Abstract
The effect of cationic micelles of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and anionic micelles of sodium dodecyl sulphate (SDS) on the kinetics of oxidation of cyclopentanone by N-bromophthalimide (NBP) was studied iodometrically at 308 K. In addition to the kinetic experiments, conductivity measurements have also been done to obtain critical micelle concentration and other thermodynamic properties. The kinetic observations indicate fractional order and first order dependence with respect to [cyclopentanone] and [NBP] respectively. Cationic surfactant (CTAB) strongly catalyses the oxidation of Cyclopentanone in aqueous acetic acid medium. Typical kobs and [CTAB] profile were observed i. e. with the progressive increase in [CTAB], the reaction rate increased and at higher concentration of CTAB, constancy in kobs was observed. Anionic surfactant (sodium dodecylsulphate, SDS), mercuric acetate and phthalimide did not influence the reaction rate. The presence of inorganic salts (KCl, KBr) exhibits a severe hike in the reaction rate. The various activation parameters in the presence of CTAB have been also evaluated. A suitable mechanism consistent with the experimental findings has been proposed.
Kurzfassung
Der Einfluss der kationischen Mizellen des Cetyltrimethylammoniumbromids (CTAB) und der anionischen Mizellen des Natriumdodecylsulfats (SDS) auf die Kinetik der Oxidationsreaktion des Cyclopentanons durch N-Bromophthalimid (NBP) wurde bei 308 K iodometrisch studiert. Zusätzlich zu den kinetischen Experimenten wurde Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt, um die kritische Mizellbildungskonzentration und weitere thermodynamische Parameter zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen eine Kinetik gebrochener Ordnung in Hinblick auf die Cyclopentanonkonzentration und eine Kinetik Erster Ordnung hinsichtlich der N-Bromophthalimidkonzentration an. Das kationische Tensid CTAB katalysiert die Oxidation des Cyclopentanons im sauren wässrigen Medium stark. Die typischen kobs- und [CTAB]-Profile wurden festgestellt, d. h. mit zunehmender Konzentration der CTAB-Konzentration steigt die Reaktionsgeschwindigkeit; bei höheren CTAB-Konzentrationen ist kobs konstant. Das anionische Tensid SDS, Quecksilberacetat und Phthalimid beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeit dagegen nicht. Die Anwesenheit anorganischer Salze (KCl und KBr) liefern einen heftigen Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit. Es wurden die verschiedenen Aktivierungsparameter in Anwesenheit von CTAB berechnet. Ein geeigneter Mechanismus, der mit den experimentellen Ergebnissen konsistent ist, wurde vorgeschlagen.
References
1. Taciolu, S.: Tetrahedron52 (1996) 11113. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0040-4020(96)00669-2Search in Google Scholar
2. Fendler, J. H. and Fendler, E. J.: Catalysis in Micellar and Macromolecular System, Academic Press, New York (1975) 308.10.1016/B978-0-12-252850-7.50015-0Search in Google Scholar
3. Srivastava, A., Singh, A. K., Sachdeva, N., Srivastava, D. R., Katre, Y. R., Singh, S. P., Singh, M. and Mejuto, J. C.: J. Mol. Catal. A: Chemical361 (2012) 1. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2012.04.004Search in Google Scholar
4. Katre, Y. R., Goyal, N., Sharma, R. and Singh, A. K.: J. Chem. Soc.58 (2013) 1524.Search in Google Scholar
5. Ghosh, S. K., Saha, R., Ghosh, A., Mukherjee, K. and Saha, B.: Tenside Surf. Det.49 (2012) 370.10.3139/113.110204Search in Google Scholar
6. Ghosh, S. K., Ghosh, A., Saha, R., Mukherjee, K., Basu, A. and Saha, B.: Tenside Surf. Det.49 (2012) 296.10.3139/113.110194Search in Google Scholar
7. Basu, A., Ghosh, S. K., Saha, R., Ghosh, A., Mukherjee, K. and Saha, B.: Tenside Surf. Det.50 (2013) 249.10.3139/113.110256Search in Google Scholar
8. BasuA., Ghosh, S. K., Saha, R., Ghosh, A., Mukherjee, K. and Saha, B.: Tenside Surf. Det.50 (2013) 94.10.3139/113.110237Search in Google Scholar
9. Srivastava, A., Singh, A. K., Sachdeva, N., Srivastava, D. R. and Katre, Y. R.: J. Disp. Sci. Tech.33 (2012) 1752. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/01932691.2011.629534Search in Google Scholar
10. Fendler, J. H.: Membrane-Mimetic Chemistry, Wiley Interscience, New York (1982).Search in Google Scholar
11. Martinek, K., Yatsimirsky, A. K., Levashov, A. V. and Berezin, I. V.: Micellization Solubilization and Microemulsions, K. L.Mittal, (Ed.) Plenum Press, New York, (1977) 2. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4613-4157-4_1Search in Google Scholar
12. Bunton, C. A. and Savelli, G.: Adv. Phys. Org. Chem.22 (1986) 213. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0065-3160(08)60169-0Search in Google Scholar
13. Bunton, C. A., Nome, F., Quina, F. H. and Romsted, L. S.: Acc. Chem. Res.24 (1991) 357. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ar00012a001Search in Google Scholar
14. Bunton, C. A.: J. Mol. Liq.72 (1997) 231. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S0167-7322(97)00040-8Search in Google Scholar
15. Romsted, L. S., Bunton, C. A., Yao, J.: J. Curr. Opin. Colloid Interface Sci.2 (1997) 622. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-0294(97)80055-6Search in Google Scholar
16. Yunes, S. J., Gillitt, N. D. and Bunton, C. A.: J. Colloid. Interface Sci.281 (2005) 482. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2004.08.065Search in Google Scholar PubMed
17. Bunton, C. A.: J. Phys. Org. Chem.18 (2005) 115. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/poc.747Search in Google Scholar
18. Whiddon, C. R., Bunton, C. A. and Soderman, O.: J. Colloid. Interface Sci.278 (2004) 461. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2004.06.018Search in Google Scholar PubMed
19. Beber, R. C., Bunton, C. A., Savelli, G. and Nome, F.: Colloid Polym. Sci.128 (2004) 249.Search in Google Scholar
20. Chiarini, M. and Bunton, C. A.: Langmuir. 18 (2002) 8806. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la0117404Search in Google Scholar
21. Brinchi, L., Profio, P. D., Germani, R., Giacomini, V., Savelli, G. and Bunton, C. A.: Langmuir16 (2002) 222. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la9909502Search in Google Scholar
22. Menger, F. M.: J. Am. Chem. Soc.92 (1971) 5965. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ja00723a025Search in Google Scholar
23. Reeves, L.: J. Am. Chem. Soc.97 (1975) 6019. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ja00853a016Search in Google Scholar
24. Piszkiewicz, D.: J. Am. Chem. Soc.99 (1977) 1550. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ja00447a044Search in Google Scholar
25. Sanchez, F., Moya, M. L., Rodrigues, A., Jimenez, R., Gomez, H. C., Yanes, C. and Loppez, C. P.: Langmuir13 (1997) 3084. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la960989wSearch in Google Scholar
26. Patil, S., Katre, Y. R. and Singh, A. K.: Colloids Surf. A.308 (2007) 6. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2007.05.015Search in Google Scholar
27. Patil, S. and Katre, Y. R.: Int. J. Chem. Sci.4 (2006) 311.Search in Google Scholar
28. Katre, Y. R., Singh, A. K., Patil, S. and Joshi, G. K.: Oxid. Commun.29 (2006) 129.Search in Google Scholar
29. Katre, Y. R., Singh, A. K., Joshi, G. K. and Patil, S.: Oxid. Commun.29 (2006) 137.Search in Google Scholar
30. Germani, R., Ponti, P. P., Savelli, G., Spreti, N., Capiciani, A., Cerichelli, G. and Bunton, C. A.: J. Chem. Soc. Perkin Trans.2 (1989) 1767. DOI: http://dx.doi.org/10.1039/p29890001767Search in Google Scholar
31. Khatory, A., Kern, F., Appel, F., Morie, G., Ott, A. and Urbach, W.: Langmuir9 (1993) 993. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la00028a010Search in Google Scholar
32. Kumar, S., Aswal, V. K., Singh, H. N., Goyal, P. S. and Kabir-ud-Din: Langmuir10 (1994) 4069. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/la00017a030Search in Google Scholar
33. Hoiland, H., Ljoslad, E. and Backlund, S.: J. Colloid Interface Sci.101 (1984) 467. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0021-9797(84)90058-4Search in Google Scholar
34. Bunton, C. A., Minch, M., Hidalgo, J. and Sepulveda, L.: J. Am. Chem. Soc.95 (1973) 3262. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ja00789a057Search in Google Scholar
35. Mushran, S. P., Singh, K., Pandey, L. and Pandey, S. M.: Proc. Indian Nat. Sci. Acad.46 (A) (1980) 119.Search in Google Scholar
36. Sambasiva RaoA. K., Syamasunder, B. and Radhakrishnamurti, P. S.: J. Ind. Chem. Soc.82 (2005) 710.Search in Google Scholar
37. Krishnamurthy, N., Sanjeeva Reddy, C. H. and Sundaram, E. V.: Ind. J. Chem A. (1989) 288.Search in Google Scholar
38. Vijaymohan, K., Rao, P. R. and Sundaram, E. V.: J. Ind. Chem. Soc.LXI (1984) 225.Search in Google Scholar
39. FritzFeigl: Spot tests in organic analysis, 7th Eng. Edn, Elsevier Publishing Co. (1966) 325.Search in Google Scholar
40. Das, A. K.: Coordination Chem. Rev.248 (2004) 81. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cct.2003.10.012Search in Google Scholar
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