T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu Sonuç Raporu
Proje No:2011/105
Projenin Başlığı
Hacimli Grup İçeren N-Heterosiklik Karben Komplekslerinin Sentezi Ve C-H Bağ Aktivasyon Reaksiyonlarındaki Aktivitelerinin İncelenmesi
Proje Yöneticisi Doç.Dr. Sedat YAŞAR
Birimi
Fen Edebiyat Fakültesi/ Kimya Araştırmacılar ve Birimleri
Suzan ÇEKİRDEK Fen Edebiyat Fakültesi/ Kimya
T.C.
GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ
Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu Sonuç Raporu
Proje No:2011/105
Projenin Başlığı
Hacimli Grup İçeren N-Heterosiklik Karben Komplekslerinin Sentezi Ve C-H Bağ Aktivasyon Reaksiyonlarındaki Aktivitelerinin İncelenmesi
Proje Yöneticisi Doç.Dr. Sedat YAŞAR
Birimi
Fen Edebiyat Fakültesi/ Kimya Araştırmacılar ve Birimleri
Suzan ÇEKİRDEK Fen Edebiyat Fakültesi/ Kimya
ÖZET*
Hacimli Grup İçeren N-Heterosiklik Karben Komplekslerinin Sentezi Ve C-H Bağ Aktivasyon Reaksiyonlarındaki Aktivitelerinin İncelenmesi
Son zamanlarda reaktif olmayan C-H bağlarının katalitik reaksiyonlar ile fonksiyonelleştirilmesi eczacılık, doğal ürünler, moleküler materyaller ve polimerler gibi ürünlerin sentezinde bir çığır açmıştır. sp2
Hibriti yapmış C-H bağının kararlılığına rağmen, C-H aktivasyonunun metaller ile kolay gerçekleştiğini ve reaksiyonun metal-karbon bağı veya metalosiklo türlerinin oluşumu, elektronca zengin türlerin metal merkezine oksidatif olarak katılımı ile veya σ-bağ metatezi ile gerçekleştiğini önceki çalışmalar ortaya koymuştur. Son yıllarda Ru(II) katalizörlerinin kullanılması sp2
C-H aktivasyon prosesinin daha iyi keşfedilmesine ve çapraz eşleşme C-C bağ oluşum reaksiyonları için kullanışlı uygulamaların bulunmasına önemli derecede katkı yapmıştır. Bu projeyi yapmaktaki amaç geçmişten günümüze gelmiş ve değişik katalizörler ile çalışılmış bu katalitik sistemde sentezini gerçekleştirdiğimiz Ru(II)-NHC katalizörlerimizin aktivite gösterip göstermediğini araştırmaktır. ―Hacimli grup içeren N-heterosiklik karben komplekslerinin sentezi ve C-H bağ aktivasyon reaksiyonlarındaki aktivitelerinin incelenmesi‖ başlıklı projede değişik sterik ve elektronik özelliklere sahip Ag-NHC ve NHC kompleksleri sentezlenmiş ve bu Ru-NHC komplekslerinin C-H bağ aktivasyon reaksiyonlarındaki aktiviteleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılmış ve sentezlenen Ru-NHC komplekslerin C-H bağ aktivasyon tepkimelerinde aktivite göstermediği belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: C-H bağ aktivasyonu, Rutenyum, N-heterosiklik karben
kompleksleri
* Bu çalışma Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından desteklenmiştir. (Proje No: 2011/105)
ABSTRACT*
Synthesis of N-Heterocyclic Carben Complexes Bearing Bulky Groups And Investigation of Activity on C-H Bond Activation Reaction
The catalytic functionalization of unreactive C−H bonds has recently brought a revolution in synthetic methodologies for the production of pharmaceuticals and natural products and for opening new routes to molecular materials and polymers. The catalytic C−H bond activation/functionalization still offers many challenges to overcome. In spite of the stability of sp2C−H bonds, early studies have revealed the relatively easy metal C−H bond activation to form metal−carbon bond and cyclometalated species via oxidative addition to electron-rich metal centers or σ-bond metathesis. Within the last few years the use of ruthenium (II) catalysts has tremendously contributed to the discovery of sp2C−H activation processes and useful applications for cross-coupling C−C bond formation. The aim of this project is to investigate the activities of synthesized ruthenium-NHC complexes in sp2C-H bond activation reaction. In the ―Synthesis of N-heterocyclic carbene complexes containing bulky groups and investigation of catalytic activities on C-H bond activation‖ entitled project, Ag-NHC and Ru-NHC complexes which have different steric and electronic properties were synthesized and on C-H bond activation activities investigated. Experimental results were compared with literature and determined that synthesized Ru-NHC complexes did not show any activity on C-H bond activation reaction.
ÖNSÖZ
Geçiş metal kompleksleri ile C-H bağ aktivasyon reaksiyonları son 10 yıldan beri oldukça yoğun çalışılmaktadır. Bu konuda bu kadar yoğun çalışmalar yürütülmesinin temel nedeni reaksiyon sonucunda elde edilen ürünlerin pek çok endüstri alanında sıklıkla kullanılan ürünler olmasıdır. Bu süre zarfında ilk oluşturulan kataliz sistemi ile bugün kullanılan sistemler arasında reaksiyonun gerçekleştirilme süresi, kimyasal kullanımı ve ürün dönüşümü bakımından muazzam gelişmeler kaydedilmiş ve optimum reaksiyon şartları belirlenmiştir. ―Yeşil kimya‖ nın önerildiği ve tercih edildiği son dönemlerde bu reaksiyonunun su gibi doğal ve toksin olmayan bir çözücü içerisinde gerçekleştirilmesi ve yüksek ürün elde edilmesi bu konuda atılan çok önemli adımlardan bir tanesidir. Bu yüzden çevreye duyarlı üretim süreçlerinin geliştirilmesi geleceğimiz açısından önem arz etmektedir. Bir kızıl derili atasözü der ki; ―Biz bu dünyayı dedelerimizden miras değil, torunlarımızdan ödünç aldık.‖
Üzerinde çalıştığımız proje ile bu konuya yeni bir yaklaşım getirmek istedik. Ancak sentezlediğimiz kompleksler ile yapılan çalışmaların bu alanda literatürde var olan çalışmalar ile rekabet edebilecek düzeyde olmaması sebebi ile projenin gerçek amacına ulaşamadık. Bu konu hakkındaki çalışmalarımız devam etmekte olup bu projenin ileride bu konu hakkında çalışma yapacak bilim insanlarına katkıda bulunması en büyük temennimizdir.
Bu projenin başlangıcından bitimine kadar emeği geçen herkese teşekkür ederiz. Ayrıca projenin gerçekleşmesinde maddi kaynak sağlayan Gaziosmanpaşa Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonuna en içten teşekkürlerimizi sunarız.
İÇİNDEKİLER
Sayfa
Özet………....i
Abstract……….ii
Önsöz ………...iii
İçindekiler Dizini ………..iv
Simge ve Kısaltmalar Dizini ………....v
Şekil ve Çizelgeler Dizini ……….vı 1.Giriş ………....1
2.Kaynak Özetleri ……….3
3.Materyal ve Yöntem ………21
3.1.NHC öncüllerinin sentezi için genel yöntem ………21
3.1.1. 1-(Metil)-3-(2-metilbenzil)imidazolyum klorür, 1a. ………22
3.1.2. 1-Metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum klorür, 1b ……….22
3.1.3. 1-Metil-3-(2-metoksietil)imidazolyum klorür, 1c ………23
3.1.4. 1-Metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum klorür, 1d ……….23
3.1.5. 1-Metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum klorür, 1e ………....23
3.2. Gümüş karben komplekslerinin sentezi için izlenen genel yöntem …………24
3.2.1. Kloro-[1-metil-3-(2-metilbenzil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I) …………25
3.2.2. Kloro-[1-metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I) .25 3.2.3. Kloro-[1-metil-3-(2-metoksietil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), ………...26
3.2.4. Kloro-[1-metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I) …….26
3.2.5. Kloro-[1-Metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I) …26 3.3. Rutenyum-NHC kompleksleri (3a-e) için sentez yöntemi ………..27
3.3.1.Dikloro-[1-metil-3-(2-metilbenzil)imidazolyum-2-iliden] (p-simen)rutenyum(II), 3a ………...27 3.3.2.Dikloro-[1-metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3b ………27 3.3.3. Dikloro-[1-metil-3-(metoksietil)imidazolyum-2-iliden] (p-simen)rutenyum(II), 3c ………...28 3.3.4.Dikloro-[1-metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3d ………...28 3.3.5.Dikloro-[1-metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3e ………...29 3.4.C-H aktivasyon Deneyleri ………29 4.Bulgular ve Tartışma ………...30
4.1. hidrojen transfer Deneyleri İçin Genel Yöntem ………..32
5.Sonuç ………....35
6.Kaynaklar ……….36
SİMGE VE KISALTMALAR DİZİNİ p- para o- orto σ- sigma - beta NHC N-heterosiklik karben DEC Dietilkarbonat
HASPO heteroatom- sübstitüye sekonder fosfin oksit
COD 1,5-siklooktadien
KOAc potasyum acetat
KOPiv potasyum pivalat
M mono ürün
ŞEKİL VE ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Şekil 2.1. ………...3 Şekil 2.2. ………...4 Şekil 2.3. ………...5 Şekil 2.4. ………...5 Şekil 2.5. ………...6 Şekil 2.6. ………...6 Şekil 2.7. ………...7 Şekil 2.8. ………...8 Şekil 2.9. ………...9 Şekil 2.10. ……….9 Şekil 2.11. ……….10 Şekil 2.12. ……….11 Şekil 2.13. ……….12 Şekil 2.14. ……….12 Şekil 2.15. ……….12 Şekil 2.16. ……….13 Şekil 2.17. ……….14 Şekil 2.18. ……….14 Şekil 2.19. ……….15 Şekil 2.20. ……….16 Şekil 2.21. ……….17 Şekil 2.22. ……….18 Şekil 2.23. ……….19 Şekil 2.24. ……….19 Şekil 2.25. ……….20 Şekil 3.1. ……...21 Şekil 3.2. ………..25 Şekil 3.4.1. ………29 Şekil 4.1.1. ………32 Çizelge 4.1. ………...30 Çizelge 4.2.1. ………32
1- GİRİŞ
Reaktif olmayan C-H bağlarının katalitik olarak fonksiyonelleştirilmesi eczacılık, doğal ürünler, moleküler materyaller ve polimerler gibi ürünlerin sentezinde son zamanlarda bir çığır açmıştır. C-H bağlarının C-C bağlarına dönüşümü regioslektif olarak pek çok klasik eşleşme reaksiyonu ile yapılabilir. Bu klasik eşleşme reaksiyonları organohalojenürler ile RM (M=Li, MgX, ZnX, BR2, SnR3) gibi organometalik bileşiklerin reaksiyonu sonucunda veya fonksiyonel bir alkenin organometalik bir bileşik ile Heck reaksiyonu sonucunda elde edilebilir. Önceleri palladyum ve rodyum gibi geçiş metalleri içeren kompleksler C-C bağ oluşumunu C-H aktivasyonu ile oldukça ılımlı koşullarda katalizleyebilmekteydiler (Davies ve ark., 2003; Fagnou ve ark., 2003; Lewis ve ark., 2008; Chen ve ark., 2009; Sun ve ark., 2010; Beck ve ark., 2010; Lyons ve ark., 2010; Sehnal ve ark., 2010; Colby ve ark., 2010; Bouffard ve ark., 2010). Bununla beraber pek çok değişik türdeki metal kompleksi bu tür reaksiyonlarda katalizör olarak kullanılmıştır (Sames ve ark., 2006; Bergman ve ark., 2007; McGlacken ve ark., 2009; Mkhalid ve ark., 2010; Messaoudi ve ark., 2010; Gunay ve ark., 2010; Wendlandt ve ark., 2011; Sun ve ark., 2011; Nakao, 2011). Son zamanlarda ise ucuz ve kolay sentezlenebilir rutenyum kompleksleri C-H bağların C-C bağlarına katalitik dönüşümlerini başarılı şekilde gerçekleştirmiştir (Kakiuchi ve ark., 2002; Murai ve ark., 2002; Kakiuchi ve ark., 2003; Kakiuchi ve ark., 2008; Ackermann ve ark., 2009, 2010, 2011).
C-H bağlarının katalitik olarak aktivasyonu veya fonksiyonelleştirilmesi günümüzde oldukça dikkat çekmektedir. sp2
hibriti yapmış C-H bağının kararlılığına rağmen, C-H aktivasyonunun metaller ile kolay gerçekleşmesini ve metal-karbon bağı veya metalosiklo türlerinin oluşumunu elektronca zengin türlerin metal merkezine oksidatif olarak katılımı ile veya σ-bağ metatezi ile gerçekleştiğini önceki çalışmalar açığa koymuştur (Dyker ve ark., 1999; Crabtree ve ark., 2001; Dupont ve ark., 2005; Yu ve ark., 2006; Hartwig ve ark., 2008; Djukic ve ark., 2009; Boutadla ve ark., 2009). Bununla beraber C-C bağ oluşum reaksiyonlarında organohalojenürlerin oksidatif katılımı veya doymamış substratların katılımı gibi reaksiyon basamakları hala zor gerçekleşen ve geliştirilmesi gereken katalitik basamaklar olarak karşımıza çıkmaktadır. Daha fazla substrat kombinasyonu ile yapılan C-C bağ oluşum reaksiyonları yeni
fonksiyonel grupların da bu reaksiyonlarda kullanılabileceğini göstermiştir. Bu reaksiyonlar çok az atık ve yan ürün oluşumu yönünden yeşil kimyaya çapraz eşleşme reaksiyonlarından daha fazla katkı sağlasa da kullanılan katalizör miktarı ve yeşil kimya çözücüleri dediğimiz su veya dialkil karbonat (DEC) gibi çözücülerden ziyade yüksek kaynama noktasına sahip çözücülerin kullanılması sıkıntı yaratmaktadır. Oysa pek çok sp2 hibriti yapmış C-H bağı bu sistem ile başarılı şekilde fonksiyonelleştirilmiştir. sp3 Hibriti yapmış C-H bağlarının aktivasyon süreci başka bir ilgi çekici alandır (Bolig ve ark., 2007; Choi ve ark., 2009; Zhang ve ark., 2011; Li ve ark., 2011).
Palladyum ve rodyum katalizörleri ile sp2
hibritli C-H bağ aktivasyonu ucuz, aktif katalizör ve reaksiyonun farklı şekillerde geliştirilmesi gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır ( Davies ve ark., 2003; Fagnou ve ark., 2003; Lewis ve ark., 2008; Chen ve ark., 2009; Sun ve ark., 2010; Beck ve ark., 2010; Lyons ve ark., 2010; Sehnal ve ark., 2010; Colby ve ark., 2010; Bouffard ve ark., 2010). 1993‘den beri rutenyum(0) öncül katalizörleri ile yapılan çalışmalar yeni bir reaksiyonun keşfine yol açmıştır (Murai ve ark., 1993). Bu reaksiyon özellikle doymamış substrat kullanılan proseslerde rutenyum (0) metalinin C-H bağına yerleşmesi ile oluşan C-Ru-H türünün aktivitesi üzerinden yürümektedir (Wendlandt ve ark., 2011; Sun ve ark., 2011; Nakao, 2011). Son zamanlarda sentezi kolay ve oldukça kararlı rutenyum(II) katalizörlerinin kullanılması oldukça etkili, ucuz, ılımlı reaksiyon koşullarında başarılı olan bir katalitik sistemin keşfine yol açmıştır (Oi ve ark., 2001, 2002; Ackermann ve ark., 2005; Maseras ve ark., 2008). Rutenyum (II) katalizörlerinin katalitik başarısı, C-H bağlarının bölünmesi sonucunda metal içeren halkalı ürüne dönüşümün kolay olmasından dolayı olduğu düşünülmektedir. Ayrıca kullanılan yükseltgen reaktifler ile bu komlekslerin uyumunun yanında havada ve suda kararlı olmaları da bu komplekslerin aktivitelerinin yüksek olmasının sebepleri arasında düşünülebilir.
Ru(II) kompleks katalizörlerinin başarısı aynı zamanda oldukça farklı C-H bağ aktivasyon mekanizmasına bağlıdır. Bu mekanizmada herhangi bir oksidatif katılımdan
önce C-H bağının deprotonasyonunun olması reaksiyonu kolaylaştırdığı
düşünülmektedir. Aynı mekanizma Pd(II) türleri ile C-H aktivasyonunun rezonansa sahip olduğunu ve bu rezonansın C-H bağının metal veya metale bağlı ligant tarafından sağlandığı düşünülmektedir (Lane ve ark., 2005; Garcia-Cuadrado ve ark., 2007;
Lapointe ve ark., 2010; Ke ve ark., 2010; Davies ve ark., 2010; Balcells ve ark., 2010) Ru(II) C-H bağ aktivasyon prosesinin ise Ru(II) türünün ve in situ olarak karbonat ve karboksilatlara (Ackermann ve ark., 2008; Pozgan ve ark., 2009) koordinasyonu ile gerçekleştiği düşünülmektedir.
Son yıllar içerisinde Ru(II) katalizörünün kullanılması sp2
C-H aktivasyon prosesinin daha iyi keşfedilmesini ve çapraz eşleşme C-C bağ oluşum reaksiyonları için kullanışlı uygulamaların bulunmasına önemli derecede katkı yapmıştır. Bu projeyi yapmaktaki amaç geçmişten günümüze gelmiş ve değişik katalizörler ile çalışılmış bu katalitik sistemde sentezini yaptığımız Ru(II)-NHC katalizörlerimizin C-H bağ aktivasyon reaksiyonlarında aktivite gösterip göstermediğini araştırmaktır.
2- KAYNAK ÖZETLERİ
In situ olarak hazırlanmış Ru(0) türlerinin aksine, Ru(II) ve Ru(III) kompleksleri genellikle havada ve suda kararlıdırlar. Bu özellik bu tür komplekslerin pek çok katalitik organik sentezde kullanılmalarına olanak sağlamıştır (Murahashi ve ark., 2004; Bruneau ve ark., 2004). Bu konudaki ilk örnek furan ve tiyofenlerin etanol içerisinde [RuCl2(C6H6)]2 ve RuCl2(norbornadien)2 veya daha basit katalizör olan RuCl3.xH2O katalizörleri varlığındaki alkilasyonu (C-H aktivasyonu) ile C-C bağ oluşum reaksiyonlarıdır (Dixneuf ve ark., 1986). Reaksiyon şekil 1.1 de gösterildiği gibi karbonilasyon sonucunda (heteroaril) C2-Ru bağının oluşumuyla başlar. Aldehitin katılması ile devam eder fakat verim düşüktür.
Ru(II) katalizörü ile aril halojenürler kullanarak fenil pridinin orto-arilasyonu 2001 de gerçekleştirilmiştir (şekil 2.2)(Oi ve ark., 2001, 2002; Ackermann ve ark., 2005; Maseras ve ark., 2008).
Şekil 2.2 Oi ve Inoue‘nun yaptığı C-H aktivasyonu
Diğer Ru(II) öncül katalizör türleri olan RuCl2(PPh3)3 ve [RuCl2(COD)]n /4 PPh3 kompleskler de benzer aktivite göstermişlerdir. PPh3 ligantının metal merkezine bağlanması daha iyi olduğundan fosfit ve difosfin ligantlarına göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Bu durumun ArBr nin oksidatif katılım basamağında kolaylık sağlamasından ileri geldiği düşünülmektedir. Aril halojenürlerin bu reaksiyondaki aktivite sıralaması PhPr > PhI > PhOTf >>PhCl şeklindedir.
Sübstitüye fenil pridinlerin mono arilasyonu yüksek verimde seçimli şekilde gerçekleşmektedir. Bunun nedeni pridine bağlı olan fenil halkasının sterik olarak engelli olmasıdır. Bu sterik engel diarilasyona mani olmaktadır (şekil 2.3).
Şekil 2.3
2002 yılında Oi ve Inoue iminlerin direk arilasyonunu Ru(II) katalizörü ile aril halojenürlerin varlığında gerçekleştirmiştir (Şekil 2.4)(Oi ve ark., 2001, 2002).
Şekil 2.4.
Oi ve arkadaşları (2005), aynı zamanda katalitik Z-seçici (E)-2-alkenilpridinin aril halojenürler ile [RuCl2(C6H6)]2/4PPh3 kompleksi varlığında NMP içerisindeki arilasyonunu da araştırmışlardır. Bu katalitik sistem pek çok sübstitüye 2-alkenilpridinin
farklı steroizomerlerinin eldesinde Heck reaksiyonundan oldukça iyi olduğunu belirtmişlerdir (Şekil 2.5).
Şekil 2. 5.
Bu reaksiyon için aril halojenürün oksidatif olarak Ru(II) ye katılımı ve olefinin -cis-rutenasyonu ve ardından redüktif eliminasyonun gerçekleştiği öngörülmektedir. Ancak, son yıllardaki mekanistik çalışmalar (Ackermann ve ark., 2005; Maseras ve ark., 2008), başka bir olasılığı yüksek mekanizmanın daha olduğunu göstermektedir. Bu mekanizmada karbonat tarafından oluşturulan -cis-rutenasyonu ilk olarak gerçekleşmekte daha sonra ise aril halojenürün oksidatif katılımı gerçekleşmektedir (şekil 2.6).
oksazol arenlerin arilsayonu da bu sistem ile başarılı şekilde gerçekleştirilmiştir. 2-fenil-2-oksazolün brom benzen ile Ru(II) katalizörğündeki arilasyonu %60 oranında mono ve di arillenmiş ürün karışımı ile sonuçlanmıştır (Oi ve ark., 2005). Brom benzenin aşırısı kullanıldığında ise diarillenmiş ürün tek ürün olarak elde edilmiştir (şekil 2.7). Oksazol halkasında herhangi bir sübstitüentin olması arilasyonu olumsuz etkilemektedir. Bu durum 5- yada 4- pozisyonuna bağlı olan metil grupları ile sterik etkileşmeden kaynaklanmaktadır. Bu sterik etkileşim azot atomunun Ru kompleksine bağlanmasını engellemektedir. Fenil halkasındaki meta- pozisyonuna bağlı olan metil veya trifloro metil grubu mono arillenmiş ürünün oluşumuna neden olmaktadır.
Şekil 2.7
Oi-Inoue grubu (2008), Ru(II)/PPh3 katalitik sistemi ile fenilpridinin ve 2-pheniloksazollerin heteroarilasyonunu tyofenil, furanil, tyoazol ve pridinbomürler kullanarak gerçekleştirmişlerdir (şekil 2.8).
Şekil 2.8.
Yukarıda bahsettiğimiz fonksiyonel aren veya alkenlerin rutenyum(II)-katalizli arilasyonu için önerilen reaksiyon mekanizması şöyledir: Siklometallenmiş rutenyum(II) türünün oluşumunun ardından (hetero) aril halojenürlerin oksidatif katılımı ve ürünün redüktüf eliminasyonu sırasında gerçekleşmektedir. Burada kullanılan PPh3 ligantının rolü ise zor gerçekleşen oksidatif katılım basamağını kolaylaştırmak yada tercih edilebilir hale getirmektir. Bununla beraber bazı örneklerde diarillenmiş ürünün oluşumunu engellediği de düşünülmektedir. Bu anlamda monoarillenmiş ürünün seçimli olarak sentezini kolaylaştırmaktadır (şekil 2.9).
Şekil 2.9. Fonksiyonel aren veya alkenlerin rutenyum(II)-katalizli arilasyonu için
önerilen mekanizma
PPh3 ligandı ve Ru(II) katalizörü kullanılarak fenil pridinin orto arilasyonu başarılı şekilde gerçekleştirilerek dallanmış alil asetatlardan düz zincirli ürünler elde edilmiştir. Reaksiyon siklometalsyon ve ardından alil asetatın oksidatif katılımı sonucunda gerçekleşmektedir (şekil 2.10)(Oi ve ark., 2006)
Ackermann ve arkadaşları fonksiyonel arenlerin arilasyonunu rutenyum (II) katalizörleri ile fosfin oksitlerin varlığında gerçekleştirmiştir. Böylelikle rutenyum (II) türlerinin aktivasyonu gerçekleştirilmiş ve PPh3 kullanıldığı durumlardan daha aktif katalizör elde edilmiştir. Bu sistem reaktivitesi çok daha az olan aril klorürlerin kullanımını da kolaylaşmıştır (Oi ve ark., 2001) Özellikle (Ad2P(O)H) (10 mmol %) ile [RuCl2(p-simen)]2 (2.5 mmol %) ile oluşturulan sistemde oldukça iyi sonuçlar alınmıştır. Değişik aril klorürler kullanarak 2-fenilpridinin arilasyonu başarılı şekilde gerçekleştirilmiştir (şekil 2.11)(Ackermann, 2005).
Şekil 2.11.
Bu katalitik sistem kullanılarak ketiminlerin mono arilsayonu gerçekleştirilmiş ve karşılığı olan arillenmiş ketonlar elde edilmiştir (şekil 2.12) (Ackermann, 2005). Ketiminlerin arilasyonu için bu katalitik sistem Oi ve arkadaşları tarafından denenen Ru(II)/2 PPh3 katalizör sisteminden daha etkili sonuçlar vermiştir (Oi ve ark., 2001, 2002).
Şekil 2.12.
Bu katalizör sisteminde R2P(O)H ‗ın rolü basitce ligant öncülü veya anyonik fosfor ligant öncülü olarak görülebilir. Daha sonra Ru(II) katalizörleri ile karbonat ve benzeri türdeki moleküller kullanılarak yapılan C-H bağ aktivasyon çalışmaları ortaya çıkınca bu grubunda karbonatlarda olduğu gibi Ru(II) türüne koordine olup arenin C-H bağının deprotonasyonunu yine karboksilatlardaki gibi gerçekleştirdiği anlaşılmıştır (Ackermann ve ark., 2005; Maseras ve ark., 2008; Pozgan ve ark., 2009).
Bu aktif rutenyum katalizörü ile havada kararlı olan heteroatom- sübstitüye sekonder fosfin oksit (HASPO) kullanılarak oluşturulan katalizör sistemi 2-ariloksazolinlerin direk arilasyonunu oldukça az aktif olan aril tosilatlar ile başarı şekilde gerçekleştirmiştir. Bu katalitik sistem alken, ester, nitril ve keton gibi pek çok fonksiyonel gruptan oluşan substratları başarılı şekilde arilleyebilmektedir (şekil 2.13)(Ackermann ve ark., 2006).
Şekil 2.13.
Burada elektrofil seçilerek mono veya di arillenmiş ürünü seçimli olarak elde edebiliriz. Aril klorürler kullanılarak yapılan reaksiyonda diarillenmiş ürün, ariltosilatlar kullanıldığında ise mono arillenmiş ürün seçimli olarak elde edilmektedir (şekil 2.14)(Ackermann ve ark., 2006).
Şekil 2.14.
Fonksiyonel arenlerin ariltosilat kullanılarak in situ olarak oluşlurulan karboksilat-rutenyum(II) katalizörü ile arilasyonunu su içerisinde Ackermann ve arkadaşları tarafından gerçekleştirmiştir (Ackerman ve ark., 2012). Arenler ile fenollerin p-TsCl ve
K2CO3 varlığında azot içeren fonksiyonel grupların orto- C-H arailasyonu gerçekleşmektedir (şekil 2.15).
Şekil 2.15.
Rutenyum (II) katalizörleri ile katalizlenen reaksiyonların mekanizmalarını anlamak için uygun koşullarda aren de H/D değişimi gerçekleştirilerek aydınlatılmaya çalışılmıştır. Bu reaksiyon mekanizmasının ilk basamağında aril bromürün rutenyum(II) katalizörüne oksidatif olarak katılımı gerçekleşir. Daha sonra arenin elektrofilik sübstitüsyonu sonucunda Ru(IV) türü oluşmaktadır. Çok yakın zamanlarda yapılan çalışmalar ile mekanizmanın daha farklı olduğu görülmüştür. Bu mekanizmada areni içeren fonksiyonel grubun rutenyum merkezine bağlanarak metal içeren halkalı yapının oluştuğunu anlaşılmıştır (şekil 2.16)(Fernandez ve ark., 1999).
Şekil 2.16.
İkinci olarak bütün sp2
C-H aktivasyonları bir bazın varlığında yapılmaktadır ki bu baz genellikle karbonatlı tuzlardır. [RuCl2(p-simen)]2 ile M2CO3 ‗ın kullanıldığı reaksiyonlarda Ru(II) merkezine sadece NHC nin koordinasyonu değil karbonatında koordinasyonu gerçekleşmektedir (şekil 2.17)(Demerseman ve ark., 2006).
Şekil 2.17.
Fenil pridinin Ru(II) katalizörlüğündeki C-H aktivasyonunda karbonatın rolü değişik RuCl2(NHC)(arene) katalizörleri kullanılarak Özdemir ve arkadaşları (Yaşar ve ark., 2008) ve Peris ve arkadaşları (Peris ve ark., 2010) tarafından araştırılmıştır. Bu sistemlerde fenil piridinin diarilasyonu başarı ile gerçekleştirilmiştir ve karbonat C-H aktivasyonunun bir parçası olmuştur. Maseras ve arkadaşları tarafından yapılan DFT(yoğunluk fonksiyon teorisi) hesaplamalarına göre fenil pridinin RuCl2(NHC) birimine koordine olması ile (A) orto C-H pozisyonunda bir agostik bağ oluşumu gözlenir ve C-H bağının Ru metal merkezine oksidatif olarak katılımı sonucunda oluşacak olan (B) yapısı enerji bakımından mümkün değildir. Bu katılımın olması için +28.2 kcal.mol-1 kadar enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır (şekil 2.18)(Maseras ve ark., 2008).
Şekil 2.18.
Devam eden DFT çalışmaları koordinasyonca doygun olmayan (NHC)Ru(PyPh) kompleksi ile HOCO2- etkileştirildiğinde enerjice 22.9 kcalmol- kadar daha düşük bir C yapısının oluştuğunu göstermiştir. C yapısında koordine olmuş oksijen orto pozisyonundaki C-H ile zaten etkileşim halindedir ve hidrojenin aril halkasından deprotonasyonuna sebep olmaktadır (D). D yapısı enerji bakımından 13.9 kcalmol- lik bir enerji bariyerine sahiptir. C yapısından rutenyum içeren halkalı yapının oluşumu (E)
ekzotermik bir reaksiyon olup 13.7 kcalmol- enerji vermektedir (şekil 2.19) (Maseras ve ark., 2008).
Şekil 2.19.
Bu yüzden Ru (II) türleri ile sp2
C-H bağ aktivasyonunda metale bağlı olan baz tarafından C-H bağ deprotonasyonu sonucunda metal içeren halkalı yapının oluşumu ile sonuçlanması beklenmektedir. Bu Ru(II)-karbonat C-H bağ aktivasyonu/deprotonasyon prosesi Pd(II)-OAc türlerindede görülmektedir (Lafrance ve ark., 2006; Davies ve ark., 2005).
Hem karbonat hemde acetat ligantlarının bu katalitik sisteme etkisi Rennes grubu tarafından detaylı şekilde araştırılmıştır. Bu araştırmada [RuCl2(p-simen)]2 ile K2CO3 ve KOAc fenilpridinin katalitik arilasyonunda kullanılmıştır (şekil 2.20)(Maseras ve ark., 2008) .
Şekil 2.20.
İmidazolyum tuzunun varlığında NHC-H+
Cl-, NHC(N-heterosiklik karben öncülü) 10 saat sonunda PhBr ile fenil pridinin %100 oranında arillemiştir (Maseras ve ark., 2008)
3 eşdeğer K2CO3 varlığında herhangi bir fosfin veya NHC ligantı kullanmadan 2 saat içerisinde daha az aktif olan PhCl ile %100 dönüşüm elde edilmiştir. Fakat bu reaksiyon sonunca %21 oranında monoarillenmiş oluşmuştur (Pozgan ve ark., 2009).
10 mol % KOAc ile 3 eşdeğer K2CO3 varlığında PhCl ile 1 saat içerisinde % 100 dönüşüm ve diarillenmiş ürün elde edilmiştir (Pozgan ve ark., 2009).
Bu yüzden K2CO3 tek başına C-H arilasyonunu PPh3, NHC ve R2P(O)H den daha etkili gerçekleştirmektedir(Oi ve ark., 2001; Maseras ve ark., 2008; Ackermann, 2005). M2CO3 varlığında asetatın C-H aktivasyonunu oldukça etkili kıldığı ve PhCl ile bile oldukça tatmin edici sonuç alındığı görülmektedir.
[RuCl2(p-simen)]2 ile 4 eşdeğer KOAc tın NMP içerisinde oda sıcaklığında in situ olarak hazırlanmış Ru(OAc)2(p-simen) katalizörü izole edilmiş katalizör kadar aktiftir ve tercihen kullanılmıştır (Pozgan ve ark., 2009). Bu yöntem çeşitli poliheterosiklik
bileşiklerin veya tridentat ligantların K2CO3 bazı varlığında sentezini mümkün kılmıştır. (şekil 2.21).
Şekil 2.21.
Rutenyum(II) türleri ile NMP ve toluen gibi organik çözücülerde yapılan başarılı arilasyon sistemlerine rağmen bu katalitik sistemin daha çevreci çözücülerde gerçekleştirilebileceği de düşünülmüş ve araştırılmıştır. Ru(II) katalizörü heteroarenlerin C-H aktivasyonunu dietil karbonat (DEC) gibi çevreci bir çözücüde gerçekleştirmiştir. DEC içerisinde fenil pridinin tamamen di arillenmiş ürününü [RuCl2(p-simen)]2 varlığında 9 saat gibi bir sürede gerçekleştirmiştir. Bu katalitik sisteme asetamid yada pivalamid gibi kimyasalların eklenmesi ile %100 dönüşüm 2 saat gibi bir zaman içerisinde gerçekleşmiştir. Bu yüzden DEC kullanılarak yapılan arilasyon NMP kullanılarak yapılan arilasyondan daha yavaştır ancak DEC in çevreci ve toksin olmayan bir çözücü olması pek çok avantaj sağlamaktadır. Yine KOPiv arilasyon reaksiyonlarında KOAc dan daha iyi sonuç vermiştir. Bu şekilde oluşturulan kataliz sistemi reaksiyonun 120 oC yerine 80 oC gibi bir sıcaklıkta bile yüksek verimler ile gerçekleşmesine olanak sağlamıştır. Bu yüzden fenil piridinin ile diğer heteroaranlerin arilasyonu [RuCl2(p-simen)]2, KOPiv ve ko katalizör olarak DEC tan oluşturulan katalitik sistemden oluşturulmuştur (şekil 2.22)(Arockiam ve ark., 2009).
Şekil 2.22.
Rennes grubu fenil pridinin su içerisinde aril halojenürler ile arilasyonunu 100 o C de 2 saat içerisinde %100 verimle gerçekleştirmişlerdir (Arockiam ve ark., 2010). En iyi sonuç KOPiv (2 eşdeğer/rutenyum) kullanıldığında elde edilmiştir. Oysa KOAc ve K2CO3 daha az aktivite gösteren katalizörün oluşumuna neden olmuşlardır. Bu şartlar ile oluşturulan kataliz sisteminde 60 oC gibi düşük sıcaklıklarda hatta oda sıcaklığında daha uzun sürelerde reaksiyon gerçekleştirilmiştir. Bu reaksiyonda baz ve aril halojenürlerin aktiflik sırası etkisi K2CO3 > KHCO3 > K3PO4 sırasında, PhCl > PhBr > PhI sırasında değişmektedir (şekil 2.23)(Arockiam ve ark., 2010).
Şekil 2.23.
Ayrıca bu rutenyum(II)-pivalat katalitik sistemi su içerisinde NMP ye göre oldukça fazla aktif ve seçicidir. Su içerisindeki reaksiyonda di arillenmiş ürünün monoya oranı (100/0) iken NMP içerisinde (75/25), DEC içerisinde ise (55/45) dir. In situ olarak hazırlanmış [Ru(OPiv)2(p-simen)]2 kompleksi izole edilmiş kompleksten çok az aktivite eksikliği göstermektedir. Bu yüzden su içerisinde in situ olarak hazırlanmış katalizör tercih edilmiştir. Tris-1,2,3-heteroaril benzenler bu yöntem ile yüksek verim ile daha uzun reaksiyon süreleri içerisinde sentezlenmişlerdir (şekil 2.24)(Arockiam ve ark., 2010).
1,3,5-triklor benzenin 2-tolil piridin ile reaksiyonunda trispridil %77 verimle elde edilmiştir. Benzokinolin ile 24 saat içerisinde refluks şartlarında %45 verim elde edilmiştir. Aynı reaksiyonalr NMP içerisinde daha düşük verimler ile gerçekleştirilmiştir (şekil 2.25)(Arockiam ve ark., 2010).
3-MATERYAL VE YÖNTEM
3.1. NHC Öncüllerinin Sentezi İçin Genel Yöntem
Bu proje kapsamında değişik fonksiyonel atomları içeren hetero arenlerin Ru-NHC kompleksleri katalizörlüğünde arilsayonunu gerçekleştirebilmek için öncelikle heterosiklik karben öncüllerinin (NHC) sentezini gerçekleştirdik. Sentezlenen N-heterosiklik karben öncüllerinin, 1a-e, yapıları aşağıda verilmiş olup yapısal karakterizasyonları NMR ve elementel analiz gibi spektroskopik teknikler ile aydınlatılmıştır. Sentezlenen N-heterosiklik karben öncülleri şekil 3.1 de verilmiştir.
3.1.1. 1-(Metil)-3-(2-metilbenzil)imidazolyum klorür, 1a.
DMF (5 mL) içerisindeki 1-methyl imidazol (0.78 g, 10.0 mmol) çözeltisine 2-metilbenzil klorür (12.0 mmol) eklenerek 80 oC de 24 saat karıştırıldı. Dietilleter (10 mL) eklenerek havada kararsız oldukça hidroskopik koyu kahve renkli yağımsı madde elde edildi. Bu madde dietileter ile (3x 10 mL) yıkandı. Vakumda kurutuldu.
E.N = oda sıcaklığında sıvı. Verim: (1.77 g, 80 %) Bulunan: C, 64.78; H, 6.85; N: 12.68. Hesaplanan C12H15N2Cl: C, 64.71; H, 6.79; N, 12.58 % 1 H NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 2.26 [s, 3H, CH2C6H4(CH3)-2]; 4.04 [s, 3H, NCH3]; 5.51 [s, 2H, CH2C6H4(CH3)-2]; 7.11-7.23 [m, 5H, NCHCHN ve CH2C6H4(CH3)-2 ]; 7.69 [s, 1H, NCHCHN]; 10.59 [s, 1H, NCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 18.5 [CH2C6H4(CH3)-2]; 35.9 [NCH3]; 50.8 [CH2C6H4(CH3)-2]; 120.8, 123.2; 126.2, 129.0, 129.1 ve 130.1 [CH2C6(CH3)-2];130.5 ve 136.2 [NCHCHN]; 137.2 [NCHN]. 3.1.2. 1-Metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum klorür, 1b
DMF (5 mL) içerisindeki 1-methyl imidazol (0.78 g, 10.0 mmol) çözeltisine 3,4,5-trimetoksibenzil klorür (12.0 mmol) eklenerek 80 oC de 24 saat karıştırıldı. Dietilleter (10 mL) eklenerek havada kararsız oldukça hidroskopik sarı yağımsı madde elde edildi. Bu madde dietileter ile (3x 10 mL) yıkandı. Vakumda kurutuldu.
E.N = oda sıcaklığında sıvı. Verim: (2.5 g, 85 %). Bulunan: C, 56.36; H, 6.45; N: 9.38. Hesaplanan C14H19N2ClO3: C, 56.28; H, 6.41; N, 9.38 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 3.79 [s, 3H, CH2C6H2(OCH3)-4]; 3.86 [s, 6H, CH2C6H2(OCH3)-3,5]; 4.02 [s, 3H, NCH3]; 5.45 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 6.83 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 7.39 ve 7.46 [s, 2H, NCHCHN]; 10.48 [s, 1H, NCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 35.9 [NCH3]; 52.8 [CH2C6H2(OCH3)-4]; 55.8 [CH2C6H2(OCH3)-3,5]; 60.1 CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; [105.8, 121.2, 122.5; 128.1, [CH2C6(OCH3)3-3,4,5];137.1 ve 138.0 [NCHCHN]; 153.1 [NCHN].
3.1.3. 1-Metil-3-(2-metoksietil)imidazolyum klorür, 1c
DMF (5 mL) içerisindeki 1-methyl imidazol (0.78 g, 10.0 mmol) çözeltisine metoksietil klorür (12.0 mmol) eklenerek 80 oC de 24 saat karıştırıldı. Dietilleter (10 mL) eklenerek havada kararsız oldukça hidroskopik sarı yağımsı madde elde edildi. Bu madde dietileter ile (3x 10 mL) yıkandı. Vakumda kurutuldu.
E.N = oda sıcaklığında sıvı. Verim: (1.4 g, 82 %) Bulunan: C, 47.54; H, 7.35; N: 15.80. Hesaplanan C7H13N2OCl: C, 47.60; H, 7.42; N, 15.86 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 3.25 [s, 3H, CH2CH2OCH3]; 3.36 [t, J=4 Hz, 2H, CH2CH2OCH3]; 4.00 [s, 3H, NCH3]; 4.49 [t, J=4 Hz, 2H, CH2CH2OCH3]; 7.54 [s, 1H, NCHCHN]; 7.58 [s, 1H, NCHCHN]; 10.28 [s, 1H, NCHN]. 13C NMR (δ, 100 MHz, CDCl3): 36.4 [CH2CH2OCH3]; 49.6 [CH2CH2OCH3]; 59.0 [NCH3]; 70.1 [CH2CH2OCH3]; 123.2 [NCHCHN]; 137.7 [NCHN]. 3.1.4. 1-Metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum klorür, 1d
DMF (5 mL) içerisindeki 1-methyl imidazol (0.78 g, 10.0 mmol) çözeltisine 2,3,5,6-tetrametilbenzil klorür (12.0 mmol) eklenerek 80 oC de 24 saat karıştırıldı. Beyaz katı çöktü. Beyaz katı süzülüp dietilleter (3x10 mL) ile yıkandı. Etil alkol/eter ile yeniden kristallendirildi .Oluşan beyaz kristaller eter ile yıkanıp vakumda kurutuldu.
E.N = 222 oC. Verim: (1.3 g, 80 %) Bulunan: C, 68.10; H, 8.04; N: 10.68. Hesaplanan C15H21N2Cl: C, 68.04; H, 7.99; N, 10.58 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 2.18 ve 2.25 [s, 12H, CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 4.14 [s, 3H, NCH3]; 5.63 [s, 2H, CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 6.82 [s, 1H, CH2C6H(CH3 )-2,3,5,6]; 7.06 ve 7.47 [s, 2H, NCHCHN]; 10.76 [s, 1H, NCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 15.8 ve 20.4 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 36.7 [NCH3]; 48.8 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 120.6, 123.1, 128.0,133.9 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 134.1 ve 135.0 [NCHCHN]; 137.9 [NCHN]. 3.1.5. 1-Metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum klorür, 1e
2,3,4,5,6-pentametilbenzil klorür (12.0 mmol) eklenerek 80 oC de 24 saat karıştırıldı. Beyaz katı çöktü. Beyaz katı süzülüp dietilleter (3x10 mL) ile yıkandı. Etil alkol/eter ile yeniden kristallendirildi .Oluşan beyaz kristaller eter ile yıkanıp vakumda kurutuldu. E.N = 202 oC. Verim: (2.7 g, 90 %) Bulunan: C, 68.96; H, 8.36; N: 10.10. Hesaplanan C16H23N2Cl: C, 68.92; H, 8.31; N, 10.05 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 2.19 [s, 12H, CH2C6(CH3)-2,3,5,6]; 2.22 [s, 3H, CH2C6(CH3)-4]; 4.10 [s, 3H, NCH3]; 5.57 [s, 2H, CH2C6(CH3)-2,3,4,5,6]; 6.92 ve 7.66 [s, 2H, NCHCHN]; 10.12 [s, 1H, NCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 16.9[CH2C6(CH3)-2,3,5,6]; 17.1 [CH2C6(CH3)-4]; 36.9 [NCH3]; 49.1 [CH2C6(CH3 )-2,3,4,5,6]; 120.6, 123.5, 124.9,133.1 [CH2C6(CH3)-2,3,4,5,6]; 133.9 ve 136.7 [NCHCHN]; 137.1 [NCHN].
3.2. Gümüş karben komplekslerinin (2a-e) sentezi için izlenen genel yöntem:
Ru-NHC komplekslerini sentezi için transmetalasyon yöntemi uygun görülerek kullanılmıştır. Bu yöntem için öncelikle NHC öncüllerinin Ag-NHC kompleksleri sentezlenmiştir. Ag-NHC kompleksleri (2a-e), Ag2O ile 2 eşdeğer dialkil imidazolyum tuzlarının (1a-e) 20 mL kuru CH2Cl2 içerisinde bir gece oda sıcaklığında karıştırılması ile elde edilmiştir. Ag-NHC komplekslerinin moleküler yapısı, kütle ve elementel analiz sonuçlarına göre belirlendi. Oda sıcaklıgında bir gece karıştırılan çözelti selit üzerinden süzülüp dietil eter ile kristallendirildi. Sentezlenen Ag-NHC kompleksleri ve bunlardan sentezlenen Ru-NHC kompleksleri şekil 3.2 de gösterilmiştir.
Şekil 3.2. Sentezlenen Ag-NHC ve Ru-NHC kompleksleri 3.2.1. Kloro-[1-metil-3-(2-metilbenzil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), 2a En = 146-147 oC. Verim: (2.5 g, 76 %) Bulunan: C, 43.70; H, 4.23; N: 8.45. Hesaplanan AgC12H14N2Cl: C, 43.73; H, 4.28; N, 8.50 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 2.28 [s, 3H, CH2C6H4(CH3)-2]; 3.86 [s, 3H, NCH3]; 5.27 [s, 2H, CH2C6H4(CH3)-2]; 7.11-7.23 [m, 6H, NCHCHN ve CH2C6H4(CH3)-2 ]. 13C NMR (δ, 100 MHz, CDCl3): 19.6 [CH2C6H4(CH3)-2]; 39.0 [NCH3]; 54.0 [CH2C6H4(CH3)-2]; 121.0, 122.1; 126.9, 128.6, 129.1 ve 131.3 [CH2C6H4(CH3)-2];133.1 ve 136.6 [NCHCHN]; 180.7 [Ag-Ccarb]. 3.2.2. Kloro-[1-metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), 2b
En = 158-159 oC .Verim (3 g, 75 %) Bulunan: C, 41.39; H, 4.43; N: 6.88. Hesaplanan AgC14H18N2ClO3: C, 41.45; H, 4.47; N, 6.91 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 3.84 [m, 12H, NCH3 ve CH2C6H2(OCH3)3 -3,4,5]; 3.86 [s, 6H, CH2C6H2(OCH3)-3,5]; 5.17 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 6.52 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 7.01 [s, 2H, NCHCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 38.9 [NCH3]; 56.1 [CH2C6H2(OCH3)-4]; 56.4 [CH2C6H2(OCH3)-3,5]; 60.8 CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; [105.3, 121.1, 122.6; 131.1, [CH2C6(OCH3)3-3,4,5]; 153.6
[NCHCHN]; 180.2 [Ag-Ccarb].
3.2.3. Kloro-[1-metil-3-(2-metoksietil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), 2c
En = 74 oC. Verim: (2 g, 76 %) Bulunan: C, 29.62; H, 4.22; N: 9.81. Hesaplanan AgC7H12N2OCl: C, 29.66; H, 4.27; N, 9.88 %
1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl
3; Me4Si): 3.22 [s, 3H, CH2CH2OCH3]; 3.38 [t, J=4 Hz,
2H, CH2CH2OCH3]; 4.08 [s, 3H, NCH3]; 4.55 [t, J=4 Hz, 2H, CH2CH2OCH3]; 7.54-7.58 [m, 2H, NCHCHN]. 13C NMR (δ, 100 MHz, CDCl3): 36.9 [CH2CH2OCH3]; 50.0 [CH2CH2OCH3]; 59.6 [NCH3]; 72.1 [CH2CH2OCH3]; 123.6 [NCHCHN]; 181.2 [Ag-Ccarb].
3.2.4. Kloro-[1-metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), 2d
E.N = 185-186 oC. Verim: (0.28 g, 76 %) Bulunan: C, 48.52; H, 5.46; N: 7.58. Hesaplanan AgC15H20N2Cl: C, 48.48; H, 5.42; N, 7.54 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 2.16 ve 2.26 [s, 12H, CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 3.85 [s, 3H, NCH3]; 5.53 [s, 2H, CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 6.55 [s, 1H, CH2C6H(CH3 )-2,3,5,6]; 6.91 ve 7.05 [s, 2H, NCHCHN]. 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 15.8 ve 20.5 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 39.1 [NCH3]; 50.1 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 120.2, 121.6, 130.1,132.7 [CH2C6H(CH3)-2,3,5,6]; 133.8 ve 134.7 [NCHCHN]; 180.1 [Ag-Ccarb]. 3.2.5. Kloro-[1-Metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum-2-iliden]gümüş(I), 2e
E.N = 222-223 oC. Verim: (0.3 g, 82 %) Bulunan: C, 49.88; H, 5.79; N: 7.32. Hesaplanan AgC16H22N2Cl: C, 49.83; H, 5.75; N, 7.26 % 1 H NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 2.22 [s, 6H, CH2C6(CH3)-2,3,5,6]; 2.25 [s, 6H, CH2C6(CH3)-2,3,5,6]; 2.29[s, 3H, CH2C6(CH3)-4]; 3.86 [s, 3H, NCH3]; 5.36 [s, 2H, CH2C6(CH3)-2,3,4,5,6]; 6.60 ve 6.90 [s, 2H, NCHCHN]; 13C NMR (δ , 100 MHz, CDCl3): 16.8[CH2C6(CH3)-2,3,5,6]; 17.3 [CH2C6(CH3)-4]; 39.0 [NCH3]; 50.7 [CH2C6(CH3)-2,3,4,5,6]; 120.1, 121.3, 127.5 [CH2C6(CH3)-2,3,4,5,6]; 133.5 ve 136.4 [NCHCHN]; 181.4 [Ag-Ccarb].
3.3. Rutenyum-NHC kompleksleri (3a-e) için sentez yöntemi:
Ru-NHC kompleksleri (3a-e), Ag-NHC kompleksleri ile transmetalasyon sonucunda elde edilmiştir. Ag-NHC kompleksleri [RuCl2(p-simen]2 ile diklorometan içerisinde karanlıkta 24 saat oda sıcaklığında karıştırılıp selit üzerinden süzülerek elde edildi. Elde edilen katı diklorometan-eter ile kristallendirildi.
3.3.1. Dikloro-[1-metil-3-(2-metilbenzil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3a En = 207-208 oC . Verim (0.3 g, 60 %). Bulunan: C, 53.70; H, 5.78; N: 5.85. Hesaplanan RuC23H28N2Cl2: C, 53.66; H, 5.73; N, 5.65 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 1.25 [d, J = 6.9 Hz, 6H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.03 [s, 3H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.40 [s, 3H, CH2C6H4(CH3)-2]; 2.88 [h, J = 6.9 Hz, 1H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 4.07 [s, 3H, NCH3]; 4.92 [s, 2H, CH2C6H4(CH3)-2]; 5.30 and 6.12 [d, 4H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 6.91 and 7.06 [d, J = 2 Hz, 2H, NCHCHN]; 7.14-7.25 [m, 4H, CH2C6H4(CH3)-2 ]. 13 C{H}NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 18.6 [p CH3C6H4CH(CH3)2]; 19.4 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 30.7 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 39.8 [CH2C6H4(CH3)-2], 52.7 [NCH3]; 76.6 [CH2C6H4(CH3)-2]; 98.6, 107.8, 123.5, 123.9 [NCHCHN and p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 125.9, 126.3, 127.7, 130.6, 135.7 and 136.6 [CH2C6H4(CH3)-2]; 174.6 (Ru–Ccarb). 3.3.2. Dikloro-[1-metil-3-(3,4,5-trimetoksibenzil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3b
En= 196-197 oC .Verim: (0.4 g, 71 %). Bulunan: C, 50.68; H, 5.60; N: 4.89. Hesaplanan RuC24H32N2Cl2O3: C, 50.70; H, 5.67; N, 4.93 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 1.25 [d, J = 6.9 Hz, 6H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.09 [s, 3H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.97 [h, J = 6.9 Hz, 1H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 3.84 [s, 6H, CH2C6H2(OCH3)3-3,5]; 3.85 [s, 3H, CH2C6H2(OCH3)3-4]; 4.05 [s, 3H, NCH3]; 5.10 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 5.40 ve 5.98 [d, 4H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 6.65 [s, 2H, CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 6.89 ve 6.99 [s, 2H,
NCHCHN]; 13 C{H}NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 18.8 [p CH3C6H4CH(CH3)2]; 30.9 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 39.8 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 55.0 [CH2C6H2(OCH3)3-4]; 56.4 [CH2C6H2(OCH3)3-3,5]; 60.9 [NCH3]; 76.6 [CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 99.2,103.2, 105.6, 108.9 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 122.5 123.8 [NCHCHN]; 132.5, 137.7, 153.5 [CH2C6H2(OCH3)3-3,4,5]; 174.4 (Ru–Ccarb). 3.3.3. Dikloro-[1-metil-3-(metoksietil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3c
En=146-147 oC. Verim (0.33 g, 75 %). Bulunan: C, 45.69; H, 5.78; N: 6.22. Hesaplanan RuC17H26N2Cl2O: C, 45.74; H, 5.87; N, 6.28 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 1.26 [d, J = 6.9 Hz, 6H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.10 [s, 3H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.93 [h, J = 6.9 Hz, 1H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 3.33 [s, 3H, CH2CH2(OCH3)]; 3.71 [m, 2H, CH2CH2(OCH3)]; 3.99 [s, 3H, NCH3]; 4.26 and 4.76 [m, 2H, CH2CH2(OCH3)]; 5.15 ve 5.42 [m, 4H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 6.97 [d, J = 2 Hz, 1H, NCHCHN]; 7.32 [d, J = 2 Hz, 1H, NCHCHN]. 13 C{H}NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 18.5 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 30.7 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 39.5 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 51.5 [CH2CH2(OCH3)]; 53.48 [CH2CH2(OCH3)]; 58.8 [CH2CH2(OCH3)]; 73.2 [NCH3]; 82.6, 85.1, 99.5, 108.6 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 122.8 ve 123.6 [NCHCHN]; 173.7 (Ru–Ccarb). 3.3.4. Dikloro-[1-metil-3-(2,3,5,6-tetrametil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3d
E.N = 211-212 oC. Verim: (0.28 g, 52 %) Bulunan: C, 56.45; H, 6.36; N: 5.34. Hesaplanan RuC25H33N2Cl2: C, 56.28; H, 6.23; N, 5.25 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 1.32 [d, J = 6.9 Hz, 6H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.22-2.24 [m, 15H, p-CH3C6H4CH(CH3)2 ve 2,3, 5,6-CH2C6(CH3)5]; 2.98 [h, J = 6.9 Hz, 1H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 4.1 [s, 3H, NCH3]; 5.26 ve 5.47 [m, 6H, CH2C6(CH3)5 ve p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 6.39 [s, 1H, NCHCHN]; 6.76 [s, 1H, NCHCHN].
13 C{H}NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 16.0 [2,3,5,6-CH2C6(CH3)5 ve [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 17.1 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 29.1 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 49.3 [NCH3]; 76.0 [CH2C6(CH3)5]; 83.2, 98.4, 106.1 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 121.3, 121.4 ve 128.2[CH2C6(CH3)5]; 131.3 ve 133.1 [NCHCHN]; 170.3 (Ru–Ccarb). 3.3.5. Dikloro-[1-metil-3-(2,3,4,5,6-pentametil)imidazolyum-2-iliden](p-simen)rutenyum(II), 3e
E.N = 217-218 oC. Verim: (0.3 g, 54 %) Bulunan: C, 57.01; H, 6.95; N: 5.30. Hesaplanan RuC26H36N2Cl2: C, 56.93; H, 6.61; N, 5.11 % 1H NMR (δ, 400 MHz, CDCl 3; Me4Si): 1.30 [d, J = 6.9 Hz, 6H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 2.24 [m, 18H, p-CH3C6H4CH(CH3)2 ve 2,3,4,5,6-CH2C6(CH3)5]; 2.97 [h, J = 6.9 Hz, 1H, p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 4.04 [s, 3H, NCH3]; 5.28 ve 5.51 [m, 6H, CH2C6(CH3)5 ve p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 6.41 [s, 1H, NCHCHN]; 6.81 [s, 1H, NCHCHN]. 13 C{H}NMR (δ, 400 MHz, CDCl3; Me4Si): 16.2 [2,3,4,5,6-CH2C6(CH3)5 ve [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 18.5 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 30.2 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 50.1 [NCH3]; 76.3 [CH2C6(CH3)5]; 83.6, 98.7, 106.9 [p-CH3C6H4CH(CH3)2]; 120.3, 121.6 ve 128.1[CH2C6(CH3)5]; 132.3 ve 135.1 [NCHCHN]; 171.3 (Ru–Ccarb). 3.4. C-H Aktivasyon Deneyleri
Sentezi gerçekleştirilen Ru(II)-NHC komplekslerinin katalitik olarak C-H aktivasyon reaksiyonlarındaki aktiviteleri araştırılmıştır. Bu kompleksler kullanılarak oluşturulan kataliz sistemleri daha önce literatürde var olan ve en çok kullanılan yaygın sistemdir. Kullanılan kataliz sistemi aşağıdaki şekil 3.2.1. de gösterilmiştir.
Şekil 3.2.1. 3a-e komplekslerinin aktivitesini belirlemek için kullanılan C-H
4-BULGULAR VE TARTIŞMA
Sentezlenen Ru-NHC kompleksleri, 3a-e, kullanılarak 2-fenil piridinin C-H aktivasyon deney sonuçlar çizelge 4.1 de gösterilmiştir.
Çizelge 4.1. 3a-e kompleksleri ile yapılan C-H aktivasyon deneyleri
aDeney no Katallizör Ar-X Çözücü Süre (saat) %Dönüşüm(M/D)
1 3a Ar-Br su 1 0/0 2 3b Ar-Br su 1 0/0 3 3c Ar-Br su 1 0/0 4 3d Ar-Br su 1 0/0 5 3e Ar-Br su 1 0/0 6 3a Ar-Cl NMP 2 1/1 7 3b Ar-Cl NMP 2 1/0 8 3c Ar-Cl NMP 2 1/1 9 3d Ar-Cl NMP 2 1/1 10 3e Ar-Cl NMP 2 1/0
11 [RuCl2(p-simen)]2 Ar-Br Su 1 25/24
12 - Ar-Cl su 1 0/0
13 RuCl3.xH2O Ar-Cl NMP 2 1/3
14b 3a Ar-Cl NMP 2 0/0
a
Deney koşulları: 3a-e (%5 mol), 2-fenil pridin(0.5 mmol), Ar-X( 1.25 mmol), K2CO3 (3 eq.), KOAc (%20 mol), Su veya NMP (2 mL), 100 oC, b KOAc yok
Elde edilen sonuçlara göre sentezi ve karakterizasyonları yapılmış Ru-NHC kompleksleri, (3a-e), literatürde var olan çalışmalarda kullanılan yöntemler ile C-H bağ
aktivasyon tepkimelerinde aktivite göstermemiştir. Değişik çözücü ve sürelerde denenen reaksiyonlarda maalesef sonuç elde edilememiştir. Yaşar ve ark. (2008) tarafından literatürde izole edilen Ru-NHC kompleksleri ile yapılan C-H aktivasyon deneyi uzun sürelerde ve NMP çözücüsü içerisinde denemiş ve yüksek verimler elde edilmiştir. Son yıllarda yapılmış olan çalışmalar ile beraber reaksiyon sürelerinin kısalması ve su gibi organik çözücülerin kullanılması ile beraber C-H aktivasyon deneylerinde oldukça fazla ilerleme kaydedilmiştir. Sentezlenen yeni Ru-NHC komplekslerinin bu son yapılan çalışmalar ile rekabet edip edemeyeceğini anlamak için tablada özetlenen şartlarda bu sentezlenen kompleksler denenmiş ve sonuç literatürde var olan çalışmalardan başarısız olmuştur. Komplekslerin bu reasksiyonda aktivite göstermemesinin nedeni bulmak yada tahmin edebilmek için C-H aktivasyon deneyinin mekanizması incelememiz gerekir. Bu mekanizmada Ru(II)-NHC kompleksine öncelikle 2-fenil pridinin katılarak rutenyumlu halkanın oluşması ve ardından Ar-X ün oksidatif olarak katılımının gerçekleşmesi gerekmektedir. Ortama eklenen KOAc ile RuNHCKOAc türevi kompleksin oluşumunun sağlanması gerekir. Elde edilen sonuçlara göre sterik olarak büyük etkiye sahip 3a-e kompleksleri ile KOAc tın etkileşimi olmamakta veya fenil pridinin rutenyum kompleksine katılımı ile rutenyumlu halkanın oluşumu ve C-H aktivasyonu/deprotonasyonu gerçekleşmemektedir. Bu yüzden kullanılan komplekslerin bu katalitik reaksiyonda aktivite göstermediği düşünülmektedir. Sentezlenen bu kompleksler ile daha uzun sürelerde reaksiyon gerçekleştirilerek 2-fenil pridinin C-H aktivasyon reaksiyonu sonucunda mono ve diarillenmiş ürünlerinin sentezinin literatürde var olan ve oldukça etkili olan katalitik sistemler yanında tercih edilebilir bir yanı veya üstünlüğü olmadığından daha fazla bu deneyler ile zaman kaybedilmeyip bu komplekslerin aktivite gösterebileceği başka bir katalitik sistem incelenmiştir. Bu katalitik sistem Ru-NHC kompleksleri katalizörlüğünde ketonların alkollere indirgenmesidir. Yapılan denemelerde bu sentezlenen kompleksler oldukça iyi aktivite göstermiştir. Transfer hidrojenasyon olarak da bilinen bu katalitik sistemden elde edilen sonuçlar aşağıda gösterilmiştir. Hidrojen transfer reaksiyonlarında elde edilen sonuçlar oldukça iyi ve tatmin edicidir. Sonuçlar en kısa sürede uygun bir dergiye gönderilip yayımlanacaktır.
4.1. Hidrojen Transfer Deneyleri İçin Uygulanan Genel Yöntem:
N2 gazı atmosferi altında keton veya aldehit (1 mmol) ile rutenyum-NHC kompleksi (0.01 mmol) 4 mmol KOH içiren 5 mL i-PrOH çözeltisi içerisine eklenerek 80 oC de 30 dakika ısıtılıp oda sıcaklığına gelmesi beklendi. Soğuk çözelti silica gel üzerinden süzülüp uçucu çözücüler vakumda uzaklaştırıldıktan sonra % dönüşümler 1
H-NMR spektroskopisi, GC ve GC-MS spektroskopisi ile belirlendi.
Şekil 4.2.1. Hidrojen transfer katalitik sistemi
Çizelge 4.2.1 Keton ve aldehitlerin iso-PrOH içerisinde 3a-c kompleksleri ile
indirgenmesi
Deney No Katalizör Substrat a Dönüşüm %
1 3a 4-kloroasetofenon 100
2 3b 4-kloroasetofenon 97
3 3c 4-kloroasetofenon 92
5 3b 4-Metilasetofenon 10 6 3c 4-Metilasetofenon 89 7 3a Asetofenon 93 8 3b Asetofenon 96 9 3c Asetofenon 89 10 3a Siklohekzanon 100 11 3b Siklohekzanon 100 12 3c Siklohekzanon 100 13 3a 4-klorobenzaldehid 100 14 3b 4-klorobenzaldehid 100 15 3c 4-klorobenzaldehid 100 16 3a 4-Metilbenzaldehid 100 17 3b 4-Metilbenzaldehid 100 18 3c 4-Metilbenzaldehid 100 19 3a 4-kloroasetofenon 93c 20 3b 4-kloroasetofenon 97c 21 3c 4-kloroasetofenon 90c 22 3c 4-kloroasetofenon 14d 23 3b 4-kloroasetofenon 19d 24 3a 4-kloroasetofenon 1e
25 3b 4-kloroasetofenon 3e
26 3c 4-kloroasetofenon 1e
27 3c 4-kloroasetofenon 65b
28 Katalizör yok 4-kloroasetofenon 20f
29 Katalizör yok Asetofenon 15f
30 Katalizör yok Siklohekzanon 30f
aReaksiyon şartları: Reaksiyonda kullanılan substrate/catalyst/base(S/C/base) molar oranı (1 : 0.0075 : 4), i-PrOH (5 mL), KOH (4 mmol), 3a-c (0.0075 mmol), 80 o
C, 30 dakika. Dönüşümler GC and GC-MS ile belirlendi. (Her bir reaksiyon 3 kere tekrarlandı. b
Normal atmosferik koşullarda kurutulmamış 2-propanol kullanıldı, c 0.00375 mmol katalizör konsantrasyonu kullanıldı, d at 50 oC, e oda sıcaklığı, f katalizör kullanılmadı
5-SONUÇ
Bu çalışma sonucunda değişik sterik ve elektronik özelliklere sahip 5 farklı NHC öncülü (1a-e) ve bu öncüllerden sentezlenen Ag-NHC (2a-e) ile Ru-NHC kompleksleri (3a-e) sentezlenmiştir. Sentezi gerçekleştirilen Ru-NHC komplekslerinin C-H aktivasyon deneylerindeki aktiviteleri araştırılmış ve literatürde var olan çalışmalar ve katalizör sistemleri ile karşılaştırmaları yapılıp aktivite göstermediği görülmüştür. B planı olarak bu sentezlenen komplekslerin hidrojen transfer deneylerindeki aktiviteleri araştırılmış ve oldukça iyi sonuçlar elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar literatüre göre oldukça iyi ve tatminkârdır. Bu çalışma sonucunda elde edilen bulgular kısa sürede yayınlanacaktır. Sentezi gerçekleştirilen Ag-NHC komplekslerinin ise değişik medikal uygulamalarda gösterebileceği aktivitelerin incelenmesi ileriki günlerde yapılacak ve sonuçlar tatminkâr olması durumunda yayımlanacaktır.
6-KAYNAKLAR
Beck, E. M., Gaunt, M. J. 2010., Pd-Catalyzed C–H Bond Functionalization on the Indole and Pyrrole Nucleus.Top. Curr. Chem., (292), 85-121.
Lyons, T. W.; Sanford, M. S., 2010., Carbon hydrogen bond activation. Chem. Rev., (110), 1147-1169.
Sehnal, P.; Taylor, R. J. K.; Fairlamb, I. J. S., 2010., C—H Bond Activation in Transition Metal Species from a Computational Perspective. Chem. Rev., (110), 749-823.
Sun, C. L.; Li, B. J.; Shi, Z. J., 2010., Pd-catalyzed oxidative coupling with organometallic reagents via C–Hactivation. Chem. Commun., (46), 677-685.
Chen, X.; Engle, K. M.; Wang, D. H.; Yu, J. Q. 2009., Palladium(II)-Catalyzed C–H Activation/C–C Cross-Coupling Reactions: Versatility and Practicality. Angew. Chem., Int. Ed., (48), 5094-5115.
Colby, D. A.; Bergman, R. G.; Ellman, J. A., 2010., Rhodium-Catalyzed C−C Bond Formation via Heteroatom-Directed C−H Bond Activation. Chem. Rev. , (110), 624-655.
Bouffard, J.; Itami, K.,2010., Rhodium-catalyzed C-H bond arylation of arenes. Top. Curr. Chem., (292), 231-280.
Lewis, J. C.; Bergman, R. G.; Ellman, J. A., 2008., Direct Functionalization of Nitrogen Heterocycles via Rh-Catalyzed C−H Bond Activation. Acc. Chem. Res., (41), 1013-1025.
Fagnou, K.; Lautens, M., 2003., Asymmetric Synthesis with Chemical and Biological Methods. Chem. Rev., (103), 169.
Davies, H. M. L.; Beckwith, R. E., 2003., Carbene mediated C-H activation and insertion. J. Chem. Rev., (103), 2861-2878.
Wendlandt, A. E.; Suess, A. M.; Stahl, S. S., 2011., Copper-catalyzed aerobic oxidative C-H functionalizations: trends and mechanistic insights. Angew. Chem., Int. Ed., (50), 11062-11087.
Sun, C. L.; Li, B. J.; Shi, Z., 2011., Dierct C-H Transformation via Iron Catalysis. J. Chem. Rev., (111), 1293-1314.
Nakao, Y., 2011., Transition-Metal-Catalyzed C–H Functionalization for the Synthesis of Substituted Pyridines. Synthesis., 3209-3219.
Mkhalid, I. A. I.; Barnard, J. H.; Marder, T. B.; Murphy, J. M.; Hartwig, J. F., 2010., Chem. Rev., (110), 890.
Messaoudi, S.; Brion, J. D.; Alami, M., 2010., Transition-Metal-Catalyzed Direct C–H Alkenylation, Alkynylation, Benzylation, and Alkylation of (Hetero)arenes. Eur. J. Org. Chem. 2010, 6495-6516.
Gunay, A.; Theopold, K. H., 2010., C−H Bond Activations by Metal Oxo Compounds. Chem. Rev., (110), 1060-1081.
McGlacken, G. P.; Bateman, L. M., 2009., Recent advances in aryl–aryl bond formation by direct arylation. Chem. Soc. Rev., (38), 2447-1464.Bergman, R. G., 2007., Organometallic chemistry: C–H activation. Nature., (446), 391-394.
Godula, K.; Sames, D., 2006., C-H Bond Functionalization in Complex Organic Synthesis. Science, (312), 67-72.
Kakiuchi, F.; Kochi, T., 2008., Transition-Metal-Catalyzed Carbon-Carbon Bond Formation via Carbon-Hydrogen Bond Cleavage. Synthesis, (2008), 3013-3039.
Kakiuchi, F.; Chatani, N., 2003., Catalytic Methods for C H Bond Functionalization: Application in Organic Synthesis. Adv. Synth. Catal., (345), 1077-1101.
Kakiuchi, F.; Uetsuhara, T.; Tanaka, Y.; Chatani, N.; Murai, S., 2002., Ruthenium-catalyzed addition of olefinic C–H bonds in conjugate enones to acetylenes to give conjugate dienones. J. Mol. Catal. A: Chem., (182), 511-514.
Kakiuchi, F.; Murai, S., 2002., Catalytic C−H/Olefin Coupling. Acc. Chem. Res., (35), 826-834.
Ackermann, L., 2011., Carboxylate-Assisted Transition Metal-Catalyzed C–H Bond Functionalizations: Mechanism and Scope. Chem. Rev., (111), 1315-1345.
Ackermann, L.; Vicente, R., 2010., Ruthenium-Catalyzed Direct Arylations Through C–H Bond Cleavages. Top. Curr. Chem., (292), 211-229.
Ackermann, L.; Vicente, R.; Kapdi, A. R., 2009., Transition-Metal-Catalyzed Direct Arylation of (Hetero)Arenes by C H Bond Cleavage. Angew. Chem. Int. Ed., (48), 9792-9826.
Hartwig, J. F., 2008., Carbon–Heteroatom Bond Formation Catalysed by Organometallic Complexes. Nature, (455), 314-322.
Yu, J. Q.; Giri, R.; Chen, X., 2006., σ-Chelation-directed C–H functionalizations using Pd(II) and Cu(II) catalysts: regioselectivity, stereoselectivity and catalytic turnover, Org. Biomol. Chem., (4), 4041-4047.
Crabtree, R. H., 2001., Alkane C−H activation and functionalization with homogeneous transition metal catalysts: a century of progress – a new millennium in prospect. J. Chem. Soc., Dalton Trans., (17), 2437-2450.
Dyker, G., 1999., Transition Metal Catalyzed Coupling Reactions under C−H Activation. Angew. Chem., Int. Ed., (38), 1698-1712.
Djukic, J. P.; Sortais, J. B.; Barloy, L.; Pfeffer, M., 2009., Cycloruthenated Compounds – Synthesis and Applications. Eur. J. Inorg. Chem., (7), 817-853.
Boutadla, Y.; Al-Duaij, O.; Davies, D. L.; Griffith, G. A.; Singh, K., 2009., Mechanistic Study of Acetate-Assisted C−H Activation of 2-Substituted Pyridines with [MCl2Cp*]2 (M = Rh, Ir) and [RuCl2(p-cymene)]2. Organometallics, (28), 433-440. Dupont, J.; Consorti, C. S.; Spencer, J., 2005., The Potential of Palladacycles: More Than Just Precatalysts. Chem. Rev., (105), 2527-2572.
Zhang, S. Y.; Zhang, F. M.; Tu, Y. Q., 2011., Direct Sp3α-C-H activation and functionalization of alcohol and ether. Chem. Soc. Rev., (40), 1937-1949.
Li, H.; Lia, B. J.; Shi, Z. J., 2011., Challenge and progress: palladium-catalyzed sp3 C– H activation. Catal. Sci. Technol., (1), 191-206.
Choi, J.; Choliy, Y.; Zhang, X. W.; Emge, T. J.; Krogh- Jespersen, K.; Goldman, A. S., 2009., Cleavage of sp3 C−O Bonds via Oxidative Addition of C−H Bonds. J. Am. Chem. Soc., (131), 15627-15629.
Bolig, A. D.; Brookhart, M., 2007., Activation of sp3 C−H Bonds with Cobalt(I): Catalytic Synthesis of Enamines. J. Am. Chem. Soc., (129), 14544-14545.
Murai, S.; Kakiuchi, F.; Sekine, S.; Tanaka, Y.; Kamatani, A.; Sonoda, M.; Chatani, N., 1993., Efficient catalytic addition of aromatic carbon-hydrogen bonds to olefins. Nature, (366), 529-530.
Oi, S.; Fukita, S.; Hirata, N.; Watanuki, N.; Miyano, S.; Inoue, Y., 2001., Ruthenium Complex-Catalyzed Direct Ortho Arylation and Alkenylation of 2-Arylpyridines with Organic Halides. Org. Lett., (3), 2579-2581.
Oi, S.; Ogino, Y.; Fukita, S.; Inoue, Y., 2002., Ruthenium Complex Catalyzed Direct Ortho Arylation and Alkenylation of Aromatic Imines with Organic Halides. Org. Lett., (4), 1783-1785.
Ackermann, L.; Althammer, A.; Born, R., 2006., Catalytic Arylation Reactions by C H Bond Activation with Aryl Tosylates. Angew. Chem., (45), 2619-2622.
Ackermann, L., 2005., Phosphine Oxides as Preligands in Ruthenium-Catalyzed Arylations via C−H Bond Functionalization Using Aryl Chlorides. Org. Lett., (7), 3123-3125.
Ozdemir, I.; Demir, S.; Cetinkaya, B.; Gourlaouen, C.; Maseras, F.; Bruneau, C.; Dixneuf, P. H., 2008., Direct arylation of arene C-H bonds by cooperative action of NHCarbene-ruthenium(II) catalyst and carbonate via proton abstraction mechanism. J. Am. Chem. Soc., (130), 1156-1157.
Lapointe, D.; Fagnou, K., 2010., Overview of the Mechanistic Work on the Concerted Metallation–Deprotonation Pathway. Chem. Lett., (39), 1118-1126.
Ke, Z. F.; Cundari, T. R., 2010., Palladium-Catalyzed C-H Activation/C-N Bond Formation Reactions: DFT Study of Reaction Mechanisms and Reactive Intermediates. Organometallics, (29), 821.
Garcia-Cuadrado, D.; de Mendoza, P.; Braga, A. A. C.; Maseras, F.; Echavarren, A. M., 2007., Proton-Abstraction Mechanism in the Palladium-Catalyzed Intramolecular Arylation: Substituent Effects. J. Am. Chem. Soc., (129), 6880-6886.
Lane, B. S.; Brown, M. A.; Sames, D., 2005., Direct Palladium-Catalyzed C-2 and C-3 Arylation of Indoles: A Mechanistic Rationale for Regioselectivity. J. Am. Chem. Soc., (127), 8050-8057.
Davies, D. L.; Macgregor, S. A.; Poblador-Bahamonde, A. I., 2010., Computational study of ethene hydroarylation at [Ir(κ(2)-OAc)(PMe3)Cp]+.. Dalton Trans., (39), 10520-10527.
Balcells, D.; Clot, E.; Eisenstein, O., 2010., C—H Bond Activation in Transition Metal Species from a Computational Perspective. Chem. Rev., (110), 749-823.
Pozgan, F.; Dixneuf, P. H., 2009., Ruthenium(II) Acetate Catalyst for Direct Functionalisation of sp2-CH Bonds with Aryl Chlorides and Access to Tris- Heterocyclic Molecules. Adv. Synth. Catal., (351), 1737-1743.
Ackermann, L.; Vicente, R.; Althammer, A., 2008., Assisted Ruthenium-Catalyzed C−H Bond Activation: Carboxylic Acids as Cocatalysts for Generally Applicable Direct Arylations in Apolar Solvents. Org. Lett., (10), 2299-2302.
Jaouhari, R.; Guenot, P.; Dixneuf, P. H., 1986., Carbon–carbon coupling and alkylation of furan and thiophene, involving C–H bond activation, with ruthenium catalysts in alcohols. J. Chem. Soc., Chem. Commun., (16), 1255-1256.
Oi, S.; Sakai, K.; Inoue, Y., 2005., Ruthenium-Catalyzed Arylation of 2-Alkenylpyridines with Aryl Bromides: Alternative E,Z-Selectivity to Mizoroki−Heck Reaction. Org. Lett., (7), 4009-4011.
Oi, S.; Aizawa, E.; Ogino, Y.; Inoue, Y., 2005., Ortho-Selective Direct Cross-Coupling Reaction of 2-Aryloxazolines and 2-Arylimidazolines with Aryl and Alkenyl Halides Catalyzed by Ruthenium Complexes. J. Org. Chem., (70), 3113-3119.
Oi, S.; Funayama, R.; Hattori, T.; Inoue, Y., 2008., Nitrogen-directed ortho-arylation and -heteroarylation of aromatic rings catalyzed by ruthenium complexes. Tetrahedron, (64), 6051-6059.
Oi, S.; Tanaka, Y.; Inoue, Y., 2006., Ortho-Selective Allylation of 2-Pyridylarenes with Allyl Acetates Catalyzed by Ruthenium Complexes. Organometallics, (25), 4773-4778. Ackermann, L.; Pospech, J.; Potukuchi, H. K., 2012., Well-Defined Ruthenium(II) Carboxylate as Catalyst for Direct C–H/C–O Bond Arylations with Phenols in Water. Org. Lett., (14), 2146-2149.
Demerseman, B.; Mbaye, M. D.; Semeril, D.; Toupet, L.; Bruneau, C.; Dixneuf, P. H., 2006., Direct Preparation of [Ru(η2-O2CO)(η6-arene)(L)] Carbonate Complexes (L = Phosphane, Carbene) and Their Use as Precursors of [RuH2(p-cymene)(PCy3)] and [Ru(η6
-arene)(L)(MeCN)2][BF4]2: X-ray Crystal Structure Determination of [Ru(η2 -O2CO)(p-cymene)(PCy3)]·1/2CH2Cl2 and [Ru(η2-O2CO)(η6-C6Me6)(PMe3)]·H2O. Eur. J. Inorg. Chem., 1174-1181.
Yaşar, S.; Dogan, Ö.; Özdemir, I.; Çetinkaya, B., 2008., Ruthenium N-heterocyclic-carbene catalyzed diarylation of arene C-H bond. Appl. Organomet. Chem., (22), 314-318.
Arockiam, P.; Poirier, V.; Fischmeister, C.; Bruneau, C.; Dixneuf, P. H., 2009., Diethyl carbonate as a solvent for ruthenium catalysed C–H bond functionalisation. Green Chem., (11), 1871-1875.
Arockiam, P. B.; Fischmeister, C.; Bruneau, C.; Dixneuf, P. H., 2010., C H Bond Functionalization in Water Catalyzed by Carboxylato Ruthenium(II) Systems. Angew. Chem., (49), 6629-6632.
