Origin of the S N2 benzylic effect: Contributions by π delocalization and field/inductive effects

European Journal of Organic Chemistry

Volumn , Issue 30, 2012, Pages 5991-6004

  Rawlings, Robert E ^a   McKerlie, Adam K ^a   Bates, Daniel J ^a   Mo, Yirong ^b   Karty, Joel M ^a  

^a ELON UNIVERSITY   (United States)

^b WESTERN MICHIGAN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

Computational chemistry; Conjugation; Gas phase reactions; Ion molecule reactions; Nucleophilic substitution; Substituent effects

Indexed keywords

EID: 84867613364     PISSN: 1434193X     EISSN: 10990690     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/ejoc.201200880     Document Type: Article

References (79)

1. A. Slator, D. F. Twiss, J. Chem. Soc. 1909, 95, 93.
2. H. Finkelstein, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1910, 43, 1528-1532.
3. J. B. Conant, W. R. Kirner, J. Am. Chem. Soc. 1924, 46, 232.
4. A. Streitwieser, Solvolytic displacement reactions, McGraw-Hill, New York, 1962.
5. K. Tanaka, G. I. Mackay, J. D. Payzant, K. Bohme, Can. J. Chem. 1976, 54, 1643.
6. W. N. Olmstead, J. I. Brauman, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4219.
7. M. J. Pellerite, J. I. Brauman, J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5993.
8. M. J. Pellerite, J. I. Brauman, J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2672.
9. J. A. Dodd, J. I. Brauman, J. Phys. Chem. 1986, 90, 3559.
10. C. C. Han, J. A. Dodd, J. I. Brauman, J. Phys. Chem. 1986, 90, 471.
11. S. E. Barlow, J. M. Van Doren, V. M. Bierbaum, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7240.
12. C. H. DePuy, S. Gronert, A. Mullin, V. M. Bierbaum, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8650.
13. B. D. Wladkowski, J. L. Wilbur, J. I. Brauman, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 2471.
14. M. J. S. Dewar, R. C. Dougherty, The PMO Theory of Organic Chemistry, Plenum Press, New York, 1975.
15. J. F. King, G. T. Y. Tsang, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1979, 1131-1132.
16. J. I. Lynas, C. J. M. Stirling, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1984, 483.
17. D. Kost, K. Aviram, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2006.
18. T. L. Amyes, W. P. Jencks, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7900.
19. B. Galabov, V. Nikolova, J. J. Wilke, H. F. Schaefer III, W. Allen, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 9887-9896.
20. A. Streitwieser, E. G. Jayasree, S. S.-H. Leung, G. S.-C. Choy, J. Org. Chem. 2005, 70, 8486-8491.
21. J. B. Barbour, J. M. Karty, J. Org. Chem. 2004, 69, 648.
22. N2 Mechanism, Wiley, New York, 1992.
23. E. Uggerud, Mass Spectrom. Rev. 1992, 11, 389.
24. S. Gronert, Chem. Rev. 2001, 101, 329.
25. J. M. Gonzales, W. D. Allen, H. F. Schaefer, J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10613-10628.
26. J. Holt, J. M. Karty, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2797.
27. A. Dworkin, R. Naumann, C. Seigfred, J. Org. Chem. 2005, 70, 7605.
28. A. Fersner, J. M. Karty, Y. Mo, J. Org. Chem. 2010, 75, 522.
29. J. P. Daudey, G. Trinquier, J. C. Barthelat, J. P. Malrieu, Tetrahedron 1980, 36, 3399.
30. W. Wu, P. Su, S. S. Shaik, P. C. Hiberty, Chem. Rev. 2011, 111, 7557.
31. L. Song, Y. Mo, Q. Zhang, W. Wu, J. Comput. Chem. 2005, 26, 514.
32. Y. Mo, Z. Lin, W. Wu, Q. Zhang, J. Phys. Chem. 1996, 100, 6469.
33. Y. Mo, Z. Lin, W. Wu, Q. Zhang, J. Phys. Chem. 1996, 100, 11569.
34. Y. Mo, W. Wu, L. Song, M. Lin, Q. Zhang, J. Gao, Angew. Chem. 2004, 116, 2020; Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1986.
35. Y. Mo, W. Wu, Q. Zhang, J. Phys. Chem. 1994, 98, 10048.
36. D. L. Cooper (Ed.), Valence Bond Theory, Elsevier, Amsterdam, 2002.
37. D. L. Cooper, J. Gerratt, M. Raimondi, Nature 1986, 323, 699.
38. F. Dijkstra, J. H. van Lenthe, J. Chem. Phys. 2000, 113.
39. P. C. Hiberty, THEOCHEM 1997, 398-399, 35.
40. P. C. Hiberty, C. P. Byrman, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9870.
41. P. C. Hiberty, C. Megret, L. Song, W. Wu, S. Shaik, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2836.
42. D. Lauvergnat, P. C. Hiberty, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9478.
43. D. Lauvergnat, P. Maitre, P. C. Hiberty, F. Volatron, J. Phys. Chem. 1996, 100, 6463.
44. S. S. Shaik, P. C. Hiberty, A Chemist 's Guide to Valence Bond Theory, Wiley-Interscience, New York, 2007.
45. S. S. Shaik, P. C. Hiberty, J. M. Lefour, G. Ohanessian, J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 363.
46. L. C. Pauling, The Nature of the Chemical Bond, 3rd ed., Cornell University Press, Ithaca, NY, 1960.
47. E. Gianinetti, M. Raimondi, E. Tornaghi, Int. J. Quantum Chem. 1996, 60, 157.
48. E. Gianinetti, I. Vandoni, A. Famulari, M. Raimondi, Adv. Quantum Chem. 1998, 31, 251.
49. E. L. Mehler, J. Chem. Phys. 1977, 67, 2728.
50. E. L. Mehler, J. Chem. Phys. 1981, 74, 6298.
51. R. S. Mulliken, R. G. Parr, J. Chem. Phys. 1951, 19, 1271.
52. O. J. Sovers, C. W. Kern, R. M. Pitzer, M. Karplus, J. Chem. Phys. 1968, 49, 2592.
53. H. Stoll, G. Wagenblast, H. Preuss, Theor. Chim. Acta 1980, 57, 169.
54. Y. Mo, J. Chem. Phys. 2003, 119, 1300.
55. Y. Mo, S. D. Peyerimhoff, J. Chem. Phys. 1998, 109, 1687.
56. Y. Mo, L. Song, Y. Lin, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8291.
57. G. W. Wheland, The Theory of Resonance, John Wiley & Sons, New York, 1944.
58. Y. Mo, J. Org. Chem. 2004, 69, 5563.
59. Y. Mo, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 5163.
60. Y. Mo, P. v. R. Schleyer, Chem. Eur. J. 2006, 12, 2009.
61. Y. Mo, P. v. R. Schleyer, W. Wu, M. Lin, Q. Zhang, J. Gao, J. Phys. Chem. A 2003, 107, 10011.
62. R. Z. Khaliullin, M. Head-Gordon, A. T. Bell, J. Chem. Phys. 2006, 124, 204105.
63. R. Z. Khaliullin, E. A. Cobar, R. C. Lochan, A. T. Bell, M. Head-Gordon, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8753-8765.
64. Y. Mo, P. C. Hiberty, P. v. R. Schleyer, Theor. Chem. Acc. 2010, 127, 27-38.
65. Y. Mo, J. Phys. Chem. A 2009, 113, 5163-5169.
66. S. N. Steinmann, D. F. Jana, J. I. Wu, P. v. R. Schleyer, Y. Mo, C. Corminboeuf, Angew. Chem. 2009, 121, 10012; Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9828-9833.
67. Y. Mo, P. Bao, J. Gao, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 6760-6775.
68. A. Rauk, R. J. Cannings, SHMO, http://www.chem.ucalgary.ca/research/ groups/rauk/.
69. J. B. Barbour, J. M. Karty, J. Phys. Org. Chem. 2005, 18, 210.
70. G. Bianchi, O. W. Howarth, C. J. Samuel, G. Vlahov, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1995, 7, 1427-1432.
71. P. E. Peterson, C. Casey, Tetrahedron Lett. 1963, 4, 1569-1572.
72. L. M. Stock, J. Chem. Educ. 1972, 49, 400-404.
73. G. E. Branch, M. Calvin, The Theory of Organic Chemistry, Prentice Hall, New York, 1941.
74. J. C. McGowan, Nature 1947, 159, 644.
75. Y. Mo, H. Jiao, Z. Lin, P. v. R. Schleyer, Chem. Phys. Lett. 1998, 289, 383-390.
76. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian 03, revision E.01, Gaussian, Inc., Wallingford, CT, 2004.
77. C. Adamo, V. Barone, J. Chem. Phys. 1998, 108, 664.
78. S. F. Boys, F. Bernardi, Mol. Phys. 1970, 19, 553-566.
79. M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J. J. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, J. A. J. Montgomery, J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347-1363.