Micelle-induced change of mechanism in the reaction of muonium with acetone

Abstract

Muonium atoms add to the 0 atom of the carbonyl group of acetone to give the muonated free radical (CH~)~C-O-MU when the reaction takes place in water or hydrocarbons, but not when the acetone is localized in micelles. Micelles have no effect on the formation of muonated cyclohexadienyl radicals when muonium reacts with benzene under similar conditions. The addition reaction with acetone appears to have been subsumed by a faster alternative reaction in the micellar environment. Evidence is presented for this interpretation rather than for an inhibition of the radical or for a shift in the muon level-crossing resonance spectrum with hydrogen (muonium) bonding, though major shifts are seen for the spectrum of this radical in pure solvents of widely different dielectric constant. It is suggested that muonium's "abstraction" reaction takes over in micelles because significant micelle-induced enhancement effects were previously observed in that type of reaction. The data are consistent with a rate constant for the abstraction reaction of muonium with acetone in micelles of >6 x lo8 M-' SKI.Key words: muonium, kinetic isotope effects, micelle enhancement, HMu-addition, H M u abstraction.RCsumC : Lorsqu'on opkre en solution dans I'eau ou dans les hydrocarbures, les atomes de muonium s'ajoutent h I'atome d'oxygkne du groupe carbonyle de l'acitone pour conduire h un radical muone (CH~)~C-O-MU; ce n'est toutefois pas le cas lorsque l'acitone est localisie dans des micelles. Les micelles n'ont aucun effet sur la formation de radicaux cyclohexadiinyles muonts lorsqu'on fait riagir des atomes de muonium avec le benzkne, dans des conditions semblables. I1 semble que, dans un environnement micellaire, la riaction d'addition sur l'acitone est dipassi par une autre riaction plus rapide. On prisente des rLsultats confortant cette interpretation plut6t que celle faisant appel h une inhibition du radical ou h un diplacement du spectre de risonance de croisement au niveau du muon avec une liaison hydrogkne (muonium); toutefois, on observe des diplacements pour les spectres de ce radical dans des solvants purs de constantes diilectriques fort diffirentes. On suggkre que la riaction d'<(enlkvementn des muonium se produit dans des micelles en raison des effets de rehaussement induit par les micelles qui ont it6 observis antirieurement dans ce type de riaction. Les donnies sont en accord avec une constante de vitesse, pour la riaction d'enlkvement du muonium avec l'acitone dans les micelles, qui serait supirieure h 6 x loX M-' s-I.