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Lapi A, D'Alfonso C, Del Giacco T, Lanzalunga O. Competition Between C α -S and C α -C β Bond Cleavage in β-Hydroxysulfoxides Cation Radicals Generated by Photoinduced Electron Transfer †. Photochem Photobiol 2021; 97:1310-1321. [PMID: 33998681 PMCID: PMC9290654 DOI: 10.1111/php.13455] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/26/2021] [Revised: 05/03/2021] [Accepted: 05/11/2021] [Indexed: 11/28/2022]
Abstract
A kinetic and product study of the 3‐cyano‐N‐methyl‐quinolinium photoinduced monoelectronic oxidation of a series of β‐hydroxysulfoxides has been carried out to investigate the competition between Cα‐S and Cα‐Cβ bond cleavage within the corresponding cation radicals. Laser flash photolysis experiments unequivocally established the formation of sulfoxide cation radicals showing their absorption band (λmax ≈ 520 nm) and that of 3‐CN‐NMQ• (λmax ≈ 390 nm). Steady‐state photolysis experiments suggest that, in contrast to what previously observed for alkyl phenyl sulfoxide cation radicals that exclusively undergo Cα‐S bond cleavage, the presence of a β‐hydroxy group makes, in some cases, the Cα‐Cβ scission competitive. The factors governing this competition seem to depend on the relative stability of the fragments formed from the two bond scissions. Substitution of the β‐OH group with ‐OMe did not dramatically change the reactivity pattern of the cation radicals thus suggesting that the observed favorable effect of the hydroxy group on the Cα‐Cβ bond cleavage mainly resides on its capability to stabilize the carbocation formed upon this scission.
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Affiliation(s)
- Andrea Lapi
- Dipartimento di Chimica, Universita` degli Studi di Roma "La Sapienza", Rome, Italy.,Istituto per i Sistemi Biologici (ISB-CNR), Sede Secondaria di Roma-Meccanismi di Reazione, c/o Dipartimento di Chimica, Universita` degli Studi di Roma "La Sapienza", Rome, Italy
| | - Claudio D'Alfonso
- Dipartimento di Chimica, Universita` degli Studi di Roma "La Sapienza", Rome, Italy
| | - Tiziana Del Giacco
- Dipartimento di Chimica, Biologia e Biotecnologie, Università di Perugia, Perugia, Italy.,Centro di Eccellenza Materiali Innovativi Nanostrutturati (CEMIN), Università di Perugia, Perugia, Italy
| | - Osvaldo Lanzalunga
- Dipartimento di Chimica, Universita` degli Studi di Roma "La Sapienza", Rome, Italy.,Istituto per i Sistemi Biologici (ISB-CNR), Sede Secondaria di Roma-Meccanismi di Reazione, c/o Dipartimento di Chimica, Universita` degli Studi di Roma "La Sapienza", Rome, Italy
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Sulfur Radicals and Their Application. Top Curr Chem (Cham) 2018; 376:22. [DOI: 10.1007/s41061-018-0197-0] [Citation(s) in RCA: 32] [Impact Index Per Article: 5.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/30/2018] [Accepted: 04/11/2018] [Indexed: 12/11/2022]
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Del Giacco T, Lanzalunga O, Lapi A, Mazzonna M, Mencarelli P. Photosensitized Oxidation of Aryl Benzyl Sulfoxides. Evidence for Nucleophilic Assistance to the C–S Bond Cleavage of Aryl Benzyl Sulfoxide Radical Cations. J Org Chem 2015; 80:2310-8. [DOI: 10.1021/jo502844e] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/30/2022]
Affiliation(s)
- Tiziana Del Giacco
- Dipartimento
di Chimica, Biologia e Biotecnologie and Centro di Eccellenza Materiali
Innovativi Nanostrutturati, Università di Perugia, via Elce
di sotto 8, 06123 Perugia, Italy
| | - Osvaldo Lanzalunga
- Dipartimento
di Chimica and Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi
di Reazione c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Andrea Lapi
- Dipartimento
di Chimica and Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi
di Reazione c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Marco Mazzonna
- Dipartimento
di Chimica and Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi
di Reazione c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Paolo Mencarelli
- Dipartimento
di Chimica and Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi
di Reazione c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
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Affiliation(s)
- Osvaldo Lanzalunga
- a Dipartimento di Chimica, Università di Roma “La Sapienza” and Istituto CNR di Metodologie Chimiche (IMC-CNR) , Sezione Meccanismi di Reazione , P.le Aldo Moro 5, Rome , Italy
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Cavattoni T, Del Giacco T, Lanzalunga O, Mazzonna M, Mencarelli P. Structural Effects on the C–S Bond Cleavage in Aryl tert-Butyl Sulfoxide Radical Cations. J Org Chem 2013; 78:4886-94. [DOI: 10.1021/jo400461c] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 1.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/05/2023]
Affiliation(s)
- Tullio Cavattoni
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Tiziana Del Giacco
- Dipartimento di Chimica and
Centro di Eccellenza Materiali Innovativi Nanostrutturati, Università di Perugia, via Elce di Sotto 8,
06123 Perugia, Italy
| | - Osvaldo Lanzalunga
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Marco Mazzonna
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Paolo Mencarelli
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
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Xiang Z. Hydrogen abstraction/nucleophilic addition: A novel reaction pathway between aromatic olefin radical cation and TEMPO. J Mol Struct 2012. [DOI: 10.1016/j.molstruc.2012.06.063] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.2] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/28/2022]
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Zhang X. Mass spectrometric and theoretical studies on dissociation of the CS bond in the benzenesulfonic acid and benzenesulfinic acid anion series: Homolytic cleavage vs heterolytic cleavage. J Mol Struct 2012. [DOI: 10.1016/j.molstruc.2012.06.029] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
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Zheng WR, Guo ZL, Chen ZC, Yang Q, Huang T. S=O homolytic bond dissociation enthalpies in sulfoxides. RESEARCH ON CHEMICAL INTERMEDIATES 2012. [DOI: 10.1007/s11164-012-0503-3] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/30/2022]
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Del Giacco T, Lanzalunga O, Mazzonna M, Mencarelli P. Structural and Solvent Effects on the C–S Bond Cleavage in Aryl Triphenylmethyl Sulfide Radical Cations. J Org Chem 2012; 77:1843-52. [DOI: 10.1021/jo202418d] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 02/07/2023]
Affiliation(s)
- Tiziana Del Giacco
- Dipartimento di Chimica and
Centro di Eccellenza Materiali Innovativi Nanostrutturati, Università di Perugia, via Elce di Sotto 8,
06123 Perugia, Italy
| | - Osvaldo Lanzalunga
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Marco Mazzonna
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
| | - Paolo Mencarelli
- Dipartimento di Chimica and
Istituto CNR di Metodologie Chimiche-IMC, Sezione Meccanismi di Reazione
c/o Dipartimento di Chimica, Sapienza Università di Roma, P.le A. Moro 5, 00185 Rome, Italy
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Korang J, Grither WR, McCulla RD. Comparison of Experimental and Computationally Predicted Sulfoxide Bond Dissociation Enthalpies. J Phys Chem A 2011; 115:2859-65. [DOI: 10.1021/jp1109465] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 1.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/28/2022]
Affiliation(s)
- James Korang
- Department of Chemistry, Saint Louis University, 3501 Laclede Avenue, Saint Louis, Missouri 63103, United States
| | - Whitney R. Grither
- Department of Chemistry, Saint Louis University, 3501 Laclede Avenue, Saint Louis, Missouri 63103, United States
| | - Ryan D. McCulla
- Department of Chemistry, Saint Louis University, 3501 Laclede Avenue, Saint Louis, Missouri 63103, United States
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