acikarsiv.ankara.edu.tracikarsiv.ankara.edu.tr/browse/6276/(Microsoft Word...i ÖZET Yüksek Lisans Tezi KARIŞIK BROMOMAGNEZYUM DİORGANOKUPRAT BİLEŞİKLERİNİN C-C EŞLEŞMESİNDE

ANKARA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

KARIŞIK BROMOMAGNEZYUM DİORGANOKUPRAT BİLEŞİKLERİNİN

C-C EŞLEŞMESİNDE GRUP SEÇİMLİLİĞİNİN SENTETİK VE

MEKANİSTİK ARAŞTIRILMASI

Duygu ÖZKAN

KİMYA ANABİLİM DALI

ANKARA 2008

Her hakkı saklıdır

i

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

KARIŞIK BROMOMAGNEZYUM DİORGANOKUPRAT BİLEŞİKLERİNİN C-C EŞLEŞMESİNDE GRUP SEÇİMLİLİĞİNİN SENTETİK VE MEKANİSTİK

ARAŞTIRILMASI

Duygu ÖZKAN

Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı

Danışman : Prof. Dr. Ender ERDİK

Karışık kupratlarda kimyasal selektifliğin kuprat türüne ve reaksiyon değişkenlerine bağlılığı araştırılmıştır. Her iki grubun da etkileştiği bromomagnezyum di n-alkilkupratlarda (n-alkil=n-bütil, n-heptil) ve bir grubun etkileştiği n-alkilfenilkupratlarda (etkileşmeyen grup fenil) Cu(I) bileşiklerinin ve Lewis asidi veya bazı katkı maddeleri ve ortak çözücülerin alkil eşleşmesinde grup seçimliliğini etkilemediği bulunmuştur. n-Bütil(n-heptil)kupratda alkil eşleşmesi veriminin homokupratlardan daha yüksek olduğu ve n-bütil(sübstitue fenil) kupratlarda etkileşmeyen grubun n-bütil eşleşmesi verimini değiştirdiği gözlenmiştir.

Karışık kupratlar, RRRTCuMgBr bileşiklerinde, etkileşen grup RT reaksiyon hızının etkileşmeyen grup RR’ye bağlılığı için de bir mekanizma önerilmiştir. n-Bütil(sübstitue fenil) kupratların n-alkil bromürlerle reaksiyon hızları yarışmalı kinetik yöntemle ölçülmüş ve Taft bağıntıları araştırılmıştır. Reaksiyon hız sabitlerinin ve Taft sabitlerinin fenil substituentine bağlı olması, çalışmada önerdiğimiz ″Karışık kupratlarda RRRTCuMgBr, RR–Cu bağının gücü RT–E oluşma hızını etkiler″ hipotezimizi kanıtlamıştır. Temmuz 2008, 131 sayfa Anahtar Kelimeler: Karışık diorganokupratlar, C-C eşleşmesi, grup seçimliliği

ii

ABSTRACT

Master Thesis

SYNTHETIC AND MECHANISTIC INVESTIGATION OF GRUP SELECTIVITY

IN THE C-C COUPLING OF MIXED BROMOMAGNESIUM DIORGANOCUPRATES

Duygu ÖZKAN

Ankara University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry

Supervisor : Prof. Dr. Ender ERDİK

The dependence of chemoselectivity of mixed cuprates on the reaction parameters has been investigated. Cu(I) compounds and Lewis acid or Lewis base additives and cosolvents does not change the group selevtivity in the alkyl coupling reaction of bromomagnesium n-butyl(n-heptyl)cuprates in which both groups react and also n-butyl(substituted phenyl)cuprates in which only n-butyl group react. However, it has been observed that the coupling yield of n-butyl(n-heptyl)cuprate is higher than the yield of homocuprates and n-butyl coupling yield of n-butyl(substituted phenyl)cuprates changes depending on the residual phenyl group.

A mechanism has been also offered for the effect of residual group, RR on the reaction rate of transferred group, RT in the alkylation of RRRTCuMgBr reagents. The alkylation rates of n-butyl(substituted phenyl)cuprates has been found by a method of competitive kinetics and Taft relationships for the alkylation reactions has been investigated. The dependence of reaction rates and positive Taft reaction constants on the substituents of residual phenyl groups has been evaluated to support our hypothesis that ″the strength of RR–Cu bond affects the reaction rate of RT group of RRRTCuMgBr compounds.″

July 2008, 131 pages Key Words : Mixed diorganocuprates, C-C coupling, grup selectivity

iii

TEŞEKKÜR Çalışmalarımı yönlendiren, sonsuz hoşgörü, anlayış ve sevgisi ile destek olan ve

çalışma şevki veren, araştırmalarımın her aşamasında bilgi, öneri ve yardımlarını

esirgemeyerek herşeyin üstesinden gelmemi sağlayan, akademik ortamda olduğu kadar,

beşeri ilişkilerde de engin fikirleriyle yetişmeme ve gelişimime katkıda bulunan,

kişiliğini ve başarılı akademisyenliğini örnek aldığım, saygıdeğer hocam, A.Ü. Fen

Fakültesi Kimya Bölümü Organik Kimya Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Ender

ERDİK’e sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

Çalışmam sırasında, TBAG-106T644 nolu proje ile destek sağlayan TÜBİTAK

Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu’na teşekkür ederim.

Çalışmalarım sırasında yardımlarını esirgemeyen, hoşgörü ve güleryüzleriyle yanımda

olan değerli hocalarım Araş. Gör. Dr. Melike KOÇOĞLU, Araş. Gör. Öznur UÇKAN,

Araş. Gör. Özgen ÖMÜR PEKEL’e ve sevgili arkadaşlarım Selma ÜLKÜ, Gamze

SAYIN, Tuğba ÖZKANER ve Ebru Zeynep SERDAR’a ve ismini sayamadığım diğer

tüm arkadaşlarıma çok teşekkür ederim.

Yoğun tez çalışmalarım süresince de her zaman olduğu gibi desteğini, iyimserliğini ve

yardımlarını benden esirgemeyen, beni her konuda olduğu gibi bu çalışmamda da

yüreklendiren sevgili eşim Yavuz ÖZKAN’a çok teşekkür ederim.

Her konuda beni destekleyen, hırslandıran, her zaman yanımda olan, bilgisini ve

tecrübelerini benden esirgemeyen, akademik anlamda da beni şevklendiren aynı

zamanda da meslektaşım olan çok sevgili ağabeyim Dr. İsmail KAYAGİL’e sonsuz

teşekkür ederim.

İlkokuldan bu yana bana çalışma azmini aşılayan, ve bu günlere gelmemde çok büyük

emekleri olan, hayatımın her aşamasında olduğu gibi bu çalışmamda da beni maddi ve

manevi olarak gönülden destekleyen, sevgili babam Ali KAYAGİL ve annem Kadriye

KAYAGİL’e gönülden teşekkür ederim..

Duygu ÖZKAN

Ankara, Temmuz 2008

iv

İÇİNDEKİLER

ÖZET ................................................................................................................................ i

ABSTRACT .................................................................................................................... ii

TEŞEKKÜR .................................................................................................................. iii

SİMGELER DİZİNİ .................................................................................................... vii

ŞEKİLLER DİZİNİ .................................................................................................... viii

ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................ ix

1. GİRİŞ .......................................................................................................................... 1

2. KAYNAK ÖZETLERİ .............................................................................................. 6

2.1 Karışık Diorganokupratların Hazırlanması .......................................................... 6

2.2 Karışık Diorganokupratların Reaksiyonları ....................................................... 10

2.2.1 Lityum Kupratlar ............................................................................................... 10

2.2.2 Halomagnezyum Kupratlar ............................................................................... 20

2.2.3 Haloçinko Kupratlar ........................................................................................... 28

2.3 Lineer Serbest Enerji Bağıntıları (Ing. Linear Free Energy

Relationships, LFER) (Kantitatif Yapı-Etkinlik Bağıntıları

(Ing. Quantitative Structure Activity Relationships, QSAR)) ........................ 28

2.3.1 Lineer serbest enerji bağıntıları ........................................................................ 29

2.3.2 Hammett bağıntısı ............................................................................................... 30

2.3.3 Taft bağıntısı ........................................................................................................ 31

2.3.4 İki değişkenli yapı-etkinlik bağıntılarının değerlendirilmesi .......................... 32

2.4. 1., 2., 11. ve 12. Grup Organometalik Bileşiklerin Reaksiyon

Mekanizmaları için Yarışmalı Kinetik Yöntemin Kullanılması ..................... 33

2.4.1 Yarışmalı kinetik için kullanılan yöntemler ..................................................... 34

2.4.2 Yarışmalı kinetik yöntemlerin uygulandığı 1., 2., 11. ve

12. Grup Organometalik Bileşiklerin Reaksiyonları ....................................... 36

3. DENEL BÖLÜM ...................................................................................................... 42

3.1 Genel Yöntemler..................................................................................................... 42

3.2 Çözücülerin Kurutulması ...................................................................................... 42

3.3 Çıkış Maddelerinin Hazırlanması ........................................................................ 43

3.3.1 Anorganik maddeler ........................................................................................... 43

v

3.3.2 Organik maddeler ............................................................................................... 45

3.3.3 Organometalik reaktifler ................................................................................... 45

3.4 Karışık ve Homo Bromomagnezyum DiorganoKuprat Bileşiklerinin

Alkil Halojenürlerle C–C Eşleşme Reaksiyonları ............................................ 48

3.4.1 Bromomagnezyum n-bütilfenil kuprat 6a n-pentilbromür 10a ile

eşleşme reaksiyonu .............................................................................................. 48

3.4.2 Bromomagnezyum n-bütilfenil kuprat 6a n-pentilbromür 10a

ile farklı çözücülerde veya katkı maddelerinde eşleşme reaksiyonu .............. 49

3.4.3 Bromomagnezyun di n-bütil0kuprat 2a, di n-heptilkuprat 2b ve

difenilkuprat 2i bileşiklerinin n-pentilbromür 10a ile eşleşme

reaksiyonu ............................................................................................................ 49

3.5 Bromomagnezyum n-Bütil(Substitue fenil)Kupratların 6a-d

ve di n-Bütilkuprat 2a’ın Alkil Halojenürlerle 10a-g C–C

Eşleşme Reaksiyonları İçin Yarışmalı Kinetik Yöntem Uygulanması .......... 50

4.ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ...................................................... 51

4.1 Karışık Bromomagnezyum Alkilkupratların Alkil Eşleşmesinde

Kimyasal Selektiflik ............................................................................................ 57

4.1.1 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde

kimyasal selektiflik .............................................................................................. 58

4.1.1.1 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde kupratın

hazırlanma şeklinin etkisi ................................................................................... 58

4.1.1.2 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde reaksiyon koşulları etkisi ................. 62

4.1.1.3 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde CuX bileşiklerinin etkisi .................. 65

4.1.1.4 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde diğer etkileşmeyen

grupların etkisi ................................................................................................. 68

4.1.1.5 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde çözücü ve katkı maddeleri

etkisi ................................................................................................................... 69

4.1.2 Bromomagnezyum n-bütil(n-heptil)kuprat–alkil eşleşmesinde

kimyasal selektiflik .............................................................................................. 72

4.1.2.1 n-Bütil(n-heptil)kuprat-alkil eşleşmesinde reaksiyon koşulları

etkisi ..................................................................................................................... 72

vi

4.1.2.2 n-Bütil(n-heptil)kuprat-alkil eşleşmesinde CuX bileşikleri, çözücü

ve katkı maddeleri etkisi .................................................................................. 73

4.1.3 Karışık bromomagnezyum n-bütilkupratların alkil eşleşmesinde

kimyasal selektiflik kontrolü .............................................................................. 76

4.2 Bromomagnezyum n-Bütil(substitue fenil)kupratların Alkil

Eşleşmesi Mekanizması. Kimyasal Selektiflik Kontrolü .................................... 78

5. SONUÇLAR ........................................................................................................... 108

KAYNAKLAR ........................................................................................................... 110

ÖZGEÇMİŞ ................................................................................................................ 119

vii

SİMGELER DİZİNİ

Ac Asetil acac Asetilasetonat Bn Benzil Boc Bütoksikarbonil Bu Bütil COD Siklooktadien dbm Dibenzoilmetan Diglim Dietilenglikol dimetil eter DMA Dimetilasetamit DME Dimetoksietan DMF Dimetilformamit DMPU N,N'-Dimetilpropilenüre Et Etil Et2O Dietil eter FG Fonksiyonlu grup g.s. Geri soğutma sıcaklığı GK Gaz Kromatografisi Hek Hekzil Hep Heptil HMPA Hekzametilfosforamit i- İzo i-Pr izo-Propil KS Kütle Spektroskopisi Me Metil MOM Metoksimetil NMP N-Metil-2-pirolidinon o.s. Oda sıcaklığı o-DPPB orto-Difenilfosfanil benzoat OMes Mesilat (metansülfonat) OTf Triflat (Triflormetansülfonat) OTMB 3,4,5-Trimetoksibenzoat OTos Tosilat (p-Toluensülfonat) Pent Pentil Ph Fenil prim- Primer sek- Sekonder t- Tersiyer THF Tetrahidrofuran TMEDA N,N,N',N'-Tetrametiletilendiamin TMSCl Trimetilsililklorür

viii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 4.1 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in n-

bütilfenilkuprat 6a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için

Taft doğruları ............................................................................................ 104

Şekil 4.2 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in

n-bütil(p-tolil)kuprat 6b ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için

Taft doğruları ............................................................................................. 104


n-bütil(m-anisil)kuprat 6c ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için

Taft doğruları ............................................................................................. 105


n-bütil(p-bromfenil)kuprat 6d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için

Taft doğruları ............................................................................................. 105


di n-bütilkuprat 2a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için

Taft doğruları ............................................................................................. 106

ix

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 4.1 Bromomagnezyum di n-bütilkuprat 2a ve difenilkuprat 2b di

n-heptilkuprat 2i’ ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonu ............. 59

Çizelge 4.2 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat 6a’ın, n-pentil bromür 10a

ile eşleşme reaksiyonunda reaktifin hazırlanma şeklinin etkisi ................ 62

Çizelge 4.3 Bromomagnezyum n-butilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a

ile eşleşme reaksiyonunda reaksiyon stokiyometrisinin etkisi.................. 63


ile eşleşme reaksiyonunda, 6a hazırlanma sıcaklığının,

reaksiyon sıcaklığının ve reaksiyon süresinin etkisi ................................ 64


ile eşleşme reaksiyonunda, 6a hazırlanmasınada kullanılan

CuX bileşiklerinin etkisi ........................................................................... 66

Çizelge 4.6 Bromomagnezyum n-bütilarilkupratların n-pentil bromür 10a

ile eşleşme reaksiyonları ........................................................................... 68


ile eşleşme reaksiyonunda, çözücü ve katkı maddeleri etkisi ................... 70

Çizelge 4.8 Bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6i’ın n-pentil bromür

10a ile eşleşme reaksiyonunda reaksiyon stokiyometrisinin

ve süresinin etkisi ...................................................................................... 73


10a ile eşleşme reaksiyonunda, 6i hazırlanmasınada

kullanılan CuX bileşiklerinin etkisi .......................................................... 74


10a ile eşleşme reaksiyonunda, çözücü ve katkı maddeleri etkisi ............ 75

Çizelge 4.11 n-Pentil bromür 10a ve homobenzil bromür 10f’ün

Bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6a ile yarışmalı

eşleşme reaksiyonunun madde miktarlarıa ................................................ 86

x

Çizelge 4.12 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil

bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil

bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum

n-butil(n-heptil)kuprat 6a ile yarışmalı eşleşme

reaksiyonunda 12a-g madde miktarları ..................................................... 87



bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum

n-butil(p-tolil)kuprat 6b ile yarışmalı eşleşme

reaksiyonunda 12a-g madde miktarları ..................................................... 89

Çizelge 4.14 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil

bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve

benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(m-anisil)

kuprat 6c ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda

12a-g madde miktarları ............................................................................. 92

Çizelge 4.15 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil

bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve

benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(p-bromfenil)

kuprat 6d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda




bromür10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum di

n-butilkuprat 2a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda


Çizelge 4.17 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in

homo di n-bütilkuprat 2a ve karışık n-bütil(substitue fenil)

kupratlar 6a-d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonlarında hız sabitleri .......... 99

Çizelge 4.18 Alkil, benzil ve homobenzil grupları için polar sübstitüent

sabitleri σ*ª ve sterik sabitler ES ............................................................. 101

xi

Çizelge 4.19 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in

homo di n-bütilkuprat 2a ve karışık n-bütil(substitue fenil)

kupratlar 6a-d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları

için Taft doğru denklemleri ..................................................................... 103

1

1.GİRİŞ Geçiş metalleri ve temel metaller sınıfında bulunan bakır element ve bileşikleri halinde,

organik ve organometalik sentezde çok önemli bir yere sahiptir. Cu ve Cu bileşikleri,

metal katalizi için kullanıldıkları gibi, organobakır bileşikleri hazırlanmasında da

kullanılırlar (Şema 1.1). Organobakır bileşikleri, katalitik ve stokiyometrik olarak,

organometalik sentezde anyonik nükleofil (karbanyon) kaynağı olarak kullanılan çok

etkin bileşiklerdir (Şema 1.2).

Şema 1.1

21

3b

3a

M= Li, MgBr, ZnCl, 1/2ZnX=Cl, Br, I, CN, SCN, OAc, OTfL= Me2S, n-Bu3P, (MeO)3P

Diorganokuprat(Gilman reaktifi)

Yüksek derecedenorganokupratlar

R3Cu2MRCuCuX.L

CuX veya RMRM RCu R2CuM

R3CuM2RM

Monoorganobakır

54

M: Li (Lipshutz reaktifi), MgBr, ZnCl, 1/2Zn

Yüksek dereceden organosiyanokupratlar

Organosiyanokuprat(Siyano Gilman reaktifi)

RMCuCNRM RCu(CN)M R2Cu(CN)M2

Sübstitüsyon (C-C eşleşmesi, özellikle alkilleme ve allilleme), katılma, karbobakırlama

(C=C ve C≡C bağına katılma) ve konjuge katılma, organobakır bileşikleri kullanılarak,

diğer organometalik bileşiklerden daha kolay yürütülür. Kharash ve Tawney’ in

1941’deki ilk buluşundan günümüze dek, halen en yararlı geçiş metali organometalik

bileşikleri organobakır bileşikleridir. Organobakır bileşiklerinin organik ve

organometalik sentezde kullanılmaları ve yapıları, çeşitli tarama yazılarında gözden

geçirilmiş, fakat reaksiyon mekanizmaları fazla araştırılmamıştır.

2

Şema 1.2

R2CuM, RCu(CN)M,v.b.

R1A

R1O

H

R1 C CH

R1

O R1

ORR1

OA R1

ORR1

OR

E

R1

OR

HH

E

R1

R

H

Cu

R1

R

H

H

R1

R

H

E

E

H

R R1

R1

H

O

R

R1

H

OH

RH

Diorganokupratlar 2, yüksek dereceden organokupratlar 3 ve yüksek dereceden

organosiyanokupratlar 5 çok etkin bileşikler olmakla beraber, organik gruplardan biri

reaksiyon yan ürünü olarak ziyan olmaktadır (1.1). Bu nedenle, organik gruplardan biri

yerine reaksiyona girmeyen bir grup alınarak yeni tür kupratlar hazırlanmış ve karışık

kupratlar olarak adlandırılmıştır. (Organik grupların aynı olduğu kupratlar ise homo

kupratlar 2 olarak adlandırılır.)

R2CuM + E RE + RCu + M (1.1)

Reaksiyona giren ve girmeyen gruplar, sırasıyla etkileşen grup, RT ve etkileşmeyen

grup, RR olarak adlandırılır (1.2). Etkileşmeyen gruplar, organik gruplar

veya S’lü, O’li, N’lu ve P’lu gruplar olabilir. (Etkileşmeyen grubun organik grup veya

heteroatomlu grup olduğu kupratlar, sırasıyla karışık homokupratlar ve heterokupratlar

olarak da adlandırılmaktadır.)

3

RRRTCuM

RRRTCu(CN)M2

E RTE + RRCu + M (1.2)6

8

Karışık kupratlar, 1972’de Corey ve Beames tarafından bulunuşundan günümüze dek

homokupratlar yerine başarıyla kullanılmıştır. Karışık kupratlarda, heteroatomlu

gruplar, Y daima etkileşmeyen grup olarak davrandıkları halde, C’lu gruplar etkileşen

ve etkileşmeyen gruplar olarak davranabilirler (Şema 1.3).

Şema 1.3

R1M R1Cu + MX R1R2CuM.MXR2MCuXR1R22CuM2

R12R2CuM3

7a

7b

61 R1Cu

R2M

R1M R1Cu(CN)M R1R2Cu(CN)M2CuCN R2M

4 8

R1 ve R2 = RT (Etkileşen grup) veya RR (Etkileşmeyen grup)

R RR Y

RC C- , Ph, Me,Me3SiCH2- , MeSOCH2- ,

S

RS-, -SCN, RO-,R2N-, R2P

Etkileşmeyen grubun C’lu grup olması durumunda, kolay ve ucuz bulunabilir bir

bileşikten hazırlanması istenir. Bu durumda, reaksiyon atom-ekonomik olacağı gibi

ürün maliyeti de düşük olacaktır. Sentetik çalışmalarda, karışık kupratlar 6 ve 8’de R1

ve R2’nin RR veya RT olarak etkileşmesinin elektrofile ve reaksiyon değişkenlerine

(çözücü, sıcaklık, süre) bağlı olarak değiştiği gözlenmiştir. Bununla beraber, karışık

kupratlarda C’lu grupların reaksiyon seçimliliği (ing. group selevtivity) (kimyasal

selektiflik) konusunda ayrıntılı bir araştırma yapılmamıştır.

4

R1 ve R2 gruplarından hangisinin RR veya RT olarak davranacağı konusunda en yaygın

hipotez, Cu ile daha güçlü bağ yapan grubun, RR olarak davrandığı ve R1–Cu veya

R2–Cu bileşiğine dönüştüğüdür (Şema 1.4). Bu konuda hipotez olarak, R1 ve R2

gruplarının RR veya RT olarak davranmasına yol açan yeni özellikleri de önerilmiş ve

kuramsal yöntemlerle desteklenmiştir. Bununla beraber, karışık kupratlarda, C’lu

grupların kimyasal selektifliğinin reaksiyon değişkenleri ile kontrolünün olanaklı olup

olmadığı konusunda günümüze dek bir araştırma yapılmamıştır.

Şema 1.4

R1R2CuM.MX + E Cu + M ER1

R2

Yükseltgenkatılma

İndirgenayrılma R1E + R2Cu ve/veya R2E + R1Cu

Tezin amacı, (i) Karışık kupratlarda kimyasal selektifliğin kuprat türüne ve reaksiyon değişkenlerine

bağlılığının araştırılması ve

(ii) Karışık kupratlarda kimyasal selektifliğin mekanistik olarak araştırılmasıdır.

Tez çalışmasında,

(i) araştırması için konu olarak bromomagnezyum karışık kupratların n-pentil bromür

ile C–C eşleşmesi reaksiyonu seçilmiştir. Model reaksiyonlar olarak, her iki organik

grubun da etkileştiği (n-Bu, n-Hept) ve bir organik grubun etkileştiği (RT= n-Bu),

diğerinin etkileşmediği (RR= C6H5, FG-C6H4) kupratlar 6 ve yüksek dereceden kupratlar

7, 8 seçilmiştir (Şema 1.5).

5

Şema 1.5

R1= n-Bu, R2= C6H5, FG-C6H4, n-HeptR= n-Pent

R1R ve/veya R2R

R1R2CuMgBr (R1)2R2Cu(MgBr)2 R

1(R2)2Cu(MgBr)2 R1R2Cu(CN)(MgBr)2

6 7a 7b 8

RBr

(ii) araştırması için etkileşen ve etkileşmeyen grupları içeren RRRTCuMgBr türü

kupratların alkil eşleşmesi reaksiyonlarının hızlarının ölçülmesi ve RT eşleşmesi hızının

RR’ye bağlılığının yorumlanması konu olarak alınmıştır. Araştırmamızda, karışık

kupratlarda kimyasal selektiflik için ″RRRTCuMgBr bileşiğinde RR–Cu bağının gücü

RT–E oluşma hızını etkiler″ hipotezi önerilmiştir. Hipotezin kanıtlanması için

bromomagnezyum n-bütil(sübstitüe fenil)kupratların alkil eşleşmesinde reaksiyon

hızları ve Taft reaksiyon sabitleri RR–Cu bağının gücünü belirleyen substitue fenil

yapısı göz önüne alınarak değerlendirilmiştir.

6

2. KAYNAK ARAŞTIRMASI Tez konusunu oluşturan karışık bromomagnezyum diorgano kuprat bileşiklerinin

organil halojenürlerle C-C eşleşmesinde grup seçimliliğinin sentetik ve mekanistik

araştırılması ile ilgili literatür bilgisi,

2.1 Karışık organokupratların hazırlanması ve

2.2 Karışık organokupratların reaksiyonları

başlıkları altında özetlenmiştir.

Tezde, mekanistik araştırma için yararlandığımız yarışmalı kinetik yöntemlerin ve lineer

serbest enerji bağıntılarının kullanılması konusundaki literatür bilgisi,

2.3 1. ,2. ,11. ve 12. Grup organometalik bileşiklerin reaksiyonları için yarışmalı kinetik

yöntemin kullanılması ve

2.4 1. ,2. ,11. ve 12. Grup organometalik bileşiklerin reaksiyonları için lineer serbest

enerji bağıntılarının kullanılması

başlıkları altında verilmiştir.

2.1 Karışık Diorganokupratların Hazırlanması Diorganokupratlar, organolityum, –magnezyum ve –çinko bileşiklerinin, Cu (I)

tuzlarıyla eter türü bir çözücüde düşük sıcaklıkta transmetallenmesiyle hazırlanırlar

(Lipshutz 1984, Taylor 1994, Krause 2002). R2CuM (M: Li, MgX, ZnX) bileşimindeki

kupratlar, düşük dereceden kupratlar ve bileşiminde R, Cu ve/veya M mol sayıları

sırasıyla 2, 1 ve 1’ den büyük olan kupratlar, yüksek dereceden kupratlar olarak bilinir

ve R grupları aynı olduğu için homokupratlar olarak adlandırılır (Şema 2.1). Cu(I)

tuzları olarak en çok halojenürler, CuX (X: Cl, Br, I), CuOAc, CuOTf, CuSCN

kullanılır.

7

Şema 2.1

Homokupratların hazırlanması:

RM R3CuM2

RM RCu R2CuMRMCuX

veya CuX.L2RM

RCu

R4CuM3

R3Cu2M

Yüksek derecedenorganokupratlar

Düşük dereceden diorganokuprat

M: Li, MgBr, ZnClX:Cl, Br, I, CN, SCN, OAc, OTf

3a

3c

3b

1 2

R2CuLi reaktifleri, Gilman reaktifleri olarak bilinir. Cu(I) tuzu olarak CuCN

kullanılması durumunda siyanokupratlar olarak adlandırılan kupratlar oluşur (Şema 2.2)

(Krause 2002). Siyanokupratlar düşük ve yüksek dereceden olabilir.

Şema 2.2

Siyanokupratların hazırlanması:

RM RCu(CN)M R2Cu(CN)M2CuCN RM

Düşük derecedenorganosiyanokuprat

Yüksek dereceden organosiyanokupratlar

M: Li, MgBr, ZnCl

4 5

Yüksek dereceden kupratların hazırlanmasında farklı metaller taşıyan organometaller de

kullanılabilir.RCu(CN)Li reaktifleri, siyano Gilman reaktifleri ve R2Cu(CN)Li2

reaktifleri Lipshutz reaktifleri olarak da bilinir. Siyanokupratlar, organik grupların, R ve

CN, farklılığı nedeniyle karışık kupratlar olarak yorumlanabilir, fakat etkileşen grup

daima R’ dir ve etkinlikleri basit kupratlardan daha fazladır (Krause 2002).

Lipshutz reaktifleri, R2Cu(CN)Li2 3’nin etkinliğinin Gilman reaktifleri, R2CuLi 2’nin

etkinliğinden daha fazla olduğu bilinmekle beraber, son on yıldaki çalışmalar,

yapılarının siyano Gilman reaktifi olduğu, R2CuLi.LiCN üzerinde yoğunlaşmıştır;

(Taylor 1994, Nakamura and Mori 2000, Krause 2002) bununla beraber

8

reaksiyonlarında, siyanokuprat yapısı RCu(CN)Li.RLi’nın da rol oynadığı, konusunda

kanıtlar ileri sürülmüştür (Krause et.al. 1997). Çinko kupratlar, özellikle

siyanokupratlar, RCu(CN)ZnX, olarak kullanılır, çünkü etkinlikleri basit kupratlara,

R2CuZnX, göre daha fazladır. Magnezyum kupratların etkinlikleri, R2Cu(CN)MgX,

lityum kupratlara göre daha düşük olmakla beraber hazırlanmaları daha kolaydır;

reaksiyonların yürütülmesi için çok düşük sıcaklık (-78oC-(-100oC)) gerekli değildir ve

lityum kupratların aksine dimer yapı özelliği taşımazlar.

Karışık kupratlarda R grupları farklı organik gruplardır ve grup seçimliliği, bazı özel R

grupları dışında, reaksiyonlara ve reaksiyon koşullarına bağlı kalarak değişir (Krause

2002). Düşük ve yüksek dereceden karışık kupratların hazırlanması için iki farklı RM

bileşiği, Cu(I) tuzuyla reaksiyona sokulur (Şema 2.3).Yüksek dereceden karışık

siyanokupratların hazırlanması için Cu(I) tuzu olarak CuCN kullanılır.

Şema 2.3

Karışık kupratların hazırlanması:

R1M R1Cu R1R2CuMR2MCuX 2R2M

R2Cu

R1R22CuM2

Yüksek derecedenkarışık organokupratlar

Düşük derecedenkarışık oraganokupratlar

R1R23CuM3

R1R22Cu2M

7a

7b

7c

6

M: Li, MgBr, ZnCl

R1M R1Cu(CN)M R1R2Cu(CN)M2CuCN R2M

Düşük derecedenorganosiyanokuprat

Yüksek derecedenkarışık

organosiyanokupratlar

4 8

Karışık diorganokupratlar 6, triorganokupratlar 7 ve siyanoorganokupratlar 8’in

reaksiyonlarında R1 ve R2 gruplarından birinin etkileşen grup, RT ve diğerinin

etkileşmeyen grup, RR olarak etki etmesi istenir (Şema 2.4) (Corey and Beames 1972).

Karışık diorganokupratlar için özellikle istenen durum RR grubunun reaksiyona hiç

9

girmemesidir. Bu tür kupratlarda RR (etkileşmeyen grup)’nin düşük fiyatlı bir organik

bileşikten gelmesi durumunda, RT (etkileşen grup)’den oluşacak ürün maliyeti de düşük

olmaktadır.

Şema 2.4

R1R2CuM

R1R22CuM2

R1R2Cu(CN)M2

RRRTCuM

RRRT2CuM2

RRRTCu(CN)M2

6

7

8

6

7a

8

ERTE + RRCu

M= Li, MgBr, ZnCl, 1/2ZnRR=Ph, Me, Me3SiCH2, Me3SOCH2, , RC C

S

Karışık di (veya tri)organokupratlar 6, 7 ve siyanoorganokupratlar 8’in reaksiyonlarında

grup seçimliliği, reaksiyon türüne, elektrofil türüne ve reaksiyon değişkenlerine bağlı

kalarak değişmektedir. Bununla beraber grupların bağıl etkinliği için, alkil > vinil >

fenil sıralaması en çok gözlenen sıralamadır (Corey and Beames 1972).

Karışık organokupratlarda, etkileşmeyen grup heteroatomlu bir grup da olabilir ve bu

tür kupratlar, RCu(Y)M heterokupratlar olarak adlandırılır (Şema 2.5).

Şema 2.5

Heterokupratların hazırlanması

RRH RRM1 RRCu RRRTCuM

RM1 CuX RM

RM1= n-BuLi, n-BuMgBrRR= Y= RO, RS, R2N, R2P, SCNM= Li, MgBr, ZnCl,1/2Zn

6-Hetero

Çalışma konumuz olan karışık bromomagnezyum diorganokupratların hazırlanması,

reaksiyonları ve grup seçimliliğinin sentetik ve mekanistik araştırılması ile ilgili

literatür bilgisi, karışık di (veya tri) organokuprat yapısının özelliği ile bilginin

10

bütünlüğünü kaybetmemesi amacıyla, lityum ve kloroçinko kupratlar ile ilgili bilgi de

katılarak verilmiştir.

2.2 Karışık Diorganokupratların Reaksiyonları Karışık diorganokupratların reaksiyonları konusunda literatür bilgisi, çok geniş olması

nedeniyle, metal türüne göre sınıflanarak verilmiştir.

2.2.1 Lityum Kupratlar Karışık lityum kupratların (karışık Gilman reaktiflerinin), RRRTCuLi 6 (M:Li), konjuge

katılma ve sübstitüsyon reaksiyonları ayrıntılı olarak araştırılmıştır. Bir grubun etkileşen

grup, RT olarak yüksek verimle etkileşmesini destekleyen birçok etkileşmeyen grup , RR

geliştirilmiştir.

Karışık kupratlarda etkileşmeyen grup, RR olarak ilk önce bakır ile zayıf bağlar

yapabilen asetilenik gruplar kullanılmıştır (Corey and Beames 1972). Bakır asetilenür

ve organolityum reaktifinden hazırlanan karışık Gilman reaktiflerinin reaksiyonlarında

organolityumdan gelen organik grup, RT olarak büyük bir seçimlilikle etkileşirken

asetilenik gruplar reaksiyona girmemektedir (Şema 2.6) (Mandeville ve Whitesides

1974, Corey et.al. 1978, Bertz et.al. 1982). Bununla birlikte asetilenik grup içeren

karışık kupratların etkinliği azdır ve bu nedenle reaksiyon verebileceği substratlar

sınırlıdır. Asetilenik grup içeren karışık kupratların sentezlerdeki değerinin kanıtlanmış

olmasına rağmen kullanımlarıyla ilgili bazı sorunlar bulunmaktadır. Örneğin bakır n-

propil asetilenür gibi alkinilbakır bileşikleri THF veya Et2O’ de çok az çözünürler ve bu

durum karışık kuprat oluşum hızının yavaş olmasına neden olur. Daha çok çözünebilen

3,3-dimetil-1-bütinilbakır ise pahalı bir bileşiktir.

11

Şema 2.6

RC CCu + RTLi RTERC CCuRTLi

% 4-100

R= n-Pr, t-Bu, (MeO)C(CH3)2RT= n-Bu, sek-Bu, t-Bu, Ph, E= n-C5H11Br, PhCOCl, ,

CH2 CH

I OPhCH CHBr , ,O

E

Karışık kupratlarda etkileşmeyen grup , RR , olarak oksijenli, azotlu, kükürtlü veya

fosforlu gruplar da kullanılmaktadır. Heterobakır , RRCu ve organolityum reaktifi

RTLi’den hazırlanan heterokupratlar RRRTCuLi’da RT grubu seçimli olarak

etkileşmektedir. Ayrıca homokupratlara kıyasla heterokupratların daha az eşdeğer

miktarı kullanılarak daha yüksek verimler elde edilmektedir. Örneğin, karboksilli asit ve

türevlerinin ketonlara dönüştürülmesi için birçok yeni yöntem olmasına rağmen

fonksiyonlu grupları tolere etme özelliği, yüksek verimler ve ılıman reaksiyon koşulları

nedeniyle organokupratların asit klorürlerle reaksiyonları keton sentezi için önemlidir.

Bununla birlikte yüksek verimle keton sentezi için 3 eşdeğer R2CuLi reaktifi gereklidir

ve sek- ve t-alkil organobakır reaktiflerinin hazırlanması oldukça zordur. Fakat karışık

kupratların 1,2-1,3 eşdeğeri kullanılarak halojen, keto ve ester gruplarını taşıyan sek- ve

ter- alkil ketonların sentezi (Şema 2.7) yapılabilmektedir (Posner et. al. 1973, Posner

and Whitten 1973).

Şema 2.7

RRRTCuLi + RCOCl RCORT + RCORRTHF, -78oC20-60 dak

% 50-99 % 0-23

RR= t-BuO, PhS, PhO, t-BuS, Et2NRT= t-Bu, sek-Bu, i-Bu, n-BuR = Ph, Br(CH2)10, (MeOOC)(CH2)2, (n-BuCO)(CH2)4, (EtOOC)(CH2)2

Ketonların alkillenmesi için kullanılan yöntemlerin çoğunda ketonlardan hazırlanan

lityum enolatlar alkil halojenürlerle reaksiyona sokulur. Bu tür sübstitüsyon

reaksiyonlarını bazı sek-alkil halojenürler ve t-alkil halojenürler vermez. Fakat lityum

12

t-bütoksi(alkil)kupratlar ile ketonların α-sek- ve α-t-alkillenmesi yapılabilmektedir

(Şema 2.8). Asimetrik α,α’-dibromketonların lityum t-bütoksi(alkil)kuprat ile

reaksiyonlarında daha az sübstitüe α-karbonda alkilleme ürünü daha çok oluşur.

Rejioselektiflik sterik etkilere de bağlıdır (Corey et. al.1973).

Şema 2.8

O

BrBr

O

BrBr

O

Br Br

OBrBr

RT= n-Bu, sek-Bu, t-Bu

E= , , ,

(ter-BuO)RTCuLi + E RT-ETHF

-78oC% 31-73

Etkileşmeyen grup olarak tiyofenoksi ve ter-bütoksi gruplarını taşıyan karışık

kupratların alkil ve benzil halojenürlerle sübstitüsyon reaksiyonları araştırılmıştır

(Posner 1975) ve sek-alkil ve ter-alkil gruplarının sübstitüsyonu (Şema 2.9) iyi

verimlerle yapılmıştır (Posner et. al. 1973, Posner and Whitten 1973). Buna karşılık

lityum dialkilkupratlarla metil ve n-alkil gruplarının sübstitüsyonu yapıldığı halde, sek-

ve ter- alkil gruplarının sübstitüsyonu yapılamamıştır.

Şema 2.9

RRRTCuLi + RX RT-R THF

-78oC% 0-98

RR= PhS, t-BuORT= sek-Bu, t-BuRX= n-C8H17I, n-C8H17Br, PhCH2Br

Oksijenli ve kükürtlü gruplar taşıyan karışık kupratlar termal kararsız olduklarından

düşük sıcaklıklarda (-78oC) kullanılmaları gerekir. Fakat fosforlu ve azotlu gruplar

taşıyan karışık kupratlar olağanüstü bir termal kararlılığa ve etkinliğe sahiptirler. Bu

durum C-C eşleşmesi reaksiyonlarında kupratların seçilmesi için en önemli nedenlerden

13

biridir. Fosforlu ve azotlu gruplar taşıyan karışık kupratlar , RRRTCuLi , iki farklı

yöntemle hazırlanarak sübstitüsyon ve konjuge katılma reaksiyonları çalışılmıştır (Şema

2.10) (Bertz et.al 1982, Bertz and Dabbagh 1984,Martin et.al.1988). Kupratın

hazırlanma şeklinin reaksiyon verimlerini etkilemediği ve özel bir işlem yapılmadığı

sürece ortamda bulunan LiBr’ün reaksiyon verimlerini arttırdığı gözlenmiştir.

Şema 2.10

CuBr + RTLi RTCu + LiBr

CuBr + RRLi RRCu + LiBr

RRRTCuLi

RRLi

(-20)-0oCRTLi

-50oC ETHF

(-50)-(-25)oC

RT-E% 21-100

RR= Ph2P, (c-C6H11)2N, (c-C6H11)2P, (t-Bu)2P, Et2N, (i-Pr)2NRT= n-Bu, Me, t-BuE = C8H17Br, C8H17I, PhCOCl, ,O O

Sentetik uygulamalar için en önemli nokta heterokupratlarla elde edilen verimlerin

homokupratlarla elde edilen verimlerden daha iyi olmasıdır. Bu açıdan

disiklohekzilfosfinokupratlar, ((c-C6H11)2P)RTCuLi, difenilfosfino, Ph2P ve

diizopropilamino, (i-Pr)2N, grupları taşıyan termal kararlı karışık kupratlardan çok daha

etkindir. Bu artan etkinliğin siklohekzil grubunun +I etkisinin, fenil grubunun +I

etkisinden daha büyük olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir; böylece bakır

üzerinde artan elektron yoğunluğu alkil grubunun etkileşmesini kolaylaştırmaktadır.

Karışık lityum diorganokupratlardaki organik grupların sübstitüsyon ve konjuge katılma

reaksiyonlarındaki etkileşme seçimlilikleri araştırılmış (Şema 2.11) ve fenil grubunun

da karışık kupratlarda etkileşmeyen grup olarak kullanılabileceği bulunmuştur

(Mandeville and Whitesides 1974). Ayrıca karışık kupratların eşleşme ürünlerinin

verimleri basit kupratlara göre daha iyi olduğu halde konjuge katılma ürünleri

verimlerinin basit kupratlara göre çok da iyi olmadığı gözlenmiştir. Böylece karışık

14

kupratlardaki grupların etkileşme seçimliliklerinin reaksiyonlara göre değiştiği

kanıtlanmıştır.

Şema 2.11

1. CuI.P(n-Bu)32. R2Li

n-PrC CR1= n-Bu, sek-Bu, t-Bu, PhR2= n-Bu, sek-Bu, t-Bu, Ph,

R1Li R1R2CuLi.(n-Bu)3P

C5H11Br

O

R1 O R2 O+

C5H11R1 + C5H11R

2

% 6-85 % 0-65

% 4-67 % 0-49

Karışık kupratın hazırlanmasında organolityum reaktiflerinin katma sırasının ve dioksan

ile lityum halojenürün çöktürülerek ortamdan uzaklaştırılmasının ürün dağılımını

etkilemediği bulunmuştur. Fakat, (n-Bu)(sek-Bu)CuLi ve (n-Bu)(t-Bu)CuLi

reaktiflerinin 1-brompentan ile reaksiyonlarında ortamdaki fosfinin uzaklaştırılması

ürün dağılımının ters çevrilmesine neden olmaktadır. Buna rağmen 1-pentinil grubu

taşıyan kupratların fosfinli ve fosfinsiz reaksiyonlarından elde edilen ürün verimleri

aynıdır. Fakat kuprat çözeltisine 2 eşdeğer tri-n-bütilfosfin katılmasıyla elde edilen

homojen çözelti, heterojen çözeltiye kıyasla daha yüksek etkinlik göstermektedir.

Reaksiyon fosfin beraberinde 0 oC’de 30 dakikada tamamlanırken ortamda fosfin

olmaması durumunda reaksiyon -20 oC’ de 8-10 saatde tamamlanmaktadır.

Karışık kupratlardaki grupların reaksiyonlardaki etkileşme seçimliliğine ayrılan grup ve

çözücü etkisi de araştırılmıştır (Mandeville and Whitesides 1974). Karışık kupratın

1-klorpentan ile reaksiyonu haricinde eşleşme ürünleri oranlarının yaklaşık aynı olduğu

gözlenmiştir (Şema 2.12).

15

Şema 2.12

X= Br, Cl, I, OTosÇözücü= Et2O, THF, Pentan, THF:HMPA(1:1)

% 1-61 % 1-43

Çözücü(sek-Bu)(t-Bu)CuLi + C5H11X sek-Bu-C5H11 + t-Bu-C5H11

Karışık lityum diorganokupratların 1-brompentan ve metilvinilketon ile

reaksiyonlarından elde edilen sonuçlar, 1-pentinil ve fenil gruplarının karışık

kupratlarda ikinci grubun, RT olarak etkileşmesini desteklemede en etkili gruplar

olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte kararlı ve etkinliği az olan grupların (1-

pentinil, fenil, heteroatomlu gruplar) karışık kupratlarda etkileşmeyen grup olarak

kullanılmasının bir istenmeyen özelliği vardır ve ikinci grubun, RT, etkinliğini de

azaltırlar. Sonuçta karışık kupratın etkinliği basit kupratlara göre daha az olur. Bu

nedenle, kararlı organobakır bileşiklerinden hazırlanan karışık kupratların etkinliği,

düşük etkinliğe sahip substratların kullanıldığı reaksiyonlar için yetersiz kalmaktadır.

Örneğin karışık kupratların, sterik engelliliğinden dolayı konjuge katılma reaksiyonları

için zor bir substrat olan mesitil oksit ile reaksiyonları çalışılmış (Şema 2.13) ve

etkileşmeyen grup olarak ter-C4H9 gibi bazik grupların kullanılmasının daha iyi sonuç

verdiği gözlenmiştir (Mandeville and Whitesides 1974).

Şema 2.13

n-PrC C

R= n-Bu, (CH3)2NRT= n-Bu, sek-BuRR= t-BuO, t-Bu, CN,

% 8-100

RTRRCuLi +R3P

O O

RT

Organik gruplardan birinin etkileşmeyen grup, RR olarak davranmasında genel olarak

iki yaklaşım bulunmaktadır.

(i) Bakıra sp veya sp2 karbonu ile bağlanması (alkinil, 2-tiyenil)

(ii) Bakıra S, N veya P gibi heteroatomlar ile bağlanması.

16

Bu iki yaklaşımın çok da ideal olmadığı son zamanlarda yapılan mekanistik

çalışmalarda ortaya konulmuştur (Bertz et.al 1996). Örneğin, siyanokupratların,

RCu(CN)Li 4(M=Li), hazırlanmaları kolaydır, fakat reaktiflikleri nispeten daha azdır.

Fosfinokupratlar ise termal olarak kararlı ve oldukça etkin reaktiflerdir; ancak fosfinler

hem pahalı hem de toksiktirler. Şimdiye kadar ortaya çıkan ve Nilsson tarafından

geliştirilen en iyi reaktifin RCu(2-tiyenil)Li.LiI olduğu bilinmektedir. Bu reaktifin

siyano eşdeğeri olan RCu(2-tiyenil)Li.LiCN temelde benzer etkinliğe sahiptir (Nilsson

1982).

Bertz ve arkadaşları, β-silisyum atomu içeren organik grupları kullanarak hazırlanan

karışık kupratların konjuge katılması üzerinde mekanistik çalışmalar yapmışlardır:

R(Me3SiCH2)CuLi, R[(Me3Si)2N]CuLi ve R[(Me3Si)2S]CuLi. Kupratların etkinlikleri

Et2O ve THF’ de ölçülmüştür (Bertz et.al 1996). β-Silil organokupratların

homokupratlardan daha etkin oluşu ayrıntılı araştırılmıştır. RLi ve Me3SiCu kullanılarak

hazırlanan karışık kupratlar R(Me3SiCH2)CuLi hazırlanırken, CuI yerine CuCN

kullanılması ile ((trimetilsilil)metil)siyanokupratlar, Me(Me3SiCH2)Cu(CN)Li2

sentezlenmiştir. Bu reaktifler hem Et2O hem de THF’ de çok iyi etkinlik

göstermişlerdir. Genel olarak bu reaktiflere "TMSM-kupratlar" adı verilmiştir.

Hekzametildisililazido kupratlar R[(Me3Si)2N]CuLi, RLi ve [(Me3Si)2NCu ile kolayca

hazırlanmıştır. Bu kupratlara da "HMDS-kupratlar" adı

verilmiştir.((Trimetilsilil)tiyo)kupratlar, R[(Me3Si)2S]CuLi, CuI ve LiSSiMe3 ile insitu

hazırlanan Me3SiSCu ve RLi reaktifinden hazırlanmıştır. Bu kupratlara da "TMST-

kupratlar" adı verilmiştir.Hazırlanan n-Bu(TMSM)CuLi, n-Bu(HMDS)CuLi ve

n-Bu(TMST)CuLi reaktiflerinin 3-siklohekzenon ile reaksiyonunun logaritmik etkinlik

profilleri Bu(2-tiyenil)CuLi.LiCN ve Bu2CuLi.LiCN ile karşılaştırılmıştır. Genel olarak

kupratların konjuge katılma reaksiyon verimleri THF’ de eterdeki kadar iyi değildir ve

bu farklılık diğer reaktiflere göre TMSM-kupratlar da daha azdır. Etkileşen grup olarak

n-bütilin seçilme nedeni, termal parçalanmanın zorlaştırıcı etki olmadığı -78oC’de

yeterli etkinlik gösterebilmesidir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda termal

parçalanmaya neden olan ise iki β-hidrojen atomudur. Bertz ve grubu tarafından

bulunan bu yeni karışık kupratlar yüksek etkinlikte, termal kararlı ve diğer etkileşmeyen

gruplara göre daha ekonomiktir. β-silil kupratlarda, bakır üzerinde bulunan β-silisyum

17

atomunun kararlılığından dolayı bakırın pozitif yüklenmesiyle daha bakır üzerindeki

diğer grubun iletimini hızlandırdığını önermişlerdir.

Birden fazla fonksiyonlu grup içeren organometalik bileşikler, birden fazla fonksiyonlu

grup içeren moleküllerin hazırlanmasında kullanılan ara ürünlerdir. Knochel ve grubu

tarafından ester, nitril, amino veya nitro gruplarını içeren arilmagnezyum reaktifleri

I-Mg değişmesi ile hazırlanmışlardır. Ancak bu çalışmada aldehit ve keton gibi bazı

duyarlı grupların C-Mg bağı oluşturmada uygun gruplar olmadığı rapor edilmiştir

(Knochel et.al 2002). Bu problemin, I-Cu veya Br-Cu değişimine neden olan yeni

hacimli organokupratlar kullanılarak üstesinden gelinmiştir. Bu amaçla lityum

dineopentil kuprat, (neopent)2CuLi, ve lityum dineofil kuprat, (Me2PhCCH2)2CuLi

hazırlanmış ve çeşitli fonksiyonlu iyodürlerle reaksiyona sokulmuştur. Sonuçta aril

grubunun etkileşen grup olduğu karışık kupratlar sentezlenmiştir (Şema 2.14) (Knochel

and Piazza, 2002).

Şema 2.14

X

Y1

Y2

R2CuLi

CuR Li

Y1

Y2

E

E

Y1

Y2

%60-95X: Br, IR: neo-C5H11, (CH3)2PhCCH2 (neofil)

Y1: PhCO, CHOE: CH3I, CH3COCl, , O

Br

Orto-heterosübstitüe ArCu türlerinden oluşan karışık organokupratların, ArRTCuLi,

α-β-doymamış ketonlarla reaksiyonları araştırılmış (Şema 2.15) ve etkileşmeyen grup,

RR olarak kullanılan orto-heterosübstitüe aril grubunun RT grubunu büyük bir

seçimlilikle ilettiği bulunmuştur (Arevalo et.al, 1988).

18

Şema 2.15

CH2 CHRT: CH3, n-Bu, t-Bu, Ph,Y1, Y2, Y3, Y4: OMe, OMe, H, OMe; OMOM, H, H, OMe; OMOM, OMOM, H, OMOM; NMe2, H, H, OMe; NMe2, OMe, H, OMe; NMe2, OMe, OMe, Me, OMe

Cu

Y1

Y2Y3

Y4

H

Y1

Y2Y3

Y4RTCuLi

Y1

Y2

Y3 Y4

RTLi1.n-BuLi2.CuBr.(CH3)2S

%81-95

O

RT

O

Organobakır bileşiğinde bulunan grupların iletimi seçimliliği üzerinde 1999 yılında

Nakamura ve Yamanaka yeni bir öneri getirmişlerdir (Nakamura and Yamanaka, 1999 ,

2005). Buna göre karışık kupratın yapısında bulunan X grubunun güçlü Cu-X bağı

oluşturmasından dolayı en iyi etkileşmeyen grup olarak bilinmesine rağmen R, X ve E

içeren Cu(III) ara yapısının indirgen ayrılmasında R–E bileşiği oluştuğu gibi X–E

bileşiği de oluşabileceğini ifade etmişlerdir. Yapılan mekanistik çalışmalarda gerçekten

de grup ayrılması seçimliliğinin, Cu-X bağının gücünden çok X grubunun metale

koordinasyon yeteneği ile kontrol edildiğini bulmuşlar ve bunun için iki farklı yolla

yürüyen reaksiyon mekanizması önermişlerdir (Şema 2.16). Şema 2.16’ da verilen (i)

yolu X=Me için ve (ii) yolu X=asetilenür, siyano ve SMe için araştırılmış ve

karşılaştırma yapılmıştır. (i) yolunun (Me iletildiği), (ii) yolundan (etkileşmeyen

ligandın iletildiği) daha üstün olduğu bulunmuştur. A yapısında elektronca zengin X

grubu Cu(III) ve Li arasında güçlü bir köprü kurmaktadır. Metil grubu tetrakoordine

Cu(III) yapısında yerini alır (A-GD) ve pentakoordine yapı oluştuktan sonra indirgen

ayrılma için hazır duruma geçer. Li-X koordinasyonunun termodinamik kararlılığından

dolayı (i) yolu (ii) yolundan daha iyi bir alternatiftir. Sonuç olarak grup iletiminin

seçimliliğinde sadece Cu-X bağının gücü değil, etkileşmeyen X grubunun hem Cu hem

de Li atomlarına bağlanabilmesi de etkili olmaktadır. Daha zayıf köprü oluşturan C-C

bağı oluşumu ise indirgen ayrılma basamağında gerçekleşir. Kuramsal çalışmalar da,

19

grup iletimindeki bu seçimliliğin Cu(III) ara yapısında indirgen ayrılma basamağındaki

Li-X koordinasyonuna bağlı olduğunu desteklemiştir.

Şema 2.16

+

X OLi

O X Cu CH3

Li LiCl

A

B

A-GD

B-GD

(i)

(ii)

Cu OLi

ClLiXCH3

Cu OLi

ClLiX

CH3

CH3 OLi + CuX + LiCl

Cu OLi

ClLiCH3

XCu OLi

ClLiCH3X

+ CH3Cu + LiCl

C CH, CN, CH3S , TMSCH2 , CH2 CHX:

2.2.2 Halomagnezyum Kupratlar

Organokupratların hazırlanması için günümüzde Grignard reaktifleri daha çok

kullanılmaktadır. Çünkü, Grignard reaktiflerinin hazırlanması ve organobakır

bileşiklerine transmetallenmesi daha kolaydır. Bu nedenle karışık halomagnezyum

kupratlar , RRRTCuMgBr da geliştirilmiştir ve bazı özellikleri bakımından lityum

kupratlardan farklıdır. Magnezyum kupratlar 25 oC’de homojen bir çözelti

verebilmelerine rağmen, -78 oC’de lityum kupratların tersine süspansiyon verirler. Aynı

zamanda magnezyum kupratların termal kararlılığı lityum kupratlara göre daha fazladır.

Bu kararlılığın nedeni bilinmemesine rağmen, magnezyumun karışık kupratların

karalılığına arttırabileceği düşünülmüş ve karışık magnezyum kupratların sübstitüsyon

reaksiyonlarındaki etkinliği araştırılmıştır (Bergbreiter and Killough 1976). Gerçekten

de karışık magnezyum kupratların, lityum kupratlardan daha etkin olduğu ve RT

grubunun büyük bir seçimlilikle etkileştiği gözlenmiştir (Şema 2.17).

20

Şema 2.17

n-PrC C

R = Ph, Me, t-BuRT= n-Bu, n-C16H33, i-Pr, Ph, 4-MeC6H4, t-Bu, CH3(CH2)2CH(CH3) RR= Me, t-BuO, PhS,

% 28-100

RCOClRTMgBr + RRCu RRRTCuMgBr RCORT

MeCu ve primer veya sekonder Grignard reaktiflerinden hazırlanan bakır(I) bileşikleri

ve primer iyodoalkil karboksilik asitlerin esterlerinin reaksiyonu sonucu yüksek

verimlerle yağ asidi esterleri sentezlenmiştir (Bergbreiter and Whitesides 1976). Yağ

asitlerinin sentezi için kullanılan ve bazı sorunları beraberinde getiren yöntemlere karşı

oldukça etkili bir alternatif olarak, primer iodoalkil karboksilik asit esterleri karışık

organokupratlar ile reaksiyona sokularak, yeni bir yöntem geliştirilmiştir (Şema 2.18).

Bu yöntem kullanılarak hem çok temiz, hem de yüksek verimlerde ürünler elde

edilmiştir ve yöntem birçok yağ asidi sınıfı için uygulanabilirdir.

Şema 2.18

CH2 CH(CH2)9Cl (CH2 CH(CH2)9)CH3CuMgCl1. Mg, THF2. MeCu

CH2 CH(CH2)19CO2Et%79

I(CH2)10CO2EtTHF

Karışık alkil(alkinil)magnezyumkupratların reaksiyonları da araştırılmış ve bu

reaktiflerin eşleşme reaksiyonları çok iyi sonuçlar vermiştir (Şema 2.19). Genellikle

organolityum reaktiflerinden hazırlanan alkil(alkinil)kupratlar, alkilleme

reaksiyonlarında bir alkil grubunun seçici iletilmesinde kullanılırlar.

21

Şema 2.19

RRRTCuMgCl + RX RT-R% 23-92

RT= CH2 CH(CH2)9RR= (CH3)3CC C, Me

RX= C5H11Br, C5H11I

η4-(1,5-siklooktadien)bakır(I) bromür ve Grignard reaktifi ile hazırlanan karışık

kupratların konjuge katılma reaksiyonları ile çalışılmıştır (Leyendecker and Jesser,

1980). Etkileşmeyen grup olarak kullanılan η4-(1,5-siklooktadien) in ucuz ve kolay

bulunabilir olması karışık kupratlarda etkileşmeden kalan gruplar için iyi bir alternatif

olmuştur (Şema 2.20).

Şema 2.20

[CuBr(COD)2] + 2RTMgX RT2Cu(COD)MgX

COD=

Üç farklı yöntemle hazırlanan karışık halomagnezyum kupratların tarçın asidi metil

esteri ile konjuge katılma reaksiyonlarındaki seçimlilikleri araştırılmış (Şema 2.21) ve

seçimliliğin kupratın hazırlanma yöntemine bağlı olmadığı kanıtlanmıştır (Kabir and

Rahman 2001). Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat, PhBuCuMgBr’ın , substrat ile

reaksiyonu -40 oC’de yürütüldüğü zaman % 4 fenilleme ve %73 verimle bütilleme

ürünü elde edilirken reaksiyon 0 oC’de yürütüldüğü zaman daha düşük verimle

bütilleme ürünü (%65) ve daha yüksek verimle fenilleme ürünü (%11) elde edilmesi

seçimliliğin sıcaklığa da bağlı olduğunu göstermiştir.

22

Şema 2.21

Ph

COOMeR1

Ph

COOMeR2

+

R1MgBr + R2Cu

R2MgBr + R1Cu R1R2CuMgBr

Ph

COOMe % 51-73

% 1-29

-40oC

R1, R2 : Bu, Ph; Bu,Me

1R2CuMgBr + R2CuMgBr

2

Magnezyum kupratlar ile lityum kupratların kıyaslanabilmesi amacıyla (Ph2CuMgBr +

n-Bu2CuLi) reaktifi ile de çalışılmış ve diğer reaktiflere göre daha düşük verimle

bütilleme ve daha yüksek verimle fenilleme ürünleri elde edilmiştir. Bu durum

Ph2CuMgBr kupratına göre , n-BuPhCuLi kupratındaki Ph-Cu ve n-Bu-Cu bağlarının

farklı etkinliğinden kaynaklandığı düşünülmektedir (Kabir and Rahman 2001).

İlk defa 1978’de Dravin ve arkadaşları tarafından geliştirilen yüksek dereceden karışık

magnezyum kupratlar , (RT)nMeCu(MgBr)n 7 ile 3-metilsiklohekzanon ile reaksiyonları

araştırılmış (Şema 2.22) ve RT grubunun büyük bir seçimlilikle etkileştiği gözlenmiştir

(Lipshutz et.al. 1984).

Şema 2.22

n-RTMgBr + MeCu (RT)nMeCu(MgBr)n

O

Et2O

RR:RT=100:0-89:11

O

RT

O

Me

RT: n-Bu, sek-Bu, t-Bu, CH2 CHn: 2,3

23

Yüksek dereceden siyanokupratların daha etkin reaktifler olduğu bilindiği için yüksek

dereceden karışık siyanokupratlar da geliştirilmiştir. Karışık lityum kupratlar,

RTRRCu(CN)Li2 8 ile RR=Metil olması durumundaki konjuge katılma reaksiyonları

araştırılmış ve RT:RR seçicilik oranları kıyaslanmıştır (Lipshutz et. al. 1984). Reaktifler

genellikle -78oC-(-25oC)’de hazırlanmış, bazı RTLi grupları yüksek sıcaklıklarda

kararlılık gösterememiştir. Bu sorundan kaçınmak için RTLi’un korunması amacıyla

daha fazla RTRRCu(CN)Li2 reaktifi geliştirilmiştir (Şema 2.23). Bu kupratlarda MeLi,

MeCu(CN)Li çözeltisi halinde kullanılmış ve RTLi ile düşük sıcaklıklarda

etkileştirilebilmiştir. Alkil ve vinil grupları için iletim seçimliliği 11-142:1 oranında

substrat ve kuprata bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca bu karışık kupratlarla yapılan

reaksiyonlardaki ürün verimleri R2Cu(CN)Li2 5 kullanılarak yapılanlar kadar iyidir.

Şema 2.23

E=

THF veya Et2O

-25-(-78)oC0,5-3 saat

RT-E + RR-E

RT:RR=11:0 - 142:1

E

, ,

RRLi + CuCN RRCu(CN)Li RRRTCu(CN)Li2

RR= Me

RT= n-Bu, sek-Bu, t-Bu, CH2 CH

O O

O

RTLi

Yüksek dereceden karışık siyanokupratlar, RRRTCu(CN)Li2’ın sekonder alkil

halojenürlerle ve epoksitlerle verdiği sübstitüsyon reaksiyonları araştırılmıştır (Lipshutz

et.al. 1984). Sekonder alkil halojenürlerle olan reaksiyonlarda RR=Metil olduğu

durumlarda çok daha iyi sonuçlar gözlenirken (Şema2.24), RR=Fenil olması durumu ise

epoksitlerde daha iyi sonuç vermiştir (Şema 2.25).

24

Şema 2.24

RRLi + CuCN RRCu(CN)Li RRRTCu(CN)Li2 RR-E + RT-E RTLi E

RT:RR=1:6 - 100:0

RR= Me, Ph

RT= n-Bu, Et, CH2 CH

E= c-C6H11I, MeCH(n-C6H13)I, MeCH(n-C6H13)Br

Şema 2.25

O RRRTCu(CN)Li2

THF, -50-0oC, 1,5-5 saatRR

HORT

HO+

RT:RR= 1:2 - 27:1

RR= Me, Ph

RT= n-Bu, sek-Bu, Et, CH2 CH, Ph

Yüksek dereceden karışık siyanokupratlar RRRTCu(CN)Li2’da etkileşmeyen grup olarak

2-tiyenil kullanılmış; bu reaktifin konjuge katılma ve sübstitüsyon reaksiyonları

araştırılmış (Lipshutz et.al. 1987) ve 2-tiyenil grubunun RT iletiminin seçimliliğini

arttırdığı gözlenmiştir (Şema 2.26).

Şema 2.26

RT(2-Th)Cu(CN)Li2 RT-E

% 86-99

RT= n-Bu, CH2 CH

E

2-Th =

S

E= C10H21I , , O Ph OO

25

Ayrıca Lewis asitlerinin yüksek dereceden siyanokupratların reaksiyonlarına etkisi

araştırılmış (Şema 2.27) ve BF3.Et2O kullanılmasının karışık kupratın substrata karşı

etkinliğini arttırdığı gözlenmiştir (Lipshutz et.al. 1984).

Şema 2.27

RT(2-Th)Cu(CN)Li2 + E RT-ELewis asidi

THF/Et2O, -78oC, 1 saat

RT= n-Bu, CH2 CH

2-Th =

S

E= , , O O O

Lewis asidi= EtAlCl2, LiBr, ZnCl2, SnCl4, BF3.Et2O

% 0-98

Grignard reaktiflerinin, organolityumlardan hem daha kolay elde edilebilmesi hem de

daha ucuz olması nedeniyle RMgX, 2-lityumtiyofen ve CuCN’den 1:1:1 oranında

hazırlanan yeni yüksek dereceden karışık lityum-magnezyum kupratlar,

R(2-Tiyenil)Cu(CN)LiMgBr 8 da geliştirilmiştir (Lipshutz et.al. 1986). Bu kupratların

konjuge katılma ve sübstitüsyon reaksiyonları araştırılmış ve Grignard reaktifinden

gelen grubun büyük bir seçimlilikle iletildiği gözlenmiştir. Ancak bu kupratlar,

dilityum kupratlardan daha az etkindirler ve genellikle yüksek sıcaklık ve daha uzun

sürelerde eşleşme vermektedirler. Bu kupratların sübstitüsyon reaksiyonlarında primer

bromürler daha iyi sonuçlar vermektedir (Şema 2.28).

26

Şema 2.28

% 4-96

RT= n-C3H7, n-C4H9, CH3, CH2 CH, CH2 CHCH2

RTMgBrEt2O veya THF

(2-Th)Cu(CN)Li RT(2-Th)Cu(CN)LiMgBr RT-EE

2-Th =

S

E= , , , Br(CH2)4CN, MeCH(n-C6H13)I O OO

Lityum-magnezyum kupratların konjuge katılma reaksiyonlarında Lewis asidi olarak

BF3.Et2O kullanılmış (Lipshutz et.al. 1986) ve bu sayede birçok RT grubu için iletimin

arttığı gözlenmiştir (Şema 2.29).

Şema 2.29

+ E RT-E % 29-85

BF3.Et2O

E= , , , , ,

O

OCH2CH2RT= CH3, CH2 CH, n-Bu, Ph, CH3CH(CH2CH3), (CH3)3SiCH2,

O O O O

O O

RT(2-Th)Cu(CN)LiMgBr

2-Th =

S

Ayrıca n-BuMgBr ve n-BuMgCl reaktiflerinden hazırlanan

(n-Bu)(2-tiyenil)Cu(CN)LiMgBr ve (n-Bu)(2-Tiyenil)Cu(CN)LiMgCl reaktiflerinin

mesitil oksit ile reaksiyonları çalışılarak halojenür iyonlarının etkisi araştırılmış ve

klorür içeren reaktifin daha iyi çözündüğü ve biraz daha yüksek verimle reaksiyon

verdiği gözlenmiştir (Lipshutz et.al. 1986).

27

Visinal epoksimesilatların yüksek dereceden karışık kupratlar ile reaksiyonunda en az

engelli epoksit karbonuna katılmanın oldukça seçici olduğu rapor edilmiştir (Kurth and

Melwyn 1990). Visinal epoksimesilatların genel yapısında üç tane elektrofilik karbon

atomu bulunur (Şema 2.30). Visinal epoksimesilatların bir eşdeğer

(n-Bu)(2-tiyenil)Cu(CN)Li2 ile reaksiyonlarında elektrofil n-Bu ilk önce en az engelli

C atomuna (C-3) rejiospesifik olarak iletilir ve % 88 verimle ürün A ayrılır. Bu oluşan

epoksit ikinci kez (n-Bu)(2-tiyenil)Cu(CN)Li2 ile reaksiyona girdiği zaman 8 tane

izomerik alkol oluşur ve undekanol B eritro:treo karışımı ve oktanol C eritro:treo

karışımı (Şema 2.31) elde edilir.

Şema 2.30

O

R2R1

E112

3 32 1

R1

E1

OH R2

E2

E1

3 2 1

O

R1OMes

R2E2

Şema 2.31

n-Bu(2-Th)Cu(CN)Li2

THF, -20oC, 6 saat

n-Bu(2-Th)Cu(CN)Li2

THF, -20oC, 6 saat3 2 1

O OMes O

n-Bu

Acis:trans= 65:35

OHn-Bu

n-Bu n-Bu

OH

n-Bu

B C

28

2.2.3 Haloçinko Kupratlar

Organoçinko reaktiflerinin Cu(I) tuzları ile transmetallenmesiyle hazırlanan düşük

dereceden haloçinko kupratlar, R2CuZnCl 2’ın, siyanokupratlar RCu(CN)ZnCl 4 ve

yüksek dereceden haloçinkosiyanokupratların, R2Cu(CN)(ZnCl)2 5 konjuge katılma ve

sübstitüsyon reaksiyonları ayrıntılı olarak araştırılmıştır (Erdik 1995, Knochel 1999).

Fakat düşük ve yüksek dereceden karışık haloçinko kupratlar, R1R2CuZnCl 6 ve

R1R2Cu(CN)(ZnCl)2 8 ile ilgili hiçbir çalışma yapılmamıştır.

2.3 Lineer Serbest Enerji Bağıntıları (Ing. Linear Free Energy Relationships,

LFER) (Kantitatif Yapı-Etkinlik Bağıntıları (Ing. Quantitative Structure

Activity Relationships, QSAR))

Kinetik yöntemler, reaksiyon için bir mekanizma önerilmesi amacıyla, reaksiyonun

derecesinin ve hızının bulunması için kullanılır. Önerilen mekanizmayı desteklemek

için, reaktiflerin yapıları ile reaksiyon hızları arasında kantitatif bir bağıntı bulunması

amacıyla geliştirilmiş olan yapı-etkinlik bağıntıları, (Ing. Quantitative Structure Activity

Relationships, QSAR) diğer adıyla lineer serbest enerji bağıntıları (Ing. Linear Free

Energy Relationships, LFER) araştırılır (Zuman and Patel 1984, Isaacs 1987, Ruff and

Csizmadia 1994, Espenson 1995). Bu amaçla, reaktifte veya substratta organik gruptaki

elektron yoğunluğu değiştirilir: Örneğin, aril ve benzil gruplarında sübstituentler

değiştirilir, alkil ve alil zincirleri uzatılabilir ve/veya zincirde reaksiyon merkezine

yakın yerlerde sübstituentler alınır ve reaksiyonların kinetik araştırması yapılır yani hız

sabitleri bulunur.

Kinetik veriler, reaksiyon mekanizmalarının bulunmasında çok yararlıdır. Kinetik

çalışmanın amacı, çıkış maddelerinin derişimleri ile reaksiyon hızı arasındaki kantitatif

bağıntının ortaya konulmasıdır ve çıkış maddelerine göre reaksiyon derecesi

belirlenerek hbb (hız belirten basamak)’de ve hbb’den önceki basamaklarda etkileşen

maddelerin derişimlerini içeren bir hız formülü ortaya konur. Reaksiyon

mekanizmalarının ortaya konulması için kinetik yöntemlerin yanı sıra lineer serbest

29

enerji bağıntıları (LFER) de kullanılır. Örneğin, bir seri reaksiyon için k değerleri

ölçülmüşse ve bu değerlerdeki değişme, reaktifde bulunan sübstituentlerden

kaynaklanıyorsa, log k değerleri sübstituentin bir kimyasal özelliğini belirleyen bir

sabite bağlanabilir. Bağıntı başarılıysa, reaksiyonların benzer özelliği olduğu ve

mekanizmada etkin merkezde sübstituentin I ve M özelliklerinin etkin olduğu

dolayısıyla etkin merkezin nükleofilik veya elektrofilik (veya radikalik) özelliği

hakkında karar verilebilir.

2.3.1 Lineer serbest enerji bağıntıları

Bir reaksiyonda molekülün etkinliğinin, molekülün içerdiği ve çoğunlukla reaksiyon

merkezi üzerindeki grupların (sübstituentlerin) I, M (veya R) ve S etkilerine bağlı

olması beklenir. O halde reaksiyon hız sabitleri ile sübstituentlerin özelliklerini içeren

sübstituent sabitleri olarak kullanılabilecek değerler arasında lineer (veya lineer

olmayan) bağıntılar bulunursa, doğrunun eğimi olan reaksiyon sabitinin işareti ve

büyüklüğü (veya doğrunun lineerlikten sapma durumu) reaksiyon mekanizmasını

destekleyecek veya ortaya koyacak (eğer hız denklemi bulunmamışsa) ipuçları

verecektir. Aşağıda LFER bağıntılarının veya sapmalarının yardımcı olduğu bazı

konular sıralanmıştır:

(i) Reaksiyon serisinin etkinliği, bir (veya birkaç) bağımsız parametreye bağlanabilir.

(ii) Reaksiyon serisindeki reaksiyonlar için LFER bulunuşu, reaksiyonların

mekanizmalarının aynı olduğunu gösterir.

(iii) Bir LFER bağıntısı, bir reaksiyondaki etkenlerin reaksiyonun yürümesindeki

etkinliğini belirlemek ve nicel bir bağıntı vermek amacıyla kullanılır.

(iv) LFER bağıntıları, yeni reaksiyonlarda benzer sübstituent değişimlerinin hız

üzerinde nekadar etkili olacağını gösterir.

Bir reaksiyon serisinde bir LFER bağıntısı gözlenebilmesi için aşağıdaki üç koşuldan

birinin sağlanması gerekir:Reaksiyon serisinde, (i) ∆H sabittir ve her bir reaksiyonda

∆S orantılıdır, (ii) ∆S sabittir ve her bir reaksiyonda ∆H orantılıdır, (iii) ∆H ve ∆S

arasında lineer (doğrusal) bir bağıntı vardır.

30

2.3.2 Hammett bağıntısı m- ve p-Sübstitue aromatik bileşiklerin reaksiyonlarına ait hız ve denge sabitleri için

geliştirilmiş bir LFER bağıntısıdır ve

ρ σlog kk0 (2.1a)

KK0

log ρ σ

(2.1b)

şeklinde verilir. σ ve ρ, referans olarak bir reaksiyon için belirlenen, sırasıyla substituent

ve reaksiyon sabitleridir. k ve k0, sırasıyla substitue fenil ve substitue olmamış

(sübstituent = H) fenil gruplarının girdiği aynı tür reaksiyondaki hız sabitleri, K ve K0

ise denge sabitleridir. σ, sübstituentin yük yoğunluğunun polarizasyonu (mezomerik

etki ~ rezonans etkisi), yükün oluşturduğu dipolün yönlenmesi (indüktif etki) ve uzayda

dağılımı (sterik etki) etkilerinin bileşkesi olarak yorumlanır. (Yük dağılımının halkada

polarizasyonu mezomerik etki, uzayda dağılımı ise indüktif ve sterik etki olarak bilinir.)

–I , –M gruplarının +σ ve –I , +M ve +I gruplarının –σ değerleri olduklarını belirtelim.

+ρ, reaksiyonun, –I , –M sübstituentleri ile hızlandığını, –ρ ise yavaşladığını (veya –I ,

+M ve +I sübstituentleri ile hızlandığını gösterir.)

Hammett bağıntısı, çok kullanılan bir bağıntıdır. Rezonans katkısı çok fazla veya çok az

olan substituentler durumunda kullanılacak yeni sübstituent sabitleri, sırasıyla σ+ ve σ- ,

içeren denklemler de geliştirilmiştir: Brown-Okamoto denklemi. (Bu nedenle, Hammett

denklemi substituent sabitleri ise çoğunlukla ρ0 olarak kullanılır.)

kk0

log ρ− σ−

ρ+ σ+log k

k0 (2.2)

Hammett bağıntısının, rezonans katkısı fazla olan substituentlerle başarılı sonuç vermesi

için, σ0 ve σ+ sabitleri ile beraber kullanmak amacıyla r sabiti de eklenebilir: Yukawa-

Tsuno denklemi:

kk0

log ρ(σ0 + r(σ−−σ0))

(2.3)

31

Hammett bağıntısı tek parametreli (2.1a,b), (2.2) ve (2.3) denklemleri yerine

substituentin indüktif ve rezonans katkılarının ayrı ayrı belirtildiği, sırasıyla σI ve σR

substituent sabitleri ile kullanılarak da yazılmaktadır ve σ0 = σI + σR olarak verilir:

ρIσI+ ρRσR log kk0 (2.4)

Hammett denklemi ve diğer lineer serbest enerji bağıntıları, çoğunlukla bir doğru verir

ve % 10-15 sapma ile başarılı olarak kabul edilir. (En az altı nokta ile 0,995’den yüksek

bir lineer regresyon sabiti elde edilmelidir.)

Hammett bağıntısında doğrudan sapmanın fazla olması durumunda, reaksiyon hızlarını

polar etkilerin kontrol etmediği (örneğin radikalik reaksiyonlar) düşünülebilir. Hammett

bağıntısının pozitif ve negatif eğimli iki kesişen doğru veya parabol vermesi

durumunda, reaksiyonun çok basamaklı olduğu ve ardışık veya yarışmalı reaksiyonlarda

reaksiyon sabitlerinin + ve – olduğu düşünülür.

2.3.3 Taft bağıntısı

Hammett bağıntısı, alifatik bileşikler için kullanılamadığından dolayı, yeni substituent

sabitleri geliştirilmiştir ve Taft bağıntısı kullanılır:

ρ∗ σ∗log k

k0 (2.5)

Taft bağıntısı kullanılırken, standart H değil Me’dir; yani Hammett denkleminde H için

σ=0 olduğu halde Taft denkleminde Me için σ*=0’dır. Sterik bir parametre eklenen

Taft-Ingold bağıntısı ise

ρ∗ σ∗ + ρs Eslog k

k0 (2.6)

olarak verilir ve alifatik grupta substituentin sterik etkisinin fazla olduğu reaksiyonlarda

daha iyi sonuç verir.

32

2.3.4 İki değişkenli yapı-etkinlik bağıntılarının değerlendirilmesi

Hammett bağıntısı σ0, σ+ ve σ- sübstituent sabitleri ve Taft bağıntısı σ* sübstituent sabiti

ile kullanılırsa tek değişkenli denklemlerin (2.1a ve b, 2.2, 2.3 ve 2.5) bir doğru vermesi

beklenir ve doğrudan sapma ve/veya kesişen farklı eğimli doğrular elde edilmesi

reaksiyon mekanizması açısından tartışılır. Fakat Hammett bağıntısı σI ve σR substituent

sabitleri ve Taft bağıntısı σ* ve Es substituent sabitleri ile kullanılırsa 2.4 ve 2.6

denklemlerinin grafik gösterimi bir düzlem verecektir. (Kısaca, tek değişkenli ve iki

değişkenli denklemlerin sırasıyla doğru ve düzlem vermesi beklenir.) İki değişkenli

denklemlerin gösterimi multikorrelasyon analizi ile elde edilir; fakat grafik gösterim ve

farklı reaksiyon sabitlerinin yorumlanması kolay değildir. Örneğin Taft-Ingold

bağıntısında (2.6) ρ* ve ρs sabitleri bulunduğu zaman reaksiyonun, alkil ve sübstitue

alkil gruplarının elektron yoğunluğuna bağlılığı ile beraber sterik etkilerine bağlılığının

ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekir. Hammett bağıntısında (2.4) σI ve σR substituent

sabitleri içinde aynı durum söz konusudur.

İki değişkenli Hammett ve Taft bağıntılarının kolay grafik gösterimi ve yorumlanması

amacıyla, tek değişkenli olarak yeniden yazılmaları için çeşitli yöntemler

geliştirilmiştir. Örneğin,

ρIσI+ ρTσT ρ σ log kk0 (2.7)

σΙ ve σR yerine σ kullanarak log k/k0 σ doğrusu elde edilmesi için

σ = (σΙ + λ σR) / (1+λ) (2.8)

olarak alınır ve reaksiyon sabiti ρ olarak bulunur. ρI ve ρR sabitleri ise

ρΙ= ρ / (1+ λ) ve ρR= ρ λ / (1− λ) (2.9)

olarak ve λ ise

λ = ρR / ρI (2.10)

33

olarak bulunur. İki değişkenli denklemlerin bu yöntemle tek değişkenli denklemlere

dönüştürülmesi ve reaksiyon mekanizması için değerlendirilmesi başarılı sonuçlar

vermiştir.

2.4. 1., 2., 11. ve 12. Grup Organometalik Bileşiklerin Reaksiyon Mekanizmaları

için Yarışmalı Kinetik Yöntemin Kullanılması

Organometalik raksiyonların mekanizmalarının (Matteson 1974) aydınlatılması için en

çok uygulanan yöntem reksiyon kinetiğinin incelenerek hız denkleminin bulunması yani

hız sabitinin ve reaktiflere göre reaksiyon derecelerinin belirlenmesidir.Bu amaçla,

direkt kinetik yöntem denilen integre edilmiş hız denklemlerinin kullanılması en çok

seçilen yöntem olmakla beraber (Weissberger 1981) pratik yöntemler (Ruff and

Csizmadia. 1994, Espenson 1995) denilen ilk hızlarının ölçülmesi (derişimlerin

değiştirilmesi), yarılanma sürelerinin bulunması, reaksiyonun ilerleme dercesinin

belirlenmesi yöntemleri de çok kullanılmaktadır.Reaksiyonda çıkış maddeleri

(reaktifler) derişimlerinin ölçülmesi zorluğu ve yan reaksiyonlar nedeniyle araştırıcılar

reaksiyon kinetiğini ve mekanizmasını pratik yöntemleri kullanarak incelemektedir.

Günümüzde çok kullanılan bir diğer yöntem ise, reaktiflerin bağıl hız sabitlerinin

bulunması amacıyla uygulanan yarışmalı kinetik yöntemdir.

Yarışmalı kinetik yöntem, özellikle heterojen reaksiyonlar için direkt kinetik yöntem

yerine kullanılır.Direkt kinetik yöntem için , A +B →C+D reaksiyonu ,A1,A2,A3,A4, ...

reaktifleri ile yürütülerek k1, k2, k3, k4,.... hız sabitleri bulunur. Yarışmalı kinetik yöntem

için, reaktiflerden biri, örneğin A1 standart alınır, reaksiyon B’ye göre aşırı miktarda,

eşdeğer A2 ve A1, A3 ve A1, A4, ..... karışımları ile yürütülür ve k2 / k1 , k3 / k1 , k4 / k1 ,

... hız sabitleri oranı bulunur(Goering and Kantner 1985,Guijarro and Rieke 1998 ). Hız

sabitleri oranı,

log ([A2]t / [A2]0)log ([A1]t / [A1]0)

(2.11) k2k1

34

eşitliği ile bulunur, burada [A1]t ve [A1]0, A1 reaktifinin ve [A2]t ve [A2]0, A2 reaktifinin,

sırasıyla t ve O anındaki derişimleridir.Bu eşitliğin kullanılabilmesi için, A’ya göre

reaksiyon derecesinin 1 olduğu kabul edilir, fakat B’ye göre reaksiyon derecesinin

bilinmesine (eşitlikte B’nin derişimi kullanılmadığı için) gerek yoktur. Hız sabitleri

oranları ile A reaktifindeki yapı değişikliği arasındaki bağıntının önerilen reaksiyon

mekanizmasına uygunluğu, yapılan kabulün doğruluğunu destekler.

2.4.1 Yarışmalı kinetik için kullanılan yöntemler

Yarışmalı kinetik yöntemde hız sabitleri oranını hesaplamak için kullanılan yöntemler

hakkında bilgi vermeden önce, hız sabitleri oranı için verilen (2.11) eşitliğinin

bulunması açıklanmıştır:

Reaksiyon eşitlikleri

d[A1]dt

d [Ürün1]dt

k1[A1]x[B]y (2.12a)

d[A2]dt

d [Ürün2]dt

k2[A2]x[B]y (2.12b)

seklinde yazılabilir. O halde,

d[A2]d[A1]

k2k1

[A2] [A1]

x

(2.13)

olacaktır. x=1 farzedilirse 0 ve t anında (2.13) eşitliğinin integrasyonu ile

[A2]t[A2]0

k2k1

ln [A1]t [A1]0

ln

(2.14)

bulunur ve hız sabitleri oranı için (2.15) eşitliği elde edilir.

35

k2k1

log ([A2]t / [A2]0)log ([A1]t / [A1]0) (2.15)

Yarışmalı kinetik yöntemde hız sabitleri oranını hesaplamak için çeşitli yöntemler

kullanılır.

(i) [A2]t ve [A1]t nin bulunması için t= reaksiyon sonu olarak alınır (Ho and Lau 2000).

(ii) [A2]t ve [A1]t nin bulunması için t= uygun bir süre olarak seçilebilir (Georing 1985).

(iii) Çeşitli farklı sürelerde (6-10 adet) [A2]t ve [A1]t bulunur ve

log [A2]t / [A2]0→ log [A1]t / [A1]0 doğrusu çizilerek eğimi bulunur (Whitesides

et.al.1974, Guijaro and Rieke 1998, Guijaro et.al.1999).

(iv) k1 ve k2 hız sabitleri direkt yöntemle ayrı ayrı ölçülür (Maclin and Richey 2002).

(v) Bazı araştırıcılar, hız sabitleri oranı için (2.15) eşitliğini biraz değiştirerek

k2k1

log (1-f2)log (1-f1) (2.16)

şeklinde kullanmışlardır (Yamataka 1991). Burada f belli bir süre sonra ölçülen

reaksiyon kesri olarak adlandırılır ve [A]t / [A]0 ’dır, o halde hız sabitleri oranı ,

k2k1

log[1- ([A2]t / [A2]0)]log[1- ([A1]t / [A1]0)] (2.17)

olarak da hesaplanabilir.

(vi) Günümüzde en çok kullanılan yol ise bir süre sonunda veya reaksiyon sonunda ürün

verimlerini bulmak ve

k2k1

% C2 verimi% C1 verimi (2.18)

36

eşitliğini uygulamaktır; bu durumda k2 / k1 yarışma oranı olarak da adlandırılır (McPhee

and Dubois 1972, Gynes et.al. 1998, Aurell and Banuls 2001).

2.4.2 Yarışmalı kinetik yöntemlerin uygulandığı 1., 2., 11. ve 12. Grup

Organometalik Bileşiklerin Reaksiyonları

(i) Yöntemi, allilik karboksilatlar ile lityum dimetilkuprat arsındaki reaksiyon için

(Şema 2.32) uygulanmış ve yapı ile etkinlik arasındaki bağıntının, hız belirleyen

basamakta SN2' yükseltgen katılma mekanizmasını desteklediği bulınmuştur (Goering

and Kartner 1985).

Şema 2.32

R1

OCOR

R2Me2CuLi

Et2O, 0oC, 15 dak

- MeCu - LiOCOR

R1

R2Sınırlayıcıreaktif

(ii) Yöntemi, organometalik reaktifler veya ara ürünler bulumamakla beraber, alkenlerin

fenilhidroksilamin ile Cu(I) veya Cu(II) ile katalizlenmiş allilik aminasyonunda

uygulanmıştır (Şema 2.33) ve Hammet bağıntısının gözlenmesi, önerilen mekanizmayı

desteklemiştir (Ho and Lau 2000).

Şema 2.33

XPhNHOH

NHPh

X

PhNH2''Cu(I) veya Cu(II)''Dioksan, g.s.

Sınırlayıcıreaktif

37

(iii) Yöntemi, alkil bromürlerin Mg ile (Whitesides et.al. 1974) ve organil bromürlerin

etkin Zn ile yükseltgen katılma reaksiyonlarını (Şema 2.34) incelemek amacıyla

kullanılmış (Guijaro et.al. 1999, Guijaro and Rieke 1998) ve reaksiyonun hız belirleyen

basamakta elektron iletimi ile yürüdüğü, çeşitli LFER ile desteklenmiştir (Guijaro and

Rieke 1998).

Şema 2.34

RBr + Mg (veya Zn*) RMgBr (veya RZnBr)

(iv) Yöntemi, metillityumun sübstitüe benzofenonlar ile reaksiyonu için kullanılmış

(2.35) ve katılma mekanizması Hammett bağıntısı ile desteklenmiştir (Maclin and

Richey 2002).

Şema 2.35

PhO

XPh

HO

X

MeLiEt2O, 0

oC


(v) Yöntemi, n-bütilmagnezyum bromürün ve alkillityumun sübstitüe benzofenonlar ile

reaksiyonu için kullanılmış (Şema 2.36) ve alkillityumların reaksiyonu için Hammett

reaksiyon sabitinin n-bütilmagnezyum bromürün reaksiyonuna göre düşük olması, hız

belirleyici basamağın sırasıyla elektron iletimi dengesi ve katılma olduğunu

göstermiştir(Yamataka 1991).

38

Şema 2.36

PhO

XPh

O

X

RM + RM Sınırlayıcıreaktif

Et2O, 0oC

PhMO

RX

R: Li, MgBr

(vi) Yöntemi, açil halojenürlerin neopentilmagnazyum klorür ile CuCl katalizli

reaksiyonu için uygulanmış (Şema 2.37) ve Taft bağıntısının mekanizmayı desteklediği

bulunmuştur (McPhee and Dubois 1972).

Şema 2.37

RCOCl + neo-C5H11MgCl RCO-neo-C5H11''CuCl''

Et2O, -50oCSınırlayıcı

reaktif t-Bütillityumun sübstitüe sinnamik asitlerle reaksiyonu için de (vi) yöntemi uygulanmış

(Şema 2.38) ve Hammett bağıntısının 1,3-katılma ürünü oluşumunda geçerli olduğu,

fakat 1,4-katılma ürünü oluşumunda geçerli olmadığı gözlenmiştir (Aurell and Banuls

2001).

Şema 2.38

COOH

X

COOHt-Bu

X

COOH

t-BuX

++ t-BuLi THF, 70oC1 saat

Lityum ve benzil bromürün N-trimetilsililiminlere Barbier katılması ( vi) yöntemi ile

incelenmiştir (Şema 2.39); Hammett bağıntısı, hız belirleyici basamağın, iminin

39

indirgenmesi ile oluşan reaktifin benzil bromür ile etkileşmesi olabileceğini, fakat

benzil lityumun oluşmadığı bir mekanizmayı desteklemiştir (Gynes et.al 1998).

Şema 2.39


H

NTMSX

+ Li + C6H5CH2BrEt2O, 0-5

oCg.s.

H

NTMSX

+ C6H5M

H

NHTMS

C6H5

X

Grubumuzda elektrofilik aminasyon mekanizmasının araştırılması için, Cu(I) katalizli

aril Grignard reaktiflerinin, bromomagnezyum diarilkupratların ve Cu(I) katalizli

arilçinko klorürlerin ve diarilçinkoların O-metilhidroksilamin ile (Şema 2.40) (Erdik

et.al. 2005) ve aseton O-mesitilensülfoniloksim ile (Şema 2.41) (Erdik and Ömür 2005)

reaksiyonlarında hız sabitleri yarışmalı kinetik yöntem ile bulunmuştur. Reaksiyonlar

için SN2 mekanizması Hammett bağıntıları ile desteklenmiştir.

Şema 2.40


M= MgBr, 1/2 CuMgBr, 1/2 Zn / %30 CuCNX= H, 4-Me, 3-Me, 3-MeO, 4-MeO, 3-Br

XNH2

H2O

XM + NH2OMe

XNHM

40

Şema 2.41

M= MgBr, 1/2 Zn / %30 CuCNX= H, 4-Me, 4-MeO, 4-Br, 3-Me, 3-MeO, 3-Br

Me2C NOSO2

Me

Me

Me


XM +

XN CMe2

H2O

XNH2

Çalışmalarımızda (ii) ve (vi) yöntemleri kullanılmıştır.

(ii) Yönteminde uygun bir t anında [A2]t ve [A1]t, yani yarışan alkil bromür derişimleri,

kısaca [RBr]t ve [Pent-Br]t duyarlıklı ölçülemeyeceği için hız eşitliği (2.15), biraz

değiştirilmiştir (2.19):

k2k1

log ([RBr]t / [RBr]0)log ([Pent-Br]t / [Pent-Br]0) (2.19)

[RBr]t ve [Pent-Br]t derişimleri yerine sırasıyla [RBr]0-[n-BuR]t ve

[Pent-Br]0-[n-C9H20]t derişimleri alınabilir; çünkü yarışmalı kinetik yöntem alkil

halojenürlerin n-Bu ile C-C eşleşmesi reaksiyonları için kullanılacaktır. O halde hız

sabitleri oranı için,

(2.20)

k2k1

log (([RBr]0 - [n-BuR]t) / [RBr]0)log (([n-PentBr]0- [n-C9H20]t) / [n-PentBr]0)

log[1- ([n-BuR]t / [RBr]0)]log[1- ([n-C9H20]t / [n-PentBr]0)]

yazılabilir. Hız sabitleri oranını hesaplamak için çeşitli t sürelerinde [n-BuR] ve

[n-C9H20] madde miktarları ölçülmüştür. (ii) yöntemi, 2 veya 3 farklı süre için

kullanılmış ve tekrarlanabilir sonuçlar alınmıştır.

41

(iv) Yöntemi için

k2k1

% n-BuR verimi% n-C9H20 verimi

(2.21)

eşitliği kullanılmıştır. Bütün reaksiyonlar için (ii) ve (iv) yöntemlerinin aynı sonuçları

verdikleri gözlenmiştir.

42

3. DENEL BÖLÜM 3.1 Genel Yöntemler Organik bileşiklerin bütün reaksiyonları ve ilgili işlemler saf azot atmosferi altında

havaya karşı duyarlı bileşikler için standart teknikler kullanılarak yapılmıştır (Shriver

1969, Brown 1975, Wakefield 1995, Leonard 1996, Daşkapan 1999, Koçoğlu 2002).

Hazırlanan Grignard reaktiflerinin derişimleri, biraz değiştirilmiş Watson ve Eastham

yöntemi kullanılarak (Watson and Eastham 1967) bulunmuştur. İndikatörlü titrasyon

çözeltisi azot atmosferi altında alevle kurutulmuş bir şişede 1,10-fenantrolin monohidrat

(0,5 mmol; 0,1 g) ve 2-bütanol (0,0946 mol; 7 g; 8,6 mL) konup 91,4 mL ksilen ile 100

mL’ye tamamlanarak hazırlanmıştır ve derişimi 2-bütanol’e göre 0,945 N dir. Derişim

ölçülmesi için şırıngayla 1 mL reaktif çözeltisi lastik septumla kapatılmış ve azot

atmosferinde alevle kurutulmuş bir tüpe alınır ve bir şırınga büret yerine kullanılarak,

ayarlı çözelti ile titre edilir. Titrasyonda organometalik reaktifin bulunuşunu gösteren

kırmızı renk, reaktifin tamamen hidrolizi sonunda kaybolur.

Gaz kromatografisi analizleri, alev iyonizasyonu dedektörlü Thermo Finnigan Trace

(ZB-5, fenilpolisiloksan kolonlu) gaz kromatografi cihazları kullanılarak yapılmıştır.

Reaksiyon ürünleri saf kıyas maddeleri ile karşılaştırma (ayrı ayrı ve/veya beraber

injeksiyon) yoluyla tanımlanmıştır. Küçük ölçekte yapılan reaksiyonlarda (0,5-5 mmol

ölçekte) reaksiyon ürünlerinin verimleri gaz kromatografisi analizi ile ve iç standart

yöntemi uygulanarak bulunmuştur. İç standart olarak pentileter kullanılmıştır. Bunun

için gerekli düzeltme faktörleri (mol sayısına göre), bilinen bileşimde reaksiyon ürünü-

iç standart karışımları hazırlanarak bulunmuştur.

3.2 Çözücülerin Kurutulması Dietil eter (Et2O) ve tetrahidrofuran (THF) azot atmosferi altında sodyum benzofenon

dianyon çözeltisinden (THF durumunda koyu mor, Et2O durumunda koyu kırmızı)

43

damıtılmış ve damıtılan çözücüler azot atmosferi altında Schlenk kabında moleküler

elek üzerinde saklanmıştır.

Hekzametilfosforamit (HMPA), N,N'-dimetilpropilenüre (DMPU), N-metil-2-

pirolidinon (NMP) düşük basınçta damıtılarak saflaştırılmış; saf çözücüler azot

atmosferi altında moleküler elek üzerinde saklanmıştır. N,N,N',N'-

tetrametiletilendiamin (TMEDA), dimetilasetamit (DMA), dietilenglikol dimetileter

(diglim), dioksan, dimetilsülfoksit (DMSO) adi damıtma ile saflaştırılmış, saf çözücüler

azot atmosferi altında moleküler elek üzerinde saklanmıştır. Toluen, ayrımsal damıtma

ile saflaştırılmış, azot atmosferi altında Na metali üzerinde saklanmıştır.

3.3 Çıkış Maddelerinin Hazırlanması 3.3.1 Anorganik maddeler Grignard reaktiflerinin hazırlanmasında magnezyum rendesi (Aldrich) kullanılmıştır.

LiCl (Aldrich), vakumda (3 Torr) 150 oC de 2 saat kurutulmuş ve azot atmosferi altında

saklanmıştır. MgCl2 (Aldrich), azot atmosferi altında bek aleviyle kurutulmuş ve azot

atmosferi altında saklanmıştır.

CuI (Fischer) ve CuSCN (Fisher), Cu(II) tuzlarından kurtarmak için saflaştırılmıştır

(Keller and Whycaff 1946 , Erdik 1977). CuI, bir havanda 1N H2SO4 ile iyice

karıştırılmıştır. H2SO3 ilave edilerek sinterleşmiş cam süzgeçten süzülmüştür. Elde

edilen çok açık sarı renkli CuI, sırasıyla; asetik asit, su, aseton ve susuz eterle yıkanmış,

toz haline getirilmiş ve iki yollu musluklu adaptör taşıyan bir cam balona alınarak düşük

basınçta oda sıcaklığında bir gece kurutulmuş ve daha sonra düşük basınçta 90 oC’de 4

saat ısıtılmıştır. Soğuduktan sonra saflaştırılmış CuI, azot atmosferi altında, ağızları

hava geçirmeyen lastik septumlarla kapatılmış şişeler içerisinde değişmeksizin uzun

süre saklanmış ve kullanılmıştır. CuSCN, CuI ile aynı yönteme göre saflaştırılmıştır.

CuCN (Aldrich), kullanılmadan önce saflaştırılmıştır (Barber 1943). CuCN önce kaynar

su ile ardından etanol ve eter ile yıkanmış ve iki yollu musluklu bir adaptör taşıyan

cam balona alınarak düşük basınçta ve 50-60 oC’de bir saat kurutulmuştur. Soğuduktan

44

sonra saflaştırılmış CuCN, azot atmosferi altında, ağızları hava geçirmeyen lastik

septumlarla kapatılmış şişeler içerisinde değişmeksizin uzun süre saklanmış ve

kullanılmıştır.

CuCl (Fisher) ve CuBr (Fisher) kullanılmadan önce, Cu(II) tuzlarından kurtarmak için

saflaştırılmıştır (Perrin and Armarego 1988). Bunun için CuCl, HCl ile etkileştirilerek

çözülür. Elde edilen koyu renkli çözeltiye su ilave edilerek, CuCl beyaz renkli bir katı

halinde çöktürülür. Çözeltinin rengi berraklaşarak yeşile döner. Karışım vakumda

süzülüp katı CuCl önce etanolle sonra Et2O ile yıkanır ve balona alınarak vakumda

kurutulur. CuBr, CuCl ile aynı yönteme göre saflaştırılmıştır. Böylece saflaştırılan CuCl

ve CuBr azot atmosferi altında, ağızları lastik septumlarla kapatılmış şişeler içerisinde

değişmeksizin uzun süre saklanmış ve kullanılmıştır.

Dilityumtetraklorokuprat, Li2CuCl4, aşağıdaki yönteme göre hazırlanmıştır (Kochi and

Tamura 1971). LiCl (30 mmol, 1,27 g) vakumda 150 oC’de 2 saat kurutulmuş ve etüvde

150 oC’de bir gece tutulmuş olan CuCl2 (15 mmol, 2,02 g) ile azot atmosferi altında 50

mL THF de çözülmüştür. Berrak kızıl kahverengi bir çözelti elde edilmiştir.

Dilityumtriklorokuprat, Li2CuCl3, aşağıdaki yönteme göre hazırlanmıştır (Schlosser and

Bossert 1991). Yukarıda anlatıldığı gibi saflaştırılmış CuCl (15 mmol, 1,49 g) ve

vakumda 150 oC’de 2 saat kurutulmuş olan LiCl (30 mmol, 1,27 g) azot atmosferi

altında 50 mL THF de çözülmüştür. Berrak hardal rengi bir çözelti elde edilmiştir.

Dilityumdiklorosiyanokuprat, CuCN.2LiCl, aşağıdaki yönteme göre hazırlanmıştır

(Majid and Knochel 1990). Yukarıda anlatıldığı gibi saflaştırılmış CuCN (5 mmol, 0,45

g) (Barber 1943) ve vakumda 150 oC’de 2 saat kurutulmuş olan LiCl (10 mmol, 0,42 g)

azot atmosferi altında 6 mL THF de çözülmüştür.

Dilityumdiklorosiyanokuprat, CuCl.2LiCl, aşağıdaki yönteme göre hazırlanmıştır

(Majid and Knochel 1990). Yukarıda anlatıldığı gibi saflaştırılmış CuCl (1 mmol, 0,099

g) ve vakumda 150 oC’de 2 saat kurutulmuş olan LiCl (1 mmol, 0,086 g) azot atmosferi

altında 6 mL THF de çözülmüştür.

45

3.3.2 Organik maddeler Trimetilsillil klorür (TMSCl) (Aldrich) ve 2,2'-bipiridil (Aldrich) yeni açılan şişelerden

alınmış ve herhangi bir saflaştırma işlemi uygulanmadan azot atmosferinde saklanarak

kullanılmıştır. Ürotropin (Aldrich) vakumda 100 oC’ de 2 saat kurutulmuş ve azot

atmosferi altında saklanmıştır.

n-Bütil bromür (Aldrich), n-hekzil bromür (Aldrich), n-heptil bromür (Aldrich), n-oktil

bromür (Aldrich), n-pentil bromür (Aldrich), brombenzen (Aldrich), 3-bromanisol

(Aldrich), 4-bromtoluen (Aldrich) damıtılarak saflaştırılmıştır ve azot atmosferi altında

moleküler elek üzerinde saklanarak kullanılmıştır. i-Bütil bromür (Aldrich), t-bütil

bromür (Aldrich), benzil bromür (Aldrich), homobenzil bromür (Aldrich),

1,4-dibrombenzen (Aldrich) yeni açılan şişelerden alınmış ve herhangi bir saflaştırma

işlemi uygulanmadan azot atmosferi altında moleküler elek üzerinde saklanarak

kullanılmıştır.

3.3.3 Organometalik reaktifler Organomagnezyum halojenürlerin hazırlanması için yükseltgen metalleme (Wakefield

1995, Silverman and Rakita 1996) ve organobakır bileşiklerinin hazırlanması için

transmetalleme (Taylor 1994, Krause 1999, 2002) yöntemleri kullanılmıştır.

Organomagnezyum bileşiklerinin yükseltgen metallemeyle hazırlanması:

1

RMgBr Organilmagnezyum bromür

RBr + Mg THF, o.s. veya g.s.

n-Bütilmagnezyum bromür, n-BuMgBr 1a aşağıda verilen yönteme (Gilman et al.

1929)’e göre ve n-heptilmagnezyum bromür 1i benzer yöntemle hazırlanmıştır. Azot

atmosferi altında alevle kurutulmuş bir geri soğutucu ve bir damlatma hunisi takılmış

250 mL’lik iki ağızlı bir cam balona magnezyum rendesi (120 mmol, 2,88 g) konularak

46

azot atmosferi altında bek aleviyle tekrar kurutulmuştur. Daha sonra damlatma

hunisindeki n-BuBr’ün THF’li çözeltisi (100 mmol, 11 mL; 89 mL THF) karıştırılarak

damla damla katılmıştır. 5-10 dakika içinde balonda bir ısınma ve reaksiyon

çözeltisinde bir bulanma şeklinde reaksiyonun başladığı gözlenmiştir. Reaksiyon

başladıktan sonra n-BuBr’ün THF’li çözeltisi yaklaşık bir saatte ilave edilmiş ve ilave

bittikten sonra reaksiyon karışımı oda sıcaklığında 1-2 saat daha karıştırılmıştır. Elde

edilen n-bütilmagnezyum bromür çözeltisi titre edilerek derişimi bulunduktan sonra

ağızları lastik septumlarla kapatılmış balonda ve azot atmosferinde saklanmıştır.

Fenilmagnezyum bromür, PhMgBr 1b aşağıdaki yönteme (Gilman et al. 1929) göre ve

sübstitüe fenilmagnezyum bromürler 1c-e benzer yöntemle hazırlanmıştır. Azot

atmosferi altında alevle kurutulmuş bir geri soğutucu ve bir damlatma hunisi takılmış

250 mL’lik iki ağızlı bir cam balona magnezyum rendesi (120 mmol, 2,88 g) konularak

azot atmosferi altında bek aleviyle tekrar kurutulmuştur. Daha sonra damlatma

hunisindeki PhBr’in THF’li çözeltisi (100 mmol, 11 mL; 89 mL THF) karıştırılarak

damla damla katılmıştır. 5-10 dakika içinde balonda bir ısınma ve reaksiyon

çözeltisinde bir bulanma şeklinde reaksiyonun başladığı gözlenmiştir. Reaksiyon

başladıktan sonra PhBr’in THF’li çözeltisi yaklaşık bir saatte katılmış ve katma bittikten

sonra reaksiyon karışımı oda sıcaklığında 1-2 saat daha karıştırılmıştır. Elde edilen

fenilmagnezyum bromür çözeltisi titre edilerek derişimi bulunduktan sonra ağızları

lastik septumlarla kapatılmış balonda ve azot atmosferinde saklanmıştır.

Organobakır bileşiklerinin transmetalleme ile hazırlanması: 6 reaktiflerinin hazırlanması için kullanılacak olan Mg → Cu transmetalleme ve benzer

(homo) kupratları karıştırma yöntemleri sıralanmıştır.

A YÖNTEMİ ( Grignard reaktifinin CuX ile Mg → Cu transmetallenmesi ) A-1 Yöntemi

1bPhMgBr + CuX PhCu n-BuPhCuMgBr 6a

THF

-20 oC , 5 dak

n-BuMgBr 1a

-20 oC , 25 dak

47

A-2 Yöntemi

-20 oC , 25 dak

PhMgBr 1b

-20 oC , 5 dak

THFn-BuMgBr + CuX n-BuCu n-BuPhCuMgBr 6a 1a B YÖNTEMİ (Homokupratların karıştırılması)

2 PhMgBr + CuX Ph2CuMgBr 2b

THF

-20 oC, 20 dak

2 n-BuMgBr + CuX n-Bu2CuMgBr 2a

THF

-20 oC, 20 dak

Ph2CuMgBr + n-Bu2CuMgBr n-BuPhCuMgBr 2b 2a 6a -20

oC, 20 dak

1b

1a

B-1 Yöntemi

Difenilkuprat 2b reaktifi, di n-bütilkuprat 2a reaktifine katılmıştır.

B-2 Yöntemi

Di n-bütilkuprat 2a reaktifi, difenilkuprat 2b reaktifine katılmıştır.

A-1 Yöntemi. Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla

kapatılmış iki ağızlı balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (3 mmol , 0,5715 g ; 10 ml

THF) konulur ve tuz-buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. PhMgBr’ün THF’li çözeltisi

(3 mmol, 0,98 M, 3,1 mL) damla damla katılır ve -20 oC’de 5 dakika karıştırılarak gri

renkte fenilbakır süspansiyonu hazırlanır. Daha sonra n-BuMgBr’ün THF’li çözeltisi

(3 mmol, 1,0 M, 3,0 mL) damla damla katılır ve -20 oC’de 25 dakika karıştırılarak koyu

mavi renkteki heterojen kuprat çözeltisi elde edilir.

A-2 Yöntemi. Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla

kapatılmış iki ağızlı balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (3 mmol , 0,5715 g ; 10 ml

THF) konulur tuz-buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. n-BuMgBr’ün THF’li çözeltisi

(3 mmol, 1,0 M, 3,0 mL) damla damla katılır ve -20 oC’de 5 dakika karıştırılarak açık

sarı renkte n-bütilbakır süspansiyonu hazırlanır. Daha sonra PhMgBr’ün THF’li

çözeltisi (3 mmol, 0,98 M, 3,1 mL) damla damla katılır ve -20 oC’de 25 dakika

karıştırılarak koyu mavi renkteki heterojen kuprat çözeltisi elde edilir.

48

B-1 Yöntemi. Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla

kapatılmış iki ayrı iki ağızlı balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (3 mmol , 0,5715 g;

10 ml THF) konulur tuz-buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. Birinin üzerine

n-BuMgBr’ün THF’li çözeltisi (6 mmol, 1,0 M, 6,0 mL) damla damla katılır ve

-20 oC’de 20 dakika karıştırılarak açık sarı renkte bromomagnezyum di-n-bütilkuprat 2a

hazırlanır. Diğerine ise PhMgBr’ün THF’li çözeltisi (6 mmol, 0,98 M, 6,2 mL) damla

damla katılır ve -20 oC’de 20 dakika karıştırılarak koyu mavi renkteki heterojen

bromomagnezyum difenilkuprat 2b çözeltisi elde edilir. Hazırlanan bromomagnezyum

difenilkuprat 2b çözeltisi üzerine bromomagnezyum di-n-bütilkuprat 2a çözeltisi katılır

ve -20 oC’de 20 dakika karıştırılarak karışık kuprat 6a çözeltisi hazırlanır.

B-2 Yöntemi. Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla

kapatılmış iki ayrı iki ağızlı balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (3 mmol , 0,5715 g;

10 ml THF) konulur tuz-buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. Birinin üzerine

n-BuMgBr’ün THF’li çözeltisi (6 mmol, 1,0 M, 6,0 mL) damla damla katılır ve

-20 oC’de 20 dakika karıştırılarak açık sarı renkte bromomagnezyum di-n-bütilkuprat 2a

hazırlanır. Diğerine ise PhMgBr’ün THF’li çözeltisi (6 mmol, 0,98 M, 6,2 mL) damla

damla katılır ve -20 oC’de 20 dakika karıştırılarak koyu mavi renkteki heterojen

bromomagnezyum difenilkuprat 2b çözeltisi elde edilir. Hazırlanan bromomagnezyum

di-n-bütilkuprat 2a çözeltisi üzerine bromomagnezyum difenilkuprat 2b çözeltisi katılır

ve -20 oC’de 20 dakika karıştırılarak karışık kuprat 6a çözeltisi hazırlanır.

3.4 Karışık ve Homo Bromomagnezyum DiorganoKuprat Bileşiklerinin Alkil

Halojenürlerle C–C Eşleşme Reaksiyonları

3.4.1 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat 6a ‘ın n-pentilbromür 10a ile eşleşme

reaksiyonu

Bölüm 3.3.3’ de verilen A veya B yöntemine göre hazırlanan bromomagnezyum

n-bütilfenil kuprat 6a reaktifinin (3 mmol) üzerine -20 oC’de n-pentil bromür 10a

(1 mmol , 0,12 ml) damla damla katılır. Reaksiyon karışımı tuz-buz banyosundan

49

çıkartılır ve oda sıcaklığında 3 saat karıştırılır. Reaksiyon karışımına iç standart olarak

n-pentileter (0,9918 mmol, 0,2 mL) katılır ve NH3 / NH4Cl çözeltisi ile hidroliz edilir.

Organik fazdan örnek alınarak ürünlerin verimleri gaz kromatografisi analizi ile

bulunur.

3.4.2 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat 6a’ın n-pentilbromür 10a ile farklı

çözücülerde veya katkı maddelerinde eşleşme reaksiyonu

Bölüm 3.3.3’ de verilen A veya B yöntemine göre hazırlanan bromomagnezyum

n-bütilfenil kuprat 6a reaktifinin (3 mmol) üzerine -20 oC’de THF/ortak çözücü oranı

hacimce 1:1 veya 1:2 olacak şekilde ortak çözücü veya katkı maddesi (1 mmol) konur.

Daha sonra yine -20 oC’de n-pentil bromür 10a (1 mmol , 0,12 ml) damla damla katılır.

Reaksiyon karışımı tuz-buz banyosundan çıkartılır ve oda sıcaklığında 3 saat karıştırılır.

Reaksiyon karışımına iç standart olarak n-pentileter (0,9918 mmol, 0,2 mL) katılır ve

NH3 / NH4Cl çözeltisi ile hidroliz edilir. Organik fazdan örnek alınarak ürünlerin

verimleri gaz kromatografisi analizi ile bulunur.

3.4.3 Bromomagnezyun di n-bütil0kuprat 2a, di n-heptilkuprat 2b ve difenilkuprat

2i bileşiklerinin n-pentilbromür 10a ile eşleşme reaksiyonu

Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla kapatılmış iki ağızlı

balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (3 mmol , 0,5715 g ; 10 ml THF) konur ve tuz-

buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. RMgBr (R: n-Bu 1a, n-Hept 1i, Ph 1b) (6 mmol)

damla damla katılır ve -20 oC’de 20 dakika karıştırılarak diorganilkuprat bileşiği

hazırlanır. Hazırlanan diorganilkuprat bileşiğine (3 mmol) üzerine -20 oC’de n-pentil

bromür 10a (1 mmol , 0,12 ml) damla damla katılır. Reaksiyon karışımı tuz-buz

banyosundan çıkartılır ve oda sıcaklığında 3 saat karıştırılır. Reaksiyon karışımına iç

standart olarak n-pentileter (0,9918 mmol, 0,2 mL) katılır ve NH3 / NH4Cl çözeltisi ile

hidroliz edilir. Organik fazdan örnek alınarak ürünlerin verimleri gaz kromatografisi

analizi ile bulunur.

50

3.5 Bromomagnezyum n-Bütil(Substitue fenil)Kupratlar 6a-d’ın ve Di

n-Bütilkuprat 2a’ın Alkil Halojenürler 10a-g ile C–C Eşleşme

Reaksiyonları İçin Yarışmalı Kinetik Yöntem Uygulanması

n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in di n-bütilkuprat, n-

Bu2CuMgBr 2a ve karışık n-bütil(substitue fenil)kupratlar n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr

(FG=H, 4-Me, 3-MeO, 4-Br) 6a-d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları kuprat bileşiği:n-

pentil bromür 10a:Alkil bromür 10b-g oranı, 0,5:3,5:3,5 mmol alınarak uygulanmıştır.

İşlem aşağıda n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr’nin yarışmalı alkil eşleşmesi için açıklanmıştır.

Azot atmosferi altında bek alevi ile kurutulmuş, ağızları septumla kapatılmış iki ağızlı

balona CuX’in THF’deki süspansiyonu (0,5 mmol , 0,095 g ; 3 ml THF) konur ve tuz-

buz banyosunda -20 oC’ye soğutulur. n-BuMgBr (0,5 mmol 1,0M, 0,5mL) damla damla

katılır ve -20 oC’de 2 dakika karıştırılarak açık sarı renkte n-bütilbakır süspansiyonu

hazırlanır. Daha sonra FG-C6H4MgBr ( 0,5 mmol, 0,98M, 0,51mL ) damla damla katılır

ve -20 oC’de 15 dakika karıştırılarak heterojen n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d

(0,5 mmol) çözeltisi elde edilir. Bromomagnezyum n-bütil(substitue fenil)kuprat 6a-d

reaktifi üzerine -20 oC’de, ayrı bir yerde yine azot atmosferi altında kurutulmuş bir

tüpde karıştırılan n-pentil bromür 10a (3,5 mmol , 0,4 ml) ve diğer alkil bromür 10b-g

(3,5 mmol) katılır. Reaksiyon karışımı tuz-buz banyosundan çıkartılır ve hemen oda

sıcaklığına getirilerek uygun sürelerde (5,10,15,…,40 dakika veya 10,20,30,40 dakika

veya 15,30,45,60 dakika) karıştırılır. Reaksiyon karışımına iç standart olarak

n-pentileter (0,9918 mmol, 0,2 mL) katılır ve NH3 / NH4Cl çözeltisi ile hidroliz edilir.

Organik fazdan örnek alınarak ürünlerin verimleri gaz kromatografisi analizi ile

bulunur.

51

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Tez çalışmamızda, karışık bromomagnezyum diorganokupratların C-C eşleşme

reaksiyonlarında kimyasal selektiflik, sentetik ve mekanistik olarak araştırılmıştır.

(i) Karışık halomagnezyum diorganokupratların alkil halojenürlerle C-C eşleşmesinde

kimyasal selektiflik üzerinde reaksiyon değişkenlerinin etkisi ayrıntılı araştırılmıştır. Bu

amaçla, bromomagnezyum n-bütilfenil ve n-bütil(n-heptil)kupratların n-pentilbromür ile

reaksiyonları model reaksiyonlar olarak seçilmiştir (Şema 4.1). Bu seçimde, etkileşen

grup, RT olarak n-bütil eşleşmesinde, etkileşmeyen grup, RR olarak Ph grubunun ve bir

diğer etkileşen grup, RT olarak n-heptil grubunun etkisi araştırılmıştır.

Şema 4.1

n-BuPhCuMgBr + n-Pent-Br n-C9H20 + n-C5H11Ph6a 10a 12a 13a

n-Bu(n-Hept)CuMgBr + n-Pent-Br n-C9H20 + n-C12H26

6i 10a 12a 14a

(ii) Karışık bromomagnezyum diorganokupratların alkil halojenürlerle C-C

eşleşmesinde kimyasal selektifliğin mekanizması araştırılmıştır. Organokupratlarda C-C

eşleşmesi, yükseltgen katılma ve indirgen ayrılma basamakları üzerinden yürür (Şema

4.2), (Taylor 1994, Krause 2002). Reaksiyonda hız belirten basamak, yükseltgen

katılma olarak bilinir ve trikoordine CuIII ara yapısı oluşur. Fakat RTR ve RRR oluşması

indirgen basamakta yer alır. Karışık kupratlarda RT iletimi için en çok benimsenen

görüşe göre RRRTCuM.MX, 2, yapısında RR-Cu bağının daha güçlü olduğu ve bu

nedenle RT’ nin iletildiği düşünülmektedir. Çalışmamızda RT-R oluşma hızının, RR-Cu

bağının gücüne bağlı olabileceği ileri sürülmüş ve kanıtlanmasının, kupratlarda

kimyasal selektiflik mekanizması konusunda güçlü bir destek oluşturacağı

düşünülmüştür.Bu amaçla seçilen model reaksiyonda, etkileşen grup RT=n-Bu etkinliği

için reaksiyon hızı, yarışmalı kinetik yöntem ile bulunmuş ve RT reaksiyon hızının,

52

etkileşmeyen grup RR=fenil ve substitue fenil için RR-Cu bağının gücüne bağlılığı

yorumlanmıştır.

Şema 4.2

RTR + RRCu

RRRTCuM.MX + RA Cu

RRT

RR

RRR + RTCu

(a) (b)

-MX-MA

2

RR = Ph, FG-Ph, RT = n-Bu, R = n-Pent(a) Yükseltgen Katılma(b) İndirgen Ayrılma

III

Çalışma sonuçları, (i) karışık diorganokupratların alkil-alkil eşleşmesinde kimyasal

selektiflik, Bölüm 4.1’de ve (ii) karışık diorganokupratların alkil-alkil eşleşmesi

mekanizması, Bölüm 4.2’de tartışılmıştır. Fakat karışık bromomagnezyum alkil

kupratların alkil eşleşmesinde gözlediğimiz kimyasal selektiflik ve önerdiğimiz

mekanizma tartışılmadan önce, kupratların yapısı ve reaksiyon mekanizmaları

konusunda bilgi verilecektir.

Lityum diorganokupratlar, R2CuLi.LiX 2 yapıları ve reaksiyon mekanizmaları hakkında

çok fazla araştırma yapılmış olmakla beraber, bromomagnezyum diorganokupratlar,

R2CuMgBr.MgBrX 2’ın yapıları ve mekanizmaları fazla araştırılmamış ve lityum

kupratların yapıları ve mekanizmaları örnek alınmıştır. Lityum kupratlar daha çok

sentetik hazırlanarak kullanıldığı halde bromomagnezyum kupratlar daha çok katalitik

olarak kullanılmış ve katalitik organobakır bileşiğinin de diorganokuprat olduğu

kanıtlanmıştır.

Lityumdiorganokupratlar, (Gilman kupratları), R2CuLi.LiX, 2, katı halde ve çözeltide

yapıları, ayrılmamış (kontakt) iyon çifti (İng. Contact ion pair, CIP) A ve B1, B2 ve

çözücüyle ayrılmış (koordine) iyon çifti (İng. Solvent separated ion pair, SSIP) C olarak

sınıflanabilir (Şema 4.3) (Boche et.al. 2000). Ayrılmamış iyon çifti, homodimer

(dimerik agregat) A veya heterodimer (heteroagregat) halkalı B1 veya çizgisel B2

halindedir ve sırasıyla 1 veya 2 Cu atomu içerirler (Gschwind et.al. 2003). R2CuLi.LiX,

53

solvatasyon gücü düşük çözücülerde (Et2O) homodimer A, solvatasyon gücü yüksek

çözücülerde (THF) heterodimer B ve daha çok çözücüyle ayrılmış iyon çifti C halinde

bulunur. R-Li bağı tamamen iyonlaşırsa veya güçlü bir Lewis bazı beraberinde (taç

eterler) çözücüyle (veya Lewis bazıyla) ayrılmış iyon çiftleri C oluşur (Boche et.al.

2000).

Şema 4.3

R Cu R

Li

R

Li

R Cu

SS

Homodimer

A

Ayrılmamış iyon çifti

LiX

R Cu R

Li LiX

R Cu R

Li Li SS

S

SR Cu R

Heterodimer(Halkalı)B1

Heterodimer(Çizgisel)B2

Çözücüyle koordine iyon çiftiC

Siyanokupratlar, RCu(CN)Li 4 için Li-CN bağı olan dimer yapı D önerilir (Şema 4.4).

Şema 4.4

R Cu C NLi

LiN C Cu R

D

Yüksek dereceden siyanokupratlar (Lipshutz reaktifleri), iki eşdeğer organolityum ve

bir eşdeğer CuCN den oluşan reaktiflerdir: R2Cu(CN)Li2 5. Etkinlikleri, bazı

reaksiyonlarda Gilman reaktiflerinden daha fazladır ve bu etkinlik -2 değerlikli

trikoordine [R2Cu(CN)]2- iyonuna bağlanmıştır ve yüksek dereceden bir siyanokuprat

yapısı E önerilmiştir (Şema 4.5), (Knochel et.al. 1995). Fakat, etkinliğin substrata bağlı

olarak değişmesi nedeniyle, Cu-CN bağı oluşmadığı ve reaktifin siyano Gilman reaktifi,

R2CuLi.LiCN 4 olduğu düşünülmüş ve kanıtlanmıştır (F yapısı) (Şema 4.5)(Nakamura

et.al. 1997). Bununla beraber Gilman ve Lipshutz reaktiflerinin farklılığı için, Lipshutz

reaktifi yapısında çok az da olsa RCu(CN)Li.RLi yapısında reaktif bulunabileceği (G

54

yapısı) (Şema 4.5) ve düşük ve yüksek dereceden siyanokupratların çözeltide denge

halinde olduğu ileri sürülmüştür (4.1) (Krause et.al. 1997).

R2Cu(CN)Li2 RCu(CN)Li + RLi (4.1)

Şema 4.5

LiR

RCu C N Li SS

ER Cu R

LiLi

C N

F

LiR

R Cu CN

LiS

S

G

Fakat, Lipshutz kupratları, R2CuLi.LiCN 4’nın THF’ de daha çok heteroagregat F

halinde bulunmakta beraber Et2O’ da daha çok homodimer A halinde bulunduğu ileri

sürülür. Monoorganobakır bileşikleri, RCu 1’nin bazı reaksiyonlar dışında

etkinliklerinin diorganokupratlardan daha düşük olduğu bilinir ve diorganokupratlarda

etkinlik artışı, lityum tuzlarının Lewis asitliğine bağlanır. Fakat lityum tuzlarının,

monoorganobakır bileşiklerinin de halokuprat yapısında agregasyonunu ve dimerik

agregat H veya heteroagregat I yapısını almalarını sağladığı kabul edilir (Şema 4.6).

Şema 4.6

X Cu R

Li

X

Li

R Cu

SS LiX

R Cu X

Li

H I

Gilman reaktifleri, R2CuLi 2 , düşük dereceden siyanokupratlar, RCu(CN)Li 4 ve

Lipshutz reaktifleri, R2Cu(CN)Li2 5’nin (daha doğrusu RCu(CN)Li.LiCN) benzer

etkinlikleri olduğu ve etkinliklerinin substrata bağlı olarak değiştiği kabul edilir.

Homodimer A ve heterodimer B’lerin etkinlik profillerinin yaklaşık aynı olduğu, fakat

iyonlar C’ in daha az etkin olduğu gösterilmiştir. Kupratların reaksiyonları, çoğunlukla

Et2O’ de THF’ de olduğundan daha hızlı yürüdüğü gibi bazı reaksiyonlarda taç eterler

55

beraberinde engellenir. O halde Li atomlarının Lewis asitliği kuprat etkinliğinde önemli

bir rol oynamaktadır. Gilman kupratları, 2’nın ve Lipshutz kupratları 5’nın

etkinliklerinin benzerliği nedeniyle reaksiyonları için de benzer ara yapılar

önerilmektedir (Nakamura et.al. 1997).

Kupratların sübstitüsyon ve konjuge katılma reaksiyonları için önerilen ve desteklenen

mekanizma, Nakamura ve Yoshikai tarafından heterodimer yapısı için sırasıyla Şema

4.7 ve Şema 4.8’de verilmiştir (Nakamura and Yoshikai 2004) .

Şema 4.7

LiX

R Cu R

Li R1 A LiX

R Cu X

Li A R1 hbb

LiX A

Li R1

R Cu R

Li A

LiXR Cu R

R1

III

K

LiR Cu R

R1

AX Li

III III

LiR Cu R

AX Li

R1

R R1 + R Cu + LiX + LiA

X: I, Br, Cl, CN, SCN

56

Şema 4.8

LiX

R Cu R

Li O OCuR RLi

Li

X

III OCu

R R

Li

Li X

III

hbbIII

O

R

Li

Li X

CuRO Li

Li XR Cu

R

OLi + RR Cu + LiX

Kuprat eşleşmesinde oluşan lityum tuzları, LiX’nın, daha doğrusu transmetalleme için

kullanılan CuX bileşiklerinin rolünü de açıklayan yeni bir mekanizma Bertz ve Oigle

tarafından önerilmiştir (Şema 4.9) (Bertz et.al. 2007). Me2CuLi.LiX 2 ile EtI

eşleşmesinde, ara yapı için trikoordine Me2CuEtIII yerine tetrakoordine [Me2Cu

IIIEtX]

yapısı oluştuğu bulunmuş (hızlı injeksiyon NMR tekniği ile) ve Et grubunun X ile trans

durumunda olduğu kanıtlanmıştır. Kupratın THF’ de daha çok çözücüyle ayrılmış iyon

çifti C halinde bulunduğu bilinmekle beraber hetero agregat (halkalı B1 ve çizgisel B2)

yapısında kuprat ile gireceği denge de göz önüne alınmıştır. Önerilen tetrakoordine ve

LiX anyonunu (transmetallemede kullanılan CuX anyonunu) da içeren kare düzlemi

tetrakoordine CuIII ara yapısı, eşleşme reaksiyonu ürünleri ve hızı üstünde CuX

bileşiğinin de etkisini açıklamakta yardımcı olacaktır.

57

Şema 4.9

Me2Cu

2Li (THF) + Xn

X

Me Cu Me

LiLi

Et I

X

Me Cu Me

LiLi

Et I

-LiXMe2CuLi.LiX

L

Me Cu Me

X

Et

Li Me Cu Me

Me

Et

Li

X= SPh

X= I, CN, SCN, SPh

EtI

4.1 Karışık Bromomagnezyum Alkilkupratların Alkil Eşleşmesinde Kimyasal

Selektiflik

Karışık alkilkupratların alkil eşleşmesinde, kimyasal selektifliğin reaksiyon

değişkenlerine bağlılığı ve kontrolü amacıyla n-bütilfenilkuprat 6a n-pentilbromür 10a

eşleşmesinde ve n-bütil(n-heptil)kuprat 6i n-pentilbromür 10a eşleşmesinde (Şema

4.10)

• Karışık kupratın hazırlanma şekli etkisi

• Reaksiyon koşulları etkisi

• Cu(I) bileşikleri etkisi ve

• Çözücü ve katkı maddeleri etkisi

araştırılmış ve sonuçlar grup seçimliliğinin ve eşleşme veriminin reaksiyon

değişkenlerine bağlılığı amacıyla değerlendirilmiştir.

Değerlendirme, n-bütilfenilkuprat 6a eşleşmeleri ve n-bütil(n-heptil)kuprat 6i

eşleşmeleri ve yüksek dereceden kupratlar 7a, 7b, 8 eşleşmeleri için ayrı ayrı

yapılmıştır. Sonuçlar, aynı zamanda

• Karışık alkilmagnezyum kupratlarda kimyasal selektifllik kontrolü

olarak özetlenmiş ve karışık kupratlarda grup seçimliliği için bir mekanizma önerilmesi

amacıyla da değerlendirilmiştir.

58

Şema 4.10

R1R2CuMgBr 6Düşük dereceden kuprat

R12R2Cu(MgBr)2 7a veya

R1R22Cu(MgBr)2 7b Yüksek dereceden kupratlar

R1R2Cu(CN)(MgBr)2 8Yüksek dereceden siyanokuprat

n-Pent-R1 + n-Pent-R2

12 13

1. n-PentBr2. Hidroliz

R1R2= n-Bu, Ph; n-Bu, FG-C5H4; n-Bu, n-Hept

4.1.1 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde kimyasal selektiflik

4.1.1.1 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde kupratın hazırlanma şeklinin etkisi Karışık kupratlarda elde edilen sonuçların değerlendirilmesinde kıyaslama amacıyla,

homokupratlar olan di n-bütilkuprat, di n-heptilkuprat ve difenilkuprat eşleşme

reaksiyonları da araştırılmıştır (Çizelge 4.1).

Transmetallemede CuX (X=Halojen) ve CuCN (ve CuSCN) kullanılması durumunda

kupratların sırasıyla homokuprat 2 ve yüksek dereceden siyanokuprat 8 yapısında

oldukları bilinir (4.2a ve 4.2b).

2

RMgBr + CuX RCu R2CuMgBr.MgBrX (4.2a) 2

RMgBr + CuCN RCu(CN)MgBr R2Cu(CN)(MgBr)2 (4.2b) 4 8

RMgBr

RMgBr

R2CuMgBr.MgBr(CN)

59

Çizelge 4.1 Bromomagnezyum di n-bütilkuprat 2a ve difenilkuprat 2b di n-heptilkuprat 2i’ ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonu

an-Pent-R2 RMgBr + CuX R2CuMgBr

THF

-20 oC, 20 dak

1. n-PentBr, 10a, THF 2. NH4Cl / NH3

2a (R=n-Bu) 12a (R=n-Bu)2b (R=Ph) 13a (R=Ph)2i (R=n-Hept) 14a (R=n-Hept)

No. Deney No.

R CuX t, oC Süre, dak.

12a, %b 13a, %b 14a, %b

1 175 n-Bu CuI os 40 71 - -

2 182 n-Bu CuCN os 150 52 - -

3 179 n-Bu CuCN -20 oC 60 14 - -

4 176 n-Bu CuCN 0 oC 120 73 - -

5 167 Ph CuI os 40 - 3 -

6 184 Ph CuCN os 150 - 13 -

7 181 Ph CuCN -20 oC 60 - 6 -

8 177 Ph CuCN 0 oC 120 - 2 -

9 170 n-Hept CuI os 40 - - 51

10 183 n-Hept CuCN os 150 - - 54

11 180 n-Hept CuCN -20 oC 60 - - 7

12 178 n-Hept CuCN 0 oC 120 - - 31 a 2a,b,i,(3 mmol) RMgX (6 mmol) , CuX (3 mmol) ile karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti belirtilen sıcaklığa getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı belirtilen süre karıştırılmıştır.

b GK analizi ile bulunmuştur.

Yüksek dereceden siyanokupratlar 8’in gerçek yapısının diorganokuprat 2 olduğu

kanıtlanmıştır ve fark, MgBrX ve MgBr(CN) Lewis asitleridir. Yüksek dereceden

siyanokupratlar 8’ın diorganokupratlar 2’a göre –substrata göre değişmekle beraber-

daha etkin olduğu bilinir (Lipshutz et.al. 1993). Fakat n-bütilkuprat durumunda oda

sıcaklığında (sırasıyla No.1 ve 2) verimde belirgin bir azalma gözlenmiştir; reaksiyonun

0 oC’ de yürütülmesiyle 8 reaktifi, 2 reaktifinin verimine erişmiştir. Fenilkuprat 2 veya 8

ile reaksiyonun yürümediği gözlenmiştir (No.5-8) ; fakat 8 reaktifi oda sıcaklığında

düşük bir verimle eşleşmiştir (No.6). n-Heptilkuprat durumunda, CuI yerine CuCN

kullanılmakla oda sıcaklığında verimde bir azalma gözlenmemiştir (No.9,10) , fakat

0 oC’ de verim azalmıştır (No.12).

60

Karışık kupratların hazırlanmasında iki farklı yöntem kullanılmıştır. A yönteminde,

Mg → Cu transmetallemesinde n-bütil- ve fenilmagnezyum bromür reaksiyona

sokulmuştur; B yönteminde ise n-bütil ve fenil homokupratları eşdeğer miktarda

karıştırılmıştır (Şema 4.11).

Şema 4.11

A YÖNTEMİ ( Grignard reaktifinin CuX ile Mg → Cu transmetallenmesi ) A-1

PhMgBr + CuX PhCu n-BuPhCuMgBr 6a

THF

-20 oC , 5 dak

n-BuMgBr

-20 oC , 25 dak

A-2

-20 oC , 25 dak

PhMgBr

-20 oC , 5 dak

THFn-BuMgBr + CuX n-BuCu n-BuPhCuMgBr 6a B YÖNTEMİ (Homokupratların karıştırılması)

2 PhMgBr + CuX Ph2CuMgBr 2b

THF

-20 oC, 20 dak

2 n-BuMgBr + CuX n-Bu2CuMgBr 2a

THF

-20 oC, 20 dak

Ph2CuMgBr + n-Bu2CuMgBr n-BuPhCuMgBr 2b 2a 6a -20

oC, 20 dak

B-1

Difenilkuprat 2b reaktifi, di n-bütilkuprat 2a reaktifine katılmıştır.

B-2

Di n-bütilkuprat 2a reaktifi, difenilkuprat 2b reaktifine katılmıştır.

A yönteminin uygulanmasında, 1. ve 2. transmetallemede farklı Grignard reaktifleri

kullanılmış ve karışık kuprat etkileşmesine bir değişiklik getirip getirmeyeceği

izlenmiştir (A-1 ve A-2 yöntemleri). B yönteminde ise homokupratların birbirine

katılma şekli, denge bileşiminde ve kuprat etkileşmesinde olası bir değişikliği ortaya

çıkarmak amacıyla değiştirilmiştir (B-1 ve B-2 yöntemleri).

61

Karışık kuprat reaksiyonlarında grup seçimliliği için en çok kabul edilen görüşe göre,

Cu ile daha güçlü bağ yapan grubun etkileşmeden kalacağı ve bu nedenle kararlı ve

etkinliği az monoorganobakır bileşikleri kullanılabileceği düşünülür. Bu nedenle,

seçimliliği farklı fenil grubu, A-1 ve A-2 yöntemlerinde, sırasıyla organobakır ve

Grignard reaktifinde kullanılmıştır; B-1 ve B-2 yöntemlerinde ise sırasıyla

difenilkuprat, di n-bütilkuprata ve di n-bütilkuprat difenilkuprata katılmıştır.Eşleşme

sonuçları Çizelge 4.2’de verilmiştir.

Karışık kupratların hazırlanma şeklinin reaksiyon verimi üzerinde etkili olmadığı

gözlenmiştir, o halde etkileşmeyen grup, RR=Ph’in PhCu (A-1 yöntemi) veya PhMgBr

(A-2 yöntemi)’ de bulunması n-BuPhCuMgBr etkinliğini değiştirmemektedir. PhMgBr

ve n-BuMgBr’ ün n-BuPhCuMgBr vermek üzere reaksiyona sokulma şeklinin (B-1 ve

B-2 yöntemleri) de, eşleşme verimi üzerinde yaptığı değişiklik (No.1 ve 2) GK hata

sınırları (%10) içindedir. Fakat, B yöntemi ile hazırlanan n-BuPhCuMgBr’ın -%100

karışma sağlanmış olmayabileceği düşüncesiyle- daha düşük verimle reaksiyon verdiği

gözlenmiştir (No.3 ve 4). Bu nedenle çalışmamızda, karışık kuprat n-BuPhCuMgBr 6a

hazırlanması için A ve daha çok A-2 yöntemi kullanılmıştır.

Homo n-bütilkuprat ile % 71 ve homo fenilkuprat ile % 3 eşleşme verimleri göz önüne

alınırsa, karışık n-bütilfenilkuprat ile toplam % 95 eşleşme verimi (gerçekte n-bütil

eşleşmesi) elde edilmesi ilginçtir.

62

Çizelge 4.2 Bromomagnezyum n-bütilfenilkuprat 6a’ın, n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda reaktifin hazırlanma şeklinin etkisi

an-BuPhCuMgBr n-C9H20 + n-C5H11C6H5 6a 12a 13a

1.n-PentBr 10a, THF,os, 3 saat2. Hidroliz

No. Deney No. Yöntem 12a, %b 13a, %b

1 26 A-1 100 -

2 8 A-2 95 2

3 165 B-1 73 1

4 166 B-2 81 1 a 2a, (3 mmol) RMgX (6 mmol) , CuX (3 mmol) ile -20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 3 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur.

4.1.1.2 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde reaksiyon koşulları etkisi

Karışık kuprat, n-BuPhCuMgBr, n-pentil bromür eşleşmesinde reaksiyon

stokiyometrisinin ve sıcaklık-süre değişkenlerinin etkisi araştırılmıştır. Reaksiyon

stokiyometrisinin etkisi Çizelge 4.3’de, sıcaklık ve süre etkileri ise Çizelge 4.4’de

özetlenmiştir. En iyi eşleşme verimi, kuprat : n-pentil bromür = 3:1 oranı

kullanılmasıyla, oda sıcaklığında elde edilmiştir. Kupratın A-2 yöntemiyle hazırlanma

sıcaklığı -20oC’de ve süresi 30 dakika tutularak verim profili çıkarıldığı zaman 30

dakikada en yüksek, % 92 eşleşmenin elde edildiği (No.1-12) gözlenmiştir. Kupratın

hazırlanma süresi 15 dakikaya indirildiği zamanda (No.13,14) ve/veya hazırlanma

sıcaklığı 0oC’ye çıkarıldığı zamanda (No.15) verimde bir azalma gözlenmemektedir.

63

Çizelge 4.3 Bromomagnezyum n-butilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda reaksiyon stokiyometrisinin etkisi

1.n-PentBr 10a, THF, 4 saat2. Hidroliz

n-BuPhCuMgBr n-C9H20 + n-C5H11C6H5 6a 12a 13a

a

No. Deney No. 6a:10a mol oranı t, oC 12a, %b 13a, %b

1 1 3:1 os 91 4

2 2 3:1 -20 oC 79 1

3 3 2:1 os 58 2

4 4 2:1 -20 oC 25 1 a 6a (3 mmol) , A-2 yöntemine göre hazırlanmıştır. n-BuMgBr (3 mmol) , PhMgBr (3 mmol) ve CuI (3 mmol) ile 20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 4 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur.

Fakat oda sıcaklığında n-BuCu bozunduğu için PhMgBr’ün etkileşerek fenil eşleşmesi

ürünü verdiği gözlenmektedir (No.16). Literatürde çoğunlukla kuprat hazırlama

sıcaklığı olarak rapor edilen -78oC’de (Taylor 1994, Krause 2002) ise verimin yarıya

indiği gözlenmiştir (No.17); bu nedenle grubumuzda kuprat hazırlama sıcaklığı olarak

uygulanan -20oC-0oC sıcaklık aralığı (Erdik and Ömür-Pekel 2008) bu çalışmada da

kullanılmıştır. A-1 yönteminin kullanılması da benzer sonuçları vermiş (No.18-20) ve

etkileşmeyen grup RR=Ph’in PhCu’dan gelmesinin n-BuPhCuMgBr’ nin etkinliğini

farklı sıcaklıklarda da değiştirmeyeceğini göstermiştir.

64

Çizelge 4.4 Bromomagnezyum n-butilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda, 6a hazırlanma sıcaklığının, reaksiyon sıcaklığının ve reaksiyon süresinin etkisi

a

PhMgBr + CuX PhCu

n-BuMgBr + CuX n-BuCu

n-BuMgBr

t, 5 dak

THF

t, süre1

PhMgBr

t, süre1

n-BuPhCuMgBr6a

1. n-PentBr 10a , os , süre2 2. NH4Cl / NH3

t, 5 dak THF

n-C9H20 + n-C5H11C6H5 12a 13a

No. Deney No.

Yöntem t, oC Süre1, dak Süre2, dak. 12a, %b 13a, %b

1 29 A-2 -20 oC 30 5 14 -

2 30 A-2 -20 oC 30 10 60 -

3 31 A-2 -20 oC 30 15 66 1

4 32 A-2 -20 oC 30 20 76 2

5 33 A-2 -20 oC 30 25 79 1

6 34 A-2 -20 oC 30 30 92 1

7 20 A-2 -20 oC 30 60 80 2

8 15 A-2 -20 oC 30 120 90 3

9 14 A-2 -20 oC 30 150 98 3

10 12 A-2 -20 oC 30 180 91 1

11 7 A-2 -20 oC 150 180 93 4

12 6 A-2 -20 oC 30 240 87 3

13 24 A-2 -20 oC 15 120 89 5

14 19 A-2 -20 oC 15 180 89 3

15 17 A-2 0 oC 30 180 92 4

16 27 A-2 os 30 240 6 40

17 119 A-2 -78 oC 30 180 53 2

18 26 A-1 0 oC 30 240 101 -

19 28 A-1 os 30 240 43 30

20 118 A-1 -78 oC 30 180 51 2 a A yöntemlerinde 6a (3 mmol) hazırlanması için n-BuMgBr (3 mmol), PhMgBr (3 mmol) ve CuI (3 mmol) kullanılmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır.

b GK analizi ile bulunmuştur.

65

4.1.1.3 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde CuX bileşiklerinin etkisi

Karışık kuprat, n-BuPhCuMgBr 6a hazırlanmasında değişik CuX bileşikleri kullanılmış

ve kimyasal selektiflik üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar Çizelge 4.5’de

özetlenmiştir. Cu(I) halojenür bileşiklerinin, özellikle CuI ve CuCl en iyi n-bütil

eşleşmesi verimini verdikleri görülür (No.1-3). Fakat CuCN ve CuCN.2LiCl dışında

fenil eşleşmesi gözlenmemiştir (No. 8 ve 9); CuCN ile toplam verim düşmüştür,

CuCN.2LiCl ile verim artışı Li+’un Lewis asitliğine bağlanabilir. Fakat aynı sonuç

CuCl.2LiCl ile (No.7) ve Li2CuCl3 ile (No.11) alınamamıştır. Fosfin ve sülfür ligandlı

katalizörler de verim düşüklüğü (No. 4 ve 5) çoğunlukla kupratların termal

kararsızlığına bağlanır.

CuCN ve CuSCN hariç CuX bileşiklerinin, n-BuPhCuMgBr.MgBrX 6a yapısında ve

CuCN ve CuSCN’nin ise n-BuPhCu(CN)(MgBr)2 8a yapısında kuprat oluşturdukları

bilinir; fakat yüksek dereceden siyanokupratın yapısının n-BuPhCuMgBr.MgBr(CN) 6a

olduğu gösterilmiştir. O halde, etkinlik farkı, MgBr+ Lewis asitliğinin farkından

kaynaklanmaktadır. Kuprat hazırlanmasında kullanılan CuX bileşiklerinin reaksiyon

verimi ve rejiyoselektiflik üzerindeki etkileri grubumuzda (Erdik and Eroğlu 1999,

Erdik and Daşkapan 1995) ve diğer gruplar tarafından araştırılmıştır (Bertz et.al. 1987).

Kupratın eşleşme reaksiyonları için Nakamura tarafından önerilen (Nakamura and

Yoshikai 2004) ve Şema 4.7’de verilen mekanizmada reaksiyona giren heterodimerin

yapısındaki Li-X bağı, hız belirten yükseltgen katılma basmağında bir değişikliğe

uğramamaktadır; fakat Li-A bağının oluşmasını Li+’un Lewis asitliği belirleyecektir,

yani Li+’un Lewis asitliği çoksa (Li-X bağı güçlüyse), Li-A bağı oluşması daha zor

olacaktır. Bertz ve Oigle tarafından önerilen (Bertz et. al. 2007) ve Şema 4.9’da verilen

mekanizmada, Li-X bağının koparak X¯’in da CuIII ara yapısına ligand olarak bağlandığı

hız belirten basamakta Li+’un Lewis asitliği çoksa X-Cu bağı oluşması daha zor

olacaktır. O halde CuX ve CuX.L bieşiklerinden oluşabilecek CuIII ara yapıları Şema

4.7 ve Şema 4.9, Li yerine MgBr alınarak yazılabilir (Şema 4.12).

CuX bileşiklerinde X anyonlarının ligand özellikleri göz önüne alınarak CuX ve CuX.L

bileşiklerinin n-bütil eşleşmesi verimi, diğer bir deyişle n-pentil grubuna n-bütil

66

(R1 veya R2) iletimi kolaylığı yorumlanabilir. Cl, Br ve I orta güçlü ve güçlü σ-alıcı

oldukları halde SCN ve R3P zayıf, CN ve R2S orta güçlü σ-verici ve CN, SCN ve R3P

orta güçlü π-alıcı oldukları bilinir. CN grubu aynı zamanda orta güçlü σ-vericidir; alkil

grupları ise güçlü σ-verici, Ph grubu ise orta güçlü σ-vericidir (Pruchnik 1990).

Çizelge 4.5 Bromomagnezyum n-butilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme

reaksiyonunda, 6a hazırlanmasınada kullanılan CuX bileşiklerinin etkisi

n-BuMgBr + PhMgBr n-BuPhCuMgBr.MgBrX veya n-BuPhCu(L)MgBr.MgBrX

a

6a

1. n-PentBr 10a , THF 2. NH4Cl / NH3

n-C9H20 + n-C5H11C6H5 12a 13a

CuX veyaCuX.L

No. Deney No. CuX veya CuX.L 12a, %b 13a, %b

1 35 CuI 92 1

2 64 CuBr 68 1

3 65 CuCl 83 1

4 69 CuI.(n-Bu)3P 52 3

5 68 CuBr.Me2S 56 2

6 72 CuBr.Me2Sc 11 6

7 78 CuCl.2LiCl 62 3

8 63 CuCN 44 15

9 77 CuCN.2LiCl 69 15

10 81 CuSCN 57 1

11 76 Li2CuCl3 66 2

12 83 Li2CuCl4 29 3 a 6a (3 mmol), A-2 yöntemine göre hazırlanmıştır. n-BuMgBr (3 mmol), PhMgBr (3 mmol) ve CuX (3 mmol) ile -20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 4 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur. c Et2O:THF (1:1) çözücü sistemi kullanılmıştır.

67

Şema 4.12

R1 Cu R2MgBr

XMgBr

An-Pent

L

R1 Cu R2

XMgBr

L

MgBr

n-Pent A

L-I L-II

R1= Ph , R2= n-BuX= Cl, Br, I, CN, SCNL = Me2S, Me3P

CuX’da X olarak Cl, Br ve I kullanılması durumunda, CN ve SCN’a göre daha yüksek

verim beklenir; çünkü Cl, Br ve I, güçlü σ-alıcı oldukları için MgBr +δ’ nın pozitif yükü

daha fazla olacaktır ve L-I’de A ile daha kolay bağ yapacağı gibi, L-II’de X’in elektron

yoğunluğunun Cu’a iletilmesi daha kolay olacaktır. Beklendiği gibi No.1-3’de n-bütil

eşleşmesi, No.8 ve 10 ‘dan fazladır. CuX.L ile çalışılırsa Cu, L ile koordinasyona girmiş

olacağı için üzerindeki elekron yoğunluğu artacağından L-II’de X’in Cu’a bağlanması

daha güç olabilir ve No. 4-6 bunu destekler. Özellikle CuCN ve CuCN.LiCl ile

çalışılırsa, Ph eşleşmesi gözlenmesi ilginçtir (No.7,8) ve CN’nin σ-verici özelliğinin, Cl,

Br ve I ile kıyaslanırsa fazla olması nedeniyle L-I ve L-II’de indirgen ayrılmada Ph

ayrılmasını kolaylaştırdığı düşünülebilir.

Yüksek dereceden karışık kupratlar da hazırlanarak alkil eşleşmesinde kimyasal

selektiflik gözlenmiştir. Eşdeğer miktarda difenilkuprat ve n-bütilmagnezyum bromür

kullanılarak hazırlanan n-bütildifenilkuprat 7a (4.3) eşleşme reaksiyonunda % 41 12a

ve %8 13a vermiştir. Aynı kuprat, CuCN ile hazırlandığı zaman (4.4) eşleşme

reaksiyonunda % 55 12a ve %24 13a oluşmuştur; o halde etkinlik farkı, yine MgBr+’un

Lewis asitliğine bağlanabilir ve CuCN ile Ph eşleşmesi sağlanmakta ve toplam eşleşme

verimi artmaktadır.

68

2PhMgBr Ph2CuMgBr.MgBrI n-BuPh2Cu(MgBr)2.MgBrI (4.3)CuX

THF, 0oCn-BuMgBr

7a

CuCN

THF, 0oC2PhMgBr Ph2Cu(CN)(MgBr)2 Ph2CuMgBr.MgBrCN (4.4)

8 6

n-BuMgBr

n-BuPh2Cu(MgBr)2.MgBrCN

7a 4.1.1.4 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde diğer etkileşmeyen grupların etkisi

Karışık kuprat, n-BuPhCuMgBr 6a yapısında fenil grubu yerine substitüe fenil grupları

kullanılarak alkil eşleşmesinde kimyasal selektiflik gözlenmiştir (Çizelge 4.6).

kupratların hazırlanması için A-1 ve A-2 yöntemleri ve CuX bileşiği olarak CuI ve

CuCN kullanılmıştır.

Çizelge 4.6 Bromomagnezyum n-bütilarilkupratların n-pentil bromür 10a ile eşleşme

reaksiyonları

(FG-C6H4)n-BuCuMgBra 1. n-PentBr 10a , os , THF 2. NH4Cl / NH3

n-C9H20 + X-C6H4-n-Pent

12a 13b (FG= 4-Me) 13c (FG= 3-MeO) 13d (FG= 4-Br)

6b (FG= 4-Me)6c (FG= 3-MeO)6d (FG= 4-Br)

No. Deney No. Yöntemb CuX Fonksiyonlu grup

12a, %c 13b-, %c

1 96 A-2 CuI 4-Me 47 8

2 98 A-1 CuI 4-Me 50 15

3 100 A-1 CuCN 4-Me 26 10

4 95 A-2 CuI 3-MeO 65 -

5 97 A-1 CuI 3-MeO 67 -

6 99 A-1 CuCN 3-MeO 39 11

7 211 A-2 CuI 4-Br 100 - a 6b, 6c, 6d (3 mmol), n-BuMgBr (3 mmol), FG-C6H4MgBr (3 mmol) ve CuX (3 mmol) ile -20

oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 3 saat karıştırılmıştır.

b A-1 ve A-2 yöntemleri için Şema 4.11’e bakınız. c GK analizi ile bulunmuştur.

69

n-Bütil(4-tolil)kuprat 6b ve n-bütil(3-anisil)kuprat 6c sırasıyla en yüksek % 50 ve % 67

verimle n-bütil eşleşmesi verdiği halde n-bütil(p-bromfenil)kuprat 6d, kantitatif n-bütil

eşleşme verimi vermiştir. CuCN, beklendiği gibi çok düşük (~ %10) aril eşleşmesi

sağlamaktadır. n-Bütilfenilkuprat 6a’nın % 92 n-bütil eşleşmesi göz önüne alınırsa,

4-tolil ve 3-anisil gruplarının düşük verimle ve 4-bromfenil grubunun, fenil gibi

kantitatif verimle eşleşme verdiği görülmektedir. Sonuçların yorumlanması, Bölüm

4.1.3’de yapılmıştır.

4.1.1.5 n-Bütilfenilkuprat-alkil eşleşmesinde çözücü ve katkı maddeleri etkisi

Karışık kuprat, n-BuPhCuMgBr 6a’nın n-pentil bromür 10a ile eşleşmesinde kimyasal

selektiflik kontrolü için ortak çözücüler ve Lewis asidi veya bazı özelliğinde Katkı

maddeleri kullanılmıştır (Çizelge 4.7). Lewis bazı karakterinde kupratın, çözücüyle

koordine iyon çifti karakterini arttıracakları (Şema 4.3, C yapısı) ve iyonik n-BuPhCu¯

nükleofilinin vereceği CuIII ara yapısında n-Bu ile beraber Ph grubunun da indirgen

ayrılma verebileceği düşünülmüştür. Fakat, Lewis bazları, MgBr+ koordinasyonu ile

MgBr+’nin Lewis asidi özelliğini de azaltacakları için eşleşme verimini değiştirmemiş

(No. 6,8 ve 10) veya azaltmıştır (No. 2, 4 ve 12). Lewis bazı çözücünün miktarının

arttırılması ile reaksiyon verimi iyice düşmüştür (No. 3, 5, 7, 9 ve 11). Lewis asidi

(No.16, 17) ve Lewis bazı katkı maddelerinin (No. 18-20) de verimde ve özellikle

selektiflikte bir değişiklik yapmadıkları gözlenmiştir. Apolar toluende reaksiyon çok

düşük verim verdiği gibi (No. 14,15), dioksanda MgBrX’ın çökerek ayrılması nedeniyle

verim yine düşmektedir (No.13).

n-Bütilfenilkupratda n-bütil eşleşmesi kolaylığını yani n-bütil eşleşme verimini

MgBr+’nin Lewis asidi özelliğine bağlanmış ve MgBr+’nin Lewis asitliği nekadar az

olursa okadar yüksek olacağından bahsetmiştik. Lewis bazı özelliğinde ortak

çözücülerin ise MgBr+’yı koordine ederek çözücüyle koordine iyon çifti oluşturmaları

beklenir ve bu yapı Şema 4.7 C yapısında Li+ yerine MgBr+ alınarak yazılabilir. Bu iyon

çiftleri oluşumunun reaksiyonu yavaşlattığı ve durdurduğu bilinir (Nakamura and

Yoshikai 2004).

70

Çizelge 4.7 Bromomagnezyum n-butilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda, çözücü ve katkı maddeleri etkisi

1.n-PentBr 10a, os, THF2. NH4Cl/NH3

n-BuPhCuMgBr n-C9H20 + n-C5H11C6H5 6a 12a 13a

a

No. Deney No. Çözücü: Ortak Çözücü veya Çözücü/ Katkı Maddesic

12a, %b 13a, %b

1 35 THF 92 1

2 53 THF:HMPA(1:1) 70 3

3 58 THF:HMPA(1:2) 45 1

4 49 THF:TMEDA(1:1) 19 2

5 52 THF:TMEDA(1:2) 5 1

6 59 THF:DMPU(1:1) 84 6

7 56 THF:DMPU(1:2) 53 10

8 70 THF:NMP(1:1) 90 8

9 61 THF:NMP(1:2) 58 7

10 92 THF:DİGLİM(1:1) 80 4

11 109 THF:DİGLİM(1:2) 44 2

12 111 THF:DMSO(1:1) 40 6

13 94 THF:Dioksan(1:1) 42 1

14 93 THF:Toluen(1:1) 21 2

15 108 THF:Toluen(1:2) 8 1

16 102 THF/1 eşd TMSCld 84 2

17 199 THF/1 eşd MgCl2d 93 7

18 203 THF/1 eşd n-Bu3Pd 99 3

19 201 THF/1 eşd ürotropind 76 3

20 205 THF/1 eşd bipiridild 85 2

21 217 THF/ %30 CH2=CH(CH2)3CH3 98 2 a 6a (3 mmol), A-2 yöntemine göre hazırlanmıştır. n-BuMgBr (3 mmol), PhMgBr (3 mmol) ve CuX (3 mmol) ile -20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 3 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur. c Ortak çözücü ve katkı maddeleri karışık kuprat 6a hazırlandıktan sonra reaksiyon ortamına konulmuştur. d Katkı maddeleri n-pentilbromür 10a’e göre 1 eşdeğer alınmıştır.

71

O halde, DMPU, NMP ve diglimin n-bütil eşleşme verimini değiştirmemesi, fakat

HMPA, TMEDA ve DMSO’nun çok azaltması, çözeltide koordine iyon çifti

derişiminin fazlalığına yani çözücülerin koordinasyon gücüne bağlanabilir ve ortak

çözücü derişiminin artması da bunu destekler. Fakat çözücüyle koordine iyon çiftinde,

serbest n-BuPhCu¯ anyonunun n-pentil bromüre yükseltgen katılmasından sonra

ayrılmış iyon çiftleri (Şema 4.7, A ve B yapıları)’nin yükseltgen katılmasında olduğu

gibi sadece n-bütil eşleşmesi gözlenmiştir. O halde MgBr+’nın Lewis asitliği ve

çözücüyle koordinasyonu karışık kupratlarda kimyasal selektifliği belirleyen bir etken

değildir.

Katkı maddesi olarak n-bütilfenilkuprat 6a’da Cu ile koordinasyona girerek kimyasal

selektifliği değiştireceği düşünülen CH2=CH(CH2)3CH3’de katkı maddesi olarak

kullanılmış (No.21) ve n-bütil eşleşme veriminin değişmediği bulunmuştur.

N

O

CH3

N

NO

CH3

CH3

O

O

1-metil-2-pirolidinon(NMP)

N,N-dimetilpropilenüre(DMPU)

Dioksan

N

N

N

N

Ürotropin

P

O

NN

N

CH3

CH3

CH3 CH3

CH3

CH3

Hekzametilfosforamit (HMPA)

NN

CH3

CH3

CH3

CH3

N,N,N',N'-Tetrametiletilendiamin (TMEDA)

N N

2,2'-Bipiridil(Hekzametilentetramin)

OO

O

Dietilenglikoldimetileter(DİGLİM)

72

4.1.2 Bromomagnezyum n-bütil(n-heptil)kuprat–alkil eşleşmesinde kimyasal

selektiflik

4.1.2.1 n-Bütil(n-heptil)kuprat-alkil eşleşmesinde reaksiyon koşulları etkisi

Karışık kupratlarda elde edilen sonuçların değerlendirilmesinde kıyaslama amacıyla, di

n-heptilkuprat 2i ile, eşleşme reaksiyonu da araştırılmış ve sonuçlar Çizelge 4.1’de

verilmiştir. CuI kullanılarak hazırlanan di n-bütilkuprat 2a ile % 71 ve di n-heptilkuprat

2i ile % 51 eşleşme verimi elde edilmiştir.

Karışık kuprat, n-Bu(n-Hept)CuMgBr, n-pentil bromür eşleşmesinde reaksiyon

stokiyometrisinin ve süre değişkenlerinin etkisi araştırılmış ve sonuçlar Çizelge 4.8’de

verilmiştir.

Karışık kuprat 6i ile en iyi eşleşme verimi, kuprat:n-pentil bromür=1:3 oranı ile ve 9

dakikada elde edilmiştir. n-Bütil ve n-heptil eşleşme verimleri yaklaşık aynı ve % 43-

%45’dir. Kuprat hazırlama yöntemi olarak B-2 yöntemi A yöntemlerine göre daha

düşük eşleşme verimi vermiştir. Homo n-bütilkuprat ile % 71 ve homo n-heptilkuprat

ile % 51 eşleşme verimleri göz önüne alınırsa, karışık n-bütil(n-heptil)kuprat ile toplam

~ %80 eşleşme verimi elde edilmesi ilginçtir.

73

Çizelge 4.8 Bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6i’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda reaksiyon stokiyometrisinin ve süresinin etkisi

1.n-PentBr 10a, THF, os2. NH4Cl/NH3

n-Bu(n-Hept)CuMgBr n-C9H20 + n-C12H26 6i 12a 14a

a

No. Deney No.

Yöntem 6i:10a mol oranı

Süre, dak. 12a, %b 14a, %b

1 122 A-1 1:3 20 42 41

2 145 A-1 1:2 20 41 34

3 144 A-1 1:1 20 25 24

4 123 A-2 1:3 20 34 44

5 146 A-2 1:2 20 37 39

6 148 A-2 1:1 20 25 35

7 168 B-1 1:2 20 37 38

8 169 B-2 1:2 20 26 28

9 125 A-1 1:3 3 20 23

10 126 A-1 1:3 6 33 37

11 127 A-1 1:3 9 43 45

12 128 A-1 1:3 12 41 42

13 132 A-1 1:3 24 42 44 a A yöntemlerinde n-BuMgBr (3 mmol), n-HeptMgBr (3 mmol) ve CuI (3 mmol) kullanılarak 6i (3 mmol) hazırlanmıştır. B yöntemlerinde n-Bu2CuMgBr (1,5 mmol) ve n-Hept2CuMgBr (1,5 mmol) kullanılarak 6i (3 mmol) hazırlanmıştır. 6i (3 mmol), 10a (1 mmol) ile reaksiyona sokulmuştur. b GK analizi ile bulunmuştur.

4.1.2.2 n-Bütil(n-heptil)kuprat-alkil eşleşmesinde CuX bileşikleri, çözücü ve katkı

maddeleri etkisi

Karışık kuprat, n-Bu(n-Hept)CuMgBr 6i hazırlanmasında değişik CuX bileşikleri

kullanılmış ve kimyasal selektiflik üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar Çizelge

4.9’da verilmiştir ve en iyi verim CuI, CuCl, CuCN.2LiCl ve CuCl.2LiCl ile elde

edilmektedir. n-bütilfenil eşleşmesinde olduğu gibi CuI ve CuCl iyi verimler alınmıştır

(No.1 ve 3), farklı olarak CuCN.2LiCl ile kantitatif verim (No.8) oluşmuştur.

74

Çizelge 4.9 Bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6i’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda, 6i hazırlanmasınada kullanılan CuX bileşiklerinin etkisi

n-BuMgBr + n-HeptMgBr n-Bu(n-Hept)CuMgBr.MgBrX veya n-Bu(n-Hept)Cu(L)MgBr.MgBrX

a

6i

1. n-PentBr 10a , os , THF 2. NH4Cl / NH3

n-C9H20 + n-C12H26 12a 14a

CuX veyaCuX.L

No. Deney No. CuX veya CuX.L 12a, %b 14a, %b

1 127 CuI 43 45

2 134 CuBr 31 29

3 135 CuCl 51 46

4 137 CuI.(n-Bu)3P 36 31

5 136 CuBr.Me2S 32 32

6 139 CuCl.2LiCl 49 43

7 133 CuCN 17 17

8 138 CuCN.2LiCl 57 48 a 6i (3 mmol), A-1 yöntemine göre hazırlanmıştır. n-BuMgBr (3 mmol), n-HeptMgBr (3 mmol) ve CuX (3 mmol) ile -20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 1 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur.

Karışık kuprat, n-Bu(n-Hept)CuMgBr, n-pentil bromür eşleşmesinde kimyasal

selektiflik kontrolü için ortak çözücüler ve Lewis bazı özelliğinde katkı maddeleri de

denenmiştir (Çizelge 4.10). Çözücü olarak THF:NMP (1:1)’de eşleşme veriminin

değişmediği, THF:NMP (1:2)’de ise arttığı ve kantitatif verime erişildiği gözlenmiştir

(No.8 ve 9). Diğer Lewis bazları ortak çözücü olarak eşleşme verimini çok düşürmüştür.

DMPU’nun ortak çözücü olarak n-bütilfenilkuprat ile eşleşme verimini düşürmediği

halde n-bütil(n-heptil)kuprat ile düşürmesi dikkat çekicidir. Fakat ortak çözücülerin hiç

biri n-bütil ve n-heptil grupları için kimyasal selektiflik sağlamamıştır.

75

Çizelge 4.10 Bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6i’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme reaksiyonunda, çözücü ve katkı maddeleri etkisi

n-Bu(n-Hept)CuMgBr n-C9H20 + n-C12H26 6i 12a 14a

1.n-PentBr 10a, os, 3 saat2. NH4Cl/NH3

a

No. Deney No. Ortak çözücü veya katkı

maddesic 12a, %b 14a, %b

1 127 THF 43 45

2 154 THF:HMPA(1:1) 23 18

3 158 THF:HMPA(1:2) 15 11

4 153 THF:TMEDA(1:1) 4 4

5 157 THF:TMEDA(1:2) 4 8

6 156 THF:DMPU(1:1) 27 27

7 160 THF:DMPU(1:2) 12 11

8 155 THF:NMP(1:1) 47 46

9 159 THF:NMP(1:2) 53 59

10 150 THF:Diglim(1:1) 36 36

11 162 THF:Diglim(1:2) 30 28

12 149 THF:DMSO(1:1) 7 7

13 161 THF:DMSO(1:2) 6 2

14 152 THF:Dioksan(1:1) 1 1

15 164 THF:Dioksan(1:2) 2 1

16 151 THF:Toluen(1:1) 12 11

17 163 THF:Toluen(1:2) 3 3 a 6i (3 mmol), A-1 yöntemine göre hazırlanmıştır. n-BuMgBr (3 mmol), n-HeptMgBr (3 mmol) ve CuX (3 mmol) ile -20oC’de karıştırılarak hazırlanmıştır. Çözelti oda sıcaklığına getirilerek 10a (1 mmol) katılmıştır. Reaksiyon karışımı 3 saat karıştırılmıştır. b GK analizi ile bulunmuştur. c Ortak çözücü ve katkı maddeleri karışık kuprat 6i hazırlandıktan sonra reaksiyon

ortamına konulmuştur.

76

4.1.3 Karışık Bromomagnezyum n-bütilkupratların alkil eşleşmesinde kimyasal

selektiflik kontrolü

Çalışmamızda karışık bromomagnezyum n-bütilkuprat reaktiflerinin alkil eşleşmesi

reaksiyonları, kimyasal selektifliğin reaksiyon değişkenleri ile kontrolü ve değişmesinin

yorumu amacıyla araştırılmıştır (Şema 4.13).

Şema 4.13

(FG-C6H4)2CuM

2b

FG-C6H4-R%3(FG=H)

n-Hept2CuM

2i

n-Hept-R% 51

n-Bu2CuM

2a

n-Bu-R% 71

n-Bu(n-Hept)CuM

n-Hept-R% 42

n-Bu-R% 41

6i

n-Bu(FG-C6H4)CuM

n-Bu-R%92(FG=H)

%47(FG=4-Me)%65(FG=3-MeO)%100(FG=4-Br)

6a

FG-C6H4-R%1(FG=H)

%8(FG=4-Me)%0(FG=3-MeO)%0(FG=4-Br)

R-Br, THF (R=n-Pent)

n-Bütilkuprat bileşiği n-bütil homokuprat 2a yapısında %71 n-bütil eşleşmesi verdiği

halde n-bütilfenilkuprat 6a yapısında %92 n-bütil eşleşmesi vermektedir. Fenil

etkileşmeyen grup=RR olduğu halde etkileşen grup=RT olan bütil grubunun etkinliğini

arttırmaktadır. Substitue fenil grupları bulunması durumunda eşleşme veriminin

değişmesi ise, fenil grubunda elektron yoğunluğunun değişmesine bağlanacaktır. Alkil

grupları güçlü σ-vericidir; fenil grubu ise orta güçlü σ-vericidir, fakat zayıf da olsa

π-verici ve π-alıcı özelliği vardır. O halde n-bütil(n-heptil)kuprat ile n-bütil eşleşme

veriminin n-bütilfenilkuprat eşleşme verimine göre daha fazla olması beklenir; fakat

n-heptilin de etkileşen grup olması nedeniyle n-bütil(n-heptil)kupratlarda toplam % 83

eşleşme verimi bulunmuştur ve n-bütilfenilkuprat ile elde edilen % 92 n-bütil eşleşme

veriminden fazla düşük olmadığı gözlenir. Etkileşmeyen grup= fenil üzerindeki elektron

yoğunluğunun n-bütil(FG-fenil)kuprat ile n-bütil eşleşmesi üzerinde de etkin olduğu

gözlenir. RRRTCuM bileşiklerinde RR değişmesiyle RT veriminin artışı heteroatomlu

R2P gruplarından, (siklo-C6H11)2P ve Ph2P oluşan RR’de artan elektron yoğunluğuna ve

77

Me3SiCH2, Me3SiN ve Me3SiS gruplarından oluşan RR’de ise β-silil gruplarının Cu

atomunu pozitif yüklenmesine bağlanmıştır (Bertz et. al. 2007). RRRTCuLi’de RR

olarak, +I özelliği fazla olan grup içeren (siklo-C6H11)2P’ın Ph2P’den daha yüksek

eşleşme verimi sağladığı açıklanmış ve Me3SiCH2’nin iyi bir RR olacağı önerilmiştir.

İkinci öneri, P ve N heteroatomlu gruplardan başka sadece sp ve sp2 C atomları içeren

1-alkinil, 2-tiyenil ve fenil gruplarının iyi bir RR olacağı önerisine karşı olarak

benimsenen ve uygulanan bir görüş olmuştur. Çalışma sonuçlarımızın açıklanmasında

da RRRTCuMgBr bileşiklerinde RT iletilmesinin hem Cu’ın pozitif yükünün artmasıyla

ve hem de RR üzerindeki elektron yoğunluğunun artmasıyla kolaylaştığı önerisi

üzerinde durulabilir. O halde, fenil üzerinde, p-brom sübstituenti güçlü σ-alıcı özelliği

nedeniyle Cu üzerinde pozitif yükü arttıracağından n-bütil iletilmesini kantitatif verim

sağlayacak kadar kolaylaştırmış olabilir. 4-Metil sübstituentinin güçlü σ-verici özelliği

nedeniyle fenil üzerinde elektron yoğunluğunu arttırması beklenmiştir, fakat,

muhtemelen Cu üzerindeki pozitif yükün daha önemli bir etken olması nedeniyle

eşleşme verimi % 47’ye düşmüştür. 3-metoksi sübstituentinde ise σ-alıcı özelliğinin π-

verici özelliğinden fazla olması nedeniyle, Cu üzerindeki pozitif yükü arttırması

özelliğinin, fenil üzerindeki elektron yoğunluğunu arttırması özelliğinden önde gelmesi,

n-bütil eşleşme veriminin p-bromfenil grubu bulunması durumundan düşük ve 4-tolil

grubu bulunması durumundan yüksek olması beklenir. Gerçekten de, m-anisil grubu

bulunması durumunda verimin %65 olması yaklaşımımızı destekler.

Sonuç olarak R1R2CuMgBr bileşiğinde R1 veya R2 etkinliği, diğer organik gruptan

etkilenmektedir. Bazı grupların etkileşmeyen grup=RR olması durumunda da etkileşen

grup=RT’nin etkinliği RR üzerindeki FG’larla değiştirilebilmektedir. Bu nedenle,

çalışmamızda n-bütilfenilkupratın alkil eşleşme hızının fenil üzerindeki elektron

yoğunluğuna bağlılığı da araştırılmak istenmiş ve C6H5, 4-MeC6H4, 3-MeOC6H4 ve

4-BrC6H4 grupları ile karışık n-bütilkuprat hazırlanarak n-bütil eşleşme hızı ve verimi

bulunmuştur. Sonuçlar, Bölüm 4.2’de açıklanmıştır.

78

4.2 Bromomagnezyum n-bütil(substitue fenil)kupratların Alkil Eşleşmesi

Mekanizması. Kimyasal Selektiflik Kontrolü

Karışık kupratlarda kimyasal selektiflik için önerilen mekanizmalar konusunda literatür

bilgisi Bölüm 2.2’de verildiği için konu burada sadece özetlenecektir.

Diorganokupratların elektrofilik substratlarla reaksiyonları yükseltgen katılma ve

indirgen ayrılma basamakları üzerinden yürür (Şema 4.14). Hız belirtenyükseltgen

katılma basamağında oluşan trikoordine CuIII ara yapısı, indirgen ayrılma ile ürüne ve

monoorganobakır bileşiğine dönüşür.

Şema 4.14

R2CuM.MX + E RE + RCuhbb-M-MX

CuE

R

R

C OE = R, , , v.b O

M = Li, MgBr, ZnCl, 1/2 Zn

Karışık diorganokupratlarda elektrofilik sübstitüsyon ürünü, organik grupların kimyasal

selektifliğine bağlıdır ve her iki organik grup da elektrofile iletilebileceği gibi (Şema

4.15a), biri seçimli olarak da iletilebilir (Şema 4.15b),(Mandeville and Whitesides

1974).

Şema 4.15a

R1R2CuM.MX + E R1E + R2Cu-MA-MX

CuR2

E

R1

veya

R2E + R1Cu

M = Li, MgBr, ZnCl, 1/2 Zn

E = R, , O[O]

79

Şema 4.15b

RRRTCuM.MX + E RTE + RRCu-MA-MX

CuRT

E

RR

RR= Etkileşmeyen grupRT= Etkileşen grup

Karışık kupratlarda kimyasal selektifliğin mekanizması konusunda fazla bir araştırma

yapılmamıştır. 1974’den günümüze dek, en çok kabul edilen görüş, ″ Cu ile daha güçlü

bağ veren grup daha az reaksiyona girer veya hiç girmez ″ şeklindedir (Mandeville and

Whitesides 1974, Krause 2002). Daha doğrusu ″ Cu ile güçlü bağ veren grup indirgen

ayrılma basamağında, elektrofille eşleşmeyecektir″ şeklinde ifade edilmektedir. bu tür

organokupratların kararlı ve etkinliği az monoorganobakır bileşikleri kullanılarak

hazırlanacağı belirtilmiştir (4.5, a yöntemi); fakat yükseltgen katılmada oluşan CuIII ara

yapısında Cu ile daha güçlü bağ yapan grubun organobakır bileşiğinden değil,

organolityum veya magnezyum bromür bileşiğinden de gelebileceği açıktır (4.5 b

yöntemi).

RRCu.MX + RTM RRRTCuM.MX RTCu.MX + RRM (4.5)

M= Li, MgBr

(a) (b)

Bölüm 4.1.1’de açıkladığımız gibi, (a) ve (b) yolları, karışık kuprat hazırlamak için

uyguladığımız A-1 veA-2 yöntemlerine karşılık gelmektedir ve ürün oluşmasında yani

grup seçimliliğinde bir değişiklik gözlenmemiştir. O halde, RRRTCuM bileşiğinde,

RR–Cu bağının daha güçlü olduğu ve bu nedenle RT’nin R ile etkileştiği açıktır. Görüş,

karışık organokupratların çeşitli elektrofillerle reaksiyonları için benimsenmiştir.

1999’da önerilen yeni görüşte (ikinci görüş) ise, RRRTCuLi.LiX bileşiklerinin konjuge

ketonlarla reaksiyonlarında, RR= HC≡C– , CH2=CH–, MeS olması durumunda, RR’nin

LiX ile koordinasyona girmesi nedeniyle iletilmekten alıkonduğu ve RT’nin bu nedenle

80

iletildiği önerilmiştir; öneri kuramsal çalışma ile desteklenmiştir (Şema 4.16)

(Nakamura and Yamanaka 1999)

Şema 4.16

LiX

RT Cu RR

Li O

RR=HC C RR=MeS

III OCu

RT

Li

Li XCH

OCu

RT S

Li

Li X

Me

III

OLi + veya MeSCu RTLiX

HC C Cu

LiX

Diorganokuprat RRRTCuM.MX’in bir elektrofil ile reaksiyonunda, birinci görüşe göre,

RR–Cu bağının RT–Cu bağından daha güçlü olması, ikinci görüşe göre MX’in RR ile

daha güçlü koordinasyona girebilmesi RT’nin iletilmesini sağlamaktadır. fakat organik

grupların RR veya RT olarak davranmasının elektrofilik substrata göre değişebileceği de

gözlenmiştir; yani [R1R2CuE] ara yapısında grupların hangisinin RR ve hangisinin RT

olacağını, sadece R–Cu bağının gücü değil, R gruplarının E’ye karşı etkinliklerinin de

belirleyeceği açıktır.

Birinci görüşe göre, CuIII ara yapısında RR–Cu bağının RT–Cu bağından daha güçlü

olması nedeniyle RT’nin E’ye iletilmesinin kabulü RR–Cu bağının gücü arttıkça, RT’nin

E’ye iletilmesinin daha kolay olacağını düşündürmüştür. RT’nin E’ye iletilme kolaylığı

RT–E oluşma hızını belirleyeceğine göre RR–Cu bağının gücünün, reaksiyon hızı

üzerinde etkili olacağı sonucuna varılabilir. O halde, RT–E oluşma hızının, RR–Cu

bağının gücüne bağlılığının kanıtlanması, birinci görüş için önemli bir destek

oluşturacaktır. Çalışmamızın hipotezi, ″ RR–Cu bağının gücü, RT–E oluşma hızını

etkiler ″ ve Bölüm 4.1.3’de açıkladığımız gibi RR, Cu atomunu nekadar pozitifleştirirse

ve/veya Cu üzerindeki elektron yoğunluğunu ne kadar arttırırsa, RT–E oluşma hızı o

81

kadar artar ″ olarak ifade edilebilir. Çünkü, RR iletilmediğine göre RR üzerindeki

elektron yoğunluğunu arttıran veya Cu atomunu pozitifleştiren gruplar RT–E oluşma

hızı üzerinde etkin olacaktır.

Çalışmamızda, önerdiğimiz hipotezin kanıtlanması için, sentetik çalışmada model

reaksiyon olarak seçilen, bromomagnezyum n-bütilfenil kuprat 6a’ın n-pentil bromür

10a ile eşleşmesi reaksiyonu, RR=C6H5 üzerinde elektron yoğunluğunu değiştirmek

amacıyla RR=X–C6H4 gruplarını taşıyan n-bütil(substitue fenil)kupratlar ile

yürütülmüştür. Mekanistik çalışmada,

(i) n-Bütil(substitue fenil)kupratların n-pentil bromür ile reaksiyon hızları ölçülerek

fonksiyonlu grupların indüktif ve/veya mezomerik özelliklerine bağlılığının

araştırılması plânlanmıştır (Şema 4.17).

Şema 4.17

FG-C6H4CuMgBr + n-Pent-Br Cu

n-Bu n-Pent

n-BuFG-C6H4hbb

-MgBr2

n-C9H20 + FG-C6H4Cu

RR= FG-C6H4 , FG= H, 4-Me, 3-MeO, 4-Br

(ii) Reaksiyonda, aynı zamanda, substrat olarak n-pentil bromür yerine farklı alkil

bromürler alınarak reaksiyon için Taft bağıntısı araştırması da plânlanmıştır. Pozitif

eğimli Taft doğruları, n-Bu(FG-C6H4)Cu¯ nükleofilinden elektrofile elektron

aktarımının hız belirleyen basamak olduğunu destekleyecektir. Karışık kupratların

reaksiyonları için bu tür bir çalışma yapılmamıştır. Lityum dimetilkuprat ile tosilatların

dietil eterde reaksiyon kinetiği araştırılmış, reaksiyonun toplam 2. dereceden olduğu

bulunmuş ve hız belirleyen basamağın yükseltgen katılma olduğu önerilmiştir (Johnson

and Dutra 1973). Lityum dimetilkuprat ile metil iyodürün dietil eterde reaksiyon

kinetiği araştırması da hız belirleyen basamağın yükseltgen katılma olduğu ve

sübstitüsyon reaksiyonunun yükseltgen katılma ve indirgen ayrılma basamaklarından

82

oluştuğunu desteklemiştir (Gregory and Pearson 1976). Nakamura tarafından lityum

diorganokupratların sp2C– merkezinde sübstitüsyon reaksiyonu için yine yükseltgen

katılmanın birinci basamak olduğu bir mekanizma önerilmiş ve kuramsal olarak

desteklenmiştir (Nakamura and Yoshikai 2004).Araştırmamızda, Taft reaksiyon

sabitlerinin, fonksiyonlu grupların elektron vericiliklerine bağlılığının da araştırılması

plânlanmıştır; böylece n-Bu(FG-C6H4)Cu¯ nükleofilinde n-bütil grubunun, bir seri

elektrofile elektron aktarma eğiliminde de fonksiyonlu grubun etkin olup olmadığı

anlaşılacaktır. Fakat reaksiyonların heterojen olması, kupratların hazırlanma zorluğu ve

bozunma kolaylığı nedeniyle zor ve zaman alıcı olan reaksiyon hızlarının ölçülmesi için

direkt kinetik yöntem yerine yarışmalı kinetik yöntem uygulanmıştır. Bu amaçla

yukarıda belirtilen (i) ve (ii) çalışması yeniden planlanmıştır:

(i) n-Bütil(substitue fenil)kupratlar, n-pentil bromür–alkil bromür karışımı ile

reaksiyona sokulmuş ve her reaksiyon için bağıl reaksiyon hızı yani hız sabitleri oranı

bulunmuştur (Şema 4.18). Kupratların yarışmalı kinetik reaksiyonları için Taft

bağıntıları araştırılmıştır (Zuman and Patel 1984, Isaacs 1987, Ruff and Csizmadia

1994, Espenson 1995).

(ii) n-Bütil(substitue fenil)kupratlar için Taft reaksiyon sabitleri değerlendirilmiştir.

Şema 4.18

12a 12b-g

FG-C6H4CuMgBr + n-Pent-Br + RBr Cu +

n-Bu n-Pent

n-BuFG-C6H4

n-C9H20 + n-BuR

R= n-Hept 10b, n-Okt 10c, i-Bu 10d, t-Bu 10e, PhCH2 10f, PhCH2CH2 10gFG= H 6a, 4-Me 6b, 3-MeO 6c, 4-Br 6d

Cu

R

n-BuFG-C6H4

6a-d 10a 10b-g

83

n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr bileşiklerinin n-PentBr/ RBr ile yarışmalı reaksiyonları için

reaksiyon hız eşitlikleri,

d[n-PentBr]dt

d [n-C9H20]dt

k1[Kuprat][n-PentBr] (4.6a)

d[RBr]dt

d [n-BuR]dt

k2[Kuprat][RBr] (4.6b)

şeklinde yazılabilir.

Bölüm 2.4’de açıklandığı gibi, A + B → C + D reaksiyonu hız sabitlerinin bulunması

için yarışmalı yöntem uygulanır ve A2 ve A1 reaktifleri B ile reaksiyona sokulursa,

(4.7)A2A1

+ B

k2

k1

C2 D2C1 D1

+

Hız sabitleri oranı,

k2k1

log ([A2]t / [A2]0)log ([A1]t / [A1]0) (4.8)

eşitliği ile bulunur. Reaksiyon A3 ve A1 reaktifleri, A4 ve A1 reaktifleri, ……., A7 ve A1

reaktifleri ile de yürütülerek, k3/k1, k4/k1,….., v.b. hesaplanır.

Araştırma konumuz olan reaksiyonda A1= n-PentBr ve A2=RBr reaktifleri B=karışık

kuprat ile yarışarak C1= n-C9H20 ve C2= n-BuR ürünlerini vermektedir. Bu nedenle,

alkil bromürler daha fazla alınarak karışık kuprat ile reaksiyona sokulmuştur. Karışık

kuprat, yedi kat aşırı ve eşdeğer miktarda n-pentil bromür ve yarışan alkil bromür ile

etkileştirilmiştir.

84

Hız sabitleri oranı, karışık kupratın alkil bromürlerle yarışma reaksiyonu için

(4.9)k2k1

log ([RBr]t / [RBr]0)log ([n-PentBr]t / [n-PentBr]0)

olarak hesaplanacaktır.

Araştırmamızda, hız sabitleri oranının bulunması için, grubumuzda, arilmagnezyum

bromür, bromomagnezyum diarilkuprat ve Cu(I) katalizli aril çinko klorür reaktiflerinin

yarışmalı reaksiyonlarında kullanılan (Erdik et.al. 2005, Erdik and Ömür, 2005) ve

Bölüm 2.4’de açıklanan (ii) ve (iv) yöntemleri kullanılmıştır. (ii) yöntemine göre (4.9)

eşitliğinde t olarak uygun en az üç farklı t süresinde [RBr]t ve [n-PentBr]t derişimlerinin

bulunması gerekir. Fakat alkil bromürlerin karışık kuprat ile halojen-metal değişmesi

gibi yan reaksiyonlar verebilecekleri düşünülerek, derişimlerinin hesaplanmasında, C–C

eşleşmesi reaksiyonu ürünlerinin derişimlerinin ölçülmesi daha güvenilir sonuçlar

verecektir. Bunun için [RBr]t= [RBr]0-[n-BuR]t ve [n-PentBr]t= [n-PentBr]0-[n-C9H20]t

alınarak

(4.10)

k2k1

log (([RBr]0 - [n-BuR]t) / [RBr]0)log (([n-PentBr]0- [n-C9H20]t) / [n-PentBr]0)

log[1- ([n-BuR]t / [RBr]0)]log[1- ([n-C9H20]t / [n-PentBr]0)]

yazılabilir. Hız sabitleri oranını hesaplamak için çeşitli t sürelerim [n-BuR]t ve

[n-C9H20]t derişimlerini ölçmek yeterlidir. (iv) yöntemine göre hız sabitleri oranı

k2k1

% n-BuR verimi% n-C9H20 verimi

(4.11)

eşitliği ile bulunmuştur.

Sonuçların değerlendirilmesinde (ii) ve (iv) yöntemleri, sırasıyla A ve B yöntemleri

olarak adlandırılacaktır.

85

Çalışmamızda, n-bütilfenilkuprat 6a’ın 10a/10b, 10a/10c, 10a/10d, 10a/10e, 10a/10f,

10a/10g substrat çiftleri ile yarışmalı eşleşmesinde 5. veya 10. dakikadan başlayarak

5,10 veya 15 dakikalık aralıklarla 4-8 örnek çekilmesi, hidroliz edilmesi ve GK analizi,

kupratın kolay bozunması nedeniyle tekrarlanabilir sonuçlar vermemiştir. Bu nedenle

zaman alıcı, fakat doğru ve duyarlı sonuç veren verim profilinin analizi için 4-8 tane

reaksiyon aynı koşullarda yürütülerek her biri reaksiyon başlangıcından farklı zaman

sonra (5,10,15,…,40 dakika veya 10,20,30,40 dakika veya 15,30,45,60 dakika) hidroliz

edilmiş ve reaksiyon karışımına iç standart katılarak ürünlerin miktarı GK analiziyle

bulunmuştur. Bu yöntemle tekrarlanabilir sonuçlar alınmıştır ve her reaksiyon en az üç

veya dört kere tekrarlanarak ortalama sonuçlar değerlendirilmiştir. Çizelge 4.11’de

n-bütilfenilkuprat 6a’ın n-pentil bromür 10a ve homobenzil bromür 10f ile yarışmalı

eşleşme reaksiyonu için k2/k1 değerleri A ve B yöntemleri ile hesaplanmıştır. Görüldüğü

gibi A ve B yöntemlerine göre hesaplanan k2/k1 değerlerinin uyuşması dikkat çekicidir.

Çalışmamızda B yöntemine göre bulunan k2/k1 değerleri kullanılmıştır. B yöntemi

seçimine neden, k2/k1 değerleri üzerindeki indirekt hatanın A yöntemine göre daha

düşük olmasıdır; [n-BuR]t ve [n-C9H20]t derişimleri üzerinde GK analizinden gelen en

yüksek hata % 10 göz önüne alınırsa, k2/k1 değerleri üzerindeki en fazla hata % 20

olacaktır. Fakat % ortalama sapmanın daha düşük, % 10 olması, k2/k1 değerlerinin

duyarlı olduğunu gösterir. n-bütilfenilkuprat 6a’ın 10a beraberinde sırasıyla 10b-g ile

yarışmalı eşleşmesinde hız sabitleri oranı, k2/k1 değerleri Çizelge 4.12’de verilmiştir.

86

Çizelge 4.11 n-Pentil bromür 10a ve homobenzil bromür 10f’ün bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunun madde miktarlarıa

6a 10a 10f 12a 12f

C6H5CuMgBr + n-Pent-Br + PhCH2CH2Br n-C9H20 + n-C6H13Ph

n-Bu

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

THFo.s.

No. Deney No.

t, dak [12a]tb [12f]t

b

1 377 5 0,08 0,05

2 378 10 0,14 0,10

3 379 15 0,20 0,16

4 380 20 0,17 0,13

5 382 25 0,20 0,14

6 383 30 0,18 0,13

7 384 35 0,17 0,11 a Derişimler yerine mmol cinsinden madde miktarları verilmiştir. Çözelti hacmi 5 ml olarak sabit tutulmuştur. b % 12f verimi= (12f mmol/0,5 mmol)x100, % 12a verimi= (12a mmol/0,5 mmol)x100 En yüksek toplam verim % 72.

No. k2/k1 . A Yöntemia B Yöntemib

1 0,605 0,63

2 0,68 0,71

3 0,75 0,80*

4 0,72 0,76

5 0,64 0,60

6 0,675 0,72

7 0,60 0,65

Ortalama değer: 0,67± 0,04 0,68± 0,05 (* Ortalamaya alınmamıştır.)

k2k1

log 1-[12f]t[10f]0

log 1-[12a]t[10a]0

a

% 12f verimi% 12a verimi

k2k1

b

87

Çizelge 4.12 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları

C6H5CuMgBr + n-Pent-Br + RBr

n-Bun-C9H20 + n-BuR

6a 10a 10b-g 12a 12b-g

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

No. Deney No.

t, dak [12a]t [12b-g]t k2/k1ª

RBr= n-HeptBr 10b

1 257 15 0,090 0,105 1,17

2 249 30 0,100 0,10 1,00

3 255 45 0,095 0,115 1,21

4 251 60 0,115 0,13 1,13

5 256 75 0,115 0,135 1,17

Ortalama değer: 1.14±0,05 Bağıl hata : ± % 4 En yüksek toplam verim: % 50

RBr= n-OktBr 10c

1 340 10 0,09 0,10 1,11

2 313 15 0,105 0,11 1,05

3 338 20 0,105 0,105 1,00

4 336 25 0,125 0,125 1,00

5 335 30 0,125 0,135 1,08


RBr= i-BuBr 10d

1 351 20 0,185 0,025 0,135

2 352 25 0,145 0,02 0,138

3 355 35 0,145 0,02 0,138

Ortalama değer: 0.14±0,001 Bağıl hata : ± % <1 En yüksek toplam verim: % 42

a B yöntemi ile hesaplanmıştır. % 12b-g verimi% 12a verimi

k2k1

88

Çizelge 4.12 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(n-heptil)kuprat 6a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= t-BuBr 10e

1 369 5 0,095 0,007 0,073

2 370 10 0,11 0,01 0,091

3 371 15 0,135 0,01 0,074

4 373 25 0,115 0,01 0,086

5 374 30 0,11 0,01 0,091

Ortalama değer: 0,08±0,008 Bağıl hata : ± % 10 En yüksek toplam verim: % 29

RBr= PhCH2CH2Br 10f

1 377 5 0,075 0,05 0,67

2 378 10 0,135 0,095 0,70

3 379 15 0,20 0,16 0,79

4 380 20 0,17 0,13 0,75

5 381 25 0,10 0,06 0,63

6 382 30 0,20 0,14 0,72

7 383 35 0,18 0,13 0,69

8 384 40 0,17 0,11 0,65


RBr= PhCH2Br 10g

1 363 25 0,003 0,07 23

2 364 30 0,002 0,05 25

3 365 35 0,003 0,06 20

Ortalama değer: 23 ± 2 Bağıl hata : ± % 7 En yüksek toplam verim: % 30


k2k1

89

Karışık n-bütilkuprat için etkileşmeyen grup olarak substitue fenil grupları da alınarak

n-pentil bromür 10a ve sırasıyla alkil bromürler 10b-g’ün bromomagnezyum

n-bütil(sübstituefenil)kuprat ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları (Şema 4.18) için de hız

sabitleri oranı bulunmuştur. Sonuçlar, bromomagnezyum n-bütil(4-tolil)kuprat 6b,

n-bütil(3-anisil)kuprat 6c, n-bütil(4-bromfenil)kuprat 6d için sırasıyla Çizelge 4.13,

4.14, 4.15’de verilmiştir.

Çizelge 4.13 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(4-tolil)kuprat 6b ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları

p-MeC6H5CuMgBr + n-Pent-Br + RBr

n-Bun-C9H20 + n-BuR

6b 10a 10b-g 12a 12b-g

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

No. Deney No.


RBr= n-HeptBr 10b

1 394 10 0,11 0,15 1,36

2 395 15 0,11 0,15 1,36

3 396 20 0,07 0,10 1,43

4 399 35 0,12 0,15 1,25

5 400 40 0,15 0,18 1,20



k2k1

90

Çizelge 4.13 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(4-tolil)kuprat 6b ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= n-OktBr 10c

1 402 10 0,10 0,11 1,10

2 403 15 0,09 0,10 1,11

3 404 20 0,09 0,09 1,00

4 406 30 0,13 0,15 1,15

5 407 35 0,15 0,15 1,00


RBr= i-BuBr 10d

1 410 10 0,30 0,05 0,17

2 411 15 0,38 0,06 0,16

3 412 20 0,37 0,06 0,16

4 414 30 0,26 0,05 0,19

5 415 35 0,32 0,06 0,19

6 416 40 0,30 0,06 0,20


RBr= t-BuBr 10e

1 417 10 0,10 0,01 0,10

2 418 15 0,09 0,01 0,11

3 421 20 0,08 0,01 0,125

4 423 25 0,10 0,01 0,10

Ortalama değer: 0,11 ± 0,01 Bağıl hata : ± % 9 En yüksek toplam verim: % 22


k2k1

91

Çizelge 4.13 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(4-tolil)kuprat 6b ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= PhCH2CH2Br 10f

1 443 10 0,08 0,05 0,60

2 444 15 0,06 0,04 0,70

3 445 20 0,04 0,03 0,75

4 447 30 0,08 0,06 0,75

5 448 35 0,08 0,05 0,60

6 449 40 0,06 0,04 0,75


RBr= PhCH2Br 10g

1 425 5 0,002 0,14 70

2 426 10 0,001 0,11 110

3 427 15 0,001 0,09 90

4 438 20 0,003 0,28 70

5 439 25 0,004 0,27 68

6 441 30 0,003 0,29 97



k2k1

92

Çizelge 4.14 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(3-anisil)kuprat 6c ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları

m-MeOC6H5CuMgBr + n-Pent-Br + RBr

n-Bun-C9H20 + n-BuR

6c 10a 10b-g 12a 12b-g

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

No. Deney No.


RBr= n-HeptBr 10b

1 520 5 0,06 0,07 1,17

2 521 10 0,10 0,12 1,20

3 522 15 0,11 0,12 1,09


RBr= i-BuBr 10d

1 528 5 0,17 0,02 0,12

2 525 10 0,20 0,03 0,15

3 526 15 0,12 0,02 0,17


RBr= t-BuBr 10e

1 530 5 0,17 0,02 0,12

2 531 10 0,20 0,03 0,15

3 532 15 0,12 0,02 0,16



k2k1

93

Çizelge 4.14 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(3-anisil)kuprat 6c ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= PhCH2CH2Br 10f

1 385 5 0,08 0,05 0,63

2 386 10 0,14 0,10 0,77

3 387 15 0,17 0,13 0,76

4 388 20 0,10 0,06 0,60

5 389 25 0,20 0,14 0,70

6 390 30 0,18 0,13 0,72

7 391 35 0,17 0,11 0,65


RBr= PhCH2Br 10g

1 534 5 0,004 0,17 43

2 535 10 0,002 0,11 55

3 538 15 0,004 0,20 50

4 543 20 0,004 0,25 63

Ortalama değer: 53 ±6 Bağıl hata : ± % 11 En yüksek toplam verim: % 50


k2k1

94

Çizelge 4.15 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(4-bromfenil)kuprat 6d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları

p-BrC6H5CuMgBr + n-Pent-Br + RBr

n-Bun-C9H20 + n-BuR

6d 10a 10b-g 12a 12b-g

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

No. Deney No.


RBr= n-HeptBr 10b

1 548 5 0,09 0,12 1,33

2 549 10 0,06 0,06 1,00

3 550 15 0,05 0,07 1,40

4 551 20 0,05 0,05 1,00


RBr= i-BuBr 10d

1 552 5 0,09 0,01 0,11

2 553 10 0,03 0,003 0,10

3 554 15 0,12 0,02 0,17

4 555 20 0,14 0,02 0,14


RBr= t-BuBr 10e

1 557 10 0,17 0,02 0,12

2 558 15 0,08 0,01 0,13

3 559 20 0,24 0,03 0,13



k2k1

95

Çizelge 4.15 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum n-butil(4-bromfenil)kuprat 6d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= PhCH2CH2Br 10f

1 565 10 0,09 0,06 0,67

2 566 15 0,07 0,05 0,71

3 567 20 0,10 0,06 0,60


RBr= PhCH2Br 10g

1 560 5 0,004 0,25 63

2 561 10 0,004 0,25 63

3 562 15 0,004 0,26 65

4 563 20 0,004 0,27 68

Ortalama değer: 65 ±1,75 Bağıl hata : ± % 3 En yüksek toplam verim: % 53


k2k1

Karışık n-bütilkupratlar 6a-d’ın 10a beraberinde sırasıyla 10b-g ile yarışmalı

eşleşmesinin hız sabitleri oranlarında, etkileşmeyen grup etkisini değerlendirmek

amacıyla homo n-bütilkuprat 2a’ın da yarışmalı reaksiyonu araştırılmış ve hız sabitleri

oranları bulunmuştur. Sonuçlar, Çizelge 4.16’da verilmiştir.

96

Çizelge 4.16 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum di n-butilkuprat 2a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları

n-C9H20 + n-BuR

2a 10a 10b-g 12a 12b-g

(0,5 mmol) (3,5 mmol)(3,5 mmol)

CuMgBr + n-Pent-Br + RBr n-Bu

n-Bu

No. Deney No.


RBr= n-HeptBr 10b

1 456 5 0,05 0,06 1,20

2 458 10 0,05 0,06 1,20

3 461 15 0,13 0,16 1,23

4 462 20 0,13 0,16 1,23

5 463 25 0,13 0,16 1,23


RBr= n-OktBr 10c

1 569 10 0,28 0,27 0,96

2 570 15 0,18 0,18 1,00

3 571 20 0,20 0,20 1,00



k2k1

97

Çizelge 4.16 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum di n-butilkuprat 2a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= i-BuBr 10d

1 465 10 0,35 0,05 0,14

2 466 15 0,08 0,01 0,13

3 467 20 0,32 0,04 0,13

4 469 30 0,38 0,05 0,13

5 471 40 0,31 0,04 0,13


RBr= t-BuBr 10e

1 472 5 0,19 0,04 0,21

2 473 10 0,22 0,04 0,18

3 474 15 0,22 0,04 0,18

4 475 20 0,21 0,04 0,19

5 479 25 0,18 0,03 0,17


RBr= PhCH2CH2Br 10f

1 492 5 0,17 0,13 0,76

2 493 10 0,14 0,10 0,71

3 494 15 0,18 0,12 0,67

4 495 20 0,17 0,11 0,65

5 496 25 0,22 0,16 0,72

6 497 30 0,17 0,12 0,71

7 498 35 0,19 0,13 0,68

8 499 40 0,18 0,13 0,72



k2k1

98

Çizelge 4.16 n-Pentil bromür 10a ve sırasıyla n-heptil bromür 10b, n-oktil bromür 10c, i-bütil bromür 10d, t-bütilbromür 10e, homobenzil bromür 10f ve benzil bromür 10g’ün bromomagnezyum di n-butilkuprat 2a ile yarışmalı eşleşme reaksiyonunda 12a-g madde miktarları (devam)

No. Deney No.


RBr= PhCH2Br 10g

1 480 5 0,007 0,42 60

2 483 20 0,005 0,37 74

3 484 25 0,004 0,36 90

4 485 30 0,005 0,42 84

5 486 35 0,006 0,44 73



k2k1

Homo n-bütilkuprat 2a ve karışık n-bütil(sübstitue fenil)kupratlar 6a-6d’ın n-pentil

bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g ile yarışmalı eşleşme

reaksiyonlarına ait hız sabitleri Çizelge 4.17’de toplanmıştır.

99

Çizelge 4.17 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in homo di n-bütilkuprat 2a ve karışık n-bütil(substitue fenil)kupratlar 6a-d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonlarında hız sabitleri

n-C9H20 + n-BuR

10a 10b-g 12a 12b-g2a(RR=n-Bu)6a-d (RR=X-C6H4, X=H, 4-Me, 3-MeO, 4-Br)


RR

R H-C6H4 4-Me-C6H4 3-MeO-C6H4 4-Br-C6H4 n-Bu

n-PentBr 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

n-HeptBr 1,14 1,34 1,15 1,18 1,21

n-OktBr 1,05 1,07 - - 0,92

i-BuBr 0,14 0,18 0,16 0,13 0,13

t-BuBr 0,08 0,11 0,14 0,13 0,18

PhCH2CH2Br 0,68 0,69 0,69 0,66 0,70

PhCH2Br 23 84 53 65 76 a B yöntemi ile hesaplanmıştır.

% 12b-g verimi% 12a verimi

k2k1

Mekanistik çalışma plânına göre,

(i) n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr bileşiklerinin ve n-Bu2CuMgBr bileşiğinin yarışmalı alkil

eşleşmesi reaksiyonu hız sabitleri değerlendirilmiş ve Taft eğrileri çizilmiştir.

Çizelge 4.18’de n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr bileşiklerinin alkil grupları ile yarışmalı hız

sabitlerini değerlendirmek ve FG sübstituentlerinin reaksiyon hızlarına etkisini

yorumlayabilmek amacıyla, FG substituentleri için kullanılan Hammett sübstituent

sabitleri, σ göz önüne alınmıştır. σ sabitleri, I ve M etkilerini (σ- alıcı ve verici ve π-alıcı

ve verici özelliklerini) bir arada toplayan sabitlerdir ve sübstituentlerin –I ve/veya –M

özellikleri (sırasıyla σ-alıcı ve π-alıcı özellikleri) arttıkça sayısal değerleri artar, H=0,00

alınarak 4-Me = -0,14, 3-MeO= 0,10 ve 4-Br= 0,26’dir (Zuman and Patel 1984, Isaacs

1987, Hansch et.al. 1991, Ruff and Csizmadia 1994, Espenson 1995). En yüksek

k2/k1a

RR

100

yarışmalı hızların FG=4-Me olması durumunda elde edildiği gözlenmektedir. Bölüm

4.1.3’de, n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d’ın n-pentil bromür 10a ile eşleşme verimleri,

FG sübstituentlerinin Cu üzerindeki pozitif yükü arttırma ve aynı zamanda fenil

üzerindeki elektron yoğunluğunu arttırma özellikleri göz önüne alınarak

değerlendirilmiş ve Cu üzerinde pozitif yükü arttırmanın eşleşme veriminde önemli

olabileceği belirtilmişti. Fakat, reaksiyon hızlarında ise fenil üzerinde elektron

yoğunluğunu arttırmanın etkin bir özellik olduğu görülmektedir. n-Bu(FG-C6H4)Cu¯

nükleofilinin n-pentil bromür 10a ile n-Bu(FG-C6H4)(n-Pent)CuIII oluşturduğu

yükseltgen katılmanın hbb olduğu (Krause 2002) göz önüne alınırsa RR= 4-Me-C6H4

durumunda en yüksek yarışmalı hız sabitlerinin bulunması, hipotezimizin doğruluğunu

kanıtlanmaktadır. O halde homokupratların reaksiyonları için Nakamura ve Yoshikai

tarafından önerilen (Nakamura and Yoshikai 2004) ve Şema 4.7’de verilen

mekanizmanın karışık kupratlar için de geçerli olduğu önerilebilir.

Çizelge 4.17’de n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d bileşiklerinin ve n-Bu2CuMgBr 2a

bileşiğinin yarışmalı alkil eşleşmesi reaksiyonu hız sabitleri kıyaslanırsa, homokuprat

2a’ın eşleşme reaksiyonlarının da n-Bu(4-Me-C6H4)CuMgBr 6b’ın eşleşme

reaksiyonları kadar hızlı olduğu gözlenir, diğer bir deyişle n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr

(FG= H, 3-MeO, 4-Br) bileşiklerinin reaksiyonlarından daha hızlıdır. Bu sonuç da n-Bu

grubunun güçlü σ-verici özelliğinin yüksek olması nedeniyle reaksiyonu

hızlandırmasının, n-Bu2Cu¯ nükleofilinin n-pentil bromür ile n-Bu2(n-Pent)CuIII

oluşturmak üzere hbb verdiğini destekleyen bir sonuçtur.

n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d bileşiklerinin ve n-Bu2CuMgBr 2a bileşiğinin yarışmalı

alkil eşleşmesi reaksiyonu için Taft eğrileri Çizelge 4.18’de verilen log k2/k1 değerleri

ve polar sübstituent sabitleri σ* (Zuman and Patel 1984, Isaacs 1987, Hansch et.al.

1991, Ruff and Csizmadia 1994, Espenson 1995) kullanılarak çizilmiştir. log k2/k1

değerleri, Taft eğrileri için σ* değerlerine karşı grafiğe alınmıştır. Organik ve

organometalik reaksiyonlarda Taft eğrisinin bir doğru vermesi durumunda sterik etkinin

önemli olmadığı sonucuna varılarak –genellikle– Taft-İngold eğrisi çizilmemektedir

(Lambert 1966, MacPhea 1972, 1974) veya log k2/k1 → σ* ve log k2/k1 → ES eğrileri

101

çizilerek reaksiyonun polar veya sterik özelliklerden etkilendiği konusunda karar

verilmektedir (Charton 1979, De Tar 1980).

Çizelge 4.18 Alkil, benzil ve homobenzil grupları için polar sübstituent sabitleri σ*ª ve

sterik sabitler ES

R σ*a ESb

n-Pent -0,16 -0,40

n-Hept -0,17 -0,44

n-Okt -0,17 -0,53

i-Bu -0,125 -0,93

t-Bu -0,30 -1,64

PhCH2CH2 0,08 -0,55

PhCH2 0,215 -c a Me için σ*= 0,00 alınarak verilen değerlerdir (Isaacs 1987, Zuman and Patel 1984) . b (Lambert 1966) c Es değeri verilmemiştir.

n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d bileşiklerinin ve n-Bu2CuMgBr 2a bileşiğinin yarışmalı

alkil eşleşmesi için log k2/k1 → σ* eğrileri (Taft eğrileri) Şekil 4.1-4.5’de verilmiştir.

Taft eğrilerinin pozitif eğimli doğrular olması, n-Bu(FG-C6H4)Cu¯ ve n-Bu2Cu¯

nükleofillerinin alkil bromürlere nükleofilik etkisinin hız belirleyen basamak olduğunu

destekler. Nakamura ve Yoshikai tarafından önerilen (Nakamura and Yoshikai 2004) ve

Şema 4.7’de verilen mekanizma ve Bertz ve Oigle tarafından önerilen (Bertz et. al.

2007) ve Şema 4.9’da verilen mekanizma, 6a-d bileşiklerinin alkil eşleşmesi için

sırasıyla Şema 4.19 ve Şema 4.20’de yazılmıştır.

Şema 4.19’da Cu(III) bileşiği agregat yapısında (M), Şema 4.20’de ise tetrakoordine

anyon yapısında (N) verilmiştir. M yapısında etkileşmeyen grup= Ph, FG-C6H4 olarak

düşünülen R2 grubunun MgBr+ ile koordine olarak yerleşmiş olması beklenir; N

yapısında ise indirgen cis-ayrılma ile RR1 ve RR2 oluşma olasılığı da olacaktır.

102

Şema 4.19

R1= n-Bu R2= FG-C6H4 veya n-BuX: I, Br, Cl, CN, SCN

R R1 + R2 Cu + MgBrX + MgBr2

hbbR BrX

R2 Cu R1MgBrBrMg

X

R2 Cu R1MgBrBrMg

BrR X Br

R

R2 Cu R1

MgBr

BrMg

IIIR2 Cu R1

R

BrBrMg

MgBrX

M

Şema 4.20

X

Cu R1MgBrBrMg

R2

R Br

-MgBr2

L-IIN

R2 Cu R1X

R

MgBrIII

R1= n-Bu R2= FG-C6H4 veya n-BuX: I, Br, Cl, CN, SCN

R R1 + R2 Cu + MgBrX

Kupratların reaksiyonlarının kinetik ve mekanistik araştırmasında (Nakamura and

Yoshikai 2004 ve Bertz et. al. 2007) Cu(III) ara yapıları M ve N’nin oluşmasına R2Cu¯

veya RCu(CN)¯ nükleofillerinin sterik etkisi günümüze dek araştırılmamıştır. M

yapısında Cu(III) bileşiğinin oluşma hızını R1 ve/veya R2’nin daha çok polarlığının

103

belirleyeceği düşünülse de, N yapısında Cu(III) bileşiği oluşmasında R1 ve/veya R2’nin

sterik özelliğinin de rol oynayacağı beklenebilir.

(ii) n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d bileşiklerinin ve n-Bu2CuMgBr 2a bileşiğinin

yarışmalı alkil eşleşmesi için Taft doğruları denklemleri Çizelge 4.19’da verilmiştir

Çizelge 4.19 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in homo di

n-bütilkuprat 2a ve karışık n-bütil(substitue fenil)kupratlar 6a-d ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için Taft doğru denklemleri (Homobenzil bromür 10f ile yarışmalı eşleşmeye ait hız sabiti doğruya alınmamıştır.)

n-C9H20 + n-BuR

10a 10b-g 12a 12b-g2a(RR=n-Bu)6a-d (RR=X-C6H4, X=H, 4-Me, 3-MeO, 4-Br)


RR

RR Taft Doğru Denklemleri Regresyon Sabiti(R)

H-C6H4 log k2/k1= 4,53σ*+ 0,50 R2 = 0,852

4-Me-C6H4 log k2/k1= 5,56σ* + 0,78 R2 = 0,930

3-MeO-C6H4 log k2/k1= 5,62σ* + 0,75 R2 = 0,937

4-Br-C6H4 log k2/k1= 5,37σ* + 0,67 R2 = 0,913

n-Bu log k2/k1= 5,34σ* + 0,72 R2 = 0,904

104

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3

σ*

log k2/k1

Şekil 4.1 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in n-bütilfenilkuprat 6a ile

yarışmalı eşleşme reaksiyonları için Taft doğruları(Homobenzil bromür 10f ile yarışmalı

eşleşmeye ait hız sabiti doğruya alınmamıştır.)

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3σ*

log k2/k1

Şekil 4.2 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in n-bütil(4-tolil)kuprat 6b ile



105

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3

σ*

log k2/k1

Şekil 4.3 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in n-bütil(3-anisil)kuprat 6c ile



-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3

σ*

log k2/k1

Şekil 4.4 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in n-bütil(4-bromfenil)kuprat 6d

ile yarışmalı eşleşme reaksiyonları için Taft doğruları(Homobenzil bromür 10f ile yarışmalı


106

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

-0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3

σ*

log k2/k1

Şekil 4.5 n-Pentil bromür 10a beraberinde farklı alkil bromürler 10b-g’in di n-bütilkuprat 2a ile yarışmalı

eşleşme reaksiyonları için Taft doğruları (Homobenzil bromür 10f ile yarışmalı eşleşmeye ait

hız sabiti doğruya alınmamıştır.)

Taft reaksiyon sabitleri incelenirse, FG-C6H4 gruplarının etkileşmeyen grup olması

durumunda FG’ların Cu(III) bileşiği M’nin oluşma kolaylığını etkilediğini

göstermektedir. Çünkü FG=4-Me, 3-MeO ve 4-Br olması durumunda ρ*= 5,37-5,56

olup FG=H olması durumunda bulunan ρ*=4,53’den büyüktür. O halde, RR üzerinde

elektron yoğunluğunu arttıran ve/veya Cu atomunu pozitifleştiren gruplar, Cu(III)

bileşiği M’nin oluşma kolaylığını etkilemektedir. RR= FG-C6H4 gruplarının

etkileşmeyen grup olsalar dahi n-Bu(FG-C6H4)Cu¯ nükleofilinin alkil elektrofili ile

etkileşme hızını ve sonuçta n-bütil alkillenme hızını değiştirmesinin, diğer bir deyişle

FG sübstituentlerinin n-Bu(FG-C6H4)CuIII oluşma hızında etkili oluşunun bulunması,

hipotezimizin doğruluğunu tekrar kanıtlamaktadır.

Taft reaksiyon sabitlerinin, FG= 3-MeO>4-Me >4-Br sırasında azalması, fenil üzerinde

elektron yoğunluğunu π-verici veya σ-verici olarak arttıran fonksiyonlu grupların

bulunması durumunda n-Bu(FG-C6H4)Cu¯ nükleofilinin alkil elektrofilinin gücüne karşı

daha duyarlı olmasına neden olmaktadır. Etkileşmeyen grup= n-Bu olan homokuprat

n-Bu2CuMgBr 2a durumunda Taft reaksiyon sabitinin, etkileşmeyen grup= 4-Br-C6H4

olan n-Bu(4-Br-C6H4)CuMgBr 6b için bulunan Taft reaksiyon sabitine yakın değerde

oluşu, n-Bu için σ-verici özelliğinin, 4-Br-C6H4 grubunda σ-alıcı özelliği ile aynı etkiyi

107

göstermesi şeklinde yorumlanabilir. O halde RR grubunun hem elektron yoğunluğunu

arttırması ve hem de Cu atomunu pozitifleştirmesi özellikleri RRRTCuMgBr

bileşiklerinin reaksiyon hızlarını arttıracaktır. Taft denklemlerinin regresyon sabitleri,

karışık diorganokuprat bileşiklerinin yarışmalı reaksiyonları için düşük olmayan

değerlerdir ve bu nedenle n-Bu(FG-C6H4)CuMgBr 6a-d ve n-Bu2CuMgBr 2a

bileşiklerinin yarışmalı alkil eşleşmesi için log k2/k1 → σ*, ES denklemleri

araştırılmamıştır.

108

5. SONUÇLAR Bu araştırmamızda, (i) karışık kupratlarda kimyasal selektifliğin kontrolü amacıyla

kuprat türüne ve reaksiyon değişkenlerine bağlılığı araştırılmış ve (ii) karışık

kupratlarda reaksiyon hızının etkileşmeyen gruba bağlılığını belirlemek için mekanistik

bir çalışma yapılmıştır.

(i) araştırması için model reaksiyon olarak her iki grubun da etkileştiği (n-Bu, n-Hept)

ve bir organik grubun etkileştiği (n-Bu), diğerinin etkileşmediği (C6H5 , FG-C6H4)

karışık kupratların ve yüksek dereceden karışık kupratların n-pentil bromür ile C–C

eşleşme reaksiyonu seçilmiştir (Şema 5.1).

Şema 5.1

R1R2Cu(CN)(MgBr)2

R1R22Cu(MgBr)2

R1R2CuMgBr

R12R2Cu(MgBr)2

RBr R1R + R2Cu veya R2R + R1Cu

R1= n-Bu R2=n-Hept, C6H5, FG-C6H4 (FG= 4-Me, 3-MeO, 4-Br)R= n-Pent

Bromomagnezyum n-bütilfenilkupratın ve n-bütil(n-heptil)kupratın alkil eşleşmesinde

reaksiyon değişkenleri olarak karışık kupratın hazırlanma şeklinin, reaksiyon

koşullarının Lewis bazı türü ortak çözücülerin ve Lewis asidi türü katkı maddelerinin ve

Cu(I) bileşiklerinin etkisi araştırılmış ve sonuçlar grup seçimliliğinin ve verimin

reaksiyon değişkenlerine bağlılığı amacıyla değerlendirilmiştir. Bromomagnezyum

n-bütil(n-heptil)kupratın ve n-bütilfenilkupratın alkil eşleşmesinde di n-bütilkuprat ve

di n-heptilkupratdan daha yüksek verim verdiği ve n-bütilfenilkupratlarda RR= fenil

olmasına karşın sübstitue fenil gruplarının RT= n-bütil eşleşme verimini değiştirdiği

gözlenmiştir.

109

Sonuçların açıklanmasında, RRRTCuMgBr bileşiklerinde RT’nin eşleşme verimi, RR’nin

hem Cu üzerindeki pozitif yükü arttırması ve hem de elektron yoğunluğunu arttırması

özellikleri göz önüne alınmıştır.

(ii) araştırması için bromomagnezyum n-bütil(substitue fenil)kupratların ve di

n-bütilkupratın alkil bromürlerle eşleşme reaksiyon hızları yarışmalı yöntem ile

ölçülmüş ve her bir kupratın reaksiyonu için Taft eğrisi çizilmiştir. Yarışmalı kinetik

yöntemde karışık kuprat yedi kat aşırı ve eşdeğer miktarda n-pentil bromür / alkil

bromür ile etkileştirilerek bağıl hız sabitleri GK ile ölçülmüştür (Şema 5.2).

Şema 5.2

n-C9H20 + n-BuRCuMgBr + n-Pent-Br + RBr n-Bu

RR

RR= n-Bu, FG-C6H4 (FG= H, 4-Me, 3-MeO, 4-Br)R= n-Hept, n-Okt, i-Bu, t-Bu, PhCH2CH2, PhCH2

Sonuçlar, karışık kupratların alkil eşleşmesi için homokupratlar için önerilen

mekanizmanın önerilebileceğini kanıtlamıştır. Karışık kupratların kimyasal selektifliği

için çalışmamızda önerdiğimiz ″ RRRTCuMgBr bileşiğinde RR–Cu bağının gücü, RT–E

oluşma hızını etkiler ″ hipotezi, eşleşme reaksiyonları hız sabitleri ve Taft sabitleri ile

kanıtlanmıştır. n-Bütil(substitue fenil)kupratların eşleşme reaksiyonu hız sabitlerinin

etkileşmeyen grup= substitue fenilde sübstituentin elektron yoğunluğunu arttırma

ve/veya Cu atomunu pozitifleştirme özelliğine bağlı kalarak değişmesi ve Taft

denklemlerinin reaksiyon sabitlerinin de bu özelliklere paralel olarak değişmesi

hipotezimizi kanıtlayıcı sonuçlar olarak yorumlanmıştır.

110

KAYNAKLAR

Arevalo, F., Castedo, L., Fernandez, B. R., Mourino, A. and Sarandeses, L. 1988.

Mixed organocuprates derived from ortho-heterosubstituted ArCu Species.

Reactions with simple α,β-unsaturated ketones. Chem. Lett., 745-748.

Aurell, M. J. , Bañuls, M. J. , Mestres, R. and Muñoz, E. 2001. On the mechanism of the

addition of organolithium reagents to cinnamic acids. Tetrahedron, 57, 1067-

1074.

Barber, H.J. 1943. Coprous Cyanide: A note on its preparation and use. J. Chem. Soc.,

1; 79.

Bergbreiter, D.E. and Killough, J. M. 1976. Synthesis and utilization of

organocopper(I)ate complexes from Grignard Reagents. J. Org. Chem.,41(16),

2750-2753

Bertz, S. H., Dabbagh, G. and Villacorta, G.M.1982. New heterocuprates with greatly

improved thermal stability. J.Am.Chem.Soc., 104, 5824-5826.

Bertz, S. H. and Dabbagh, G. 1984. Dicylohexylphosphide as an auxiliary ligand for

thermally stable heterocuprates with considerably improved reactivity. Some

beneficent effects of LiBr on cuprate reactivity. J.Org. Chem. ,49,1119-1122.

Bertz, S. H., Dabbagh, G. and Gibson, C.P. 1987. The preparation of lithium

organocuprates from various Cu(I) salts. Tetrahedron Lett. 28(37) ; 4251-4254.

Bertz, S.H., Erikson, M., Miaoi G. and Snyder, J. 1996. β-Silyl organocuprates:The

grail of organocuprate chemistry. J.Am.Chem. Soc.,118,10906-10907.

Bertz, S.H., Erikson, M.and Miaoi G. 1996. It's on lithium! An answer to the recent

communication which asked the question: 'if the cyano ligand is not on copper,

then where is it? Chem. Commun., 7, 815-816

Bertz, S. H., Chopra, A., Eriksson, M., Ogle, C. A. and Seagle, P. 1999. Re-evaluation

of organocuprate reactivity: Logarithmic reactivity profiles for ıodo- versus

cyano-Gilman reagents in the reactions of organocuprates with 2-cyclohexenone

and ıodocyclohexane. Chem. Eur. J., 5(9); 2680-2691.

Bertz, S. H., Cope, S., Dorton, D., Ogle, C. A. and Murphy, M. 2007. Organocuprate

cross-coupling: The central role of copper (III) intermediate and importance of

copper (I) precursor. Angew. Chem. Int. Ed., 46, 7082-7085.

111

Boche, G., Gschwind, R. M., Rajamohanan, P. R. and John, M. 2000 Direct Insight into

the Ion Pair Equilibria of Lithium Organocuprates by 1H,6Li HOESY

Experiments. Organometallics 19, 2868-2873

Boche, G., John, M., Auel, C., Behrens, C., Marsch, M., Harms, K., Bosold, F.,

Gschwind, R., M. and Rajamohanan, P. R. 2000. The relation between ion pair

structures and reactivities of lithium cuprates. Chem. Eur. J., 6, 3060-3068.

Claudia, M. P., Kronenburg, J. T. B. H., Jastrzebski, J., Boersma, M. Lutz, A. L. and

van Koten G. 2002. The First Homologous Series of Self-Assembled Aryl

Bromoand Aryl Cyanocuprates, -Argentates, and -Aurates; MLi2XAr2 (M ) CuI,

AgI, AuI; X ) Br, CtN; Ar ) [C6H4CH2N(Et)CH2CH2NEt2-2]-). Am. Chem. Soc.,

124, 11675-11683 Corey, E. J., Floyd, D. and Lipshutz, B. H. 1978. (3-Methyl-3-methoxy-1-

butynyl)copper, a useful reagent for the generation of mixed cuprates.

J.Org.Chem., 43 , 3418-

Corey, E. J. and Beames, D. J. 1972. Mixed cuprate reagents of type R1R2CuLi which

allow selective group transfer. J. Am. Chem. Soc. ,94,7210-7212.

Corey, E. J. and Posner, G. H. 1967. Selective formation of carbon-carbon bonds

between unlike groups using organocopper reagents. J. Am. Chem. Soc., 89(15),

3911-

Corey, E. J. and Posner, G. H. 1969. Reaction of lithium dialkyl- and diarylcuprates

with organic halides . J. Am. Chem. Soc.,91(17) ,4871-4882.

Corey, E.J. and Posner, G.H. 1968. Carbon-carbon bond formation by selective

coupling of n-alkylcopper reagents with organic halides.J.Am. Chem. Soc.,

90,5615

Daşkapan, T. 1999. Doktora Tezi. A.Ü. Fen Fakültesi, 91 s., Ankara.

Erdik, E. 1976. Mekanik ve Maddenin Özellikleri. Bölüm 1. 4.Baskı. Nur Ofset.

Erdik, E. 1984. Copper(I) catalyzed reactions of organolithiums and Grignard reagents.

Tetrahedron, 40(4); 641-657.

Erdik, E. 1992. Transition metal catalyzed reactions of organozinc reagents.

Tetrahedron, 48(44); 9577-9648.

Erdik, E. 1995.Organozinc Reagents in Organic Synthesis. CRC Press, 411 sayfa,

NewYork

112

Erdik, E. and Daşkapan,T. 1995. “The effectiveness of copper(I) compounds as

catalysts in the coupling of phenyllithium with primary alkyl halides and

tosylates”, Synth.React.Inorg. Metal-Org. Chem., 25, 1517-1527.

Erdik, E. and Eroğlu, F. 1999.“Some observations on the effectiveness of copper(I)

catalysts in Grignard couplings” Main Group Metal Chem., 22, 463-467.

Erdik, E. and Ömür, Ö. 2005. Competitive kinetic study of the amination of

organomagnesium and –zinc reagents with acetone O-sülfonyloxime. Appl.

Organomet. Chem., 19; 887-893.

Erdik, E. , Eroğlu, F. and Kâhya, D. 2005. Kinetic study of the amination of Grignard

reagents and cuprates with O-methylhydroxylamine. J. Phys. Org. Chem. , 18;

950–956

Espenson, J. H. 1995. Chemical kinetics and rection mechanisms . 2.Baskı , 281

sayfa, McGrow-Hill : New York.

Frost, A. A. and Pearson, R. G. 1961. Kinetics and Mechanism. Wiley& Sons, 405

sayfa, New York.

Gilman, H., Kirby, J.E. and Keinney, C.R. 1929.The forced reaction of phenyl

isothiocyanate and benzophenon anil with phenylmagnesium bromide. An

unusual type of 1,4-addition to a conjugated system that is part aliphatic and part

aromatic. J. Am. Chem.Soc., 51; 2252.

Goering, H L. , Kantner , S. and Seitz, Jr. E. P. 1985. Alkylation of allylic derivatives.

10. Relative rates of reactions of allylic carboxylates with lithium dimethyl

cuprates. J. Org. Chem. , 50 ; 5450-5499.

Gregory, C.D. and Pearson, R. G. 1976. Structure of Lithium Dimethylcuprate and

Mechanism of the Corey-Posner Reaction. J. Am. Chem.Soc., 98, 4098-4104

Gschwind, R.M., Xie, X., Auel, C. and Henze, W. 2003. Dimethyl- and

Bis[(trimethylsilyl)methyl]cuprates Show Aggregates Higher than Dimers in

Diethyl Ether: Molecular Diffusion Studies by PFG NMR and Aggregation-

Reactivity Correlations. J. Am. Chem.Soc., 125, 1595-1601

Guijarro, A. and Rieke, R. D. 1998. Structure- reactivity relationship in the reaction of

highly reactive zinc with alkyl bromides. Angew. Chem. Int. Ed. , 37(12) ;

1679-1681.

113

Guijarro, A., Rosenberg, D. M. and Rreke, R. D. 1999. The reaction of active zinc with

organic bromides. J. Am. Chem. Soc. , 121 ; 4155-4167.

Gynes, F. , Bergmann, K.E. and Welch, J. T. 1998. Convenient access to primary

amines by employing the Barbier-type reaction of N-(trimethylsilyl)imines

derved from aromatic and aliphatic aldehydes. J. Org. Chem. , 63 ; 2824-

2828.

Hansch, C. and Leo, A. and Taft, R. 1991. A Survey of Hammett Substituent Constants

and Resonance and Field Parameters. Chem. Rev., 91; 165-195

Ho, C.H. , Lau, T.C. 2000. Copper-catalyzed amination of alkenes and ketones by

phenylhydroxylamine. New J. Chem. ,(11) ; 859-863

Isaacs, N.S. 1987. Physical Organic Chemistry. Longman.

Johnson, C.R. and Dutra, G.A. 1973. Reactions of lithium diorganocuprates (I) with

Tosylates. II. Stereochemical, Kinetic and Mechanistic aspects. J. Am. Chem.

Soc. , 95; 7783-7788

Kabir, S.M.H. and Rahman, M.T. 2001. Preparations and selectivities of magnesium-

based mixed cuprates. J. Organomet. Chem., 619; 31-35.

Keller, R.N. and Wynocoff, H.D. 1946. Copper(I) chloride. Inorg. Synth., 2; 1-4.

Kharasch, M.S. and Tawn, P. O. 1941. Factors Determining the Course and

Mechanisms of Grignard Reactions. 11. The Effect of Metallic Compounds on

the Reaction between Isophorone and Methyl- magnesium Bromide. J. Am.

Chem. Soc. ,63, 2308-2315

Knochel, P., Jones, P. and Lutz, C. 1999. Neopentyl and neophyl groups: new

nontransferable groups for organocopper and organozinc chemistry. Synthesis,

2, 312-316

Knochel, P. and Piazza, C. 2002. Sterically hindered lithium dialkylcuprates fort he

generation of highly functionalized mixed cuprates through a halogen-copper

exchange. Angew. Chem. Int. Ed., 41, 3263-3265

Kochi, J. and Tamura, M. 1971. Coupling of Grignard reagents with organic halides.

Synthesis, 303-305.

Koçoğlu, M. 2008. Doktora Tezi. A. Ü. Fen Fakültesi, 181 sayfa, Ankara.

114

Krause, N. 1999. New results regarding the structure and reactivity of cyanocuprates.

Angew. Chem. Int. Ed., 38; 79-81.

Krause, N. 2002. Modern Organocopper Chemistry. Wiley- VCH , 377 s. , Mörlenbach.

Kurth, M. J. and Abreo, M. A. 1990. Vicinal epoxymesylates: substrates for iterative

organocuprate chemistry. Tetrahedron, 46(15), 5085-5092.

Lambert, F.L. 1966. Polarography of organic halogen compounds.III. Quantitative

correlation of the half-wave potentials of alkyl bromides with Taft polar and

steric constants. J. Org. Chem. , 31, 4184-4188

Leyendecker, F. and Jesser, F. 1980. New mixed organocuprates derived from η4-(1,5-

cyclooctadienato)-copperI bromide. Tet. Lett. ,21, 1311-1314.

Lipshutz B.H. and Wilhelm R.S. 1981. Chemistry of higher order, mixed

organocuprates.1.Substitution reactions at unactivated secondary centers. J. Am.

Chem. Soc. 103, 7672-7674.

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R.S. and Kozlowski, J.A. 1982. Chemistry of higher order,

mixed organocuprates. 2. Reactions of epoxides J. Am. Chem. Soc. 104, 2305-

2307.

Lipshutz B.H. and Wilhelm R.S. 1982. Chemistry of higher order, mixed

organocuprates. 4. Stereochemical outcome of substitution reactions at

unactivated secondary centers using organocopper reagents. J. Am. Chem. Soc.

104, 4696-4698.

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R. S. and Kozlowski, J.A. 1983. Chemistry of higher order,

mixed organocuprates. 5. On the choice of the copper(I) salt for the formation of

R2CuLi. J. Org. Chem. , 48, 546-550.

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R.S. and Kozlowski, J.A. 1984. Cunjugate addition reactions

of α,β-unsaturated ketones with higher order mixed organocuprate reagents,

R2Cu(CN)Li2. J. Org. Chem. , 49 , 3938-3942.

Lipshutz B.H., Parker, D.A., Nguyen, S.L., McCarty, K.E., Barton, J.C., Whitney, S.E.

and Kotsuki, H. 1986. Reactions of stoichiometric higher order, mixed lithio

magnesio organocuprates. Tetrahedron, 42(11), 2873-2879.

Lipshutz B.H., Parker, D.A., Kozlowski, J.A. and Nguyen, S.L. 1984. Effects of lewis

asids on higher, mixed cuprate couplings. Tet. Lett. ,25(52), 5959-5962.

115

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R.S. and Kozlowski, J.A. 1984. The chemistry of higher order

organocuprates. Tet.Lett., 40(24), 5005-5038.

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R.S., Kozlowski, J.A. and Parker, D. 1984. Substitution

reaction of secondary halides and epoxides with higher order, mixed

organocuprates, R2Cu(CN)Li2: Synthetic, stereochemical and mechanistic

aspects. J. Org. Chem. , 49, 3928-3938.

Lipshutz, B.H., Wilhelm, R.S. and Kozlowski, J.A. 1983. Chemical and spectroscopic

observations on the properties and composition of higher order, mixed

organocuprates R2Cu(CN)Li2. J. Org. Chem. , 49, 3943-3948.

Lipshutz, B.H., Kozlowski, J.A. and Bremenan, C.M. 1985. Ligand mixing in lower

order organocuprates: Synthetic, mechanistic and structural implications.

Tet.Lett., 26(48), 5911-5914.

Lipshutz B.H., Parker, D.A. and Koerner, M. 1984.2-Thienyl(cyano)copper lithium. A

lower order, stable ″cuprate in a bottle″ precursor to higher order reagents. Tet.

Lett. ,28(9), 945-948.

Lipshutz, B.H. and Sengupta, S. 1992. Organocopper reagent. Substitution, conjugate

addition , carbometallocupration and other reactions. Org. React. ; 135-631.

Lipshutz, B.H., Konstantin, S., Emiliano, G. and Frank, K. 1993. Synthesis of

Unsymmetrical Biaryls via “Kinetic” Higher Order Cyanocuprates: Scope,

Limitations, and Spectroscopic Insights J. Am. Chem. Soc. ,115, 9276-9282

Lipshutz, B.H. 1995. Comprehensive Organometallic Chemistry II. Vol.12. Pergamon,

Oxford, s.59-130

Maclin, K.M. and Richey, H.G. 2002. Hammett ρ of reactions of MeLi with

benzophenones. J. Org. Chem. , 67 ; 4370-4371.

MacPhee, J.A. and Dubois, J.E. 1972. Ketones synthesis via the Grignard reagent-acid

chloride condensation as catalyzed by cuprous chloride. An interesting structural

requirement. Tetrahedron Lett. 6; 467-470.

Maio, D.G., Colantoni, A., Vecchi, E. and Zeuli, E. 1978. Steric and kinetik effects on

changing solvent and reactant in Grignard reactions. Tetrahedron, 34, 1235-

1239.

116

Majid, T.N., Yeh, M.C.P. and Knochel, P. 1989. Synthesis and reactivity of open-chain

and cyclic 2-cyano zinc and copper organometallics. Tetrahedron Lett., 30;

5069-5072.

Mandeville W.H. and Whitesides G.M. 1974. Selectivity in organic group transfer in

reactions of mixed lithium diorganocuprates. J. Org. Chem.39(3), 400-405.

Matteson, D.S. 1974. Mechanism of organometallic reactions.

Nakamura, E. and Yamanaka, M. 1999. Ligand transfer selectivity in the conjugate

addition of a mixed organocuprate bearing a dummy ligand. J. Am. Chem. Soc.,

121, 8941-8942.

Nakamura, E. and Mori, S. 2000. Where art thou copper? Structures and reaction

mechanism of organocuprate clusters in organic chemistry. Angew. Chem. Int.

Ed., 39, 3750-3771.

Nakamura, E. and Yoshikai, N. 2004. On the reaction mechanism of "higher-order

cuprate", alias "Lipshutz cuprate". Bull. Chem. Soc. Jpn., 77, 1-12.

Nakamura, E. and Yoshikai, N. 2004. Mechanism of substitution reaction on sp2-carbon

center with lithium organocuprate. J. Am. Chem. Soc., 126, 12264-12265.

Ömür, Ö. 2004. Yüksek Lisans Tezi. A. Ü. Fen Fakültesi, 80 sayfa, Ankara.

Perin, D.D. and Armarego, W.L.F. 1988. Purification of laboratory chemicals.

Pergamon Pres, Oxford, Newyork, Seoul, Tokyo.

Posner, G.H. , Whitten, C.E. and Sterling, J. J. 1973. A new class of mixed cuprate(I)

reagents, HetRCuLi, which allow selctive alkyl group transfer. J. Am. Chem.

Soc., 95, 7788-

Posner, G.H. and Whitten, C.E. 1973. Substitution and conjugate addition reactions

using new lithium tert-butoxy-alkylcuprate(I) reagents. Tet. Lett., 21,1815-1818.

Posner, G.H. 1972. Org. React.,19 ,1-

Posner, G.H. 1975. Org. React.,22 ,253-

Pruchnik, F.D. 1990. Organometallic Chemistry of the Transition Elements; Plenum

Press: New York, Chap. 1.1.

Ruff, F. and Csizmadia, J.G. 1994. Organic reactions,equilibria,kinetics and

mechanism. 464 sayfa, Elsevier : New York.

117

Schlosser, M. and Bossert, H. 1991. The “two fold reaction” benchmark applied to the

copper catalyzed assembling of 1, w-difunctional hydrocarbon chains.

Tetrahedron Lett. 47; 6287-6292.

Silverman, G.A. , Rakita, P.E. 1996. Handbook of Grignard Reagents. Marcel Dekker,

708 sayfa , New York.

Smith, G.S. and Krauss, S.R. 1981. Kinetic and mechanism of the conjugate addition of

lithium dimethylcuprate to α,β-unsaturated ketones. J. Am. Chem. Soc. ,103,

141-148

Stephen, S.M., Fishpaugh, J.R., Power, J.M., Giolando, D.M., Jones, R.A., Nunn, C.M.

and Cowley, A.H. 1988. Structure and reactivity of novel lithium di-tert-

butylphosphido(alkyl)cuprates. J. Am. Chem. Soc. , 110, 7226-7228.

Taylor, R.J.K 1994. Organocopper Reagents. A Practical Approach. Oxford University

Press, 362 sayfa, England.

Van Koten, G., James, S.L. and Jastrzebski, J.T.B.H. 1995. Comprehensive

Organometallic Chemistry II. Vol.3. Pergamon, Oxford, s.57-133

Van Koten, G., Gerold, A., Jastrzebski, J.T.B.H., Kronenburg, C.M.P. and Krause, N.

1997. Determination of the degree of aggregation of organocopper compounds

by cryoscopy in tetrahydrofuran. Angew. Chem. Int. Ed., 36, 755-757

Wakefield, B.J. 1990. Organolithium Methods in Organic Synthesis. Academic Press,

189 sayfa, Florida.

Wakefield, B.J. 1995. Organomagnesium Methods in Organic Synthesis. Academic

Press, 249 sayfa, Florida.

Watson, S.C. and Eastham, J.F. 1967. Colored indicators for simple direct titration of

magnesium and lithium reagents. J. Organometal. Chem., 9(1); 165-168.

Weissberger, A. 1981. Investigation of rates and mechanisms of reactions. Parts I and

II, Vol: VI , Techniques of chemistry ,4. baskı , Wiley- Interscience:New York.

Whitesides G.M. , Fischer, F.W. , San Filippo, J. , Bashe, R.W. and House, O.H. 1969.

Reaction of lithium dialkyl- and diarylcuprates with organic halides. J. Am.

Chem. Soc., 91, 4871-4882.

Whitesides G.M. , Rogers, R.J. , Mitchell, H.L. and Fujiwara, Y. 1974. Kinetics of

formation of alkyl Grignard reagents. Evidence for rate-determining electron

transfer. J. Org. Chem.39(6), 857-858

118

Whitesides G.M. and Bergbreiter, D.E. 1976. Synthesis of fatty acids using

organocopper (I) ate complexes derived from Grignard reagents. J. Org. Chem.

40(6), 779-782

Yamataka, H., Miyano, N. and Hanafusa, T. 1991. Comparative mechanistic study of

the reactions of benzophenone with n-BuMgBr and n-BuLi. J. Org. Chem. ,

56 ; 2573-2575.

Yamanaka, M. and Nakamura, E. 2005. Thermodynamic and kinetic control in selective

ligand transfer in conjugate addition of mixed organocuprate Me(X)CuLi. J.

Am. Chem. Soc., 127, 4697-4706.

Zuman, P. and Patel, R.C.1984. Tecniques in organic reaction kinetics. Wiley.

119

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Duygu ÖZKAN

Doğum Yeri : Ankara

Doğum Tarihi : 19.07.1982

Medeni Hali : Evli

Yabancı Dili : İngilizce

Eğitim Durumu

Lise : Ankara Cumhuriyet Süper Lisesi (2000)

Lisans : Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü (Eylül 2001-

Haziran 2005)

Yüksek Lisans : Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim

Dalı (Eylül 2005- Temmuz 2008)

Bildirileri :

1. E. Erdik ve D.Kayagil, Karişik Diorganomagnezyum Kupratlarda Rejioselektiflik,

XXI. Ulusal Kimya Kongresi, Ağustos 2007, Malatya.

Documents

acikarsiv.ankara.edu.tracikarsiv.ankara.edu.tr/browse/6276/(Microsoft Word...i ÖZET Yüksek Lisans Tezi KARIŞIK BROMOMAGNEZYUM DİORGANOKUPRAT BİLEŞİKLERİNİN C-C EŞLEŞMESİNDE