DESTEK OL

Fukuyama Redüksiyonu

Fukuyama Redüksiyonu: Tioesterlerin ve Disülfidlerin Seçici Olarak İndirgenmesi

Bu bölüm, tioesterlerin (R-CO-SR') ve disülfidlerin (R-S-S-R') trimetilselenür (Me₃Si)₃SiH gibi selenyumlu bir reaktif ve bir asit (örneğin TFA) kullanılarak aldehitlere (R-CHO) veya tiyoller (R-SH) indirgenmesini içeren Fukuyama reaksiyonunu kapsar. Bu reaksiyon, 1988 yılında Tohru Fukuyama ve arkadaşları tarafından geliştirilmiştir. Reaksiyon, tioester grubunun karbonil karbonuna hidrojen eklenmesiyle başlar ve karbonil grubunun aldehit formuna dönüşmesini sağlar. Bu yöntem, özellikle sentetik organik kimyada karbonil grubunun seçici olarak indirgenmesi için önemlidir.

Kaşif: Prof. Dr. Tohru Fukuyama

Prof. Dr. Tohru Fukuyama

Tohru Fukuyama, 20. yüzyılın sonlarında Japon organik kimyacıdır. 1988 yılında, tioesterlerin trimetilselenür (Me₃Si)₃SiH ve asit kullanarak indirgenebileceğini keşfetmiştir. Bu reaksiyon, daha sonra "Fukuyama reaksiyonu" olarak bilinmeye başlanmıştır. Fukuyama, bu reaksiyonun mekanizmasını detaylı olarak açıklamış ve doğal ürünlerin sentezinde uygulamalarını göstermiştir. Bu keşif, organik kimyada karbonil gruplarının indirgenmesi alanında temel bir yere sahiptir.

Reaksiyonun Kısa Tarihsel Gelişimi

1988'de Fukuyama ve ekibi, tioesterlerin (örneğin benzoil tioanisol) (Me₃Si)₃SiH ve trifluoroasetik asit (TFA) ile reaksiyonuna dair ilk çalışmaları yapmıştır. Bu reaksiyon, tioester grubunun aldehit grubuna dönüşmesini sağlar. 1990'lardan sonra, reaksiyonun mekanizması ve substrat yelpazesi üzerine detaylı araştırmalar yoğunlaşmıştır. Günümüzde, Fukuyama reaksiyonu, doğal ürün sentezi ve heterosiklik kimyada yaygın olarak kullanılmaktadır.

Reaksiyonun Genel Formu ve Mekanizması

Fukuyama reaksiyonu, tioesterlerin (Me₃Si)₃SiH ve asit ile indirgenmesidir. Genel formu şu şekildedir:

R-CO-SR' + (Me₃Si)₃SiH + asit → R-CHO + R'SH
(örneğin: benzoil tioanisol → benzaldehit)

Mekanizma şu adımlardan oluşur:

  1. Protonasyon: Tioester, asit ile protonlanır ve sülfür pozitif yük alır.
  2. Selenyum Atağı: (Me₃Si)₃SiH, karbonil karbonuna nükleofilik atak yapar.
  3. İndirgeme: Oluşan ara ürün, selenyumdan hidrojen alarak aldehit grubunu oluşturur.

Önemli Kavram: Seçici İndirgeme

Fukuyama reaksiyonu, sadece tioester grubunu hedef alır. Bu, diğer karbonil gruplarını (örneğin ketonlar, aldehitler) etkilemeden sadece tioesterin indirgenmesini sağlar. Bu, reaksiyonun en büyük avantajlarından biridir.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

Fukuyama reaksiyonu için tipik koşullar:

  • Substrat: Tioester (örneğin benzoil tioanisol) veya disülfid (örneğin difenil disülfid).
  • İndirgeyici ajan: Trimetilselenür (Me₃Si)₃SiH.
  • Asit: Trifluoroasetik asit (TFA) veya benzoik asit.
  • Çözücü: DCM (diklorometan), THF gibi inert çözücüler.
  • Sıcaklık: Oda sıcaklığı veya hafif ısıtma.
  • Zaman: 1-6 saat.
Tioester/Disülfid İndirgeyici Ürün (Aldehit/Tiyol) Notlar
Benzoil tioanisol (Me₃Si)₃SiH/TFA Benzaldehit İlk Fukuyama örneği
Asetil tiofenol (Me₃Si)₃SiH/TFA Asetaldehit Alkil tioester
Difenil disülfid (Me₃Si)₃SiH/TFA Fenil tiyol Disülfid substratı
Propionil tioanisol (Me₃Si)₃SiH/TFA Propionaldehit Uzun zincirli tioester

Uygulama Alanları

Fukuyama reaksiyonu, sentetik organik kimyada ve biyolojik araştırmalarda çeşitli alanlarda kullanılır:

  • Doğal Ürün Sentezi: Aldehit içeren bileşiklerin sentezinde.
  • İlaç Kimyası: Aldehitlerin farmasötik sentezlerinde.
  • Malzeme Bilimi: Fonksiyonel aldehit bileşiklerinin sentezinde.
  • Temel Araştırma: Karbonil indirgemeleri ve selenyum kimyası üzerine.
  • Eğitim: Organik kimya laboratuvarlarında tioester indirgemeleri için.

Uygulama Soruları

Soru 1: Fukuyama reaksiyonu hangi tür bir reaksiyondur?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Fukuyama reaksiyonunun en büyük avantajıdır?
a) Sadece yüksek sıcaklıkta çalışması
b) Tioester grubunun seçici indirgenmesi
c) Sadece aromatik tioesterlerle çalışması
d) Su ortamında yapılması

Soru 3: Benzoil tioanisol Fukuyama reaksiyonuna sokulursa hangi ürün oluşur?
a) Benzoik asit
b) Benzil alkol
c) Benzaldehit
d) Benzen

Temel İlkeler

Fukuyama reaksiyonunu anlamak için:

  • Bu, tioesterlerin ve disülfidlerin (Me₃Si)₃SiH ve asit ile indirgenmesidir.
  • Ürün aldehit veya tiyoldür.
  • Reaksiyon sadece tioester grubunu hedef alır.
  • Seçici indirgeme sağlar.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik bir prosedür: 1 mmol tioester, 1.2 mmol (Me₃Si)₃SiH, 0.1 mmol TFA ve 5 mL DCM kullanılır. Reaksiyon oda sıcaklığında 3 saat karıştırılır. Ardından, çözelti soğutulur, bazikleştirilir ve ürün ekstrakte edilir. Saflaştırma kolon kromatografisi ile yapılır. Verim genellikle %70-85 arasındadır.

Önemli Uyarılar

  • (Me₃Si)₃SiH hava ve neme hassas olabilir, inert atmosferde kullanılmalıdır.
  • Reaksiyon asidik koşullarda çalışır, cam malzemelere dikkat edilmelidir.
  • Reaksiyon sadece tioester ve disülfid gruplarını hedef alır, diğer karbonil gruplarını etkilemez.
  • "Fukuyama reaksiyonu" terimi, literatürde yaygın olarak kullanılır ve tioester indirgemeleri için standart bir isimdir.

Kaynaklar

1.Fukuyama, T., Cheung, M. K., & Chen, I. (1988). A new method for the reduction of tioesters. Tetrahedron Letters, 29(40), 4981–4984. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(00)86238-5

2.Smith, M. B., & March, J. (2007). March’s advanced organic chemistry: Reactions, mechanisms, and structure (6th ed.). Wiley.

3.Fleming, I. (2010). Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions: Reference Edition. Wiley.