DESTEK OL

Boyland-Sims Reaksiyonu

Boyland-Sims Reaksiyonu: Anilin Türevlerinin Hipoklorit ile o-Aminofenollere Dönüştürülmesi

Bu bölüm, anilin türevlerinin sodyum hipoklorit (NaOCl) ile oksidasyonuyla o-aminofenollerin** (veya o-kuinon imin türevlerinin) sentezlenmesini sağlayan Boyland-Sims Reaksiyonu’nu ele alır. Bu reaksiyon, 1930’larda İngiliz kimyagerler **E. Boyland ve L. J. Sims** tarafından keşfedilmiş olup, aromatik aminlerin kontrollü oksidasyonu yoluyla biyolojik olarak aktif fenolik bileşikler elde etmenin ilk örneklerinden biridir. Boyland-Sims reaksiyonu, özellikle ilaç kimyasında ve biyokimyasal araştırmalarda önemli bir ara basamak olarak kullanılır.

Kaşifler: E. Boyland ve L. J. Sims

E. Boyland ve L. J. Sims

Edward Boyland ve Leslie J. Sims, 1930’larda University College London’da anilin türevlerinin biyolojik oksidasyonunu taklit etmeye çalışan bir ekip lideriydiler. Sodyum hipoklorit gibi basit oksidantlarla, anilinlerin aromatik halkasında para değil, orto konuma** sübstitüsyon gerçekleştiğini keşfettiler. Bu çalışma, daha sonra toksikoloji ve ilaç metabolizması alanlarında büyük önem kazanmıştır çünkü birçok ilaç (örneğin parasetamol) vücutta benzer yollarla o-aminofenol türevlerine dönüşür.

Reaksiyonun Biyolojik Önemi

Boyland-Sims reaksiyonu, karaciğerde sitokrom P450 enzimlerinin anilinleri oksitleme biçimini taklit eder. Bu nedenle, ilaçların metabolik yollarını incelemek için laboratuvar modeli olarak kullanılır. Özellikle N-asetilanilin → N-asetil-o-aminofenol** (parasetamol öncüsü) dönüşümü bu yöntemin klasik bir uygulamasıdır.

Reaksiyonun Genel Formu ve Mekanizması

Boyland-Sims reaksiyonunun genel formu şu şekildedir:

Ar–NH2 + NaOCl → o-HO–Ar–NH2 + NaCl
(Koşullar: 0–5°C, su/asetik asit, pH 4–6)

Mekanizma şu adımlardan oluşur:

  1. N-Oksidasyon: Anilin, hipoklorit ile N-klör aniline dönüşür.
  2. İç Moleküler Sübstitüsyon: N-klör grubu, aromatik halkanın orto konumuna elektrofilik olarak saldırır.
  3. Hidroliz: Ara ürün hidroliz olur ve o-aminofenol elde edilir.

Önemli Kavram: Neden Ortoda, Parada Değil?

Reaksiyonun orto seçiciliği, N-klör ara ürününün konformasyonu ve halka üzerindeki elektron yoğunluğu dağılımıyla açıklanır. Para konumu sterik olarak daha elverişli olsa da, geçiş hâlinin geometrisi nedeniyle orto konumu kinetik olarak tercih edilir.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

  • Substrat: Anilin veya N-alkil/N-asetil anilinler.
  • Oksidant: NaOCl (ev tipi çamaşır suyu) veya Ca(OCl)2.
  • pH: Hafif asidik (pH 4–6). Alkalin ortamda para ürünü baskın hale gelir.
  • Sıcaklık: 0–5°C (daha yüksek sıcaklıkta yan ürünler artar).
  • Çözücü: Su veya su/asetik asit karışımı.
  • Verim: %40–70 (N-asetil anilinlerde daha yüksek).
Substrat Ürün Notlar
Anilin o-Aminofenol Orijinal Boyland-Sims örneği
N-Asetilanilin N-Asetil-o-aminofenol Parasetamol öncüsü — yüksek verim
p-Toluidin 2-Amino-4-metilfenol Metil grubu yönlendirici etki gösterir
m-Nitroanilin Reaksiyon zayıf Elektron çekici grup reaktiviteyi azaltır

Uygulama Alanları

  • İlaç Kimyası: Parasetamol benzeri analjeziklerin sentezinde ara basamak.
  • Toksikoloji: İlaç metabolizması modellerinde kullanılır.
  • Boya Kimyası: Azo boyalar için o-aminofenol öncüleri.
  • Eğitim: Elektrofilik aromatik sübstitüsyonun oksidatif varyasyonu için örnek.

Uygulama Soruları

Soru 1: Boyland-Sims reaksiyonunda neden orto ürünü para yerine oluşur?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Boyland-Sims reaksiyonunun ürünüdür?
a) p-Aminofenol
b) o-Aminofenol
c) Nitrobenzen
d) Anilin hidroklorür

Soru 3: N-Asetilanilin Boyland-Sims koşullarında ne verir?
a) Parasetamol
b) N-Asetil-p-aminofenol
c) N-Asetil-o-aminofenol
d) Asetanilid

Temel İlkeler

  • Anilin türevleri NaOCl ile o-aminofenollere dönüşür.
  • Reaksiyon asidik ve soğuk koşullarda yapılır.
  • Orto seçiciliği kinetik kontrolle sağlanır.
  • Biyolojik oksidasyonu taklit eder.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik prosedür: 10 mmol N-asetilanilin, 0°C’de 100 mL buzlu suya çözülür. 10 mL %5 NaOCl (pH 5’e ayarlı) damla damla eklenir. Karışım 1 saat 0–5°C’de tutulur. Ürün, etil asetat ile ekstrakte edilir ve kolon kromatografisi ile saflaştırılır. Verim: %60–70.

Önemli Uyarılar

  • Yüksek sıcaklık veya alkalin pH, para ürününün oluşumuna neden olabilir.
  • Elektron çekici substitüentler (–NO2, –CN) reaktiviteyi azaltır.
  • NaOCl konsantrasyonu dikkatle kontrol edilmelidir — fazlası yan reaksiyonlara yol açar.
  • o-Aminofenoller hava ile kolayca oksitlenir — koyu şişede saklanmalıdır.
  • Reaksiyon, sadece primer aromatik aminlerle iyi çalışır.

Kaynaklar

1. Boyland, E., & Sims, L. J. (1934). The action of hypochlorous acid on aromatic amines. Biochemical Journal, 28(4), 1033–1038.

2. Smith, M. B., & March, J. (2007). March’s Advanced Organic Chemistry (6th ed.). Wiley.

3. Gilchrist, T. L. (1997). Heterocyclic Chemistry (3rd ed.). Addison Wesley Longman.

4. Larock, R. C. (1999). Comprehensive Organic Transformations (2nd ed.). Wiley-VCH.