Bu bölüm, organosilikon bileşiklerinin (R–SiR'3) aril halojenürlerle (Ar–X) Pd katalizörlüğünde karbon-karbon bağı oluşturarak biaril bileşiklerine (Ar–R) dönüştürülmesinde kullanılan **Hiyama-Denmark Coupling** reaksiyonunu kapsar. Bu reaksiyon, 1988 yılında Tamejiro Hiyama tarafından keşfedilmiş ve daha sonra Scott E. Denmark tarafından geliştirilerek fluorür aktivasyonu gerektirmeyen versiyonlar ortaya çıkarılmıştır. Hiyama Coupling, boronik asitlerin (Suzuki) veya çinko reaktiflerinin (Negishi) yerine organosilikon bileşiklerinin kullanılmasına olanak tanır. Bu bileşikler, düşük toksisite, yüksek kararlılık ve kolay taşınabilirlik gibi avantajlar sunar. Hiyama-Denmark Coupling, özellikle kompleks moleküllerin sentezinde ve malzeme biliminde büyük önem taşır.
Tamejiro Hiyama, Japon organik kimyagerdir ve 1988 yılında, aril halojenürlerin vinil silanlarla Pd katalizörlüğünde eşleşebileceğini keşfetmiştir. Bu yöntem, o dönemdeki diğer çapraz eşleşme reaksiyonlarına kıyasla daha az toksik ve daha kararlı reaktifler sunmuştur. Hiyama, bu yöntemi doğal ürün sentezinde başarıyla uygulamıştır.
Scott E. Denmark, Amerikalı organik kimyagerdir ve Hiyama Coupling’i 1990’lardan itibaren sistematik olarak geliştirmiştir. Denmark, orijinal Hiyama yönteminin fluorür aktivasyonuna ihtiyaç duymasını bir dezavantaj olarak görmüş ve fluorürsüz versiyonlar geliştirmiştir. Bu versiyonlarda, silikonun aktivasyonu için hidroksit, alkoksit veya karboksilat gibi daha hafif nükleofiller kullanılmıştır. Bu gelişmeler, Hiyama Coupling’in kullanım alanını büyük ölçüde genişletmiştir. Bugün, bu reaksiyon genellikle “Hiyama-Denmark Coupling” olarak anılır.
1988’de Hiyama, aril halojenürlerin vinil silanlarla Pd katalizörlüğünde eşleşebileceğini göstermiştir. Ancak bu ilk versiyon, TBAF (tetra-n-bütilamonyum florür) gibi florür tuzlarının kullanılmasını gerektiriyordu. Florür, cam malzemeye zarar veren ve bazı fonksiyonel gruplarla uyumsuz bir reaktifti. 1994’te Denmark, silikonun aktivasyonu için florür yerine hidroksit veya alkoksit gibi daha hafif nükleofillerin kullanılabileceğini keşfetmiştir. Bu gelişme, reaksiyonun daha geniş bir substrat yelpazesinde ve daha hafif koşullarda uygulanabilmesini sağlamıştır. Bugün, Hiyama-Denmark Coupling, Suzuki Coupling’e alternatif olarak kullanılan önemli bir yöntemdir.
Hiyama-Denmark Coupling’in genel formu şu şekildedir:
Ar–X + R–SiR'3 → Ar–R + X–SiR'3
(Katalizör: Pd(PPh3)4; Aktivatör: F-, OH-, OR-)
Mekanizma şu adımlardan oluşur:
Hiyama-Denmark Coupling’in başarısı, silikonun nasıl aktive edildiğine bağlıdır. Orijinal Hiyama yöntemi florür aktivasyonu gerektirirken, Denmark versiyonu hidroksit, alkoksit veya karboksilat gibi daha hafif aktivatörlerle çalışır. Bu, reaksiyonun daha geniş bir substrat yelpazesinde ve daha hafif koşullarda uygulanabilmesini sağlar. Aktivasyon, pentakoordinat silikat ara ürünü oluşturur ve bu ara ürünün transmetalasyonu kolaylaştırır.
Hiyama-Denmark Coupling için tipik koşullar:
| Aril Halojenür (Ar-X) | Organosilikon (R–SiR'3) | Ürün (Ar-R) | Notlar |
|---|---|---|---|
| 4-Bromotoluen | CH2=CH–SiMe3 | 4-Metilstiren | İlk Hiyama örneği |
| 4-Bromoasetofenon | Ph–Si(OMe)3 | 4-Asetilbifenil | Denmark versiyonu — florürsüz |
| 2-Bromopiridin | CH3–SiMe3 | 2-Metilpiridin | Heteroaromatik substrat |
| 4-Bromobenzonitril | HC≡C–SiMe3 | 4-Siyano fenilasetilen | Alkinik ürün |
Hiyama-Denmark Coupling reaksiyonu, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:
Soru 1: Hiyama-Denmark Coupling reaksiyonunda silikonun aktivasyonu için hangi reaktifler kullanılabilir?
Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Hiyama-Denmark Coupling’in en büyük avantajıdır?
a) Sadece yüksek sıcaklıkta çalışması
b) Düşük toksisiteli ve kararlı organosilikon reaktiflerin kullanılması
c) Sadece aromatik silanlarla çalışması
d) Su ortamında yapılması
Soru 3: Hiyama-Denmark Coupling ile 4-bromotoluen ve viniltrimetilsilan (CH2=CH–SiMe3) tepkimeye sokulursa hangi ürün oluşur?
a) 4-Metilbifenil
b) 4-Metilstiren
c) 4-Metilbenzaldehit
d) Vinilbenzen
Hiyama-Denmark Coupling'i anlamak için:
Tipik bir prosedür: 1 mmol aril bromür, 1.2 mmol organosilikon bileşiği, 5 mol% Pd(PPh3)4, 2 mmol TBAF (veya 2 mmol NaOH), 5 mL THF’de 80°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 %70-95 arasındadır.
1.Corey, E. J., & Suggs, J. W. (1975). A simple and highly effective method for the oxidation of alcohols to aldehydes and ketones using dimethyl sulfoxide activated by sulfur trioxide-pyridine complex. Tetrahedron Letters, 16(31), 2647–2650. https://doi.org/10.1016/S0040-4039(00)75237-8
2.Parikh, J. R., & Doering, W. v. E. (1967). Sulfur trioxide in the oxidation of alcohols by dimethyl sulfoxide. Journal of the American Chemical Society, 89(22), 5505–5507. https://doi.org/10.1021/ja01000a066
3.Smith, M. B., & March, J. (2007). March’s advanced organic chemistry: Reactions, mechanisms, and structure (6th ed.). Wiley.
4.Zhdankin, V. V. (2014). Hypervalent iodine chemistry: Preparation, structure, and synthetic applications of hypervalent iodine compounds. Wiley.