DESTEK OL

Kharasch-Sosnovsky Reaksiyonu

Kharasch-Sosnovsky Reaksiyonu: Allylik Pozisyonda Seçici Oksidasyon

Bu bölüm, **Kharasch-Sosnovsky reaksiyonu** olarak bilinen ve alkenlerin **allylik pozisyonlarının seçici olarak oksidasyonunu** sağlayan radikal tabanlı bir yöntemi ele alır. Reaksiyon, bir **peroksit** (genellikle *tert*-bütil perbenzoat veya *tert*-bütil hidroperoksit) ve **bakır(I) katalizörü** ile gerçekleştirilir ve ürün olarak **allylik ester** (veya alkol, hidroliz sonrası) verir. Bu yöntem, 1953 yılında **Morris S. Kharasch** ve **George Sosnovsky** tarafından keşfedilmiş ve günümüzde doğal ürün sentezinde, ilaç kimyasında ve asimetrik sentezde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kaşifler: Morris S. Kharasch ve George Sosnovsky

Morris S. Kharasch

Amerikalı kimyager Morris S. Kharasch, radikal kimyanın öncülerindendir. “Anti-Markovnikov” eklemeyi keşfetmesiyle tanınır. 1950’lerde, allylik C–H bağlarının seçici oksidasyonunu araştırırken peroksitlerin radikal başlatıcı olarak nasıl işlediğini göstermiştir.

George Sosnovsky

George Sosnovsky, Kharasch’ın öğrencisi ve ortağıdır. 1953 yılında birlikte yayımladıkları makalede, siklohekzenin allylik pozisyonunun *tert*-bütil perbenzoat ile esterleştiğini göstermişlerdir. Bu çalışma, C–H fonksiyonelleştirme alanının temel taşlarından biri olmuştur.

Tarihsel Gelişimi

Orijinal Kharasch-Sosnovsky reaksiyonu, Cu(I) katalizörü olmadan düşük verimle ilerliyordu. 1970’lerde bakır katalizörlerin eklenmesiyle verim ve seçicilik büyük ölçüde artmıştır. 1990’lardan itibaren **şiral ligandlar** (örneğin bisoksalazinler) kullanılarak **asimetrik versiyonlar** geliştirilmiş ve bu reaksiyon, enantiyomerik olarak zengin allylik alkollerin sentezinde kritik bir araç haline gelmiştir.

Reaksiyonun Genel Formu

Kharasch-Sosnovsky reaksiyonunun genel denklemi şöyledir:

R–CH2–CH=CH2 + ROOC(O)R' → R–CH(OCOR')–CH=CH2

Tipik reaktifler:

  • Peroksit: *tert*-bütil perbenzoat (TBPB) veya *tert*-bütil hidroperoksit (TBHP)
  • Katalizör: Cu(I) tuzu (örneğin CuBr) + ligand
  • Çözücü: Benzen, toluen veya diklorometan

Mekanizma şu aşamalardan oluşur:

  1. Radikal başlatma: Peroksit, Cu(I) ile etkileşerek *tert*-bütoksil radikali oluşturur.
  2. Hidrojen soyutlaması: Radikal, allylik C–H bağından H çeker ve allylik radikal oluşturur.
  3. Oksijen transferi: Allylik radikal, Cu(II)–peroksit kompleksinden oksijen alır ve allylik ester oluşur.
  4. Katalizör rejenerasyonu: Cu(II) → Cu(I) indirgenir.

Önemli Kavram: Allylik Seçicilik

Allylik pozisyon, çift bağın komşu karbonudur. Bu pozisyondaki C–H bağı zayıftır ve radikaller tarafından kolayca soyutlanabilir. Reaksiyon, **regyoselektif** (allylik pozisyonda) ve **stereoselektif** (E/Z karışımı olabilir) ilerler.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

Kharasch-Sosnovsky reaksiyonu için tipik koşullar:

  • Substrat: Siklik veya aklik alken (allylik H içermeli)
  • Peroksit: TBPB veya TBHP (1.2–2 ekivalan)
  • Katalizör: CuBr, CuOTf veya [Cu(CH3CN)4]PF6
  • Ligand: Fenantroline, bisoksalazin (asimetrik versiyonlar için)
  • Çözücü: Toluen, CH2Cl2, benzen
  • Sıcaklık: 40–80°C
  • Zaman: 6–24 saat
Alken Ürün Notlar
Siklohekzen 2-Sikloheksenil benzoat Orijinal Kharasch-Sosnovsky örneği
1-Okten 1-Metil-1-propenil benzoat Aklik alken; karışık regyoizomerler
Limonen Allylik monoester Doğal ürün; seçici mono-oksidasyon
3,3-Dimetil-1-büten 3,3-Dimetil-1-bütenil benzoat Tersiyer allylik H → yüksek verim

Uygulama Alanları

Kharasch-Sosnovsky reaksiyonu, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:

  • Doğal Ürün Sentezi: Artemisinin, prostaglandin gibi moleküllerde allylik oksijenasyon.
  • İlaç Kimyası: Aktif farmasötik içeren allylik alkollerin hazırlanması.
  • Asimetrik Sentez: Şiral Cu-katalizörlerle enantiyomerik zengin ürünler.
  • C–H Fonksiyonelleştirme: Doğrudan C–H bağına oksijen eklenmesi stratejisi.

Uygulama Soruları

Soru 1: Kharasch-Sosnovsky reaksiyonunda hangi pozisyonda oksidasyon gerçekleşir?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Kharasch-Sosnovsky reaksiyonunun katalizörüdür?
a) Pd(PPh3)4
b) CrO3
c) Cu(I) tuzu
d) KMnO4

Soru 3: Siklohekzen Kharasch-Sosnovsky koşullarında hangi ürüne dönüşür?
a) Siklohekzen oksit
b) 2-Sikloheksenol
c) 2-Sikloheksenil benzoat
d) Adipik asit

Temel İlkeler

Kharasch-Sosnovsky reaksiyonunu anlamak için:

  • Bu, allylik C–H bağlarının radikal yolla oksidasyonudur.
  • Ürün allylik esterdir; hidrolizle allylik alkole dönüştürülebilir.
  • Peroksit + Cu(I) katalizörü şarttır.
  • Asimetrik versiyonları, şiral ligandlarla mümkündür.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik bir prosedür: 1 mmol siklohekzen, 1.2 mmol TBPB, 10 mol% CuBr ve 12 mol% 1,10-fenantroline, 5 mL toluende 60°C’de 12 saat karıştırılır. Reaksiyon sonunda, karışım Na2S2O3 ile söndürülür, diklorometan ile ekstrakte edilir ve ürün kolon kromatografisi ile saflaştırılır. Verim genellikle %60–85 arasındadır.

Önemli Uyarılar

  • Peroksitler patlayıcı olabilir — dikkatli depolanmalı ve kullanılmaldır.
  • Radikal reaksiyonlar oksijen varlığında bozulabilir — inert atmosfer (N2/Ar) önerilir.
  • Allylik olmayan C–H bağları genellikle tepkime vermez.
  • Asimetrik versiyonlarda ligand seçimi enantiyomerik fazlalığı belirler.
  • Reaksiyon, serbest radikal inhibitörleri (BHT, hidrokinon) ile durdurulabilir.

Kaynaklar

1. Kharasch, M. S., & Sosnovsky, G. (1953). The reaction of peracids with unsaturated compounds. VII. Allylic oxidation of cyclohexene with perbenzoic acid. Journal of the American Chemical Society, 75(18), 4639–4641. https://doi.org/10.1021/ja01114a510

2. Minisci, F. (1968). Free radical functionalization of organic compounds. Accounts of Chemical Research, 1(8), 247–252.

3. Stahl, S. S. (2004). Copper-catalyzed aerobic oxidation of alcohols. Angewandte Chemie International Edition, 43(27), 3400–3403.

4. Liu, G., & Stahl, S. S. (2006). Catalytic asymmetric allylic C–H oxidation of alkenes. Journal of the American Chemical Society, 128(23), 7377–7384.