Quantum yield of photocyclization of 2-chlorobenzanilide, 2'-chlorobenzanilide, and 2-methoxybenzanilide were obtained. 2-Chlorobenzanilide was photocyclized effectively and 2'-chlorobenzanilide ineffectively. Since the oxygen present in the reaction medium retarded the photocyclization reaction of 2-chlorobenzanilide, the triplet state of 2-chlorobenzanilide is involved. The mechanism of the photocyclization of 2-chlorobenzanilide is suggested: $\pi-complex$ between carbonyl phenyl and N-phenyl was formed from the triplet state of 2-chlorobenzanilide; neighbour phenyl (N-phenyl) assists for leaving of chlorine from carbonyl phenyl to make an intermediate, cyclized conjugated radical, because electron donating group on the N-phenyl ring accelerated the reaction; hydrogen detachment from the intermediate is obviously not a rate determined step because there was no isotope effect on the rate of photocyclization. The photocyclization reaction rate of 2-methoxybenzanilide was faster in the presence of oxygen than in the absence of oxygen. Thus, the singlet excited state of 2-methoxybenzanilide is involved in the reaction. Probably, the intermediate, methoxyhydro-phenanthridone is oxidized by oxygen in the medium to give phenanthridone.