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Solvents effect on $S_N2$ reactions and studies on proton transfer eractions = $S_N2$ 반응에 대한 용매효과와 양성자 전이반응에 관한 연구
서명 / 저자 Solvents effect on $S_N2$ reactions and studies on proton transfer eractions = $S_N2$ 반응에 대한 용매효과와 양성자 전이반응에 관한 연구 / Young-Shik Kong.
저자명 Kong, Young-Shik ; 공영식
발행사항 [서울 : 한국과학기술원, 1987].
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4104107

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초록정보

We attempt to find out the origin of rate difference of the $S_N2$ reaction in the gas phase and in the aqueous solution which is about twenty orders of magnitude. To do this, we calculate the interaction energies of both reactant-complex and activated-complex of the $S_N2$ reaction with the hydrated water molecules and their interaction energy differences, varying the number of hydrated water molecules step by step. The calculated results show that the rate of the $S_N2$ reaction decreases with an increase of the number of hydrated water molecules due to the increase of the reaction barrier height and also about sixty as more water molecules are needed to explain the rate difference of the $S_N2$ reaction in the gas phase and solution. Potential functions of polarization model for water are used to study the proton transfer in water clusters with optimum geometries, $(H_2O)_n$ (n=2,3,4,5,6). Proton transfer reaction in dimer shows single proton transfer and single-well potential energy profile, while proton transfer reactions in trimer, tetramer, pentamer, and hexamer show simultaneous proton transfers and double-well potential energy profiles. $\underline{ Ab initio}$ SCF calculation with the STO-3G basis set have been performed to obtain the potential energy profiles for proton transfers in DNA base pairs, Guanine-Cytosine base pair and Adenine-Thymine base pair. Double proton transfers in DNA base pairs have produced double-well potential energy profiles.

대략 $10^{20}$ 정도 차이가 나는 기상에서의 $S_N2$ 반응과 수용액에서의 $S_N2$ 반응속도 차이의 원인을 찾고자했다. 이것을 하기위해 수화되는 물분자들의 갯수를 점차적으로 변화시켜 가면서 $S_N2$ 반응의 반응물혼합체, 활성화된 혼합체들과 물분자들과의 상호작용에너지와 그들 에너지의 차이를 계산하였다. 계산결과들로부터 $S_N2$ 반응속도는 수화되는 물분자의 수가 증가함에 따라 반응장벽높이가 증가함으로 인해 느려짐을 알 수 있었으며, 대략 60 또는 그 이상의 물분자가 기상에서와 수용액상에서의 $S_N2$ 반응속도 차이를 설명하는데 필요했다. 물의 성극모형 포텐셜 함수들이 최적구조를 가지는 물집합체들, $(H_2O)_n (n=2,3,4,5,6)$, 에서의 양성자 전이에 관한 연구를 위해 이용되었다. 이합체에서의 양성자 전이반응은 단식 양성자 전이를 보였고, Single-well 포텐셜에너지 단면도를 나타낸 반면에, 삼합체, 사합체, 오합체, 육합체에서의 양성자 전이반응은 동시적인 양성자 전이들을 보였고, double-well 포텐셜에너지 단면도들을 나타냈다. STO-3G basis set를 사용한 ab initio SCF 계산이 DNA 염기쌍에서의 양성자 전이에 대한 포텐셜에너지 단면도를 구하기위해 이루어졌다. DNA 염기쌍에서의 양성자 복식전이들은 double-well 포텐셜에너지 단면도들을 나타냈다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DAC 8703
형태사항 x, 95 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 공영식
지도교수의 영문표기 : Mu-Shik Jhon
지도교수의 한글표기 : 전무식
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 화학과,
서지주기 Includes references
주제 Proton transfer reactions.
Self-consistent field theory.
친핵 반응. --과학기술용어시소러스
수화 (화학) --과학기술용어시소러스
양성자 이전. --과학기술용어시소러스
SCF 법. --과학기술용어시소러스
Nucleophilic reactions.
Water of hydration.
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