Spectroscopic and theoretical investigations of electrophilic bromination reactions of alkynes: The first evidence for π complexes as reaction intermediates

Chemistry - A European Journal

Volumn 5, Issue 5, 1999, Pages 1570-1580

  Bianchini, Roberto ^a   Chiappe, Cinzia ^d   Moro, Giacomo Lo ^d   Lenoir, Dieter ^b   Lemmen, Peter ^e   Goldberg, Norman ^c  

^a UNIVERSITY OF FLORENCE   (Italy)

^b INSTITUTE OF EPIDEMIOLOGY   (Germany)

^c TECHNICAL UNIVERSITY OF BRAUNSCHWEIG   (Germany)

^d UNIVERSITY OF PISA   (Italy)

^e TECHNICAL UNIVERSITY OF MUNICH   (Germany)

Author keywords

Alkynes; Bromination; Charge transfer; Density functional calculations; Electrophilic additions; Reaction mechanisms

Indexed keywords

ALKYNE; BROMINE ALKYNE COMPLEX; BROMINE DERIVATIVE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; BROMINATION; CHEMICAL REACTION; CHEMICAL STRUCTURE; ENTHALPY; ENTROPY; REACTION ANALYSIS; SPECTROSCOPY; STEREOCHEMISTRY; STOICHIOMETRY; THEORY;

EID: 0032912202     PISSN: 09476539     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/(SICI)1521-3765(19990503)5:5<1570::AID-CHEM1570>3.0.CO;2-A     Document Type: Article

References (74)

1. G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 2464; H. Slebocka-Tilk, R. G. Ball, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4504.
2. G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 2464; H. Slebocka-Tilk, R. G. Ball, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4504.
3. R. S. Brown, R. Gedye, H. Slebocka-Tilk, J. Buschek, K. R. Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4515; G. Bellucci, C. Chiappe, F. Marioni, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 515; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. Spagna, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 546; R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, A. J. Bennet, G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am Chem. Soc. 1990, 112, 6310; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1991, 13, 8012.
4. R. S. Brown, R. Gedye, H. Slebocka-Tilk, J. Buschek, K. R. Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4515; G. Bellucci, C. Chiappe, F. Marioni, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 515; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. Spagna, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 546; R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, A. J. Bennet, G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am Chem. Soc. 1990, 112, 6310; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1991, 13, 8012.
5. R. S. Brown, R. Gedye, H. Slebocka-Tilk, J. Buschek, K. R. Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4515; G. Bellucci, C. Chiappe, F. Marioni, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 515; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. Spagna, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 546; R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, A. J. Bennet, G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am Chem. Soc. 1990, 112, 6310; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1991, 13, 8012.
6. R. S. Brown, R. Gedye, H. Slebocka-Tilk, J. Buschek, K. R. Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4515; G. Bellucci, C. Chiappe, F. Marioni, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 515; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. Spagna, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 546; R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, A. J. Bennet, G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am Chem. Soc. 1990, 112, 6310; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1991, 13, 8012.
7. R. S. Brown, R. Gedye, H. Slebocka-Tilk, J. Buschek, K. R. Kopecky, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4515; G. Bellucci, C. Chiappe, F. Marioni, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 515; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. Spagna, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 546; R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, A. J. Bennet, G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, J. Am Chem. Soc. 1990, 112, 6310; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1991, 13, 8012.
8. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. Ambrosetti, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 199; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. Ambrosetti, S. Catalano, A. J. Bennet, H. Slebocka-Tilk, G. H. M. Aarts, R. S. Brown, J. Org. Chem. 1993, 58, 3401.
9. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. Ambrosetti, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 199; G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, R. Ambrosetti, S. Catalano, A. J. Bennet, H. Slebocka-Tilk, G. H. M. Aarts, R. S. Brown, J. Org. Chem. 1993, 58, 3401.
10. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, D. Lenoir, R. Herges, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12001.
11. R. Bianchini, C. Chiappe, R. Herges, J. Grunenberg, D. Lenoir, P. Lemmen, Angew. Chem. 1997, 109, 1340; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 1284.
12. R. Bianchini, C. Chiappe, R. Herges, J. Grunenberg, D. Lenoir, P. Lemmen, Angew. Chem. 1997, 109, 1340; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, 1284.
13. M. F. Ruasse, G. Lo Moro, B. Galland, R. Bianchini, C. Chiappe, G. Bellucci, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12492; M. F. Ruasse, S. Motallebi, M. Galland, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3440.
14. M. F. Ruasse, G. Lo Moro, B. Galland, R. Bianchini, C. Chiappe, G. Bellucci, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 12492; M. F. Ruasse, S. Motallebi, M. Galland, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 3440.
15. M. F. Ruasse, Adv. Phys. Org. Chem. 1993, 28, 207; L. Forlani, Complex Formation involving Compounds with Double-Bonded Functional Groups, in The Chemistry of Double Bonded Functional Groups (Ed.: S. Patai), 1997, Wiley, New York, pp. 367.
16. M. F. Ruasse, Adv. Phys. Org. Chem. 1993, 28, 207; L. Forlani, Complex Formation involving Compounds with Double-Bonded Functional Groups, in The Chemistry of Double Bonded Functional Groups (Ed.: S. Patai), 1997, Wiley, New York, pp. 367.
17. G. Melloni, G. Modena, U Tonellato, Acc. Chem. Res. 1981, 14, 227.
18. R. Herges, Angew. Chem. 1995, 107, 57; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 51.
19. R. Herges, Angew. Chem. 1995, 107, 57; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 51.
20. A. C. Legon, Chem. Eur. J. 1998, 4, 1890; B. S. Ault, J. Phys. Chem. 1987, 91, 4723.
21. A. C. Legon, Chem. Eur. J. 1998, 4, 1890; B. S. Ault, J. Phys. Chem. 1987, 91, 4723.
22. V. Lucchini, M. Pasquato, G. Modena, Generation by Addition to Acetylenes and Allenes, in Dicoordinated Carbocations (Eds.: P. J. Stang, Z. Rappoport), Wiley, New York, 1997, p. 295.
23. G. A. Olah, T. R. Hockswender, Jr., J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 3574.
24. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, Ind. Chem. Lib. 1995, 7, 128; R. S. Brown, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 131-137.
25. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, Ind. Chem. Lib. 1995, 7, 128; R. S. Brown, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 131-137.
26. R. Ambrosetti, G. Bellucci, R. Bianchini, E. Fontana, D. Ricci, J. Phys. Chem. 1994, 98, 1620.
27. W. B. Person, J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 167.
28. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, R. S. Ambrosetti, R. S. Brown, H. Slebocka-Tilk, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 2640.
29. G. H. Schmid, A. Modro, K. Yates, J. Org. Chem. 1980, 45, 665.
30. C. A. Grob, R. Nussbaumer, Helv. Chim. Acta 1971, 54, 2588.
31. Z. Rappoport, Acc. Chem. Res. 1976, 9, 265.
32. M. F. Ruasse, J. E. Dubois, J. Org. Chem 1977, 42, 2689; J. H. Rolston, K. Yates, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 1483.
33. M. F. Ruasse, J. E. Dubois, J. Org. Chem 1977, 42, 2689; J. H. Rolston, K. Yates, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 1483.
34. G. H. Schmid, A. Modro, A. Garratt, K. Yates, Can. J. Chem. 1976, 54, 3045.
35. M. F. Ruasse, A. Argile, J. E. J. Dubois, J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 7645.
36. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, D. Lenoir, A. Attar, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6243.
37. C. J. Brararic, W. J. Leigh, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 897, and references therein.
38. G. Bellucci, R. Bianchini, R. Ambrosetti, G. Ingrosso, J. Org. Chem. 1985, 50, 3313.
39. H. G. Viehe, Chem. Ber. 1960, 93, 1697.
40. R. Bianchini, C. Chiappe, J. Org. Chem. 1992, 57, 6474.
41. G. Bellucci, R. Bianchini, S. Vecchiani, J. Org. Chem. 1986, 51, 4224; G. Bellucci, C. Chiappe, G. Lo Moro, J. Org. Chem. 1997, 62, 3176; H. Slebocka-Tilk, C. Y. Zheng, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1347.
42. G. Bellucci, R. Bianchini, S. Vecchiani, J. Org. Chem. 1986, 51, 4224; G. Bellucci, C. Chiappe, G. Lo Moro, J. Org. Chem. 1997, 62, 3176; H. Slebocka-Tilk, C. Y. Zheng, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1347.
43. G. Bellucci, R. Bianchini, S. Vecchiani, J. Org. Chem. 1986, 51, 4224; G. Bellucci, C. Chiappe, G. Lo Moro, J. Org. Chem. 1997, 62, 3176; H. Slebocka-Tilk, C. Y. Zheng, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1347.
44. J. Berthelot, M. Fournier, Can. J. Chem. 1986, 64, 603; R. A. Hollins, M. P. A. Campos, J. Org. Chem. 1979, 44, 3931.
45. J. Berthelot, M. Fournier, Can. J. Chem. 1986, 64, 603; R. A. Hollins, M. P. A. Campos, J. Org. Chem. 1979, 44, 3931.
46. G. Bellucci, R. Bianchini, C. Chiappe, F. Marioni, J. Org. Chem. 1990, 55, 4094
47. T. A. Pincock, K. Yates, Can. J. Chem. 1970, 48, 3332.
48. H.-U. Siehl, in Stable Carbocations (Eds.: G. K. S. Prakash, P. von R. Schleyer), Wiley, New York, 1997, pp. 166.
49. H.-U. Siehl, F.-P. Kaufmann, K. Hori, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 9343.
50. M. Cossi, M. Persico, J. Tomasi, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 5373.
51. T. P. Hamilton, H. F. Schaefer, III, J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7147.
52. E. Ruiz, D. R. Salahub, A. Vela, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 1141.
53. R. S. Mulliken, J. Chem. Phys. 1951, 19, 514.
54. R. S. Mulliken, J. Phys. Chem. 1952, 56, 801.
55. For recent accounts on the nature of donor-dihalogen complexes, see ref. [10] and A. C. Legon, Chem. Phys. Lett. 1997, 279, 55, and references therein.
56. For a discussion of the connection of donor-acceptor and electron-rich three-center bonding in these trihalides, see: G. Landrum, N. Goldberg, R. Hoffmann, J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1997, 3065.
57. G. Landrum, N. Goldberg, R. Hoffmann, R. M. Minyaev, New J. Chem. 1998, 883.
58. 2-ethylene complex has been reported in ref. [2].
59. H. Slebocka-Tilk, R. G. Ball, R. S. Brown, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4505.
60. J. March, Advanced Organic Chemistry, 4th ed., Wiley, New York, 1992, p. 749.
61. R. Singh, G. Just, J. Org. Chem. 1989, 54, 4453.
62. J. König, W. Wolf, Tetrahedron Lett. 1970, 19, 1629.
63. E. J. Baerends, D. E. Ellis, P. Ros, J. Chem. Phys. 1973, 2, 41.
64. E. J. Baerends, P. Ros, Chem. Phys. 1975, 6, 412.
65. E. J. Baerends, P. Ros, Int. J. Quantum Chem. 1978, S12, 169.
66. Gaussian 94 (Revision E4), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, P. M. W. Gill, B. G. Johnson, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, T. Keith, G. A. Petersson, J. A. Montgomery, K. Raghavachari, M. A. Al-Laham, V. G. Zakrzewski, J. V. Ortiz, J. B. Foresman, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, A. Nanayakkara, M. Challacombe, C. Y. Peng, P. Y. Ayala, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, E. S. Replogle, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, J. S. Binkley, D. J. Defrees, J. Baker, J. P. Stewart, M. Head-Gordon, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Pittsburgh (PA), 1995.
67. A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
68. C. Lee, W. Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 875.
69. B. G. Johnson, P. M. W. Gill, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5612.
70. T. V. Russo, R. L. Martin, P. J. Hay, J. Chem. Phys. 1994, 101, 7729.
71. J. G. Snijders, E. J. Baerends, P. Vernoojis, At. Data Nucl. Data Tables 1982, 26, 483.
72. F. L. Hirshfeld, Theor. Chim. Acta 1977, 44, 129.
73. G. A. Landrum, YAEHMOP (freely available on the WWW at: http:// overlap.chem.cornell.edu:8080/yaehmop.html), 1997.
74. A. E. Reed, R. B. Weinstock, F. Weinhold, J. Chem. Phys. 1985, 83, 735.