Heteroaromatik bileşiklerin arilasyonu

Abstract

Ekonomik açıdan önemli sayılabilecek birçok farmasötik veya zirai kimyasal madde, vazgeçilemez alt yapılar olarak heteroaril birime sahip olduğundan, heteroaromatik bileşikler, biyoloji veya malzeme bilimleri gibi çeşitli alanlarda çok çeşitli uygulamaları içeren kapsamlı bir geçmişe sahip önemli yapısal birimlerdir. Heteroarenlerin aril halojenürlerle doğrudan arillenmesi modern organik sentezde C-C bağlarının oluşumu için en değerli yöntem haline gelmiştir. Aril halojenürler ve heteroarenler arasındaki doğrudan eşleşme, tepkime aşamalarının en aza indirilmesi ve yan ürün oluşumunun azaltılması açısından avantajlıdır. Son yıllarda, bu alandaki çok çeşitli çalışmalar yeni C-H bağ dönüşümlerinin gelişimine odaklanmıştır. Bu gelişmeden sonra, piroller, azoller, (benzo) tiyofenler ve (benzo) furanlar gibi diğer değerli heteroarenlerin doğrudan arillenmesi için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. N-heterosiklik karben (NHC) ligandları, elektronik ve sterik olarak kontrol edilebilir ve genellikle farklı metal iyonları ile termal olarak kararlı bileşikler oluştururlar. NHC ligandlarının güçlü σ-donör fakat zayıf π-alıcı özellikleri, birçok kararlı palladyum(II)-NHC kompleksinin oluşumunu da sağlamaktadır. Palladyum(II)-NHC kompleksleri aktivitesi, kararlılığı ve seçiciliği nedeniyle, çok sayıda doğrudan arilleme reaksiyonunda oldukça reaktif ve seçici katalizörler olarak yaygın şekilde kullanılmıştır. Bu amaçla tez kapsamında yeni karben öncülleri ve palladyum kompleksleri sentezlenerek heteroaromatik bileşiklerin arilasyonu tepkimelerindeki katalitik aktiviteleri incelenmiştir. Elde edilen bulgular üç alt basamakta toplanabilir: 1) Alkil halojenürler ile 1-(2-Etilhekzilbenzimidazol) kullanılarak benzimidazolyum tuzları (1a-1k) sentezlendi ve yapıları uygun spektroskopik yöntemler ile açıklandı. 2) Sentezlenen benzimidazolyum tuzları, PdCl2 ve Pd(OAc)2 ile uygun şartlarda etkileştirilerek Pd-NHC Kompleksleri sentezlendi ve yapıları aydınlatıldı (2a-2h ve 3a-3c) 3) Sentezlenen Pd-NHC komplekslerinin heteroaromatik bileşiklerin arilasyon tepkimesindeki katalitik aktiviteleri incelendi.

Heteroaromatic compounds are important structural moieties with an extensive history of diverse applications in a variety of fields, such as biology or material sciences, since, numerous economically important pharmaceuticals or agrochemicals have bi(hetero)aryl units as indispensable substructures. The direct arylation of heteroarenes with aryl halides has become the most valuable method for the formation of C(sp2)-C(sp2) bonds in contemporary organic synthesis. Therefore, the direct coupling between aryl halides and heteroarenes is advantageous with respect to a minimization of reaction steps and a reduction of byproduct formation. In recent years, a wide variety of studies in this field focused on the developments of new C-H bond transformations. After this development, various methods for direct arylation of other valuable heteroarenes such as pyrroles, azoles, (benzo)thiophenes and (benzo)furans have been developed N-Heterocyclic carbene (NHC) ligands are electronically and sterically tunable, and they generally form thermally stable compounds with different metal ions. The strong σ-donating but poor π-accepting ability of NHC ligands lead also to the formation of many stable palladium(II)-NHC complexes. Due to activity, stability and selectivity of palladium(II)-NHC complexes, they have been widely used as highly reactive and rather selective catalysts for numerous direct arylation reactions. For this purpose new carbene precursors and their palladium complexes were synthesized and catalytic activities of the heteroaromatic compounds were investigated in this thesis. The finding can be explained in three sub-step: 1) Benzimidazolium salts (1a-1k) were synthesized using alkyl halides with 1-(2-ethylhexylbenzimidazole) and their structures were elucidated by appropriate spectroscopic methods. 2) The synthesized benzimidazolium salts were reacted with PdCl2 and Pd(OAc)2 under appropriate conditions to synthesize Pd-NHC complexes(2a-2g and 3a-3c) and their structures were elucidated by appropriate spectroscopic methods. 3) The catalytic activity of synthesized Pd-NHC complexes in the arylation reaction of heteroaromatic compounds were investigated.