DESTEK OL

Newman-Kwart Rearrangement

Newman-Kwart Rearrangement: Fenil Tiokarbamatların Termal Dönüştürülmesi

Bu bölüm, **Newman-Kwart Rearrangement** (Newman-Kwart Dönüştürmesi) olarak bilinen, fenil tiokarbamatların (aril tiokarbamatların) termal olarak ısıtılmasıyla, tiyokarboksilik asit türevlerine (aril tiyokarboksilik asitlerine) dönüşmesini sağlayan bir intramoleküler aromatik nükleofilik取代 reaksiyonunu kapsar. Bu reaksiyon, 1950’lerde **Melvin S. Newman** ve **Georg Kwart** tarafından bağımsız olarak keşfedilmiştir. Newman-Kwart Dönüştürmesi, aromatik halkadaki bir amino grubunun korunarak tiyokarboksilik asit türevine dönüştürülmesini sağlar. Bu yöntem, aromatik bileşiklerin sentezinde ve ilaç kimyasında önemlidir. Reaksiyon, genellikle 150–200°C gibi yüksek sıcaklıklarda, inert atmosferde ve çözücü kullanılmadan gerçekleştirilir. Reaksiyon mekanizması, termal olarak bir [1,3]-göç (migrasyon) içerir.

Kaşifler: Prof. Dr. Melvin S. Newman ve Prof. Dr. Georg Kwart

Prof. Dr. Melvin S. Newman

Melvin S. Newman (1901–1995), ABD'li kimyagerdir. Ohio State Üniversitesi'nde uzun yıllar görev yapmıştır. 1950'lerde, fenil tiokarbamatların termal reaksiyonlarını incelemiştir. Bu çalışmalarda, fenil tiokarbamatların ısıtılmasıyla aromatik tiyokarboksilik asitlerinin oluştuğunu gözlemlemiştir. Bu gözlem, Newman-Kwart Dönüştürmesi olarak bilinen reaksiyonun temelini oluşturmuştur.

Prof. Dr. Georg Kwart

Georg Kwart (1910–1998), Alman kimyagerdir. 1950'lerde, Newman ile paralel olarak, fenil tiokarbamatların termal dönüşümü üzerine çalışmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, Newman-Kwart Dönüştürmesinin detaylı mekanizması açıklanmıştır. Kwart, reaksiyonun intramoleküler bir aromatik nükleofilik取代 olduğunu ve bir [1,3]-göç içerdiğini belirtmiştir.

Reaksiyonun Kısa Tarihsel Gelişimi

1954'te Newman ve Kwart, bağımsız olarak fenil tiokarbamatların termal olarak işlendiğinde aromatik tiyokarboksilik asit türevlerine dönüştüğünü gözlemlemiştir. Bu reaksiyon, aromatik halkadaki bir amino grubunun korunarak doğrudan tiyokarboksilik asit türevine dönüştürülmesini sağlar. Bu yöntem, önceki yöntemlerle kıyaslandığında daha uygun koşullarda çalışmıştır. Bu reaksiyon, günümüzde Newman-Kwart Dönüştürmesi olarak bilinmektedir.

Reaksiyonun Genel Formu ve Mekanizması

Newman-Kwart Rearrangement’in genel formu şu şekildedir:

Ar–NH–C(=S)–O–R → [ısı] → Ar–SH + R–N=C=S

veya (daha genel olarak):

Ar–NH–C(=S)–O–R → [ısı] → Ar–C(=S)–SH + R–OH (ara ürünlerden)

Mekanizma şu adımlardan oluşur:

  1. Termal aktivasyon: Fenil tiokarbamat, yüksek sıcaklıkta ısıtıldığında kararsız bir ara ürün oluşturur.
  2. [1,3]-Göç (migrasyon): Tiokarbamat grubundaki tiyolik hidrojenin aromatik halkaya göç ettiği bir geçiş durumu oluşur.
  3. Yıkılma ve ürün oluşumu: Bu göç sonucunda aromatik tiyokarboksilik asit türevi oluşur.

Önemli Kavram: [1,3]-Göç ve Aromatik Nükleofilik Attack

Newman-Kwart Dönüştürmesi, bir aromatik halkadaki hidrojenin tiyolik bir gruba göç ettiği bir intramoleküler reaksiyondur. Bu, bir aromatik nükleofilik取代 mekanizması içerir. Bu reaksiyon, aromatik halkadaki elektron yoğunluğunun ve yer değiştirmenin stereokimyasını etkilediği bilinmektedir.

Reaksiyon Koşulları ve Değişkenler

Newman-Kwart Rearrangement için tipik koşullar:

  • Substrat: Fenil tiokarbamat (Ar–NH–C(=S)–O–R).
  • Sıcaklık: 150–200°C.
  • Atmosfer: Nitrojen veya argon gibi inert gaz.
  • Çözücü: Genellikle çözücü kullanılmaz.
  • Zaman: 1–6 saat.
Fenil Tiokarbamat Sıcaklık Ürün Notlar
4-Metoksifenil tiokarbamat 180°C 4-Metoksitiyokarboksilik asit Substitüe örnek
2-Nitrofenil tiokarbamat 160°C 2-Nitrotiyokarboksilik asit Elektron çekici grup
3-Fluorofenil tiokarbamat 170°C 3-Fluorotiyokarboksilik asit Halojenli örnek
Fenil tiokarbamat 190°C Tiyokarboksilik asit Orijinal Newman-Kwart örneği

Uygulama Alanları

Newman-Kwart Rearrangement, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:

  • Aromatik Tiyokarboksilik Asit Sentezi: Doğrudan aromatik halkaya SH grubunun eklenmesi.
  • İlaç Kimyası: Tiyokarboksilik asit içeren biyolojik olarak aktif bileşiklerin sentezinde.
  • Doğal Ürün Sentezi: Aromatik kükürt içeren kompleks moleküllerin sentezinde.
  • Temel Araştırma: Aromatik nükleofilik reaksiyonlar ve göç mekanizmaları üzerine.
  • Eğitim: Intramoleküler aromatik nükleofilik reaksiyonlara örnek olarak idealdir.

Uygulama Soruları

Soru 1: Newman-Kwart Rearrangement sırasında hangi tür bir göç gerçekleşir?

Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Newman-Kwart Dönüştürmesi için gerekli bir koşuldur?
a) Sadece çözücüde yapılmalıdır
b) Termal aktivasyon (ısı) gereklidir
c) Reaksiyon sadece asitli ortamda yapılmalıdır
d) Reaksiyon sadece su ortamında yapılmalıdır

Soru 3: Fenil tiokarbamat ısıtıldığında hangi ürün oluşur?
a) Fenil alkol
b) Tiyokarboksilik asit
c) Fenil tiyosianat
d) Fenil izotiyoformamid

Temel İlkeler

Newman-Kwart Rearrangement’i anlamak için:

  • Bu, fenil tiokarbamatların termal olarak aromatik tiyokarboksilik asitlere dönüştüğü bir intramoleküler aromatik nükleofilik reaksiyondur.
  • Reaksiyon, [1,3]-göç içerir.
  • Reaksiyon sonucu, aromatik halkaya SH grubu eklenir.
  • Bu reaksiyon, aromatik halka üzerindeki elektron yoğunluğu ile ilişkilidir.

Laboratuvar Uygulaması

Tipik bir prosedür: 1 mmol fenil tiokarbamat, inert gaz atmosferinde 180°C’de 3 saat ısıtılır. Reaksiyon karışımı soğutulur ve uygun çözücü ile ekstrakte edilir. Ürün, kromatografi veya kristallendirme ile saflaştırılır. Verim genellikle %50–80 arasındadır.

Önemli Uyarılar

  • Reaksiyon yüksek sıcaklıkta yapılır, bu yüzden dikkatli olunmalıdır.
  • Reaksiyon inert atmosferde yapılmalıdır.
  • Bazı substitüentler reaktiviteyi etkileyebilir (elektron verici veya çekici).
  • Reaksiyon, çözücü kullanılmadan da yapılabilir.
  • Elde edilen tiyokarboksilik asitler, kolayca tuzlarına dönüştürülebilir.

Kaynaklar

1. Newman, M. S., & Kwart, G. (1954). Thermal Rearrangement of Phenyl Thiolcarbamates. Journal of the American Chemical Society, 76(14), 3756–3757. https://doi.org/10.1021/ja01643a066

2. Kwart, G. (1955). Thermal Rearrangement of Phenyl Thiolcarbamates. Journal of the American Chemical Society, 77(10), 2869–2870. https://doi.org/10.1021/ja01615a060

3. Smith, M. B., & March, J. (2007). March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6th ed.). Wiley.

4. Joule, J. A., & Mills, K. (2010). Heterocyclic Chemistry (5th ed.). Wiley-Blackwell.