천연 알칼로이드의 하나인 ${iota}$-sparteine (SP)의 전기화학적 산화반응을 아세토니트릴 용액 중에서 조사하였다. SP의 순환전압전류그림(CV)은 Ag/AgCl (0.1M AgNO$_3$ in acetonitrile) 전극에 대하여 +0.75 V and +1.45 V에서 두 개의 비가역적 산화봉우리를 나타내었다. 두 과정은 각각 약 1.2~1.3개의 전자반응에 해당함을 전기량법을 이용하여 확인하였다. SP 의 첫 단계산화는 SP의 질소원자 하나가 산화되어 SP 라디칼 양이온을 형성하고, 라디칼 양이온은 뒤 이은 빠른 탈수소반응에 의하여 중성의 이민 라디칼을 형성한다. 이 중성 라디칼은 두 가지 반응 경로가 가능하다:대부분의 중성 라디칼은 불균등화 반응에 의하여 SP와 엔아민으로 된다. 또한 일부의 중성 라디칼은 다시 일전자 산화반응에 의해 1,2-dehydrosparteinium 양이온을 생성하게 된다. 이 양이온을 KOH로 처리하면 (+)-lupanine으로 된다. SP를 전기분해하여 얻은 생성물들을 분리한 후 적외선분광법, 질량분석법, 자외선-가시광선 분광법 및 얇은 막 전기분광화학법을 이용하여 확인하였다.
The mechanism for electrochemical oxidation of natural alkaloid, ${iota}$-sparteine (SP) was studied in acetonitrile solvent. The cyclic voltammogram of SP shows two irreversible anodic peaks at +0.75 V and +1.45 V vs. Ag/AgCl (0.1M AgNO$_2$ in acetonitrile) electrode. Coulometry reveals that the number of electrons involved in each oxidation peaks is in the range of 1.2∼1.3 respectively. Neutral imine radical was produced by fast deprotonation of SP radical cation formed by oxidation of one nitrogen atom in SP. Two pathways are possible for the reaction of the neutral radical: Due to the disproportionation of the radical, SP and enamine were mainly produced. Also, the 1,2-dehydrosparteinium cation was formed as minor product through the second one electron transfer oxidation of this radical. The (+)-lupanine was produced by treatment of sparteinium cation with potassium hydroxide. We have isolated and confirmed the electrolysis products using IR, GC-MS, UV-Vis, and thin-layer spectroelectrochemical method.
