Bu bölüm, aril halojenürlerin (Ar-X) bis(pinakolato)diboran [B2(pin)2] ile Pd katalizörlüğünde boronik esterlere (Ar-Bpin) dönüştürülmesinde kullanılan **Hayashi-Miyaura Coupling** reaksiyonunu kapsar. Bu reaksiyon, 1995 yılında Tamejiro Hiyama ve Norio Miyaura tarafından geliştirilmiş ve aril boronik asit türevlerinin sentezinde devrim yaratmıştır. Hayashi-Miyaura Coupling (genellikle sadece **Miyaura Borylasyonu** olarak bilinir), Suzuki Coupling gibi önemli çapraz eşleşme reaksiyonları için gerekli boronik asit türevlerinin sentezinde en yaygın kullanılan yöntemdir. Reaksiyon, geniş substrat yelpazesi, yüksek verim ve hafif koşullar sunar.
Norio Miyaura, Japon organik kimyagerdir ve günümüzün önde gelen sentezcilerinden biridir. 1995 yılında, Tamejiro Hiyama ile birlikte, aril halojenürlerin Pd katalizörlüğünde bis(pinakolato)diboran ile muamele edilerek boronik esterlere dönüştürülebileceğini keşfetmiştir. Bu yöntem, daha önceki borylasyon yöntemlerine kıyasla çok daha geniş bir substrat yelpazesi ve daha hafif koşullar sunmuştur. Miyaura, bu yöntemi doğal ürün sentezinde ve ilaç kimyasında başarıyla uygulamıştır. Miyaura Borylasyonu, modern organik sentezde vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir.
Tamejiro Hiyama, Miyaura’nın uzun süredir ortağıdır ve organik sentezde geçiş metali katalizörlüğünde öncü çalışmalar yapmıştır. Miyaura ile birlikte geliştirdikleri bu borylasyon yöntemi, özellikle Suzuki Coupling’in yükselişine büyük katkı sağlamıştır. Hiyama ayrıca, silikon bazlı çapraz eşleşme reaksiyonlarıyla da tanınır (Hiyama Coupling).
Boronik asit türevlerinin sentezi, 20. yüzyılın ortalarından beri bilinmektedir, ancak geleneksel yöntemler (örneğin, Grignard reaktiflerinin borat esterleriyle muamelesi) genellikle sert koşullar veya düşük fonksiyonel grup toleransı gerektirir. 1995’te Miyaura ve Hiyama, Pd(0) katalizörlüğünde bis(pinakolato)diboranın aril halojenürlerle reaksiyona girebileceğini keşfetmiştir. Bu keşif, boronik asit türevlerinin sentezinde bir dönüm noktası olmuştur ve Suzuki Coupling’in dünya çapında yaygınlaşmasını sağlamıştır. Bugün, Miyaura Borylasyonu, boronik asit türevlerinin sentezinde altın standarttır.
Hayashi-Miyaura Coupling’in genel formu şu şekildedir:
Ar–X + B2(pin)2 → Ar–B(pin) + X–B(pin)
(Katalizör: Pd(PPh3)4 veya Pd(dppf)Cl2; Baz: KOAc)
Mekanizma şu adımlardan oluşur:
Miyaura Borylasyonu, boronik esterlerin (Ar-Bpin) sentezinde en etkili yöntemdir. Bu esterler, suya ve havaya karşı stabil olup, kolayca boronik aside hidroliz edilebilir. Daha önemlisi, Suzuki Coupling gibi Pd katalizörlüğündeki çapraz eşleşme reaksiyonlarında mükemmel nükleofil olarak davranırlar. Bu nedenle, Miyaura Borylasyonu, modern organik sentezde “Suzuki Coupling’in ilk adımı” olarak kabul edilir.
Hayashi-Miyaura Coupling için tipik koşullar:
| Aril Halojenür (Ar-X) | Ürün (Ar-Bpin) | Notlar |
|---|---|---|
| 4-Bromoasetofenon | 4-Asetilfenilboronik pinakol esteri | Keton grubuna zarar vermez |
| 2-Bromopiridin | 2-Piridilboronik pinakol esteri | Heteroaromatik bileşiklerde başarılı |
| 4-Bromobenzonitril | 4-Siyano-fenilboronik pinakol esteri | Nitril grubuna tolerans gösterir |
| 3-Bromotiyofen | 3-Tiyenilboronik pinakol esteri | Heterosiklik sistemlerde kullanılır |
Hayashi-Miyaura Coupling reaksiyonu, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:
Soru 1: Hayashi-Miyaura Coupling reaksiyonunda ana ürün ne tür bir bileşiktir?
Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Miyaura Borylasyon’un en büyük avantajıdır?
a) Sadece alkil halojenürlerle çalışması
b) Yüksek fonksiyonel grup toleransı ve geniş substrat yelpazesi
c) Su ortamında yapılması
d) Sadece yüksek sıcaklıkta çalışması
Soru 3: Miyaura Borylasyon ile 4-bromoasetofenon (BrC6H4COCH3) tepkimeye sokulursa hangi ürün oluşur?
a) 4-Asetilfenol
b) 4-Asetilfenilboronik pinakol esteri
c) Biphenil
d) 4-Bromoasetofenon dimeri
Hayashi-Miyaura Coupling'i anlamak için:
Tipik bir prosedür: 1 mmol aril bromür, 1.2 mmol B2(pin)2, 5 mol% Pd(dppf)Cl2 katalizörü, 3 mmol KOAc, 5 mL dioxanda 90°C’de 12 saat karıştırılır. Reaksiyon tamamlandığında, karışım suyla seyreltilir ve etil asetat ile ekstrakte edilir. Organik faz kurutulur (MgSO4) ve çözücü uçurulduktan sonra, ürün kolon kromatografisi ile saflaştırılır. Verim genellikle %80-95 arasındadır.