Bu bölüm, Suzuki Nitril Reaksiyonu olarak bilinen palladyum katalizörlü bir karbon-nitrojen bağ oluşumu reaksiyonunu kapsar. Bu reaksiyon, aromatik halojenürlerin (Ar–X) organobor bileşikleriyle (R–B) reaksiyona girmesiyle aromatik nitrillerin (Ar–CN) sentezini sağlar. Reaksiyon, 1979 yılında Akira Suzuki ve Nobuo Miyaura tarafından geliştirilmiş olan Suzuki Coupling reaksiyonunun bir varyasyonudur. Bu yöntem, özellikle aromatik nitrillerin sentezinde büyük önem taşır ve heteroaromatik sistemlerin de dahil olduğu geniş bir substrat yelpazesinde uygulanabilir. Reaksiyon, genellikle nitril grubu içeren farmasötiklerin ve agrochemical'lerin sentezinde tercih edilir.
Akira Suzuki, Japon kimyacıdır ve 1979 yılında palladyum katalizörlü çapraz eşleşme reaksiyonları üzerine çalışmıştır. O, aromatik halojenürlerin organobor bileşikleriyle reaksiyonunu keşfetmiş ve bu yöntemin geniş bir uygulama yelpazesine sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, 2010 yılında Nobel Kimya Ödülü'ne layık görülmüştür. Suzuki reaksiyonları, sentetik organik kimyanın temel reaksiyonlarından biri haline gelmiştir.
Nobuo Miyaura, Japon organik kimyacıdır ve Suzuki ile birlikte palladyum katalizörlü çapraz eşleşme reaksiyonlarını geliştirmiştir. Miyaura, özellikle organobor reaktiflerinin sentezi ve reaktivitesi üzerinde çalışmıştır. Bu iş birliği, Suzuki Coupling reaksiyonunun temelini oluşturmuştur. Miyaura'nın katkıları, reaksiyonun mekanizmasının ve optimizasyonunun anlaşılmasında kritik rol oynamıştır.
1979'da Suzuki ve Miyaura, aromatik halojenürlerin (Ar–X) organobor reaktifleriyle (R–B) Pd katalizörlüğünde karbon-karbon bağı oluşturarak biaril bileşiklerine (Ar–R) dönüştürülmesini göstermiştir. Daha sonra, bu yöntemin nitril grubu içeren bileşiklerin sentezine uyarlanmasıyla Suzuki Nitril Reaksiyonu ortaya çıkmıştır. Bu reaksiyon, doğrudan aromatik halojenürlerin nitril grubuyla reaksiyonuna göre daha milder koşullarda çalışır ve daha yüksek verimler sağlar. Günümüzde, Suzuki Nitril Reaksiyonu, farmasötik sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Suzuki Nitril Reaksiyonu'nun genel formu şu şekildedir:
Ar–X + R–B(OR')₂ → Ar–R + X–B(OR')₂
(Katalizör: Pd(PPh₃)₄, Pd₂(dba)₃; Baz: Na₂CO₃, K₃PO₄; Çözücü: H₂O/THF)
Nitril varyasyonu için özel formül:
Ar–X + B(CN)₂ → Ar–CN + X–B(CN)₂
(Katalizör: Pd(PPh₃)₄; Baz: K₃PO₄; Çözücü: DME/H₂O)
Mekanizma şu adımlardan oluşur:
Suzuki Nitril Reaksiyonu'nda organobor reaktifleri (R–B(OR')₂) çok önemli rol oynar. Bu reaktifler, hava ve neme karşı kararlıdır, kolay hazırlanır ve düşük toksisiteye sahiptir. Özellikle difenilboranik asit (Ph₂B–OH) ve trifluoroborat tuzları (RBF₃K) gibi reaktifler nitril sentezi için uygundur. Bu reaktiflerin kullanımı, reaksiyonun güvenliğini ve kolaylığını artırır.
Suzuki Nitril Reaksiyonu için tipik koşullar:
| Aromatik Halojenür (Ar-X) | Organobor (R–B(OR')₂) | Ürün (Ar-R) | Notlar |
|---|---|---|---|
| 4-Bromotoluen | Ph–B(OH)₂ | 4-Metilbifenil | İlk Suzuki örneği |
| 4-Bromobenzonitril | B(CN)₂ | 4-Cyanobiphenyl | Nitril varyasyonu |
| 2-Bromopyridin | 4-Methylphenyl–B(OH)₂ | 2-(4-Methylphenyl)pyridine | Heteroaromatik substrat |
| 4-Bromofluorenone | 4-(Dimethylamino)phenyl–B(OH)₂ | 4-(4-(Dimethylamino)phenyl)fluorenone | Konjuge sistem |
Suzuki Nitril Reaksiyonu, sentetik organik kimyada çeşitli alanlarda kullanılır:
Soru 1: Suzuki Nitril Reaksiyonu'nda hangi tür reaktifler kullanılır?
Soru 2: Aşağıdakilerden hangisi Suzuki Nitril Reaksiyonu'nun en büyük avantajıdır?
a) Sadece yüksek sıcaklıkta çalışması
b) Hava ve neme hassas reaktiflerin kullanılması
c) Organobor reaktiflerinin düşük toksisitesi ve kolay hazırlanması
d) Sadece aromatik substratlarla çalışması
Soru 3: 4-Bromobenzonitril ve difenilboranik asit (Ph₂B–OH) tepkimeye sokulursa hangi ürün oluşur?
a) 4-Metilbifenil
b) 4-Phenylbenzonitril
c) 4-Bromodifenil
d) Benzilbenzonitril
Suzuki Nitril Reaksiyonu'nu anlamak için:
Tipik bir prosedür: 1 mmol aromatik halojenür, 1.2 mmol difenilboranik asit, 5 mol% Pd(PPh₃)₄, 2 mmol K₃PO₄, 5 mL H₂O/THF (3:1) çözücü karışımında 100°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 %70-90 arasındadır.
1. Suzuki, A. (1999). Palladium-catalyzed cross-coupling reactions of organoboron compounds. Accounts of Chemical Research, 32(12), 1049-1058.
2. Miyaura, N., & Suzuki, A. (1995). Palladium-catalyzed cross-coupling reaction of organoboron compounds. Chemical Reviews, 95(7), 2457-2483.
3. Smith, M. B., & March, J. (2007). March's advanced organic chemistry: Reactions, mechanisms, and structure (6th ed.). Wiley.
4. Organic Chemistry Portal. (2023). Suzuki reaction. Retrieved from Organic Chemistry Portal