708 Boliim 15 / Aromatik Bilesjklerin Tepkimeleri
15.28 A§agidaki tepkimelerin ana iiriinlerini belirtiniz.
(a) Stiren + HC1 — ►
(b) 2-Bromo-l-fenilpropan + C 2 H ? ONa — ►
(c) C 6 H 5 CH 2 CHOHCH 2 CH 3 "^'S
(d) (c)'nin Uriinii
(e) (c)'nin uriinii + H 2 —
Pi
(f) (c)*nin uriinii + H 2 (1 esdeger mol) ^zr
U)KMn0 4 .HCT.isi
(g) (f)'nin tiriinii (2)H;Q . ►
15.29 Benzenle ba§layarak, a§agidaki bile§iklerin her birinin sentezini tasarlayiniz.
15.31
15.32
15.33
HBr perQksi " er »
HA.
(a) Izopropilbenzen
(b) ter-Butilbenzen
(c) Propilbenzen
(d) Biitilbenzen
(e) l-ter-Butil-4-klorobenzen
(f) 1-Fenilsiklopenen
(g) f7w?.y-2-Fenilsiklopentanol
(h) m-Dinitrobenzen
(i) m-Bromonitrobenzen
(j) p-Bromonitrobenzen
(k) o-Klorobenzensiilfoik asit
(I) o-Kloronitrobenzen
(m)/77-Nitrobenzensiilfoik asit
15.30 Stirenle basjayarak, a§agidakilerden her birinin sentezini tasarlayiniz.
(a) C fi H s CHClCH 2 Cl
(b) C 6 H 5 CH 2 CH,
(c) C 6 H 5 CHOHCH 2 OH
(d) C 6 H 5 C0 2 H
(e) C 6 H 5 CHOHCH,
(f) C 6 H 5 CHBrCH,
(g) C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH
(h) C 6 H 5 CH,CH,D
(i) C 6 H 5 CH 2 CH 2 Br
0) C 6 H 5 CH 2 CH 2 I
(k) C 6 H S CH,CH 2 CN
(I) QH,CHDCH 2 D
(m)Sikloheksilbenzen
(n) C 6 H 5 CH 2 CH 2 OCH<
Toluenle basjayarak, a§agidakilerin her birinin sentezini tasarlayiniz.
(a) ra-Klorobenzoik asit (f) p-izopropiltoluen (p-kiimen)
(b) p-Metilasetol'enon (g) l-Sikloheksil-4-metilbenzen
(c) 2-Bromo-4-nitrotoluen (h) 2,4,6-Trinitrotoluen (TNT)
(d) p-Bromobenzoik asit (i) 4-Kloro-2-nitrobenzoik asit
(e) l-Kloro-3-triklorometilbenzen (j) l-Biitil-4-metilbenzen
Anilinle basjayarak. a§agidakilerin her birinin sentezini tasarlayiniz.
(a) p-Bromoanilin (d) 4-Bromo-2-nitroanilin
(b) o-Bromoanilin (e) 2.4.6-Tribromoanilin
(c) 2-Bromo-4-nitroanilin
A§agidaki her iki sentez de bas,ansiz olacaktir. Her birinde neyin yanlis, oldu-
gunu acjklayiniz.
NO,
1 ) HNO,/H,S0 4
2) CH-COCl/AICl.
3)Zn(Hg). HC1
CH,CH,
CH 2 CH,
CH = CH ?
( 1 ) NTBS. CCIj. i§ik
(2) NaOEt. ElOH. isi
(3) Br,, FeBr ;
Ek Problemler 709
15.34 Fenilbenzoatin bir halkasi digerinden daha kolay elektrofilik aromatik yer
degi§tirmeye ugrar. (a) Bu halka hangisidir? (b) Cevabinizi aciklayiniz.
15.35
15.36
15.38
Fenil benzoat
A§agidaki bile§ikler Br 2 ve FeBr 3 ile halka bromlamasina ugratildiklarinda
hangi uruniin (veya iiriinleri) olustnasini beklersiniz?
O
(a) (OV CH-<
Pek 50k polisiklik aromatik bilesjk Bradsher tepkimesi veya aromatik
siklodehidrasyon olarak bilinen halkala§ma tepkimesi ile sentezlenmi§tir. Bu
yontem 9-metilfenantrenin a§agidaki sentezi ile gosterilebilir.
9-Metilfenantren
Bu tepkimede arenyum iyonu bir ara iiriindiir ve son basamak alkolun
dehidrasyonunu icerir. Bradsher tepkimesi icin verilen yukandaki ornek i9in
mantikli bir mekanizma oneriniz.
G-I Bile§iklerinin yapilanni bulunuz.
der H : S0 4
60-65°C
OH
G
(C 6 H fi S,O s )
der UNO,
der tUSO,
II
(C 6 H 5 NS 2 O 10 )
HjO". H,0
(C 6 H 5 N0 4 )
2,6-Diklorofenol iki kene turiinlin (Amblyomma americanum ve A. macula-
turn) disjlerinden izole edilmistir ve bu maddenin bir seks cekicisi oldugu bi-
linmektedir. Her bir di§i keneden yakla§ik 5 ng 2,6-diklorofenol elde edilir.
Bu miktardan daha fazlasina ihtiyaciniz oldugunu varsaymiz ve bunun i^inde
2,6-dikloTofenolun fenolden baslayan bir sentezini tasarlayiniz {Ipucu: Fenol
100°C'da siilfolandigmda iiriin ba§hca /j-hidroksibenzensiilfonik asittir.)
710 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri
15.39
15.40
15.41
Hidrojen halojeniirun (hidrojen bromiir veya hidrojen klorur)
l-fenil-l,3-biitadiene katdmasi (sadece) l-fenil-3-halo-l-biiten verir. (a) Bu
iirunun olu§umunu aciklayan bir mekanizma yaziniz. (b) Bu. biitadien
sistemine 1.4 veya 1.2 katilmasi midir? (c) Tepkimenin Lirunii en kararli
karbokatyon ara urtinti olu§umu ile uyumlu mudur? (d) Tepkime kinetik
kontrollu mii yoksa denge kontrollii miidiir? A?iklayiniz.
2-Metilnaftalin toluenden a§agidaki tepkime sirasi ile sentezlenebiiir. Her bir
ara iiriinun yapisini yaziniz.
A1C1,
Toluen + siiksinik anliidrit ►
A
(C„H, 2 3 )
Zn(Hg)
HC1
B
fCuHwOj)
SOCK
-> C
(C„H, 3 CIO)
AIC1,
D
(C u H u O)
NaBR,
► E
(C„H 14 0)
H 2 SO.,
LSI
F
(C„H, 2 )
NBS
CCI.„ i§ik
G ~
IC„H„BD
NaOEt
EtOH
1SI
* 2-Metilnaftalin
Dimetilbenzenin (bir ksilen) halka nitrolanmasi sadece bir nitrodimetilbenzen
verir. Bu dimetilbenzenin yapisi nedir?
15.42 Asagtdaki tepkimeleri a9iklayan mekanizmalan yaziniz.
-H,0)
► fenantren
(b) 2CH,— C=CH 2
QH,
CH.OH
15.43
(a)
15.44
a-Tetralon ile ba§layarak a§agidakilerin her birini nasil sentezleyeceginizi gos-
teriniz (Altboliim 15.9).
OH
C 6 H 5
Fenilbenzen (C 6 H 5 — C 6 H 5 ) bile§igi bifenil olarak isimlendirilir ve halkalar
a§agidaki gibi numaralandinhr.
3 2 2' 3'
S 6 6' 5'
Substitiie bifeniller hakkinda a§agidaki sorulan cevaplamak i9in modeller
kullaniniz. (a) Belirli biiyiik gruplar orto konumlannin U9 veya dordiinde
bulunursa (yani, 2, 6. 2' ve 6') substitiie bifenil enantiyomerik yapilarda bu-
lunabilir. Enantiyomerik yapilarda bulunan bifenillere ornek. 2-N0 2 . 6-CO-.H,
2'-N0 2 , 6'-C0 2 H substitiientleri bulunduran bifenildir. (b) Bundan sorumlu
olan etkenler nelerdir. (b) 2-Br, 6-C0 2 H. 6'-H bulunduran bifenilin enanti-
yomerik yapilarda bulunmasini bekler misiniz? (c) 2-N0 2 , 6-N0 2 , 2'-C0 2 H,
6'-Br bulunduran bifenil enantiyomerik yapilara aynlamaz (yanlamaz) Ni9in?
Aciklayiniz.
EkProblemler 711
15.45 A-G Bilesjklerinin yapilanni (uygun oldugunda stereokimyasiyla) yaziniz.
O
A1C1, PCI, 2 NaNH,
(a) Benzen 4- CH,CH 2 CC1 ^ A ~IZ* B (C 9 H 10 C1 2 ) ~+
0°C v 9 10 2' mineral yag,
H 2 . Ni,B (P-2)
C (C 9 H 8 ) — ► D (C 9 H |0 )
{ipucit: C bilesjginin 'H NMR spektrumu 8 7,20'de bir coklu (5H) ve 8 2,0'da
bir birli (3H) i^erir.
(l)Li, siviNH,
(b) C ^j^5 ► E (C 9 H 10 )
Br,. CC1 4
(c) D 9 _-c r ► F + enantiyomer (ana liriinler)
Br,, CC1 4
(d) E -,_ s o c ► G + enantiyomer (ana iiriinler)
15.46 Sikloheksenin asetil kloriir ve A1C1 3 ile etkile§tirilmesi molekiil formula
C 8 H 13 C10 olan bir iiriin verir. Bu uriiniin bir baz ile etkile§tirilmesi ise
1-asetilsiklohekseni olu§turur. Bu tepkime siralarmin her iki basamagi i9in
mekanizma oneriniz.
15.47 ter-Biitil grubu, bazi aromatik bile§iklerin sentezlerinde bir kapatici grup
olarak kullanilir. (a) ter-Biitil grubunu nasil katarsiniz? (b) Nasil gikanrsiniz?
(c) Bir kapatici grup olarak te/--biitil grubunun SO3H grubuna gore olumlu yan-
Ian nelerdir?
15.48 Toluen oda sicakhginda siilfolandiginda (deri§ik H 2 S0 4 ile) tepkime uriiniiniin
yakla§ik %95'i orto ve para yer degi§tirme iiriinleridir. Daha yiiksek sicaklik
(150— 200°C) ve daha uzun tepkime siiresi uygulamrsa. Liriinun yakla§ik %95'i
meta (baglica) ve para yer degi§tirme iiriinudiir. Bu farkhhginin nedenini a9ik-
layimz. (ipucu: m-Toluensiilfonik asit en kararli izomerdir).
15.49 Bir C — D baginin kinlmasi bir C — H baginin kinlmasindan zordur ve SOIIU9-
ta C — D baglannin kinldigi tepkimeler, C — H baginin kinldigi tepkimeler-
den daha yavastir. Perdoteryobenzenin (C 6 D 6 ) normal benzenle (C 6 H 6 ) ayni
hizda nitrolandigi gozleminden hareket ettiginizde nasil bir mekanizma bil-
gisine ula§irsiniz.
15.50 Benzil bromiir veya allil bromiirden ba§layarak a§agidaki bile§iklerin her bi-
rini nasil sentezleyeceginizi gosteriniz.
(a) C 6 H 5 CH 2 CN (d) C 6 H 5 CHJ
(b) C 6 H 5 CH 2 OCH, (e) CH 2 =CHCH 2 N 3
(c) C 6 H 5 CH 2 2 CCH 3 (f) CH 2 =CHCH 2 OCH 2 OCH 2 CH(CH 3 ) 2
15.51 A, B ve C Bile§iklerinin yapilanni bulunuz?
Na „ NBS (CH,)^CuLi
Benzen SI v,nh,e.oh ^ A (CftHx) "ecu* B ( C 6H 7 Br) ■ >-C (C 7 H I0 )
15.52 1.1,1 -Trifeniletanolu eser miktarda kuvvetli asit iceren etanolle lsittiginizda
l-etoksi-l,l,l-trifenilmetan olu§ur. Bu uriiniin olu§umunu a^iklayan akla yatkin
bir mekanizma yaziniz?
15.53 (a) Bir S N 2 tepkimesinde a§agidaki halojeniirlerin hangisinin en etkin olmasi-
ni beklersiniz? (b) S N 1 Tepkimesinde hangisi en etkindir?
Cevaplarimzi agiklayimz.
CH,CH 2 CH=CHCH 2 Br CH 3 CH=CHCHBrCH 3 CH 2 =CHCBr(CH 3 ) 2
712 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri
15.54
15.55
Asetanilit asagidaki sirada bir seri tepkimeye sokulmu§tur. (a) der. H 2 S0 4 ;
(b) HNO„ isi; (c) H 2 0, H 2 S0 4 , isi sonra OH-. Son urunun "CNMR
spektrumu alti sinyal verir. Son urunun yapisini yaziniz.
Ligninler dogal bile§iklerle seliiloz liflerinin baglandigi pek 90k tipteki
kerestenin esas biles.enleri olan makromolekullerdir. Ligninler degi§ik kiiciik
molekiillerden (pek cogunda fenilpropan iskeleti olan) olusur. Bu oncii mole-
kiiller degisjk §ekillerde kovalent baglarla baglanmis, olarak bulunurlar ve
karma§ik olan ligninleri olustururlar. Lignin ozonlandiginda bircok iiriin elde
edilir. Bu bile§iklerden biri olan B bile§iginin olu§umunu aciklamak icin A,
lignin bilesjgi modeli olarak alinarak asagidaki tepkimelere maruz birakilmis,-
tir. B nin yapisi nasil olabilir?
CH,0
DNaBIL 2)0, 3)H,0 .
-+ ~> ^-►B
OH
*15.56
Gaz kromolografi-kiitle spektroskopisi (GC/MS) icin B'yi yeteri kadar ucucu
yapmak amaciyla (Altbolum 9.17) B once, M*. 308 m/z olan tris(C>-trimetilsi-
lil) tiirevine d6nii§tiirulur ["Tris", belirtilen kompleks grubun (ornegin. bura-
da trimetilsilil gruplan) iic tane oldugu anlamina gelir. Italik buyiik O bunlann
esas bile§igin oksijen atomlanna baglandigi ve hidrojen atomlannin yerini al-
digi anlamindadir. Benzer §ekilde on ek "bis" iki kompleks grubun varligini
belirtir ve "teteakis" (asagidaki soruda kullanilmi§tir) dort anlamina gelir. |
B'nin IR spektrumu 3400 cm -1 de genis, bir sogurma bandi: 'H NMR spektru-
mu 8 3.6 da bir tek coklu pik verir.
B'nin yapisi nedir?
Ligninde cok, sik rastlanan birim olan C bilesjgi model olarak kullanildigmda,
C ozonlamrsa D elde edilir. Degisjk yollarla. boyle bir lignin biriminin iic kar-
bon yan zincirinin stereokimyasimn. boyle bir yiikseltgenme esnasinda tama-
men degi§meden kaldigi tespit edilmi§tir.
OCH,
CH,0
CH 2 OH
CH.O
GC/MS'de. D M:'si 424 m/z olan tetrakis((9-trimetilsilil) tiirevine
d6nu§turulmii§tur. D'nin IR spektrumu 3000 cm "de (geni§, kuvvetli) ve
Ogrenme Grubu Problemleri 713
1710 cm~"de (kuvvetli) bandlar icerir. D'nin 'H NMR spektrumu, D 2 ile
etkile§tirildikten sonra. 8 3,7 de (coklu 3H) ve 8 4,2 de (ikili. 1H)
icermektedir. DEPT "C NMR spektrumlan 8 64 (CH 2 ). 5 75 (CH). 5 82 (CH)
ve 5 177'de (C) sinyaller vermi§tir.
D*nin yapisim stereokimyasiyla birlikte bulunuz?
1. Metabolik hizi diizenlemeye yardim eden bir tiroit hormonu olan tiroksinin yapi-
si, dogal tiroksinle ayni yapida oiduguna inanilan sentetik bir bile§ik ile
kar§ila§tinlarak kismen lay in edilmi^tir. Harington ve Barger'in tiroksinin
laboratuvar sentezinin son basamagi a§agida g6sterilmi§tir ve bu, bir elektrofilik
aromatik yer degi§tirme igerir. Bu basamak igin aynntih bir mekanizma yaziniz
ve iyot yer degi§tirrnesinin fenolik hidroksil grubuna gore nicin orto konumunda
oldugunu. aril eterin oksijenine gore orto konumda olmadigini aciklayiruz.
[Besinlerimizde (yani iyotlu tuzda) iyotun gerekli olmasinin bir nedeni tiroksinin
biyosentezi icin gerekli olmasidir.]
Ogrenme Grubu
Problemleri
l, HO'
->HO
CO,
I H,N J
Tiroksin
2. Toluen ve diger gerekli reaktiflerden 2-kloro-4-nitrobenzoik asiti sentezleyiniz.
3. A§agidaki sentez siirecinde E - L bilesjklerinin yapilarini bulunuz.
Br Br,
4
Br
dik
HBr
E — — ► F + G
(peroksii vok)
(C 8 H„Br) mezo rasemat
,,-BuOK. W"^
rcr-BuOH,
H
(C 8 H 12 )
+ 1
(I) O t
CO,El (2) NaHSO,
EtO,C
J
CH ;
A1C1.
K
(2) SOCI,
(C 19 H 2 ,0 3 ) (3) AlCl,"
(1) Zn(Hg),HCl, Zn(Hg). HCI.
geri sogntu geri sogutucu
allinda kavnatma alunda kaynalma
►L '
>CO,Et
C0 2 Et
CH,
Aldehitler ve Ketonlar I.
Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma
£ok Yonlu Bir Vitamin, Piridoksin (Vitamin B 6 )
Piridoksal fosfat (PLP) bir 90k enzim tarafindan yonetilen kimyanin tam merkezindedir.
Bir cogumuz koenzim piridoksal fosfati, gidamizda kendisinden tiiretilen piridoksin veya
vitamin B 6 ile olan yakin ilgisinden dolayi biliriz. Bugday, B 6 vitamini acisindan iyi bir
besin kaynagidir. Piridoksal fosfat (yukan kosedeki fotografta gosterilmi§tir) aldehit aile-
sinin bir iiyesi olmasina ragmen, biyolojik kimya i9erisine girdiginde, cogu kez, bir imin
olarak adlandinlan karbon-azot ikili bagina sahip, aldehit ile yakindan ili§kili bir fonksi-
yonel grup igerir. Bu boliim boyunca, aldehitleri, iminleri ve ilgili gruplari ogrenecegiz.
0"
O^ /
/ O-CH-
O
HO— CH,
Piridoksal fosfat
H
Piridoksin
714
PLP'nin yer aldigi bazi enzimatik tepkimeler; amino asitleri, sitrik asit ^evriminde ve
diger yollarda kullanilan ketonlara 9eviren transaminlemeler. histamin. dopamin ve se-
rotonin gibi sinir iletisjmcilerin biyosentezi igin amino asitlerin dekarboksillenmesi; ve
bakterideki hiicre duvarlannin biyosentezi icin gerekli oldugu gibi, amino asit stereomer-
kezlerinin rasemlenmesidii.
O
II
Transaminleme
o
o
o
o
R ^%H ^=!£H^ N^OH + *y^<m
H NH, H,N H H NH,
Bir a -amino asit
DekarboksiUeme
H NH,
Btitiin bu tepkimelerde, diger pek 50k tepkimede de, PLP'nin asd gbrevi elektron yo-
gunlugu i?in bir oluk gibi davranarak, karbanyon ara urtiniinu kararh hale getirmektir.
Bu dbnii§umlerin a§amalari daha sonra bu bbliimde (bkz. Altboliim 16.8) "Piridoksal
Fosfatin Kimyasi"nda daha aynntili agiklanacaktir. PLP'nin btitun tepkimeleri, biyolo-
jik siireclerin organik kimyayi nasi! uyguladiklannin §ahane ornekleridir.
16.1 GiRi§
En basit aldehit olan f'ormaldehit haric, biitiin aldehitler, bir tarafindan bir karbona
O
diger tarafindan bir hidrojene bagli bir karbonil grubuna.
karbonil grubu iki karbon atomu arasinda yer alir.
O O
H H
Formaldehit
R H
RCHO
Bir aldehit icin
genel formiiller
'C\. sahiptir. Ketonlarda
O
II
R^R'
RCOR'
Bir keton icin
genel formiiller
Onceki bbliimler bize karbonil bilesjkleri kimyasi hakkmda bir bngbrii§ vermisjer-
se de. §imdi onlarin kimyasi daha aynntdi olarak ele ahnacaktir. Bunun nedeni: Karbo-
nil grubunun kimyasi, sonraki boltimlerin pek cogunun kimyasinin merkezini olu§turur.
Bu bbliimde dikkatimiz, aldehitlerin ve ketonlann hazrrlanmasina, onlarin fiziksel
bzelliklerine ve bzellikle onlarin karbonil grubunda meydana gelen niikleofilik katilma
tepkimelerine odaklanacaktir. 17. Bbliimde, karbonil grubuna biti§ik karbon atomlann-
daki hidrojen atomlarimn asitliginden kaynaklanan aldehit ve ketonlann kimyasim 6g-
renecegiz.
715
716
Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleof'ilik Katilma
16.1 Giri§
16.2 Aldehitler ve
Ketonlann Adlandirilmasi
16.3 Fiziksel Ozellikleri
16.4 Aldehitlerin
Sentezleri
16.5 Ketonlann
Sentezleri
16.6 Karbon-Oksijen
Ikili Bagina Niikleofilik
Katilma
16.7 Alkollerin
Katilmasi: Yan-Asetaller
ve Asetaller
16.8 Amonyak
Tiirevlerinin Katilmasi
16.9 Hidrojen Siyaniir
Katilmasi
16.10 Yiliirlerin
Katilmasi: Wittig
Tepkimesi
16.11 Organometalik
Reaktiflerin Katilmasi:
Reformatsky Tepkimesi
16.12 Aldehitlerin ve
Ketonlann
Yiikseltgenmesi
16.13 Aldehitler ve
Ketonlar kin Kimyasal
Analizler
16.14 Aldehit ve
Ketonlann Spektroskopik
Ozellikleri
16.1 Aldehitler ve Ketonlarin Adlandirilmasi
IUPAC Sisteminde. alifatik aldehitler. ilgili alkanin sonuna -al eki getirilerek adlandi-
rilniar. Aldehit grubunun karbon atomlarmm ziiickiiiin ucunda olmasi gerektiginden,
yerini belirtmeye gerek yoktur. Ba§ka siibstitiientler varsa, bu durumda. karbonil grubu
karbon una 1 rakami verilir. Bircok aldehitin aynca yaygin adlan da vardir ve bunlar bu-
rada parantez icerisinde verilmistir. Bu yaygin adlar: ilgili karboksilik asitlerin yaygin
adlanndan (Altbolum 18.2A) turemi§tir, ve bunlardan bazilan IUPAC tarafindan kabul
edilebilir adlar olarak belirtilmistir.
O
H H
Metanal
(formaldehit)
O
CH,C— H
Etanal
(asetaldehit)
O
C1CH,CH,CH 2 CH,C — H
5-Kloropentanal
O
II
CH 3 CH 2 C— H
Propanal
(propiyonaldehit)
O
C 6 H 5 CH 2 C— H
Feniletanal
(fenilasetaldehit)
— CHO grubu bir halka sistemine bagli olan aldehitler karbaldehit son eki ilave edi-
lerek adlandirilirlar. Bazi ornekler a§agida verilmi§tir:
/
C
.0
H
Benzenkarbaldehit
(benzaldehit)
/
C
o
H
Sikloheksankarbaldehit
2-Naftalinkarbaldehit
C 6 H s CHO'nun yaygin adi olan benzaldehit. benzenkarbaldehitden cok daha sik kul-
lanilir ve bu kitapta biz bu adi kullanacagiz.
Alifatik ketonlar. ilgili alkanin adinin sonuna -on eki getirilerek adlandinhr. Zincir,
daha sonra. karbonil karbon una rntirnkun olan en ki'^uk sayi gelecek §ekilde numara-
landinlirve bu sayi onun yerini belirtmek icin kullanihr.
CH,CH,CCH,
II
Biitanon
fetil metil keton)
O O
CH 3 CCH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CCH 2 CH=CH,
2-Pentanon
(metil propil keton)
4-Penten-2-on
(l-penten-4-on degil)
(allil metil keton)
Ketonlarin yaygin isimleri (yukanda parantez icerisinde) basitce, karbonil grubuna
bagli iki grubun ayn ayn adlandirilmasi ve keton kelimesinin ayn bir kelime olarak ek-
lenmesiyle elde edilir.
16.3 Fiziksel Ozellikleri 717
Bazi ketonlar. IUPAC sisteminde de kabul edilen yaygin adlara sahiptir.
O
, ,9 /^ /C
o
CH,CCH 3
Aseton
(propanon veya
dimetil keton)
Asetofenon
(1-feniletanon veya
metil fenil keton)
Benzofenon
(difenilmetanun veya
difenil keton)
o
— CH grubu bir on ek olarak adlandinlmasi aerektiginde, metanoil veya formil
O
II
grubu adini alir. CH,C — grubuna ise etanoil veya asetil grubu (gofu zaman Ac ola-
O
rak kisaltilir) denir. Eger RC — grupian substituent olarak adlandinlacaksa, alkonoil
veya acjl grupian olarak adlandinhr.
2-Metanoilbenzoik asit 4-EtanoilbenzensiiIfonik asit
(o-formilbenzoik asit) (p-asetilbenzensiilfonik asit)
(a) C 5 H m O Formiiliine sahip yedi izomerik aldehit ve ketonun IUPAC turetme ad- -< Problem 16.1
lanni yaziniz. (b) C s H 8 formiiliine sahip ve bir benzen halkasi iceren turn aldehit
ve ketonlarin yapilanni ve adlanni (yaygin ve IUPAC turetme adlarmi) yaziniz.
16.3 FiZIKSEL OZELLiKLERI
Karbonil grubu polar bir gruptur, bu yiizden aldehit ve ketonlar aym molekul kiitleli
hidrokarbonlardan daha yiiksek kaynama noktasina sahiptir. Bununla birlikte. aldehit-
ler ve ketonlar molekiilleri arasinda kuvvetli hidrojen baglan olu§turamadiklan icin,
karsilik gelen alkollerden daha du§uk kaynama noktalanna sahiptirler. Benzer molekul
kutlesine sahip olan a§agidaki bilesjkler bu egilime bir ornek olu§tururlar.
CH 3 CH-,CHXH,
Biitan
kn -0,5°C
(MK = 58)
O
II
CH,CH 2 CH
Propanal
kn 49°C
(MK = 58)
O
CH 3 CCH,
Aseton
kn 56,1°C
(MK = 58)
CH ? CH 2 CH 2 OH
1-PropanoI
kn 97,2° C
(MK = 60)
718
Bolum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Problem 16.2
> A§agida verilen bilesjk ciftlerinin her birinde hangi bilesik daha yiiksek kaynama
noktasina sahiptir.
(Bu problemle ilgili cjzelgeye bakmadan cevaplayiniz)
(a) Pentanal veya 1-Pentanol (d) Asetofenon veya 2-feniletanol
(b) 2-Pentanon veya 2-Pentanol (e) Benzaldehit veya benzil alkol
(c) Pentan veya pentanal
Karbonil in oksijen atomu. aldehit ve ketonlann su molekulleri ile kuvvetli hidrojen
baglan olu§turmasina imkan verir. Bunun sonucu olarak. dii§iik molekiil kiitleli aldehit
ve ketonlar suda kayda deger coziiniirluk gosterirler. Aseton ve asetaldehit suda her oran-
da coziiniir.
Qizelge 16.1'de bazi yaygin aldehit ve ketonlann fiziksel ozellikleri siralanmi§tir.
Bazi dogal kaynaklardan elde edilen aromatik aldehitler 50k hog, giizel kokulara sa-
hiptirler. Bunlardan bazilan a§agida verilmi§tir:
CHO CHO CHO
OH
Benzaldehit
(aci bademden)
OCH3
OH
Vanilya Salisilaldehit
(vanilya tohumundan) (giiz ^igdeminden)
O
CHO
C=C\ H
H
Sinnamaldehit
(tar(indan)
O— CH,
Piperonal
(safrolden uretilir;
giine§ cjcegi kokusu)
£izelgel6. 1 Aldehit ve Ketonlann Fiziksel Ozellikleri
e.n
k.n
Sudaki
For miil
Adi
(°C)
(°G)
Coziinurluliigii
HCHO
Formaldehit
-92
-21
Cok coziinur
CH 3 CHO
Asetaldehit
-125
21
00
CH 3 CH 2 CHO
Propanal
-81
49
Cok coziiniir
CH 3 (CH 2 ) 2 CHO
Biitanal
-99
76
(^oziintir
CH 3 (CH 2 ) 3 CHO
Pentanal
-91,5
102
Az goziiniir
CH 3 (CH 2 ) 4 CHO
Heksanal
-51
131
Az goziiniir
C 6 H 5 CHO
Benzaldehit
-26
178
Az goziiniir
C 6 H 5 CH,CHO
Fenilasetaldehit
33
193
Az coziiniir
CH3COCH3
Aseton
-95
56.1
00
CH 3 COCH 2 CH 3
Biitanon
-86
79,6
£ok goziiniir
CH 3 COCH 2 CH 2 CH 3
2-Pentanon
-78
102
Coziinur
CH 3 CH 2 COCH 2 CH 3
3-Pentanon
-39
102
Coziiniir
C 6 H 5 COCH 3
Asetofenon
21
202
Qoziinmez
C 6 H 5 COC 6 H 5
Benzofenon
48
306
Coziinmez
16.4 Aldehitlerin Sentezleri 719
16.4 Aldehitlerin Sentezleri
I6.4A 1° Alkollerin Yiikseltgenmesiyle Aldehitler
Altboliim 12.4A'da ogrendigimiz gibi aldehitlerin yiikseltgenme basamaklan 1" alkol-
lerle karboksilik asitler arasinda yer ahr ve aldehitler. 1° alkollerin piridinyum klorokro-
mat (PCC) ile yiikseltgenmesinden elde edilebilir.
O O
R— CH,OH*= fe R— C— H«=^ R— C— OH
[HI [HI
1° Alkol Aldehit Karboksilik asit
O
C,H,NH*CrOjCr (PCC) Jl
R— CH,OH— — — ^77^ ► R— C — H
1° Alkol Aldehit
Aldehitlerin bu tiir sentezinin bir ornegi 1-heptanoliin heplanale yukseltgenmesidir.
CH 3 ,CH 2 ) 5 CH l0 H <W*»-*™™> t CH.CH^CHO
1-Heptanol Heptanal
(%93)
I6.4B A$:il Kloriirler, Esterler ve Nitrillerin
indirgenmesiyle Aldehitler
Teorik olarak. karboksilik asitlerin indirgenmesiyle aldehitlerin hazirlanmasi miimkiin
olmahdir. Uygulamada bu mumkiin degildir, ^iinkii karboksilik asiti indirgemek igin kul-
lanilan reaktif lityum aliiminyum hidriirdiir (LiAlH 4 veya LAH) ve bir karboksilik asit
LAH ile etkile§tirildiginde 1° alkole kadar indirgenir. Bu. LAH 90k giiclii bir indirge-
me reaktifi oldugundan ve aldehitler cok kolay indirgendiginden gercekle§ir. Tepkime
kan§iminda bulunabilecek herhangi bir aldehit, aninda LAH tarafindan 1° alkole indir-
genir. (Stokiyometrik miktarda LAH kullamlmasinin yardimi olmaz. cunkii, kan§imda
ilk birka9 aldehit molekiilii oIu§ur olu§maz, ortamdaki hala 90k miktarda tepkimeye gir-
memis, LAH. aldehiti indirgeyecektir.)
LiAlH.
/C^ ►
R OH
_R H_
LiAlH,
*-► R— CH 2 OH
Karboksilik asit
Aldehit
1° Alkol
Burada ba§annin sirn, karboksilik asidin kendisini kullanmamak. fakat daha kolay
indirgenen bir karboksilik asit tiirevini ve LAH'den daha az etkin olan bir aliiminyum
hidriir tiirevini kullanmaktir. Karboksilik asit tiirevlerini aynntdi olarak Boiiim 18'de
inceleyecegiz, fakat burada aqi\ kloriirlerin (RC0C1), esterlerin (RC0 2 R') ve nitrille-
rin (RCN) hepsinin karboksilik asitlerden kolayca hazirlandigini ve bunlann tiimuniin
daha kolay indirgendigini soylemek yeterlidir. (Acil kloriirler, esterler ve nitriller kar-
boksilik asitlerle aym yiikseltgenme basamagina sahiptir. Problem 12.1 'de ogrendiginiz
ilkeleri uygulayarak bunu kendinize kanitlayimz.) LAH'den daha az etkin olan iki alii-
minyum hidriir tiirevi (kismen daha fazla sterik engeili olmalari ve bundan dolayi da
720 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
hidriir iyonlanni aktarmada zorlanmalan nedeniyle) lityum tri-fez-butoksialiirninyurri hid-
riirdiir (DIBAL-H).
Li H
OC(CH,) 3
H— Al— OC(CH 3 ) 3
OC(CH 3 ) 3
Lityum tri-ter-biitoksi-
aluminyum hidriir
H
CH 3
CH 2 CHCH 3
,AU
CH 2 CHCH 3
CH,
Diizobutilaluminyum hidriir
(/-Bu,AIH veya DIBAL-H olarak kisaltihr)
A§agidaki §ema bu reaktiflerin. asit turevlerinden aldehitlerin sentezinde nasil kullanil-
digini ozetlemektedir.
O
O
R CI
Acil kloriir
O
(1) LiAIH(0-/-Bu)„ -78°C
(2) H,0
R H
Aldehit
O
1 1 ) DIBAL-H, heksan, -78°C
R / ^ 0R , (2) H 3
Ester
R H
Aldehit
O
(1) DIBAL-H. heksan "
R— C=N ► /C.
<2>H : <> R ^ ^ H
Nitril Aldehit
Bu aldehit sentezlerinin her birini §imdi daha aynntili inceleyecegiz.
Acil Kloriirlerden Aldehitler: RCOC1 RCHO Agil kloriirler. lityum tri-ter-btt-
toksialuminyum hidriir. LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 , ile -78"C'da etkile§tirilerek aldehitlere in-
dirgenebilir. (Karboksilik asitler, acil kloriirlere SOCl 2 kullanilarak ddnii§turiilebilirler:
bkz. Altbolum 15.7).
SOC1, (1) LiAIH(O-f-Bu),. Et,0, -78°C H
RCOH ^>RCC1 ■ — ■ ► RCH
(2) H.O
A§agida, bununla ilgili ozel bir ornek verilmi§tir:
(1) LiAIH(O-f-Bu),. Et,0. -78°C
(2) H,0
H 3 C
OCH 3
3-Metoksi-4-metiIbenzoil kloriir
OCH 3
3-Metoksi-4-metilbenzaIdehit
16.4 Aldehitlerin Sentezleri 721
Mekanizma acismdan indirgeme. acil kloriiriin karbonil karbonuna aluminyum atomun-
dan bir hidriir iyonunun aktanlmasiyla gerc^klesjr (bkz. Altbolum 12.3). Daha sonraki
Iiidroliz. aldehiti a<jiga cikanr.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
A^il kloriiriin Aldehite indirgenmesi
O— Li
- ^ /
O- LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 ► R— C + A1H[0C(CH 3 ) 3 ] 3
R— C =C1 :
\
=C1 :
Li
C^)t Al[OC(CH 3 ) 3 ] 3
Hidriir iyonunun karbonil
karbonuna aktanlmasi
indirgenmeye neden olur.
R— C— H Al[OC(CH 3 ) 3 ] 3
•a-
Aliiminyum aiomu bir Lewis asidi gibi
davranarak oksijenden bir elektron cif'ti ulir.
si
R— C-
: a :
:Q— Al[OC(CH,) 3 l,
H Li +
-LiCl
+0— Al[OC(CH 3 ) 3
R— C
.0 =
H,0
/
*R— C
Bo ara iiriin oksijenin
elektron qifti yardinuyla
klorur ivonu kavbeder.
H
Suyun ilave edihnesi bu aluminyum
kompleksinin hidroliz olmasina ve
aldchitin olusmasma vol a^ar.
(Bircok basamak igerir.)
H
Esterler ve Nitrillerden Aldehitler: RCO,R' ► RCHO ve RC =N — ► RCHO
Hem esterler hem de nitriller DIBAL-H kullanilarak aldehitlere indirgenebilirler. Daha
ileri indirgemeyi engellemek igin reaktifin dikkatlice kontrol edilen miktarlan kullanil-
mali ve ester indirgenmesi du§uk sicakhklarda yuriitulmelidir. Her iki indirgeme de es-
terin karbonil karbonuna veya nitrilin — C ^N grubunun karbonuna hidriir iyonunun
katilmasiyla olu§an nispeten kararh bir ara urlinle sonuclamr. Ara uruniin hidrolizi ise
aldehiti aciga cikanr. §ematik olarak T tepkime I er a§agidaki yolla gosterilebilir.
722 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
j Tepkime 19111 Bir Mekanizma
' Esterin Aldehite indirgenmesi
0-> Alfi-Bra),
/ I
R-c x H
= OR'
Aluminyum atomu, bir Lewis asit-
baz tepkimesinde, karbonil karbon
alomundan bir elektron cjfti abr.
:Q— Al(/-Bu),
H
R— C-
& ,
R
+0— Al(i-Bu) 2
At A
: 0R'
Hidriir iyonunun karbonil
karbonuna aktanlmasi onun
indirgenmesine vol acar.
/
O— Al(/-Bu) 2
R— C
H,0
Bu ara iiriin. oksijenin
elektron cjfti yard mm la bir
alkoksit iyonu kaybeder.
H
Suyun ilave edilmesi bu aluminyum
kompleksinin hidroliz olmasina ve
aldehitin olusmasina vol acar. (Bircok
basamak icerir.l
=
/
R— C
\
H
; Tepkime i$in Bir Mekanizma
* Nitrilin Aldehite indirgenmesi
R— C=N : Al(/-Bu) 2
H
Aluminyum atomu. bir Lewis
asit-ba/. tepkimesinde,
nitrilden bir elektron ctfti abr.
R— C=N— Al(/-Bu),
H
Hidriir iyonunun nitril karbon
atomuna aktardmasi onun
indirgenmesine vol a^ar.
R — C
N
/ Al(/'-Bu)2
\
H
Suyun ilave edilmesi bu aluminyum
kompleksinin hidroliz olmasina \ e
aldehitin olu§masina neden olur.
(Bir cok basamak icerir)
=
H,() /
— ►R— C
\
H
A§agidaki ozel omekler bu sentezleri gostermektedir.
O
0A1(/-Bu),
Q
(;'-Bu),AlH H,0 "
CH,(CH,), COEt - - - 7Sop » CH 3 (CH 2 ) 10 CH — ► CH 3 (CH 2 ) 10 CH
heksan.-78°C |
OEt
16.5 Ketonlann Sentezleri 723
NA1(£-Bu),
(/-Bu),AlH II
CH 3 CH=CHCH,CH 2 CH,C=N ► CH,CH=CHCH CH,CH,CH
heksan
H,0
-► CH,CH=CHCH,CH 9 CHXH
A§agidakilerin her birinden propanali nasil sentezleyebileceginizi gosteriniz: (a) 1 - -< Problem 16.3
propanol ve (b) propanoik asit (CH 3 CH 2 C0 2 H).
16.5 Ketonlarin Sentezleri
1 6. 5 A Alkenler, Arenler ve 2° Alkollerden Ketonlar
Onceki bolumlerde ketonlarin elde edilmeleri i9in Q9 laboratuvar yontemi g6rmii§tiik.
1. Alkenlerin ozonlanmasiyla ketonlar (ve aldehitler) (Altboliim 8.11A'da tarti§ildi).
R
R" * R R"
/ (l)O, \ /
,c=c ► ,c=o + o=c v
/ \ (2) Zn. H,0 / \
R' H R' H
Keton Aldehit
2. Friedel -Crafts agillemesiyle arenlerden ketonlar (Altboliim 15.7'de tarti§ildi).
O O
I! II
A1C1,
bundan ba§ka.
ArH + R — C— CI
ArH + Ar— C— CI
A1CL
-► Ar— C— R + HC1
Bir alkil aril
keton
O
II
-> Ar— C— Ar + HC1
Bir diaril keton
3. Yukseltgenmeyle ikincil alkollerden ketonlar (Altboliim 12.4'de tarti§ildi).
OH O
H,CrO.
R— CH— R' — ► R— C— R'
I6.5B Alkinlerden Ketonlar
Alkinler, tepkime kuvvetli asitler ve civa iyonlan (Hg 2 *) ile katalizlendiginde kolayca
su katarlar. Genellikle, siilfiirik asit ve civa siilfatin sulu 96zeltileri bu ama9 19111 kulla-
nilir. Ba§langi9ta olu§an vinilik alkol genellikle kararsizdrr ve hizla bir ketona (veya etin
olmasi halinde etanale) 9evrilir. Bu 9evrilme, hidroksil grubundan bir proton kaybini,
kom§u karbon atomuna bir proton katilmasim ve ikili bagin yer degi§tirmesim kapsar.
HgS0 4
H
\ /
C=C
/ \
OH
Bir vinilik
alkol (kararsiz)
H
— C— C
H
Keton
O
724 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleot'ilik Katilma
Bir tautomerle§nie olarak bilinen bu tiir bir cevrilme asit katalizlidir ve a§agidaki yol-
la olur:
H
H— O— H+ C=C
•: / <>\
H : Q— H
Vinilik alkol
H H
I / I /
-C-C — ►-C-C + H ,0-
I \ . H,():x \
+ — H^ « -0 =
H
H
Keton
Vinilik alkol, ikili bagina bir proton alarak bir katyonik ara uriin olu§turur ve bu ara
iiriin de daha sonra oksijeninden bir proton kaybederek bir keton verir.
Vinilik alkollere cogu kez enoller denir (alkenin-e/7 eki, arti alkoliin-a/ eki). (^evril-
me uriinii genellikle ketondur ve bu cevrilmeler keto-enol tautomerle§meleri olarak
bilinir.
\ / HA I /
C=C «="► — C— C
/ \ | \
: 0— H H .P :
Enol hali
H
Keto hali
Bu olay daha aynntili olarak Altbolum 17.2'de incelenecektir.
Alkinlere su katilmasi Markovnikov kuralmi izler — hidrojen atomu en fazla sayida
hidrojeni olan karbon atomuna baglanir. Bundan dolayi, etin (asetilen) di§indaki uc al-
kinlere su katildiginda uriin, aldehitten daha 50k ketondur.
R — C = C-
■H + H,0-^>
R H
\ /
c=c
/ \
LHO H
H
H V
/ H
>R— C
\
Bir keton
Bu tiir keton sentezleri icin iki ornek a§agidadir:
CH,
Hg"
CH 3 C=CH + H 2 0-^7*
V
/
HO
C = CH,
HgS0 4
/
CH,
CH,— C
\
Aseton
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C=CH + H 2 " 4 » CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CCH,
(%80)
Etinin kendisi su katilmasina ugradiginda, uriin bir aldehittir.
H g so 4
H— C^C— H + H,0 ►
H,so 4
Etin
C=C
/ \
H OH J
H H
H
Etanal
(asetaldehit)
16.5 Ketonlann Sentezleri 725
Bu yontem etanalin ticari uretiminde onemlidir.
Ketonlann hazirlanmasi icin diger iki yontem, §imdi tarti§ilacagi gibi, organometa-
lik bile§iklerin kullantmina dayanir.
I6.5C Lityum Dialkilkupratlardan Ketonlar
Bir lityum dialkilkupratm eter cozeltisi, bir acil kloriirle -78"C'da etkile§tirildiginde iiriin
bir ketondur. Bu keton sentezi, Corey-Posner, Whitesides-House alkan sentezinin bir
degi§igidir (Altboliim 12.9).
Gene! Tepkime
P P
// //
R 2 CuLi + R— C — ►R— C + RCu + LiCl
CI R
Lityum Ad! Keton
dialkilkuprat klorur
Ozel Ornek
O P
/~\_ / -78X
C + (CH 3 ) 2 CuLi — » < hC^ + CH,Cu + LiCI
CI CH 3
Sikloheksankarbonil (%81)
klorur 1-Sikloheksiletanon
(Siklolieksil metil keton)
I6.5D Nitrillerden Ketonlar
Bir nitrilin (R — C =N) Grignard reaktifi veya organolityum reaktifi ile etkile§tirilme-
si ve ardmdan hidrolizi bir keton verir.
Genel Tepkimeler
N" MgX + o
/ h 3 ct /
R— C=N + R' — MgX ► R— C — * — ►R— C +NrV+Mg 2+ +X-
R' V
N-Li + o
/ j^cr /
— — ► R— C M
R' R'
R— C=N + R'— Li ►R— C — a — ► R— C + NH + + Li +
Asidik hidroliz basamaginin mekanizmasi Altboliim 16.8'de gorecegimiz imin olu§umu
icin olamn tersidir.
Ozel Ornek
O
(1) Et,0 /
C 6 H 5 — C=N + CH,CH 2 CH 2 CH 2 Li ~ — » C 6 H — C^
CH,CH 2 CH 2 CH,
O
(1) El,0 /
CH,CH— C=N + C'H,MgBr '—¥■ CH,CH— C
3 1 * 5 (2)H,0 + 3 | \
CH 3 CH 3 C 6 H 5
2-Siyanopropan 2-Metil-l-fenilpropanon
(izopropil fenil keton)
726 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Nitril bir Iiclti baga sahip olsa bile, Grignard veya lityum reaktifinin katilmasi yalnizca
bir kere gerceklesjr. Bunun nedeni: Eger katilma iki kez olsaydi, azot atomu iki nega-
tif yiikle yiiklenecekti.
^ — -^ N~Li + N 2 "2Li +
R _ c ^ N: J^i^ R _ c // iLZ^ R-U
\ |
R' R'
(Dianyon olu§maz.)
Ornek Problem
£ok Basamakli bir Sentezin G6steriU§i:
Ba§langic organik bile§igi olarak yalnizca 1-biitanol kullanarak 5-nonanonun sentezini tasar-
layiniz.
Cevap
5-Nonanon, biitilmagnezyum bromiirun a§agidaki nitrile katilmasiyla sentezlenebilir.
Analiz
O
CH 3 CH 2 CH,CH 2 — C -f CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ^^CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 — C=N :
8^ ( S-
+ BrMg— CH 2 CH,CH 2 CH 3
Sentez
O
CH 3 CH,CH,CH,C=N + CH,CH,CH,CH,MgBr h ► CH 3 (CH,) 3 C(CH,) 3 CH 3
(2) H,0
5-Nonanon
Nitril, btitil bromtir ve sodyum siyanurden bir S N 2 tepkimesiyle sentezlenebilir.
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br + NaCN ► CH 3 CH 2 CH,CH 2 C=N + NaBr
Biitil bromtir. Grignard reaktifinin hazirlanmasinda da kullamlabilir.
CH,CH 2 CH 2 CH>Br + Mg ^ CH,CH 2 CH,CH 2 MgBr
Ve, son olarak biitil bromiir, 1 -biitanolden hazirlanabilir.
PBr,
CH,CH 2 CH 2 CH 2 OH — -> CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br
Problem 16.4 ^ A§agidaki tepkimelerin her birini gercekle§tirmek icin hangi reaktifleri kullamrdiniz?
(a) Benzen ► bromobenzon ► fenilmagnezyum bromiir ►
benzil alkol ► benzaldehit
(b) Toluen ► benzoik asit ► benzoil kloriir ► benzaldehit
(c) Etil bromiir ► 1-biitin ► biitanon
16.6 Karbon-Oksijen ikili Bagina Nukleofilik Katilma 727
(d) 2-Butin ► butanon
(e) 1-Feniletanol ► asetofenon
(f ) Benzen ► asetofenon
(g) Benzoil kloriir ► asetofenon
-►asetofenon
► C 6 H 5 CH 2 CN
(h) Benzoik asit
(i) Benzil bromiir—
(j) C 6 H 5 CH 2 CN ►2-feniletanol
(k) CH3(CH 2 ) 4 C0 2 CH, ► heksanal
1 -fenil-2-biitanon
16.6 Karbon-Oksijen iKiLi Bagina
Nukleofilik Katilma
Aldehit ve ketonlann en karakteristik tepkimesi karbon-oksijen ikili bagina nukleofilik
katilmadir.
Genel Tepkime
Ozel Ornek
R
H
\
i
/
C = + H— Nu
H,C X
/
C=0 + H — OCH 2 CH 3
H
H 3 C
H,C
\
(
/
C=0 + H— CN
Nu
R— C— OH
H
OCH 2 CH,
=*CH,— C— OH
H
Bir yan-asetal
(bkz. Altboliim 16.7)
CN
I
CH 3 — C— OH
CH 3
Siyanohidrin
(bkz. Altbolum 16.9)
Aldehit ve ketonlar, Altbolum 12.1 'de tarti§tigimiz ve a§agida gosterilen yapisal ozel-
liklerinden dolayi ozellikle nuklefilik katdmaya yatkindir.
RV
R*
c=o s
Aldehit veya keton
(RveyaR'Holabilir)
Karbonil karbonu etrafindaki gruplann ucgen diizlem diizenlenmesi, karbonil karbonu-
nun. alttan veya ustten olabilecek bir ataga nispeten daha acik olacagi anlamina gelir.
Karbonilin karbon atomundaki pozitif yiik onun ozellikle bir niikleofilin atagnia kar§i
duyarh oldugu anlamindadrr. Karbonil oksijen atomundaki negatif yuk ise nukleofilik
katilmanin asit katalizlere daha yatkin oldugu anlamina gelir. Bu ytizden, karbon oksi-
jen ikili bagina nukleofilik katilma iki genel yoldan birine gore meydana gelir.
728 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma
1. Reaktif kuvvetli nukleofil (Nu) oldugunda, katilma, licgen diizlemsel aldehit
veya ketonu diizgiin dortyiizlii iirune doniistiirerek, genellikle a§agidaki yolla oiu§ur.
Fepkime i^in Bir Mekanizma
Kuvvetli bir Niikleofilin Aldehit veya Ketona Katilmasi
Nu :
R'
R
N \ u r* &
\ .'. _ H— Nu
V ,C— : « "
R'/ R'/
R R
Nu
\ ••
C— O— H +=Nu"
Ucgen (lu/kin
Diizgiin dortyiizlii
ara iiriin
Diizgiin dortyiizlii
iiriin
V
Bu basamakta nukleofil bir Bu basamakta. alkoksil oksijeni, kuvelli
elektron cifti vererek karbon ba/ik oldugu icin H — Nu'den veya diger
atomuna baglamr. Bir elektron bazi asitlerden bir proton kopanr.
cifti oksijen iizerine kayar.
Bu tiir kalilmalarda nukleofil, elektron ciftlerini, karbonilin karbon atomuna bir
bag olusturmak Lgin kullanir. Bu olurken, karbon oksijen n bagindaki elektron
cifti karbonil oksijenine kayar ve karbonun melezle§me §ekli .s/r'den sp }, e
degi§ir. Bu basamagin en onemli yonii, karbonil oksijen atomunun, karbon
oksijen ikili bagimn elektron qiftini iizerine alabilme yetenegidir.
ikinci basamakta oksijen atomu bir proton alir. Bu, oksijen atomunun §imdi
daha bazik olmasindan: tarn bir negatif yiik ta§imasindan ve bir alkoksit iyonu
olmasindan dolayi meydana gelir.
Karbon-oksijen ikili bagina nukleofilik katilmalan yiiriiten ikinci mekanizma asit
katalizli bir mekanizmadLr.
• Tepkime i^in Bir Mekanizma
1 . Basamak
'' Bir Aldehit veya Ketona Asit Katalizli Nukleofilik Katilma
R'
lC 0.= + H— A
R^ S+ 8-
R«
R
^Cf=,OH
R*
R
;c— oh
+ A;
(veya bir
Lewis asidi)
Bu basamakta, karbonil oksijeninin bir elektron cifti asitten bir proton aiarak (veya
Lewis asiti ile birleserek) bir oksonyum katyonu iiretir. Oksonyum katyonunun karbonu,
nukleofilik ataga kar§i ba§iangic, ketonunun karbonil karbonundan daha hassastir.
16.6 Karbon-Oksijen ikili Bagina Niikleofilik Katilma 729
2. Basamak
Nu:
\
stfy
+ Nu
>=0H Nu— H<=* ..C—0— H«=* 4> ,C— 0— H+H— A
R^ ^ + R'7 " R'7 "
R R
I I '
Bu iki basamagin ilkinde, oksonyum kalyonu, niiklenfilin elektron ciltini iizerine ahr. ikinci
hasamakta ise bir ha/, pozitif yuklii atomdan bir proton uzaklastirir ve asit tekrar aujja akar.
Bu mekanizma, karbonil bilesjgi zayif niikleofiller varhginda kuvvetli asitlerle et-
kile§tirildiginde isjer. ilk basamakta bu asit, karbonil oksijen atomunun bir elekt-
ron ciftine bir proton verir. 01u§an protonlanmis, karbonil bile§igi yani oksonyum
katyonu, karbonil karbon atomunun protonlanmamis, biles, iktekine gore daha faz-
la pozitif yiik ta§imasi nedeniyle. karbonil karbonu iizerinden niikleofilin atagina
kar§i oldukga etkindir.
^
Oc kovalent bag yapan po-
zitif wiklu bir oksijen ato-
mu iceren bile§ik bir
oksonyum katyonudur.
I6.6A Karbon-Oksijen Ikili Bagina Olan Niikleofilik Katilmalann
Geri D6nu§ebilirligi
Karbon-oksijen ikili bagina olan niikleofilik katilmalann bir cogu geri ddnii§iimliidiir;
bu yiizden bu tepkimelerin toplam sonucu dengenin durumuna baghdir. Bu davram§,
karbon-karbon ikili bagina olan elektrofilik katilmalarm bir coguna ve doymus karbon
atomlanndaki niikleofilik yer degi§tirmelere gore oldukca terstir. Bu ikinci tepkimeler
esas itibariyle geri doniistimlii degildir ve toplam sonuglar bagil tepkime hizlanmn bir
fonksiyonudur.
I6.6B Bagil Etkinlik: Ketonlara kar§i Aldehitler
Genel olarak, niikleofilik yer degi§tirmelerde aldehitler ketonlardan daha etkindir.
Sterik ve elektronik etkenlerin ikisi de aldehitleri destekler. Gruplardan birinin kiiciik
hidrojen atomu olmasiyla, aldehitten olu§acak diizgiin dortyiizlii iiriiniin merkez karbon
atomu daha az kalabalik ve iiriin kararli olacaktir. Bu yiizden, dengede iiriiniin olu§umu
tercih edilir. Ketonlarda ise, karbonil karbonuna bagli iki alkil grubu, diizgiin dortyiiz-
lii uriinde daha fazla sterik kalabaliga neden olur ve onu daha az kararli yapar. Bu yiiz-
den, dengede daha kiigiik derisjmlerde uriin vardir.
Alkil gruplan elektron verici olduklanndan aldehitler, elektronik yonden de ke-
tonlardan daha etkindir. Aldehitler, karbonil karbon atomlanndaki pozitif yiikii kis-
men notralize eden ve boylece kararli yapan yalniz bir tane elektron verici gruba sahiptir.
Ketonlar, iki elektron verici gruba sahiptir ve cok daha kararhdir. Ketonun (tepkimeye
giren) uriinlerine kiyasla daha kararli olu§u, ketondan diizgiin dortyiizlii iiriiniin olu§u-
munda denge sabitinin daha kiiciik oldugu ve bu tepkimenin daha az yeglendigi anla-
mma gelir.
qS- Q h-
R H
Aldehit
Karbonil karbonu cok daha pozitif.
R R'
Keton
Karbonil karbonu daha az pozitif.
730 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Bu acjdan bile, elektron-ceken gruplar (ornegin, — CF 3 veya CCI3 gruplan) karbo-
nil karbonunun daha pozitif olmasina neden olur (ve basjangic bilesjgi daha az kararh
hale gelir) ve katilma tepkimesinin daha 50k tercih edilmesine yol acar.
I6.6C Katilma Urunlerinin Sonraki Tepkimeleri
Karbon-oksijen bagina niikleofilik katdma, kullandigimiz tepkime ko§ullannda daha ka-
rarli iiriiniin olu§umuna yol agabilir. Eger boyleyse, biz daha sonra, a§agidaki genel ya-
pida iirunler elde edebiliriz.
c
/ \
R OH
Diger tepkimelerde, ba§langi5ta olu§an iiriin kararsiz olabilir ve iiriin, aninda pe§isira
tepkimelere girebilir. Bununla birlikte, basjangic katdma iiriinii kararh olsa bile, tepki-
me ko§ullarini degistirerek takip eden tepkimelerin olu§umunu ozellikle saglayabiliriz.
Ozel tepkimeleri bgrenmeye ba§ladigimizda, genel bir ardi§ik tepkime olan ayrilma tep-
kimesini, ozellikle su aynlmasim gbrecegiz.
Problem 16.5 >- Biraldehit veya ketonun bir Grignard reaktifiyle (Altbbliim 12.8) tepkimesi karbon-
oksijen ikili bagina bir niikleofilik katdmadir. (a) Niikleofil nedir? (b) Grignard re-
aktifinin magnezyum kismi bu tepkimede bnemli bir gorev yapar. Bu gorev nedir?
(c) Ba§langi9ta hangi iiriin olu§ur? (d) Su ilave edildiginde olu§an iiriin nedir?
Problem I 6.6 >- Aldehit ve ketonlann LiAlH 4 ve NaBH 4 (Altbblum 12.3) ile tepkimeleri karbonil
grubuna niikleofilik katdmalardir. Bu tepkimelerde niikleofil nedir?
16.7 alkollerin katilmasi:
Yari-Asetaller ve Asetaller
I6.7A Yari-asetaller
Aldehit veya ketonlann bir alkolde ^bzulmesi bu iki bile§ik arasinda yava§ bir denge-
nin kurulmasina ve yari-asetal adi verilen yeni bir bile§igin olu§masina neden olur. Ya-
n-asetal aldehit veya ketonun karbonil karbonuna alkol oksijeninin niikleofilik
katdmasinin sonucudur.
Fepkime i^in Bir Mekanizma
16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 731
Yari-asetal Olu§umu
C=0. + HO— R'
/ y\ '
H
Aldehit Alkol
(veya keton)
H
C
/ V-
H ; -
y
Bu basamakta alkol, karbonil
karbonuna atak yapar.
^ R v Q_R '
h g— h
Yan-asetal
(genellikle izole edilemeyecek
kadar kararsizdir)
I
Iki molekiil ici basamakta pozitif
oksijenden bir proton uzakla§tirUir ve
bir proton negatif oksijene baglamr.
Bir yan-asetalin kendine ozgii yapisal ozelligi — OH ve — OR gruplannin ayni kar-
bon atomuna bagli olmasidir.
A?ik zincirli yan-asetallerin pek cogu, elde edilebilmeleri i^in yeterli kararliliga sa-
hip degildir. Diger yandan be§ veya alti iiyeli halkaya sahip halkali yan-asetaller genel-
likle 50k daha kararhdir.
if
HOCH,CH 2 CH 2 CH
H,C
O
11
^CH 2 O-H
iki "2V \ /
=-► I c.
basamaku /-• ../ \
H,C-
O
II
H
Basit §ekerlerin pek gogu (Boliim 22) bashca halkali yan-asetal yapisinda bulunur.
Glikoz buna bir brnektir.
CH,OH
HO
HO
OH
OH
(+)-Glikoz
(halkali yan asetal)
Ketonlar, bir alkolde ^bzulduklerinde benzer tepkimelere girerler. Uriinler (acik zin-
cirli bilesjkler olduklannda bunlar da kararsizdir) bazen yan-ketaller olarak adlandin-
lirlar. fakat bu kullanim, IUPAC tarafindan artik tavsiye edilmemektedir. Tercih edilen,
onlarin da yari-asetaller olarak adlandinlmalandir.
R
R
\
C=0 + HO— R'
Keton
H
r; O-R' R. .O-R'
\ / iki „ \ /
C < » c
/ \ basamak / \
R : :_ R : 0— H
Yan-asetal
Yan-asetallerin olu§umu asitler ve bazlarla katalizlenir.
732 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
I epkime i^in Bir Mekanizma
Asit-Katalizli Yan-Asetal Olu§umu
R
C=0 + H— O— R'
/«+ 6-
R
R
(R ', H olabilir)
Aldehit ve ketonun oksijen
atomunun protonlanmasi.
karbonil karbununu
niikleofilik ataga karsi
daha hassas yapar.
[I'mionlanniis alkol,
alkoliin f i'a/la miktarda
var) HCI gibi bir asit
kalalizor ile tepkimesinden
olusur.l
H
R
X C=6— H + N =
/ <^ + |
H
■R
Bir alkol molekiilii, oksonyum katyonunun
karbonuna katibr.
:0— R'
+
••R"— C— 6— H + H— 6— R'
R
II
Pnzitil' oksijenden, diger bir alkol molekiiliine bir protonun
aktanlmasi van-asetalin olusumuna vol acar.
Tepkime igin Mekanizma
Baz-katalizli Yan-Asetal Olu§ umu
R — O:
R — O:
R" / \ •• , * — Y* (^
\ * -. : »- R , I •• / ^»H^-OR'. „ I "
C=fO. < * R"— C— O:- < » R — C— O-
/8+ fe/8-
R
n
O— R'
R
R
(R" H olabilir)
Alkoksit anyonu bir niikleolil
olarak davranir ve karbonil
karbon atomuna atak yapar.
Bir elektron cifti, yeni bir
alloksit anyonu olusturarak
oksijen atomu iizerine kayar.
Alkoksit anyonu, yan-asetali ouigturmak ve
alkoksit anyonunu yeniden ilretmek iizere alkol
molekiiliinden bir proton koparir.
Aldehit Hidratlar: /ft/z-Dioller Asetaldehit gibi bir aldehitin suda 96ziilmesi aldehit ile
onun hidrati arasinda bir dengenin kurulmasina neden olur. Bu hidrat gergekte bir 1,1-
dioldiir ve ikiz-diol adi verilir.
H,C
;-
\
i
C=0 + H,0
H
Asetaldehit
H 3 C X ^O-H
H O— H
Hidrat
(bir ikiz-diol)
16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 733
tkiz-d\o\, aldehitin karbonil grubuna suyun niikleofilik katilmasindan olu§ur.
Tepkime i?in Mekanizma
Hidrat Olu§umu
- HjC \ / 0H
/ £5& +, °* ,==,t / c \. ^ / c \
H H ..Q." H : OH
I
Bu basamakta SU, karbonil Bu iki molekuller arasi basamakta
karbnnuna atak yapar pozitif oksijen atomundan bir
proiiin ayrilir ve negatii' oksijen
atomu bir proton kazanir.
Bir 50k ketona su katilmasinda denge yeglenmez, halbuki bazi aldehitler (ornegin
formaldehit) sulu cozeltiler icerisinde ba§hca ikiz-d'io] halindedir.
01u§tuklan sulu cozeltilerden /A/r-diolleri izole etmek murnkun degildir. Ornegin,
suyun buharla§tinlmasi, dengeyi saga kaydinr ve ikiz-didl (veya hidrat), karbonil bile-
§igine geri doner.
R OH R
N / damitma \
/\ ► /C = + H 2
H OH H
Kuvvetli elektron cekici gruplann karbonil grubuna bagh oldugu bilesjkler kararh
ikiz-dio\\er olu§turabilirler. Kloral hidrat olarak adlandinlan bilesjk buna bir ornektir.
CI3C OH
" / c \
H OH
Kloral hidrat
Formaldehitin suda coziilmesiyle. ba§lica/A7r-diol,CH 2 (OH) 2 , iceren bircozelti olu- -< Problem I 6.7
§ur. Formaldehitten bu /fo'r-diolun olu§umundaki basamaklan gosteriniz.
Aseton. normal "'0 yerine ls iceren suda (yani, H 2 " , yerine H 7 ' s O'de) "^ Problem 16.8
I8Q
coziildiigiinde, aseton kisa siirede lx kazanmaya ba§lar ve CH 3 CCH 3 olu§ur. Bu
oksijeni etiketli asetonun olusmasi eser miktardaki kuvvetli asitler ve kuvvetli baz-
lar (OH" gibi) tarafindan katalizlenir. Asit-katalizli ve baz-katalizli bu tepkimelerin
her ikisini de aciklayan basamaklan gosteriniz?
734 Bolum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
I6.7B Asetaller
Eger bir aldehitin (veya ketonun) alkol gozeltisini ahr ve icjnden az miktarda HC1 ga-
zi gecirirsek, yari-asetal olus,ur ve daha sonra ikinci bir tepkime meydana gelir. Yan-
asetal, e§deger miktarda ikinci bir mol alkol ile aselal (bazen ketal denir) olu§turmak
iizere tepkimeye girer. Asetal, ayni karbon atomuna bagli iki — OR grubuna sahiptir.
OH
I
R— C— OR'
R"
Yari asetal (R", H olabilir)
HC1„
OR'
+ R— C— OR' + H,0
R'— OH
R"
Asetal (R ",H olabilir)
Problem 16.9 ► A§agida gosterilen yapi formiilii sukroza (sofra §ekeri) aittir. Sukroz iki asetal gru-
buna sahiptir. Bunlari belirleyiniz.
CH.OH
HO
HO/ CH,OH
OH
Sukroz (Sakkaroz)
Asetal olus_um mekanizmasi, asit-katalizli yan-asetal olu§umunu. daha sonra asit-ka-
talizli su ayrilmasini ve ardindan ikinci bir alkol katilmasi ile bir proton kaybini icerir.
I Tepkime igin Bir Mekanizma
* Asit-Katazli Asetal Olu§umu
H
R
C=0. H — O— R
/s+ 8-
H
Karbonil oksijenine proton
aktarilmasi
J L
Ilk alkol molekulunun
niikleofilik katilmasi
O— R'
R '_ £) :0 - R
I .. H •• "
H— C— O— H < * H— C— 0— H + H— O— R'
R R H
Pn/itif oksijenden proton aynlmasi sonucu bir
yan-asetal olu§ur.
16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 735
il
R
: ? _R X^ H ^? R C? _R ' H
I " H ^1 ^ "\ +
H— C— O— H < » H— C— OH 2 + «=* C=Q— R + H,0
R R R
Hidrosil grubunun prutunlanmasi suyun ayrdmasina ve oldukca etkin ohm
oksonyum katyonunun nlusmnsma vol agar.
^— H
O— R O— R
\yp^+ R— O— H .. R— O— H
C=0— R' « " » H— C— O— R' 4 > H— C— O— R' + R'OH,
/ " I "
R
R
Ikinci bir alkol mulekiiliiniin uksonyum iyonunun karbonuna atak vapmasi ve bunun
ardindan bir protonun uzaklastinlmasi asetali verir.
Benzaldehit ve metanolden, bir asit katalizor varhginda asetal olu§umu icin aynn- ^ Problem 16 10
till bir mekanizma yaziniz.
Bir aldehitten bir asetalin olusumundaki but Qn basamaklar tersinirdir. Eger, >«a^
bir aldehiti susuz bir alkoliin asmsinda cozersek ve kiiciik bir miktar susuz asit (orne- ww
gin HC1 gazi veya der. H,S0 4 ) ilave edersek denge asetal olusumu yoniinii oldukca faz-
i l j r, T u i . _i- •• i- j i „ ,.. Denge §artlan van-aseteller
la tercih eder. Denge kurulduktan sonra asidi notralize ederek ve asm a ko u . „ . ,
fc s ve asetallenn olusumunu ve
buharla§tirarak asetali elde edebiliriz.
Eger, asetali su icerisine koyar ve kiiciik bir miktar asit eklersek, turn basamaklar
geri doner. Bu §artlar altinda (su fazlaliginda) denge aldehitin olu§umunu yegler. Ase-
tal hidrolize ugrar.
O
H,0 +
hidrolizini vonetir.
R x /OR'
/ c \
H OR'
H,0
(birkac
basamak)
Asetal
R— C— H + 2 R'OH
Aldehit
Asetal olu§umu, ketonlar, basit alkoller ve HC1 gazi ile etkile§tirildiginde tercih edil-
mez. Fakat halkah asetal olu§umu, bir keton, 1,2-diolun a§msiyla ve eser miktarda asit
ile etkile§tirildiginde tercih edilir.
R!
HOCH 2 HO
C=0 4 -*=
R
R \
O— CH,
H,0
O— CH 2
Halkaii asetal
HOCH,
KetOD (a§iri)
Bu tepkime de asetalin sulu aside etkile§tirilmesiyle geri donduriilebilir.
R'
R \ /°~ C
+ H,0
H 3 0-
R
O— CH,
CH,OH
c=o + I
CH 2 OH
R
736 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Problem 16.1 I
Aseton ve etilen glikolden, HC1 gazi varhginda, halkali asetal olu§um mekanizma-
sinin biltiin basamaklanni gosteriniz.
1 6.7C Koruyucu Gruplar Olarak Asetaller
Asetaller, sulu asit icerisinde aldehitlere ve ketonlara hidroliz olmalanna kar§in, bazik
qozeltilerde kararhdirlar.
R OR'
\ / OH"
C + H,0 ► tepkime olmaz
H OR'
R^ O— CI I
R O— CH,
OH
+ H,0 ► tepkime olmaz
Koruyucu gruplar sentezler
kin stratejik aletlerdir.
Bu ozellikten dolayi asetaller bize, aldehit ve keton gruplannin bazik gozeltiier-
deki istenmeyen tepkimelerden korunmasi igin kullanihs.li bir yontem saglar. (Ase-
taller aslinda /£/z-dieterlerdir ve baglara kar§i etkinlikleri eterler gibi bagil olarak oldukca
azdir.) Bir aldehit veya ketonu bir asetale donus.tiirebilir, molekiiUin ba§ka bir yerinde
bir tepkime ger9ekle§tirir ve daha sonra asetali sulu asitle hidroliz edebiliriz.
Bir ornek olarak, a§agidaki d6nii§iim problemini ele alalim.
O
o
COC,H,
dan
CH 2 OH
Keto gruplan ester gruplanndan daha kolay indirgenir. A'nin ester grubunu indirgeye-
bilen bir indirgeyici madde (ornegin LiAlH 4 veya H 2 /Ni) keto grubunu da indirger. Fa-
kat. eger biz keto grubunu bir halkali asetal grubuna d6nii§turerek "korursak" (ester grubu
tepkime vermez) bazik ortamda halkali asetali etkilemeden ester grubunu indirgeyebi-
liriz. Ester indirgemesini bitirdikten sonra, halkali asetali hidroliz edebilir ve arzuladi-
gimiz iirunii, B yi, elde edebiliriz.
CH,OH
Problem 16.12
>• Eger A, halkali asetale gevrilmeden lityum aluminyiim hidriir ile etkile§tirilseydi
hangi uriin elde edilirdi?
16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 737
(a) A§agidaki donu§iimii yapabilmek iqin bir halkali asetali nasil kullanabilecegini- -< Problem 16.13
zi gosteriniz. qt.
(b) Metilmagnezyum bromiiriin dogrudan A'ya katilmasi neden C'yi olu§turmada ba§a-
nsiz olur?
Dihidropiran, eser miktarda susuz HC1 veya H 2 S0 4 varhginda bir alkolle kolayca •< Problem 16.14
tepkimeye girerek bir tetrahidropironil (THP) eter olu§turur.
+ ROH^
0' O' OR
ihidropiran Tetrahidropiranil eter
(a) Bu tepkime igin uygun bir mekanizma yaziniz. (b) Tetrahidropiranil eterler sulu baz-
larda kararhdirlar fakat sulu asitlerde hizla hidrolize ugrayarak basjangic. alkolunii ve di-
ger bir bilesjgi verirler. Aciklayiniz. (Diger bilesjk nedir?) (c) Tetrahidropiranil grubu alkol
ve fenoller igin koruyucu grup olarak kullanilabilir. 4-Kloro- 1 -biitanol ile ba§layarak ya-
pilan 5-metil-l,5-heksandiol sentezinde bu grubu nasil kullanabileceginizi gosteriniz.
? RS \ / SR '
1 6.7D Tiyoasetaller — C — ► — C —
Aldehitler ve ketonlar tiyollerle tepkimeye girerek tiyoasetalleri olu§tururlar.
R / S— CH 2 CH 3
C=0 + 2 CH,CH 2 SH — -► yC + H,0
H H S— CH 2 CH,
Tiyoasetal
R R S— CH,
\ BF \ / -
C=0 + HSCH 2 CH 2 SH — '-*■ C + H,0
R' R' S— CH 2
Halkali tiyoasetal
Tiyoasetaller Raney nikeli ile tepkimeye girerek hidrokarbonlan verdiklerinden
organik sentezlerde onemlidirler. Raney nikeli, sogurulmus, hidrojen i9eren ozel bir
nikel katalizdrdiir. Bu tepkimeler (yani tiyoasetal olu§umu ve bunun ardindan "kii-
kiirtiin giderilmesi") aldehit ve ketonlann karbonil gruplannin — CH 2 — gruplanna
R S— CH, R
Raney Ni \
► CH, + H— CH 2 CH 2 — H + NiS
IH.I /
R' S— CH 2 R'
d6nu§tiiriilmesi i9in bize ek bir ydntem saglar. Ogrendigimiz diger yontem Clemmen-
sen indirgemesidir (Altboliim 15.9). Altbolum 16.8B'de ise bunun Wolff-Kishner in-
dirgemesiyle nasil saglanabiiecegini gorecegiz.
738 Boliim 1 6 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Ntikleof ilik Katilma
Problem 16.15
I
> (a) Sikloheksanonun sikloheksanole (b) benzaldehitin toluene doniistiiriilmesinde ti-
yoasetal olu§umu ve Raney Nikel ktikiirt gidermesini nasil kullanabileceginizi gos-
teriniz.
16.8 AMONYAK TUREVLERiNIN Katilmasi
Aldehitler ve ketonlar birincil aminlerle (RNH 2 ) tepkime vererek tininler (RCH=NR
veya R 2 C=NR) diye adlandinlan karbon-azot ikili bagina sahip bile§ikleri olu§turur-
lar. Tepkime asitle katalizlenir ve iiriin (£) ve (Z) izomerlerinin bir kan§imi olarak olu-
sabilir.
R
\ . .. H,CT \ / IX
C=0.'.+ H,N— R : «= ± ,C=N. + H,0 :
/
Aldehit
veva keton
H,N— R «
1° Amin
tniiii
[(E) ve (Z) izomer]
Imin oIu§umu 50k dii§iik ve cok yiiksek pH'de yava§trr ve genel olarak pH 4 ve 5
arasinda en hizh gergekle§ir. Eger imin olu§umu icin onerilen mekanizma dikkate ali-
nirsa neden asit katalizorun gerekli oldugunu anlayabiliriz. Onemli basamak, protonlan-
mi§ alkolun bir su molekiilii kaybederek iminyum iyonu haline geldigi basamaktir Asit,
alkol grubunu protonlayarak, zayif bir aynlan grubu ( — OH grubu) iyi bir aynlan gru-
ba ( — OH 2 + grubu) gevirir.
Tepkime igin Mekanizma
imin Olu§umu
,c=q, + H,N— R
/ 67
Aldehit 1 Amin
veya keton
Amin karbonil grubuna katilarak bir dipolar
diizgiin dortyiizlii ara iiriin ulnsliirur.
v -^NH — R
Protanlanmi§
aminoalkol
Oksijenin protonlanmasi iyi
ayrdan bir grup olusturur.
Kir su molekiiluniin kaybi
iminvuin ivonunu verir.
H,0
x /NH2-R
/ c v.
■o-
\ / NH - R «,0*
Dipolar
Aminoalkol
ara urun
Azottan oksijene mnlekiil ici proton
akianroi aminoalkolti olusjurur.
^/H
/C =n x
%.
: OH,
R
\
C=N
/ \
H,0
R
Iminyum Imin
iyonu [(E) ve (Z) izomerleri]
Bir protonun suya aktardmasi
imini olusturur ve katalitik iyonu
yeniden ortaya cikani .
Eger hidronyum iyonu derisimi 90k yiiksekse tepkime daha yava§ ilerler, ^iinku, aminin
kendisi onemli oranda protonlanrr ve bu da ilk basamakta gerekli nukleofil deri§imini azal-
tacak bir etkendir. Hidronyum iyon deri§imi 50k az ise, tepkime yine yava§lar cunkii, pro-
16.8 Amonyak Tiirevlerinin Katilmasi 739
tonlanmis, aminoalkol deri§imi azahr. pH 4 ve pH 5 arasmdaki bir pH en uygun olanidir.
Imin olu§umu, bir 90k biyokimyasal tepkimede de meydana gelir, ciinkti enzimler,
genellikle bir aldehit veya keton ile olan tepkimelerinde — NH 2 gruplanni kullanirlar.
Bir imin baginin olu§umu, gorme siireci sirasinda meydana gelen tepkimelerin bir ba-
samaginda da onemlidir (bkz. "Gormenin Fotokimyasi" Altbolum 13.9)
tminler aynca. Altbolum 20.5 'te inceleyecegimiz gibi, aminlerin yararh laboratuvar
sentezlerinde ara uriinler olarak olu§urlar.
Hidroksilamin (NH 2 OH). hidrazin (NH 2 NH 2 ) ve semikarbazit (NH 2 NHCONH 2 ) gi-
bi bilesiklerin iminleri aldehit ve ketonlann tiirevleri olarak kullanim alani bulurlar
(Altbolum 16.8A). Cizelge 16.2'de (sayfa 740'da) bu bile§iklerin ornekleri siralanmi§-
tir. Bu tiirevlerin olu§um mekanizmalan, azonce inceledigimiz, birincil aminlerden imin-
lerin olugumu mekanizmasina benzer. iminlerde oldugu gibi, (E) ve (Z) izomerlerinin
olu§umu da mumkundiir.
I6.8A 2.4-Dinitrofenilhidrazonlar, Semikarbazonlar ve Oksimler
Aldehitler ve ketonlarm 2,4-dinitrofenilhidrazin, semikarbazit ve hidroksilamin ile olan
tepkimelerinin iiriinleri 90gu zaman bilinmeyen aldehit ve ketonlarm tanmmasi icin kul-
lanihr. Bu bile§ikler, yarn 2,4-dinitrofenilhidrazonlar, semikarbazonlar ve oksimler,
genellikle nispeten coziinmeyen katilardir ve keskin tipik erime noktalanna sahiptirler.
Bilinmeyen bir bile§igin tiirevinin erime noktasi ile kimya kaynaklanndaki bilinen bir
tiirevin erime noktasmin kar§ila§tmlmasi. bilinmeyen bile§igin tanmmasi i?in delil sag-
layabilir. Organik Kimya i^in olan pek cok laboratuvar kitabi erime noktalarim veren
^izelgeleri fazlaca i9ermektedir. Ancak, tiirevlerin erime noktalannin kar§ila§tirilmasi
yontemi yalnizca, turevlerinin erime noktalan daha once literaturde bildirilen bile§ikler
19m i§e yarar. Spektroskopik yontemler (ozellikle IR, NMR, ve kittle spektrometrisi) bi-
linmeyen bile§iklerin taninmasinda genellikle daha 90k kullamlrrlar (Altbolum 16.14).
Bu boliim giri§inde tarti§i-
lan pridoksal fosfat, imin
fonksiyonel grubu iizerin-
den tepkimeye giren
onemli bir koenzimdir.
Aynca bkz. "Pridoksal
Fosfatin Kimyasi", sayfa
742.
I6.8B Hidrazonlar: Wolff-Kishner indirgemesi
Hidrazonlar aldehit ve ketonlarm taninmasinda ara sira kullamhr. Fakat, 2,4-dinitrofe-
nilhidrazonlardan farkli olarak, basit hidrazonlar genellikle dii§iik erime noktalanna sa-
hiptirler. Bununla beraber hidrazonlar, Wolff-Kishner indirgemesi diye bilinen aldehit
ve ketonlarm karbonil gruplannin — CH 2 — gmplanna indirgenmesi icin uygun bir yon-
temin temelini olu§tururlar.
Genel Tepkime
\
/
C=0. + H,N— NH,
baz
Aldehit
veya keton
,C=N— NH,
Hidrazon
(izole edilmez)
H,0
Ozel Ornek
\
/
CH, + N,
f) VCCH,CH 3 + H 2 NNH 2 ^^ ► ((])— CH,CH,CH, + N,
\V_y/ * irielilen gilikol \V-// " * 3
(%82)
740 Boliim 16 / Aldehitier ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
£izelge 1 6.2 Aldehitier ve Ketonlann Amonyak Tiirevleriyle Tepkimeleri
1. Birincil Aminlerle Tepkimesi
Genel Tepkime
\
C=0
H,N — R
Aldehit veya keton 1° amin
Ozel Ornek
CH 3 CH,
\
C=0 + H,N— CH,CH 2 CH,
H,C 10 .
3 1 amin
Biitanon
2. Hidroksilamin ile Tepkimesi
Genel Tepkime
► C=N. + HP
Bir i mi n
[(E) ve (Z) izomerleri')]
C^ri^Cri-,
"\
/
C=NCH,CH,CH, + H,0
3 Bir lmin
C=0 + H,N— OH
\
/
Aldehit veya Hidroksilamin
keton
\ /
/=N.
OH
H,0
Bir oksim
[(E) ve (Z) izomerleri)]
Ozel Ornek
\
/
C=0 + H,NOH
H 3 C X
(
/
C=NOH + H,0
H
Asetaldehit
H
Asetaldoksim
3. Hidrazin, Fenilhidrazin ve 2,4-DinitrofeniIhidrazin ile Tepkimeleri
Genel Tepkimeler
Aldehit veya keton
\
C=0 + H,NNH,
/=N.
NH,
+ H,0
Hidrazin Bir hidrazon
[(E) ve (Z) izomerleri)]
\
/
C=0 + H,NNHC 6 H 5
\
C=NNHC 6 H 5 + H 2
Fenilhidrazin
\
/
C=0 + H 2 NNH
Bir fenilhidrazon
\
NO,
/
C=NNH
Ozel Ornek
NO;
2,4-Dinitrofenilhidrazin
H,0"
NO, + H,0
NO,
Bir 2,4-dinitrofenilhidrazon
/C =0 + H 2 NNHC 6 H 5 cRiC02H
5 \
C=NNHC 6 H S + H,0
H 3 C
Asetofenon
H 3 C
Asetofenon fenilhidrazon
16.8 Amonyak Turevlerinin Katilmasi 741
£izelge 1 6.2 (devam ediyor)
3. Semikarbazit ile Tepkimesi
Genel Tepkime
\
Aldehit
veya keton
C=0 + H 2 NNHCNH,
Semikarbazit
\
/
O
C=NNHCNH, + H,0
Ozcl Ornek
O
Sikloheksanon
H,NNHCNH,
Bir semikarbazon
( \= NNHCNH, + H 2
Sikloheksanon
semikarbazon
Wolff-Kishner indirgemesi, eger dimetilsiilfoksit coziicii olarak kullamlirsa, cok da-
ha dii§uk sicakhklarda gercekle§tirilebilir.
Wolff-Kishner indirgemesi, Clemmensen indirgemesini (Altboliim 15.9) ve tiyoase- ... ... . . . ..
tallerin indirgenmesini (Altboliim 16.7D) tamamlar, ciinkii bu tic tepkimenin hepsi lerinin -CH,- grubuna
indirgenmesi igin araglar.
\
C=0 grubunu — CH 2 — grubuna d6nu§tiiriir. Clemmensen indirgemesi kuvvetli
asidik ortamda gercekle§tirilir ve bazlara duyarli bilesjkler icin kullamlabilir. Wolff-Kish-
ner indirgemesi kuvvetli bazik cozeltilerde yapilir ve asitlere duyarli bile§ikler icin kul-
lamlabilir. Tiyoasetallerin indirgenmesi ise notr cozeltilerde yapilir ve hem asit hem de
bazlara duyarli bile§ikler icin kullamlabilir.
Wolff-Kishner indirgemesinin mekanizmasi a§agidaki gibidir. Ilk basamak hidrazon
\
olu§umudur. Daha sonra kuvvetli baz, hidrazonun CH — N — NH yapili yeni bir
tiireve tautomerle§mesine yol acar. Bu tiirev, sonra, azot molekiiliiniin baz-katalizli
aynlmasma ugrar. Ozellikle kararh azot molekiilunun kaybedili§i tepkime icin bir itici
giic saglar.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
: Aldehitier ve Ketonlarin Wolf-Kishner indirgenmesi
1. Basamak Hidrozon olusumu.
\
/
C=0 + H,N— NH,
\
C=N— NH 7 + H,0
/
2. Basamak Baz-katalizli tautomerlesme ve azot molekiilunun avnhsi.
H,0
\ •• •• OH"
C=N— NH, < »
/ " H :
C=N— NH
/
C— N=NH
H
oi-r
H H
I •• •• OH" . I •• \^| -m I
— C— N=N— H * * — C^N=N : " — ^ —C :
H.O I^J
11
H,0
C— H
«
imyasi
Piridoksal Fosfat
Jl iridoksal Fosfat (PLP), a-amino asitlerin onemli pek cok tepkimesine kan§an biyolo-
jik bir molekiildiir (bkz. boliim agili§i). Substrat ve ozel enzime bagb olarak PLP; amino
ve keto gruplannin birbirine doniisumii. dekarboksilleme, stereokimyasal olarak tersine don-
me, ayrilma ve yer degi§tirmeyle sonuclanacak tepkimeleri katalizleyebilir. PLP ile kata-
lizlenen bu tepkimelerin tiimiinde. PLP'nin gorevi geri d6nii§umlii bir elektron cifti kabul
edicisi olarak hizmet etmektir. Bu isjevinin ozel bir ornegi olarak PLP'nin yer aldigi bir ra-
semle§me tepkimesini ele alalim. Bakteriler, hiicre duvarlarinin yapimi i^in CK)-(-)-alani-
ne (D-alanin olarak da bilinir. Altbolum 24.2) ihtiyac duyarlar. Fakat, alaninin en 90k bulunan
sekli, enantiyomer (S)-(+)-alanindir (veya L-alanin). Hiicre duvan sentezi icin gerekli olan
(/?) enantiyomeri elde etmek icin bakteriler, alaninin rasemik kan§iminin olu§umunu kata-
lizlemek, boylece (/?)-(-)-alanin elde etmek igin alanin rasemaz adh bir enzimi kullamrlar.
PLP'nin dahil oldugu enzimatik tepkimelerde ilk basamak, PLP'nin enzime bagh oldu-
gu imin bagimn, PLP ile amino substrat arasindaki imin bagina donu§iimunu i9erir. Bura-
da 0S)-(+)-alanin ile bu i§lem gorulmektedir.
Sonraki basamak enzimin icerisindeki bazik bir grubun etkisiyle alaninin a-karbonun-
dan bir protonun uzakla§tinlmasini igerir. Bu anyonun olu§umu, PLP'deki pozitif ytiklii pi-
ridin halkasi, bir elektron gifti alicisi olarak hizmet ettiginden mumkiin olan bir isjemdir
(bkz. Problem 16.B2). Bu konjuge karbanyon ara uruniin olu§umu, alaninin a-karbonunda-
ki kiralligin kaybolmasina yol acar. Bunun ardindan, iiggen diizlemsel a-karbon ara iiriiniin
(diger yuztinden) yeniden protonlanmasi alaninin rasemlenmesiyle sonuglanir. Rasemlen-
mi§ amino asidin ortaya gda§i imin bagmm, tekrar enzimin amino grubuna geri donmesiy-
le meydana gelir (ilk basamagin tersi olan hidroliz basamagi yukanda gosterilmektedir).
: B — Rnzim
(^
H — B — Enzim
742
Problem 16. Bl
Problem I6.B2
^ Bir enzim bagh PLP imininin, alanin gibi bir substrat bagli PLP iminine nasil
d6nii§ebilecegini gosteren bir mekanizma yazimz.
>■ Alaninin rasemle§mesinde a-karbanyonun, piridin halkasinm konjugasyonuy-
la nasil kararh kilindigini gosteren rezonans yapilanni yazimz.
16.9 HiDROJEN SiYANUR Katilmasi
Hidrojen siyanur, aldehitlerin ve ketonlann bircogunun karbonil grubuna katilarak si-
yanohidrinler denilen bilesjkleri olu§turur. Karbonil grubunun oldukca fazla engellenmis,
oldugu ketonlar bu tepkimeye girmezler.
O
II
RCH+ HCN
O
II
X. 4-
\ / 0H
H CN
R
R'
HCN
R x/ OH
R' CNJ
Siyanohidrinler
Hidrojen siyaniiriin kendisinin katilmasi oldukca yava§ olur, giinkii HCN zayif bir
nukleofil kaynagidir. Potasyum siyanuriin veya zayif asit olan HCN 'den siyanur iyon-
lari iiretecek bir bazin katilmasi tepkimenin hizinda onemli arti§lara neden olur. Bu et-
ki. ingiliz kimyacisi Arthur Lapworth tarafmdan 1903 yilinda ke§fedildi ve onun HCN
katilmasi uzerindeki bu cali§malan, Lapworth' u organik kimyamn mekamistik g6rii§ 6n-
ciilerinden birisi yapti. Lapworth, katilmanin iyonik yapida oldugunu varsaydi (13 yil
sonraki Lewis ve Kossel'in bag teorilteri dikkate alindiginda onemli bir gorusj. Lap-
worth, "siyanohidrinlerin olu§umunun, negatif siyanur iyonlannin karbonil ile nispeten
yavas, olarak birle§mesi, ve bunun ardindan, neredeyse aniden kompleksin hidrojenle
birle§mesi §eklinde gosterilebilecegini" onerdi*.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Siyanohidrin Olu§umu
-C^d-h-C-N:^^
O— H
+ - = C = N
* Lapworth. A. ./. Chem. Soc. 1903. 83, 995 - 1005. Lapworth. 'un 5ali§masiyla ilgili giizel bir derleme i?in
bkz. Saltzman, M. /. Chem. Eciuc. 1972, 49, 750-752.
743
744 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma
Siyaniir iyonu, daha kuvvetli bir niikleofil oldugundan, karbonil karbonuna HCN'nin
kendisinden 50k daha hizh atak yapabilir ve bu onun katalitik etkisinin kaynagidir. Si-
yaniir iyonunun katilmasi bir kere olunca, ara iiriiniin kuvvetli bazik alkoksit oksijen
atomu, ortamda var olan herhangi bir asitten bir proton koparir. Eger bu asit HCN ise,
bu basamak siyanur iyonunu tekrar iiretir.
Siyaniir iyonundan daha kuvvetli olan bazlar, bu tepkimeyi, HCN'yi (pK a = 9) bir
asit-baz tepkimesiyle siyanur iyonuna donu§turerek katalizlerler.
Sivi hidrojen siyanur bu tepkime i^in kullanilabilir (HCN oda sicakhginda gazdir),
fakat HCN 50k zehirli ve u?ucu oldugundan tepkime ortaminda olu§turulmasi daha
giivenlidir. Bu, aldehit veya ketonun sulu sodyum siyanur ile kan§ttnlmasi ve sonra
kan§ima yava§ca sulfiirik asit katdmasiyla yapilabilir. Bununla beraber, bu i§lemde bi-
le biiyiik bzen gosterilmeli ve tepkime qok etkin bir qeker ocakta yurutulmelidir.
Siyanohidrinler organik sentezlerde yararh ara urunlerdir. Kullamlan §artlara bagh
olarak. asidik hidroliz siyanohidrinleri a-hidroksi asitlere ya da a,/3-doymami§ asitlere
donii§turtir. (Bu hidrolizin mekanizmasi Altboliim 18.8H'de tarti§dacaktir.) Siyanohid-
rinlerden a-hidroksi asitlerin hazirlanrnasi basit §ekerlerin Kiliani-Fischer sentezinin bir
kismidir (Altboliim 22.9A).
O HO HO O
JiCN^ CH ^ CHn _ c _ CN J*£L+ CH,CH,— C-COH
CH,CH, CH, H =°
CH, m CH 3
a-Hidroksi asit
%95 H,S0 4
O
COH
CH 3 CH=C
CH 3
a^/3-Doymamis. asit
Lityum altiminyum hidriir ile bir siyanohidrinin indirgenmesi bir /3-aminoalkol verir.
O /-\/OH /\^OH
Problem 16.16 >■ (a) Asetaldehitten cikarak, bir siyanohidrin ara uriinii iizerinden laktik asiti
(CH 3 CHOHC0 2 H) nasil hazirlayabileceginizi gbsteriniz. (b) Laktik asitin hangi ste-
reoizomerini elde etmeyi umuyorsunuz?
16.10 Yiliirlerin Katilmasi: Wittig Tepkimesi 745
16.10 YlLURLERiN KATILMASI:
WlTTIG TEPKiMESi
Aldehit ve ketonlar fosfor yiliirlerle tepkimeye girerek alkenleri ve trifenilfosfin oksiti
verirler. (Bir yiliir, pozitif bir heteroatoma biti§ik bir negatif karbonu olan notr bir mo-
lekuldiir). Fosfor yiliirler fosforanlar olarak da bilinirler.
R
\
+ -/
R"
R \ A'
/C=0 + (C fi H 5 ),P— C x
R
Aldehit
veva keton
/ C=C \
R"
Fosfor yiliir
(veya fosforan)
+ 0=P(C 6 H s ) 3
R R'
Aiken Trifenilfosfin
[(E) ve(Z) izomerleri)] oksit
Wittig tepkimesi olarak bilinen bu tepkimenin alkenlerin sentezi iijin onemli bir yon-
tem oldugu kanitlanmi§tir. Wittig tepkimesi 90k ce§itli bile§iklere uygulanabilir ve so-
nucta (£) ve (Z) izomerlerin bir kari§imi olu§masina ragmen, urundeki ikili bagui yerinde
herhangi bir belirsizlik olmadigmdan diger alken sentezlerine iistunliik saglar. (Bu tep-
kime, olu§an karbokatyonun daha kararli karbokatyon ara iiriinlerine cevrilmesiyle cok
sayida alken uriinler veren El aynlmalarma zittir. Hem El hem de E2 aynlma tepkimeleri,
uzakla§tmlabilecek farkli^-hidrojenler oldugunda 90k sayida uriinler uretebilir.)
Fosfor yiliirler, trifenilfosfin ve alkil halojentirlerden kolayca hazirlanabilirler. Bun-
larm hazirlanmasi iki tepkimeyi kapsar.
Georg Wittig, bu tep-
kimeyi, Tubingen Univer-
sitesinde 1954'de ke§fetti
ve 1979 yilinda Kimya
Nobel Odiiliinii bir ortakla
kazandi.
Genel Tepkime
1. Tepkime
(C 6 H 5 ) 3 P:-^^T^CH-X
R
Trifenilfosfin
(C 6 H 5 ),P— CH X
X R'"
Alkiltrifenilfosfonyum
halejeniir
,R"
+ 4? ^\-
2. Tepkime (C 6 H 5 ),P— C^H : B — ► (C 6 H 5 ) 3 P— C<^" + H = B
R
R
Fosfor yiliir
Ozel Ornek
I. Tepkime (C 6 H 5 ).,P: + CH 3 Br
C„H„
(C 6 H 5 ) 3 P— CH 3 Br
Metiltrifenilfosfonyum
bromur(%89)
2. Tepkime (C 6 H 5 ) 3 P— CH 3 + C 6 H 5 Li ► (C 6 H S ) 3 P— CH, " + C 6 H 6 + LiBr
Br"
Ilk tepkime ntikleofilik yer degi§tirme tepkimesidir. Trifenilfosfin 90k iyi bir niikleofil
ve zayif bir bazdir. 1" ve 2" alkil halojeniirlerle bir S N 2 mekanizmasina gore kolayca
tepkimeye girerek, bir alkiltrifenilfosfonyum tuzu vemek iizere, alkil halojeniiriin halo-
jeniirii ile yer degi§tirir. Ikinci tepkime bir asit-baz tepkimesidir. Kuvvetli bir baz (ge-
nellikle alkillityum veya fenillityum) fosfora bagh karbondan bir proton kopararak yiliirii
olu§turur.
746
Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Fosfor yiliirler, a§agida gosterilen iki rezonans yapinin melezi olarak gosterilebilir.
Kuantun mekanigi hesaplamalan ilk yapinin katkisinin nisbeten onemsiz oldugunu be-
lirtmektedir.
(C 6 H S ) 3 P=C
/ R ♦ y R
\
(C 6 H 5 ) 3 P
-C-
R"
Wittig tepkimesinin mekanizmasi onemli oranda cah§ma konusu olmu§tur. ilk 6n-
ceki mekanistik oneride, karbanyon olarak davranan yiliirlerin aldehit ve ketonun kar-
bonil karbonuna atak yaptigi, ayrilmis, yiiklere sahip ve betain olarak adlandinlan bir
ara iiriiniin olu§tugu ileri suriilmu§tiir. Sonraki basamakta, betainin, oksafosfetan ola-
rak adlandinlan dort iiyeli kararsiz bir halkali sisteme d6nii§tiigu ve bunun da, kendili-
ginden hemen trifenilfosfin oksit kaybederek bir alkene ddnu§tugu du§unulur. Bununla
birlikte, E. Vedejs'in (Wisconsin Universitesi) ve digerlerinin 9ali§malannda betainin
ara Qriin olmadigi, oksafosfetanin siklokatilma tepkimesi ile dogrudan olu§tugu ileri sii-
rulmii§tur. Wittig tepkimesinin itici giicii trifenilfosfin oksitteki 90k kuvvetli (DH" = 540
kJ mol ') fosfor-oksijen baginin olu§masidn-.
j Tepkime igin Bir Mekanizma
* Wittig Tepkimesi
R' R"
R— C +-:C— R"' ;
^11
•O.
Aldehit
veya keton
P<C 6 H 5 ),
Yilur
R' R"
R— C— C — R"'
" : Q^P(C 6 H 5 ) 3 J
Betain
(olu§mayabilir)
R' R"
R— C-rC— R"'
Q— P(C 6 H 5 ) 3
Oksafosfetan
1
R
\
/
R
/ c=c x
R R"
Aiken
(+ diastereomer)
P=P(C 6 H 5 ) 3
Trifenilfosfin
oksit
Ozel Ornek
O + =CH 2 — P(C 6 H 5 ) 3
On*
10= P(C 6 H 5 ) 3
1
O- 1 *
0=P(C 6 H 5 ),
Metilensikloheksan
(sikloheksanon ve
metiltrifenilfosfonyum
bromiirden % 86)
CH 2
-I
O— P(C 6 H 5 ) 3
16.10 Yilurlerin Katilmasi: Wittig Tepkimesi 747
Betainden (eger gercekten olu§tuysa) trifenilfosfin oksitin aynlmasi az once gosterildi-
gi gibi iki ayn basamakta gergeklesebilir veya her iki adim da aym anda olabilir.
Wittig sentezleri kan§ik goriilebilmesine kar§in, gercekte uygulamada yapilmalan
kolaydir. £ogu basamaklar aym tepkime kabinda yiiriitiilebilir ve sentezin biitiinii birkac
saatte icerisinde gerceklestirilebilir.
Wittig sentezinin toplam sonucu a§agidadir.
R \ X \ / R " birsok *\ y R "
£=Q+ C — ^-> C=C + diastereomer
/ / \ basamak / \
R' H R" R' R"'
Wittig sentezinin planlanmasi, istenilen alkende aldehit veya keton bile§eninin ve
halojeniir bile§eninin neler olabileceginin belirlenmesiyle ba§lar. R gruplarinin herhan-
gi biri veya tamami hidrojen olabilir, ancak, gruplardan en azindan bir tanesi hidrojen
oldugunda verimler genellikle daha iyidir. Halajeniir bile§eni birincil, ikincil veya me-
til halojentir olmalidir.
Ornek Problem
2-Metil-l-fenil-l-propen igin bir Wittig sentezi tasarlayiniz.
Cevap
Biles, igin yapisim ikili bagin her iki larafindaki gruplara dikkat ederek inceleriz.
| CH 3
C 6 H 5 CH+ CCH 3
2-Metil-l-fenil-l-propen
Sentez i^in iki genel yakla§im mumkiindiir.
C 6 H 5\ X \ / CH 3 C 6 H 5\ / CH 3
(a) /C =0 + /Cx — /C =C X
H H CH, H CH 3
veya
C 6 H 5\ / H / CH J C 6 H S\ / CH J
(b) y c x +o=c x — ► /C=c x
H X CH, H CH,
(a)'da once 2-kloropropandan yiliirii hazirlanz ve daha sonra benzaldehitle tepkimeye
sokariz.
(a) (CH 3 ) 2 CHBr +(C 6 H 5 ) 3 P ►(CH 3 ) 2 CH— P(C 6 H 5 ) 3 B r - -%►
+ QH5CH0
(CH ? ) 2 C— P(C 6 H 5 ) 3 — ► (CH 3 ) 2 C=CHC 6 H, + (C 6 H 5 ) 3 P=0
(b)'de ise yiliirii benzil halojenurden yapabilir ve sonra asetonla tepkimeye sokabili-
riz.
(b)C 6 H 5 CH 2 Br + (C 6 H 5 ) 3 P ►C 5 H 5 CH 2 — P(C 6 H 5 ) 3 Br-^>
C 6 H 5 CH— P(C6H 5 ) 3 (CH ^ C=Q » C 6 H,CH=C(CH 3 ) 2 + (C 6 H 5 ) 3 P=0
748 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Wittig tepkimesinin yaygin olarak kullamlan bir ge§idi Horner - Wadsworth - Em-
mons diizenlemesidir. Homer - Wadsworth - Emmons tepkimesi, trifenilfosfonyum tu-
zu yerine bir fosfonat esteri kullanimini gerektirir. Ana iiriin genellikle alkenin (£)
izomeridir. Fosfonat ester karbanyonu olu§turmak iq'm sodyum hidrur, potasyum fer-btt-
toksit ve biitillityum gibi bazi bazlar kullamlir. A§agidaki tepkime dizisi bir ornek ola-
rak verilmi§tir.
1 . Basamak
O t t Na + O
II NaH /^\ - II
CH,— P— OEt ► 4 />— CH— P— OEt + H— H
OEt OEt
Bir fosfonat ester
2. Basamak
Fosfonat esteri, bir trialkil fosfit [(RO) 3 P] ile uygun bir halojenurtin (bu i§lem Arbuzov
tepkimesi olarak bilinir) tepkimesinden hazirlanir. A§agida bir ornek verilmi§tir.
O
CH,— P— OEt + EtX
\_t ca '- J \
OEt OEt
Trietil fosfit
Problem 16.17 >■ Ba§langig maddeleri olarak trifenilfosfine ek olarak gerekli aldehitlere, ketonlarave
organik halojeniirlere sahip oldugunu varsayiniz. Wittig tepkimesini kullanarak a§a-
gidaki her bir alkeni nasd sentezleyebileceginiz gosteriniz.
(a)
C 6 H 5 C=CH,
CH,
II
CH 3
(d)
A
(b)
C 6 H 5 C=CHCH 3
CH 3
H 3 C X
CH 3
(c)
/ C— CH 2
(e)
CH 3 CH,CH= CCH,CH,
H 3 C
(f)
C 6 H 5 CH=CHCH=CH.
(g)
C 6 H S CH ^ = CHC^H,
16.1 1 Organometalik Reaktiflerin Katilmasi: Reformatsky Tepkimesi 749
Trifenifosfin, epoksitlerin alkene d6nu§turiilmesinde de kullanabilir, ornegin; "< Problem 16.18
>CH 3
'O"
/ \
C 6 H 5 C C v H + (C 6 H 5 ) 3 P :
C 6 H 5*/„
/ V
h ^C=C^ h +(C 6 H 5 ) 3 PO
H CH 3
Bu tepkime icin uygun bir mekanizma oneriniz.
16.1 I Organometalik Reaktiflerjn
Katilmasi; Reformatsky TEPKiMESi
Altboliim 12.8'de Grignard bile§iklerinin, organolityum bile§iklerinin ve sodyum alki-
nurlerin aldehit ve ketonlara katilmasim ogrendik. Bu tepkimeler, o zaman gordiigumiiz
gibi, degisjk alkollerin uretiminde kullanilabilir.
R : MgX+ C=^0
R — C— OMgX
H 3 Q+
>R — C— OH
5-/6+
R : Li
/
C=0
R— C— OLi
H.O'
>R— C— OH
R-/S+
RC = C ; Na
RC = C— C— ONa
H,0*
♦ RC = C— C— OH
§imdi, bir aldehit veya ketonun karbonil grubuna organocinko reaktifinin katilma-
sim iceren benzer tepkimeleri inceleyecegiz. Reformatsky tepkimesi olarak bilinen bu
tepkime, aldehit ve ketonun karbon iskeletini uzatir ve /3-hidroksi esterler verir. Bu tep-
kime bir aldehit veya keton ile bir a-bromo esterin cinko metali varliginda etkile§tiril-
mesini icerir; goziicii olarak cogu kez benzen kullamhr. Ba§langic uriinii bir cinko
alkoksittir ve bu da, /3-hidroksi esterin olusmasi icin hidroliz edilmelidir.
BrZnO HO
\ I
C=0 + Br— C— CO,R
/ benzen
Aldehit
veva keton
a-Bromo ester
► — C— C— CO,R H,Q * ► — C— C— CO,R
^-Hidroksi
ester
Tepkimede ara tiriin, Grignard reaktifine benzer bir davrani§la karbonil grubuna ka-
tdan bir organocinko bilesjgi olarak ortaya cikar.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Reformatsky Tepkimesi
BrZnO
HO
Zn
HjO*
Br— C— C0 2 R — > BrZn = C— CO,R ► — C— C— CO,R^ — ►— C— C— CO,R
benzen
750 Bolum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Organocinko reaktifi, Grignard reaktifinden daha az etkin oldugundan ester grubu-
na katilmaz. Reformatsky tepkimesinden elde edilen /3-hidroksi esterler, a^-doymamis,
ester vermek iizere kolayca su kaybederler. Cunkii, suyun ayrilmasi. ester grubunun kar-
bon-oksijen ikili bagi ile konjuge olan karbon-karbon ikili bag! iceren bir sistem olus,-
turur. HO
H,0 + \ /
— C— C— COR ► C=C
ISI / \
1 ' i-H,0> COR
H
O
P -Hidroksi ester afi -Doymami§ ester
Refomatsky tepkimesinin ornekleri a§agida verilmi§tir (burada Et = CH 3 CH 2 — ):
O OH
(1) Zn
CH 3 CH 2 CH 2 CH + BrCH 2 C0 2 Et ~ H Q , ► CH,CH,CH 2 CHCH 2 C0 2 Et
O CH, OH CH 3
CH,CH + Br— C— CO,Et ^ *V » CH 3 CH— C— CO,Et
(2) H,0
CH 3 CH,
O CH, OH CH 3
II I II
" I (D Zn I '
C 6 H 5 CH + Br— CH— CO,Et R Qt » C 6 H 5 CH— CH— CO,Et
Problem 16.19 >• A§agidaki bile§iklerin her birinin sentezinde Refonnatsky tepkimesini nasil kulla-
nabileceginizi gosteriniz. (Bazi durumlarda ek basamaklar gerekebilir.)
OH
(a) (CH 3 ) 2 CCH,C0 2 CH 2 CH 3 (c) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 CH 2 CH 3
/ \° H
(b) ( /— CHC0 2 CH 2 CH,
CH 3
I 6. 1 2 ALDEHITLERiN VE KETONLARIN
YOKSELTGENMESi
Aldehitler ketonlardan cok daha kolay yiikseltgenirler. Aldehitler potasyum permanga-
nat gibi kuvvetli yukseltgen maddelerle kolayca yiikseltgenirler ve aynca, aldehitler, gii-
mii§ oksit gibi lhman yiikseltgen bilesiklerle de yiikseltgenebilirler.
o o o
RCH KMn °^ ()H " > RCO- "^ RCOH
O
Ae,O.OH" " H,() + "
RCH — h ► RCO" 3 ► RCOH
Bu yiikseltgenmelerde aldehitlerin karbonil karbon atom una bagh hidrojenini kaybet-
tiklerine dikkat ediniz. Ketonlar, bu hidrojenden yoksun olmalan nedeniyle, yiikseltgen-
meye kar§i daha diren^lidir.
16.12 Aldehillerin ve Ketonlann Ytiksellgenmesi 751
I6.I2A Aldehitler ve Ketonlann Baeyer-Villiger Yiikseltgenmesi
Hem aldehitler hem de ketonlar peroksi asitler tarafindan ylikseltgenirler. Baeyer-Villi-
ger yiikseltgemesi olarak bilinen bu tepkime ozellikle ketonlar icin yararlidir, ciinkii ke-
tonlan karboksilik esterlere dbnii§tiirur. Ornek olarak, asetofenonun peroksi asit ile
etkilesjirilmesi. onu bir estere, fenil asetata cevirir.
C„H S — C— CH
Asetofenon
(»
RCOOH 'I
, ► C 6 H 5 — O— C— CH,
Fenil asetat
Bu tepkime icin bnerilen mekanizma a§agidaki basamaklan icerir.
Fepkime i§in Bir Mekanizma
Baeyer-Villiger Yiikseltgenmesi
H— A
II
CH,
C.H,
o-
O— O— C— R
C 6 H S H
Karbonil bile§igi bir
asitten bir proton
koparir.
Peroksi asit
prolonlanmis. karbonil
bile§iginc atak yapar.
: A-
Oksonyum iyonundan
bir proton
u/aklastinlir.
= 0'
II
H— A
O'
CH ; — C O— O— C — R
C 6 H ;
Bu ara uriindeki peroksi
asitin karbonil grubu
protonlamr. RC(),H kisini bir
avrilan grup olarak hazirlanir.
i or
CH,— C
H
O— 0^-C— R
C„H 5
Fenil grubu elektron cifti ile
birlikte hitisikteki uksijene
gocer, ayni anda RCO,H ayrdan
grup olarak hareket eder.
CH,
V " A
+ O:
C 6 H 5
+ 0=C,
>0H
R
Bir proton u/.aklasir ve
ester uriinii olusur.
-HA
O
CH,
O — C,H.
Bu lepkimenin iiriinleri. fenil grubunun metil grubundan daha fazla gocmeye kar§i
egilimi oldugunu gostermi§tir. Boyle bir durum olmasaydi. iiriin CH3COOQ5H5 degii
C 6 H 5 COOCH 3 olurdu. Bir grubun gocmeye egilimi. onun gbcme kabiliyeti olarak bili-
nir. Baeyer-Villiger yiikseltgenmesi ve diger tepkimeler iizerindeki cah§malar bir gru-
bun go^me kabiliyetinin H > fenil > 3" alkil > 2" alkil > 1° alkil > metil §eklinde oldugunu
gostermi§tir. Biitiin durumlarda bu siralama, elektron ciftleriyle gocen gruplar, yani an-
yonlar i^indir.
752 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Problem 16. 20 >■ Benzaldehit bir peroksiasit ile tepkimeye girdiginde iiriin benzoik asittir. Bu tepki-
menin mekanizmasi asetofenon i9in az once verilenin benzeridir ve sonuc, fenile
gore hidrojen atomunun daha biiyiik gocme kabiliyeti oldugunu gosterir. Soz konu-
su tiim basamaklan gosteriniz.
Problem 16.21 >• Siklopentanonun Baeyer-Villiger yiikseltgenmesinden olu§abilecek Qriiniin yapisi-
ni yaziniz.
Problem 16.22 >■ 3-Metil-2-butanonun Bayer- ViUiger yiikseltgenmesinden olu§abilecek ana iiriin nedir?
16.13 ALDEHiTLER VE KETONLAR \g\N KJMYASAL
ANALiZLER
I6.I3A Aldehitlerin ve Ketonlarin Tiirevleri
Aldehitler ve ketonlar, karbonil icermeyen bilesjklerden, amonyak tiirevleriyle olan tep-
kimeleriyle ayirt edilebilirler (Altboliim 16.8). Semikarbazit, 2.4-dinitrofenilhidrazin, ve
hidroksilamin, aldehit ve ketonlarla tepkimeye girerek cokelekler olu§tururlar. Semikar-
bazonlar ve oksimler genellikle renksizdir fakat 2,4-dinitrofenilhidrazonlar genellikle
portakal rengindedir. Bu tiirevlerin erime noktalari belirli aldehit ve ketonlarin taninma-
sinda kullamlabilir.
I6.I3B Tollens Denemesi (Giimii§ Aynasi Denemesi)
Aldehitlerin daha kolay yukseltgemesi aldehitlerin cogu ketonlardan ayirt edilmesi icin
kullani§h bir deneme saglar. Sulu giimii§ nitrat ile sulu amonyagin kari§tinlmasi Tol-
lens reaktifi olarak bilinen bir cozelti olu§turur. Bu reaktif diamonyumgiimii§(I) iyonu:
Ag(NH 3 ) 2 % icerir. Bu iyon ?ok zayif bir yukseltgen madde olmasina kar§in, aldehitleri
karboksilat anyonlanna yiikseltger. Bu oldugunda, giimii§, +1 yukseltgenme basamagin-
dan [Ag(NH 3 ) 2 t ] metalik giimii§e indirgenir. Tepkime hizi yava§ ve kabin cidarlan te-
mizse, metalik giimii§. deney tiipiinun duvarlannda bir ayna olarak birikir; eger boyle
degilse griden siyaha bir 56kelek olu§ur. Tollens reaktifi a-hidroksi ketonlar hari5 bii-
tiin ketonlarla olumsuz sonug verir:
O O
II Ag(NH 3 y ^ II
R— C — H „„ » R— C — O- + Ag+
H,()
Aldehit Giimii§
aynasi
O OH
Ag(NH 3 ) 2 4 .
R— C— CH— R' „,'* R— C— C — R' + Ag*
H,()
a -Hidroksi keton Giimus,
O
II Ag(NH 3 ), + ^
R — C — R' '-^—+ tepkime olmaz
H,0
Keton
aynasi
16.14 Aldehit ve Ketonlann Spektroskopik Ozellikleri 753
1 6. 1 4 Aldehit ve Ketonlarin Spektroskopjk
OZELLiKLERi
16. I4A Aldehitler ve Ketonlarin JR Spektrumlari
Aldehitler ve ketonlarin karbonil gruplan 1665 - 1780 cm ' arahginda 90k kuvvetli
C=0 gerilme sogurmasi bandlan verirler. Sogurmamn tam yeri (Cizelge 16.3) aldehit
veya ketonun yapisma baghdir ve bu. YR spekturumunda en tipik ve en yararli sogurmadir.
Doymu§, halkasiz aldehitler tipik olarak 1730 cm -1 civannda; benzeri ketonlar ise 1715
cm" 1 civannda sogurma yaparlar.
Karbonil grubumtn bir ikili bag veya bir benzen halkasi He konjugasyonu C=0
sogurmasini yaklasik 40 cm' daha diisiik frekanslara dogru kaydinr. Du§iik frekansla-
ra olan bu kayma, konjuge bile§igin ikili baginin birli bag karakteri kazanmaya
ba§lamasindan kaynaklanir (a§agidaki rezonans yapilara bakiniz) ve birli baglar ikili bag-
lardan daha kolay gerilirler.
.'6-
Birli bag
Halkali ketonlarda karbonil sogurmasinin yeri halkanin buyiikliigiine baghdir. (Ci-
zelge 16.3'teki halkali bile§ikleri kar§ila§tirmiz). Halka buytikliigu kiiciUdiikce C=0 ge-
rilme bandi daha biiyiik frekanslara dogru kayar.
Aynca. aldehitlerin CHO grubunun C— H bag titre§imleri 2700-2775 cm ' ve 2820
- 2900 cm ' bolgelerinde kolayca taninabilen iki zayif band verirler.
§ekil 16.1'de feniletanalin IR spektrumu goriilmektedir.
I6.I4B Aldehitler ve Ketonlarin NMR Spektrumlari
l3 C NMR Spektrumlari Bir aldehit veya ketonun karbonil karbon atomu, "C spekt-
rumunda 5 1 80 - 200 bolgesinde tipik NMR sinyalleri verir. Neredeyse bu bolgede ba§-
ka sinyaller olmadigindan bu bolgede (yakla§ik 8 200) bir sinyalin bulunusu bir karbonil
grubunun varligini kuvvetle dusundilrur.
'H NMR Spektrumlari Bir aldehit protonu, 'H NMR spektrumunda hemen hemen
diger protonlann sogurma yapmadigi oldukga dii§uk alandaki bir bolgede (8 9-10) bir
sinyal verir ve bu yuzden kolayca taninabilir.
Cizelge 16.3 Aldehitler ve Ketonlarin Karbonil Gerilme Bandlan
C=0 Gerilme Frekanslan
Bolge Bolge
Bilegik (cm 1 ) Baegik ^cm 1 )
R — CHO
1720-
-1740
RCOR
1705-1720
Ar — CHO
1695-
-1715
ArCOR
1680-1700
\ /
c=c
/ \
CHO
1680-
-1690
\ /
c=c
/ \
COR
Sikloheksanon
Siklopentanon
SiklobLitanon
1665-1680
1715
1751
1785
754 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
2000 1800
Dalgasayisi (crrr
600
§ekil 16.1 Feniletanalin infrared Spektrumu.
Alifatik aldehitlerin aldehit protonu, kom§u karbon atomundaki protonlarla spin- spin
e§le§mesi yapar ve yarilmanin §ekli, a-karbon atomundaki substitiisyon derecesini or-
taya gikarir. Ornek olarak asetaldehitte (CH 3 CHO) aldehit proton piki metilin iic. proto-
nu tarafindan bir dortliiye. metil protonlann piki ise aldehit protonu tarafindan bir ikiliye
yarilir. E§le§me sabiti yakla§ik 3 Hz'dir.
a-Karbondaki protonlar karbonil grubu tarafindan perdelenmezler ve sinyalleri ge-
nellikle 8 2,0 - 2,3 bolgesinde goriinur. Metil ketonlar 5 2,1 civannda kendilerine 6z-
gii (3H) bir birli verirler.
§ekil 16.2 ve 16.3'te feniletanalin a^iklamali 'H ve L, C spektrumlan gostermektedir.
(a)
9,7
tc.d.e)
(d) U) Q
^<Q-CH 2 -^H^
m
9.75
9,70
9.65
TMS
3,70 3,65
3,60
3 h (PPW
§ekil 1 6.2 Feniletanalin 300 MHz 'H NMR spektrumu Aldehit ve metilen protonlan
arasindaki kiiciik e§le§me (2,6 Hz) geni§letilmi§ olarak ayrica gosterilmi§tir.
16.14 Aldehit ve Ketonlann Spektroskopik Ozellikleri 755
CH^-c-H
(b) (a)
CH
CH
CH
(a)
ic)
<d,ef)
CH
CH,
CDCI3
(b)
TMS
220
200
180
160
140
120 100
8 C (ppm)
80
60
40
20
§ekil 1 6.3 Feniletanalin genifband proton-e§le§mesiz "C NMR spektrumu. DEPT "C
NMR'den elde edilen bilgiler ve ait olduklari karbonlar her pikin yaninda gosterilmi§tir.
I6.I4C Aldehit ve Ketonlann Kiitle Spektrumlan
Ketonlann kiitle spektrumu genellikle molekiiler iyona kar§ihk gelen bir pik verir. Al-
dehitler ise, kiitle spektrumlannda, aldehit hidrojeninin kopmasindan kaynaklanan bas-
kin bir M:-l piki o!u§tururlar. Ketonlar. genellikle karbonil grubunun her iki tarafmdan
da kopmaya ugrayarak acilyum iyonlan, RC^Ot, verir; burada R ketonun her iki ta-
rafindaki alkil grubu da olabilir. Cogu aldehit ve ketonda McLafferty 9evrilmesi iize-
rinden (Altboliim 9.16C) par^alanma da miimktindiir.
I6.I4D UV Spektrumlan
Doymu§ aldehitler ve ketonlann karbonil gruplan 270 ve 300 nm arasindaki UV bolge-
sinde zayif bir sogurma bandi verirler. Bu band, karbonil grubu bir ikili bag ile konju-
ge oldugunda daha uzun dalga boylanna (300-350 nm) kayar.
Aldehit ve Ketonlann Katilma Tepkimelerinin
Mekanizmaiannm Ozeti
§imdiye kadar inceledigimiz, aldehitler ve ketonlann karbonil karbonunda meyda-
na gelen nukleofilik katilma tepkimeleri a§agida 6zetlenmi§tir. Boliim 17'de diger 6r-
nekleri de gorecegiz.
Aldehit ve Ketonlann Nukleofilik Katilma Tepkimeleri
1. Organometalik Bile§iklerin Katilmasi
Genel Tepkime
R:^l 8
C=0-
/ •'
R
— C— = "M
hxt
R
->— C— O— H
756 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
Bir Grignard Reaktifinin Kullanilcligi Ozel Ornek (Altbolum 12.7)
O OH
CH,CH,MgBr + CH 3 C— H H ' 2 Q . ► CH,CH,CHCH 3
(%67)
Refomatsky Tepkimesinin Kullanilcligi Ozel Ornek (Altbolum 16.11)
O CH, HO CH,
(1) Zn II
CH,CHCH,CH + Br— C— CC) 2 CH 2 CH, » CH 3 CHCH 2 CHC — CO,CH,CH,
CH 3 CH, CH 3 CH,
(%65)
2. Hidriir Iyonunun Katilmasi
Genel Tepkime
H\+^C=0 — * H-C-O- ~^> H-C-OH
Metal Hidrurlerintn Kullanilcligi Ozel Ornek (Altbolum 12.3)
S\ (1) Et.0 /\ /H
(%90)
O OH
CH 3 OH
CH 3 CCH 2 CH 2 CH 3 + NaBH 4 QH » CH 3 CHCH 2 CH 2 CH 3
(%100)
3. Hidrojen Siyaniir Katilmasi (Altbolum 16.9)
Genel Tepkime
\ I HA I
N=C : ~ + C=0«=*N = C— C— O :*==^N = C— C— OH + A = "
Ozel Ornek
H,C. H,C. OH
N (1) NaCN. \ /
c=o ► c
A U (2) HA A\
H 3 C H 3 C CN
Aseton siyanohidrin
(%78)
4. Yiliirlerin Katilmasi (Altbolum 16.10)
Wittig Tepkimesi
— c— c-
|_Ar,P — O J
\ /
C =C + Ar,PO
5. Alkollerin Katilmasi (Altbolum 16.7)
Genel Tepkime
1 1
\ ROH
R — O— H + C=0 <=* R — O— C— OH < » R— O— C— O — R + HOH
/ HA
Yan-asetal Asetal
Ek Problemler 757
Ozel Ornek
O
CH,
CH,
C,H,OH
C 2 H 5 OH + CH 3 CH *=* C,H.O— C— OH „ A ► C 2 H ; 0— C— OC 2 H 5 + HOH
HA
H
6. Amonyak Ttirevlerinin Katilmasi (Altbolum 16.8)
Gen el Tepkime
-N— C — OH
L H
H
/
► N=C
H 2 / \
Ozel Ornek
! H \ / 0H
CH 3 CH + NH,OH ► C=N.
CH 3
Asetaldoksim
Anahtar Terimler ve Kavramlar
Tautomerle§me
Allboliim 16.5B
Enoller
Altbolum 16.5B
Keto-enol tautomerIe§mesi
All boliim 16.5B
Karbonil karbonuna mikleoiilik kalilma
Altbolum 16.6
Van-asetaller
Altbolum 16.7A
Asetaller
Altbolum 16.7B
iminler
Altbolum 16.8
Hidrazonlar, semikarbazonlar ve oksimler
Altbolum 16.8A
Siyanohidrinler
Altbolum 16.9
Yiliirler
Altbolum 16.10
16.23 A§agidaki bile§iklerin her biri icjn bir yapi formiilii yazimz ve bir ba§ka EK PROBLEMLER
kabul edilebilir isim veriniz.
(a) Formaldehit
(b) Asetaldehit
(c) Fenilasetaldehit
(d) Aseton
(e) Etil metil keton
(f) Asetofenon
(g) Benzofenon
(h) Salisilaldehit
(i) Vanilin
(j) Dietil keton
(k) Etil izopropil keton
(1) Di izopropil keton
(m) Dibutil keton
(n) Dipropil keton
(o) Sinnamaldehit
16.24 Propanol, a§agidaki her bir reaktifle tepkimeye girdiginde olu§acak uriinlerin
yapi formiillerini yazimz.
(a) NaBH 4 , sulu NaOH i^erisinde
(b) C 6 H 5 MgBr, sonra H 2
(c) LiAlH 4 , sonra H 2
(d) Ag 2 0, OH
(e)(C 6 H 5 ) 3 P=CH 2
(f) H 2 ve Pt
(g) HOCH 2 CH 2 OH ve HA
(h)CH 3 6i — P(C 6 H 5 ) 3
(i) (1) BrCH 2 C0 2 C 2 H 5 , Zn; (2) H 3 4
(j) Ag(NH 3 ) 2 +
* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "^bzulmesi daha zor olan problemler"dir.
758 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
(k) Hidroksilamin (n) Soguk seyreltik KMn0 4
(1) Semikarbazit (o) HSCH 2 CH 2 SH. HA
(m) Fenilhidrazin (p) HSCH 2 CH 2 SH, HA. sonra Raney nikeli
16.25 Asetonun, Problem 16.24'teki her bir reaktifle tepkimesinden olusan (eger
olu§ursa) tiriinlerin yapi formtillerini yaziniz.
16.26 Asetofenonun a§agidaki tepkimelerinin her birinden ne elde ederdiniz?
(a) Asetofenon + HN0 3 HS0 *
(b) Asetofenon + C 6 H 5 NHNH 2 ►
(c) Asetofenon + fCH 2 — P(C 6 H 5 ) 3 ►
(d) Asetofenon + NaBH, ^p*
(e) Asetofenon + C 6 H,MgBr (2| H Q »
16.27 (a) Fenil propil ketonun benzen ve gerekli olan diger reaktiflerden sentezi icin
iic. yontem oneriniz. (b) Fenil propil ketonun biitilbenzene d6nii§iimii icin
de iig yontem belirtiniz.
16.28 Benzaldehiti a§agidaki her bir bilesjge nasil d6nii§tiirebileceginizi gosteriniz.
Gerek duyulan herhangi bir reaktif kullanabilir ve birden fazla basamaga ihti-
yac duyabilirsiniz.
(a) Benzil alkol (j) C ft H 5 CH(OCH 3 ) 2
(b) Benzoik asit (k) C 6 H s CH l8
(c) Benzoil klorur (1) C 6 H 5 CHDOH
(d) Benzofenon (m) C 6 H 5 CH(OH)CN
(e) Asetofenon (n) C 6 H 5 CH=NOH
(f) 1-Feniletanol (o) C 6 H 5 CH=NNHC 6 H 5
(g) 3-Metil-l -fenil- 1-biitanol (p) C 6 H 3 CH=NNHCONH 2
(h) Benzil bromiir (q) C 6 H 5 CH=CHCH=CH 2
(i) Toluen
16.29 Etil fenil ketonun a§agidaki bile§iklerin her birinden nasil sentezlenebilecegini
gosteriniz:
(a) Benzen (c) Benzonitril, C 6 H 5 CN
(b) Benzol klorur (d) Benzaldehit
16.30 Benzaldehitin a§agidaki bile§iklerin her birinden nasil sentezlenebilecegini
gosteriniz.
(a) Benzil alkol (c) Feniletin, (e) C 6 H 5 C0 2 CH 3
(b) Benzoik asit (d) Fenileten (stiren) (f) C 6 H 5 C=N
16.31 A - E bile§iklerinin yapilanni yaziniz.
H,Ci0 4 (1) CH,Mgl HA
Sikloheksanol^ r ^A(C 6 H 10 O) (2) HiQ , » B (C 7 H M 0)^>
(DO, (I) Ag^O. OH
C(C ' H "> ,2,Zn.HOAc ' D ^"^ ,2, H,0 * E «°*»«>
16.32 A§agidaki tepkime dizisi. bir aldehitin karbon zincirinin iki karbon atomu
claha nasil uzatilabilecegini gosteriyor. K - M ara iiriinlerinin yapilan nasildir?
. (1) BrCH,CO,Et. Zn tt HA, isi k
Etailal (2)H,0~ " * K (G^oft) ►
H,.Pt (1) DIBAL-H
L (QH 1( ,0 2 ) — — ► M (C 6 H, 2 2 ) -^-^ ► butanal
ipucu: L'nin "C NMR spektrumu 5 166,7, 5 114,5, 8 122,8, 8 60,2, 8 17,9 ve 5 14,3 de sinyaller icerir.
Ek Problemler 759
16.33 Seyreltik HC1 ile lsitilmasi, piperonali (Altboliim 16.3) C 7 H 6 3 formuliine
sahip bir bilesjge cevirir. Bu bilesjk nedir ve ne tiir bir tepkime olmustur?
16.34 Benzil bromiirden baslayarak, a§agidaki her bir bile§igi nasil sentezleyeceginizi
gdsteriniz.
(a) C 6 H 5 CH 2 CH0HCH 3 (c) C 6 H 5 CH=CH— CH=CHC 6 H 5
(b) C 6 H 5 CH 2 CH 2 CHO (d) C 6 H 5 CH 2 C0CH 2 CH 3
16.35 A ve D Bile§ikleri olumlu Tollens testi vermemesine kar§in, C bile§igi
olumlu test verir. A - D'nin yapilarini yaziniz.
HOCH.CH.OH. HA Ms, Et,0
4-Bromobutanal '- — ► A (C 6 Hn0 2 Br) — — —*
r ^ T x ,, „ „ , ( " CH,CHO CH,OH
[B (C fi H n Mg0 2 Br)] - —, H Q » C (C 6 H, 2 2 ) — — ► D (C 7 H l4 2 )
16.36 A§agidaki sentezde gosterilmeyen reaktifleri ve ara uriinleri belirtiniz.
HO— < (^jV- CH,OH -&> CH,0— U)V-CH,OH M+ n -^+
Cj)— GSjOH -^> cnp—(Cjy-cu 2 (
OH
CH 3 0— (C jV-CHCHC0 2 Et
CH 3
16.37 Gliseraldehitin (Altboliim 5.14A) bir sentezi burada gosterilmektedir. A - C
ara uriinleri nelerdir ve gliseraldehitin hangi stereoizomerini elde edebilecegi-
nizi umuyorsunuz?
CH,=CHCH 2 OH-^— ►A (QH-O) CH,QH - HA »
CH2CI2
KMnO.. OH H,0'
B «»<ft> soguk , seyrelIil f C (C 5 H 12 4 )-^ gliseraldehit
16.38 (7?)-3-Fenil-2-penlanonun sodyum borhidriir ile indirgenmesini gdz ontine
aliniz. Indirgenme tamamlandiktan soma, kan§im kromatografi ile iki
kisima aynlir. Bu kisimlar izomerik bile§ikler icerir ve her izomer
optikce aktiftir. Bu iki izomer nedh' ve bunlar arasindaki stereoizomerik
ilisjci nedir?
16.39 Uyku sinegi disjsinin seks feromonunun (sekicisinin) yapisi a§agidaki
sentezle dogrulanmi§tir. C bile§iginin. dogai feromonun her yonden aymsi
oldugu gdrulrnu§tiir (erkek sinegin davram§i dahil). A, B ve C igin yapilar dneriniz.
o
B^H,(CH,» 7 CH,Br ULlf^ A (^y 2 CH ^'" ' CH - ,
(2) 2 RLi Ai 4b '
B(C„H 12 )^C(C 3] H,J
16.40 A§agidaki her bir §ik icin, bile§ikleri birbirinden ayirt edici basit kimyasal
testier dneriniz.
(a) Benzaldehit ve benzil alkol
(b) Heksanal ve 2-heksanon
760
Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
(c) 2-Heksanon ve heksan
(d) 2-Heksanol ve 2-heksanon
(e) C 6 H 5 CH=CHCOC 6 H 5 ve C 6 H 5 COC 6 H 5
(f) Pentanal ve dietil eter
OH O
(g) CH 3 CCH 2 CCH 3
.OCH,
ve CH,C=CHCCH,
.OH
16.41 W ve X bile§ikleri izomerlerdir ve C 9 H s O molekul formullerine sahiplerdif. Her
biri 1715 cm" 1 civannda kuvvetli bir sogurma bandi verir. Her birinin sicak,
bazik potasyum permanganat ile yiikseltgenmesi ve ardindan asitlendirilmesi
ftalik asiti olu§turur. W'nun 'H NMR spektrumunda 8 7,3'te bir coklu, 8 3.4*te
bir birli pik goriiniir. X'in 'H NMR spektrumda ise 8 7,5'te bir 9oklu. 8 3,1'de bir
uclii ve 8 2,5'te bir iiclii vardir. W ve X i^in yapilar oneriniz.
CO,H
C0 2 H
Ftalik asit
16.42 Y ve Z bile§ikleri C|oH l2 formulune sahip izomerlerdir. Her bir bile§igin IR
spektrumu 1710 cm ' civannda kuwetli bir sogunria bandi verir. Y ve Z'nin
'H NMR spektrumu §ekil 16.4 ve §ekil 16.5*te verilmi§tir. Y ve Z icin yapilar
oneriniz.
16.43 A bile§igi (C 9 H| 8 0) fenilhidrazon olu§turur fakat olumsuz Tollens testi verir.
A'nm IR spektrumu 1710 cm ' civarmdan kuvvetli bir band icerir. A'nm
Y.c, i-i| 2 o
2,6 2,4
1,2 1,0
TMS
4
8 H (PP 1 ")
1
§ckil 1 6.4 Y Bile§iginin 300 MHz II NMR spektrumu (Problem 16.42). Sinyallerin genis-
letilmis §ekilleri kaydirilmis olarak aynca gosterilmistir.
Ek Problemler 761
z.C 10 H 12 O
TMS
8 7 6 5 4
§ekil 1 6.5 Z Bilesjginin 300 MHz H NMR spektrumu (Problem 16.42). Sinyallerin genis-
letilmis §ekilleri kaydirilmis. olarak aynca gosterilmistfr.
geni§band protan-e§le§mesiz "C NMR, spektrumu §ekil 16.6'da verilmistir. A
icin bir yapi oneriniz.
16.44 B bilesjgi (C 8 H| 2 2 ) IR spektrumunda kuvvetli bir karbonil sogurmasi
gosterir. B'nin geni§band proton-e§le§mesiz l3 C NMR spektrumu Sekil 16.7'de
verilmi§tir. B icin bir yapi oneriniz.
16.45 Semikarbazit (H 2 NNHCONH 2 ) bir ketonla (veya bir aldehitle) tepkimeye
girdiginde bir semikarbazon (Altboliim I6.8A) olu§ur. Bu tepkimede
semikarbazitin yalmzca bir azot atomu nukleofil olarak davranir ve ketonun
karbonil karbonuna atak yapar. Bu tepkimenin tirtinu RiC^NCONHNH^'den
220
200
180
140
120 100
° c (ppm)
80
60
40
20
§ekil 1 6.6 A bile§iginin geni§band proton-e§le§mesiz "C NMR spektrumu (Problem 16.43).
DEPT B C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler pikler iizerinde verilmi§tir.
762 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
fekil 1 6.7 B bile§iginin geni§ band protonu e§le§mesiz "C NMR spektrumu, Problem
16.44. DEPT "C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler pikler iizerinde verilmi§tir.
daha ?ok R 2 C=NNHCONH 2 d' r - Semikarbazitin iki azot atomunun bagil ola-
rak daha az niikleofilik oldugu bu durumdan sorumlu olan etken nedir?
16.46 Hollanda karaagac. hastahgina. karaagac kabuk bocegi tarafindan karaagaca
aktanlan bir mantar neden olur. Di§i bocek giizel bir karaagaca yerle§tiginde
a§agida yapisi verilen multistriatin de dahil olmak iizere bir 90k feromon
salgilar. Bu feromonlar. beraberinde olduriicu mantar getiren erkek bocekleri
^eker.
o-
Multistriatin
Multistriatinin oda sicakliginda seyreltik sulu asitlerle etkile§tirilmesi, 1715 cm'
civannda kuvvetli bir infrared piki veren C U )H 2 o0 3 iiriiniinun olu§umuna
yol acar. Bu iiriin icin bir yapi oneriniz.
16.47 Benzaldehitin endiistriyel sentezinde toluen ve klor molekiilti ba§langig
maddesi olarak kullamlir ve C 6 H 5 CHC1 2 olu§ur. Bu bile§ik daha sonra
benzaldehite donu^tiiriilur. Bu i§lemin icerdigi basamaklan yaziniz.
16.48 C 6 H 12 formiillii optik^e aktif bir bile§ik 2,4-dinitrofenilhidrazin ile olumlu,
fakat Tollens reaktifi ile olumsuz test sonu^lan verir. Bu bile§igin yapisi nedir?
16.49 Aldehitler ve simetrik olmayan ketonlann olmasi durumunda, oksimlerin iki
izomeri mumkundur. Bu izomerle§menin kaynagi nedir?
16.50 E. J. Corey (Harvard Universitesi) tarafindan yapilan prostaglandin F 2u ve E 2
sentezinde, a§agidaki yapi bir ara iiriindiir. Bir Horner -Wadsworth- Emmons
Ek Problemler 763
tepkimesi (£") alkeni olu§turmak iyin kullanilmi§tir. Bu i§lemde kullanilan kar
bonil bile§iginin ve fosfonat esterinin yapilanni yaziniz. (Not: Tepkimenin
karbonil bile§eni siklopentil grubu i9erir.)
Ac = CH,C
s 16.51 Koenzim piridoksal fosfat (PLP. boliim a^ili^ina ve "Piridoksal Fosfatin Kim-
yasf'na. Altboliim 16.8. bakiniz) bazi a-amino asitlerin dekarboksillenme tep-
kimelerini katalizler. Diger tiim PLP tepkimelerindeki gibi isjem PLP ile ami-
no asit arasinda bir iminin olu§masiyla ba§lar. Mekanizmada, PLPmin gecici
elektron ^ifti alicisi olarak kararli hale getirdigi, amino asidin a-karbonundaki
anyon ara iiriinii olu§ur. Karboksilik asit grubu kaybedilince, yeri, enzim ige-
risindeki bir bolgedeki (genellikle, bir "H — B — Enzim" grubundan) bir pro-
ton tarafindan doldurulur. Verilen bu bilgilerle, PLP tarafindan katalizlenen
a-amino asitlerin dekarboksillenmesi icin aynntili bir mekanizma oneriniz.
O
R "v /C\ H—B— Enzim ^\_/*H
C OH ► C + CO
H NH, >. | H NH,
N* CH,
H
Piridoksal fosfat
* 16.52 (a) 4-Hidroksisikloheptanonun (A) infrared spektrumunda beklenilen iki
sogurma bandinin frekanslanndan hangisi daha baskm olabilir. (b)
Gercekte, bu ikisinden dii§iik frekansli olan band 90k zayiftir. A ile denge
halinde bulunabilen ve bu gozlemleri aciklayan bir izomer yapi giziniz.
*16.53 Benzilik aikoller, eterler ve esterlerin onemli tepkimelerinden birisi,
hidrojenleme sirasinda bezil-oksijen baginin kolay kopmasidir. Bu. hidrojen
tarafindan bir bagin kopanlmasina yani "hidrojenoliz" e diger bir ornektir. Bu,
asit varhginda kolayla§ir. Hidrojenoliz gergin halkali bile§iklerde de meydana
gelebilir.
B bile§iginin (a§agiya bakiniz). su ve dioksan icerisindeki hidrojen kloriiriirun
bir seyreltik gozeltisinde Raney nikel katalizorii kullamlarak yapilan hidrojen-
lendirilmesinde, iirunlerin cogu yan zincire bagli 3.4-dimetoksifenil gruplan-
na sahiptir. Bunlann arasmda. olu§umunda yalmz hirdojenlenme degil fenil
grubunun g09me egilimini de gosteren ilgin^ bir iiriin, C, vardir. C iiriinii i^in
anahtar spektral degerler a§agidadir:
764 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma
MS (mlz): 196,1084 (M.\ yiiksek coziiniirlukte), 178
IR (cm '): 3400 (geni§), 3050, 2850 (CH,-0 gerilme)
'H NMR (8, CHCl 3 'te): 1,21 (i, 3H, J = 7 Hz); 2,25 (b, 1H); 2.83 (c. 1H): 3.58
(i, 2H, J = 7 Hz): 3,82 (b, 6H); 6,70 (b, 3H).
C bile§iginin yapisi nedir?
Ogrenme Grubu
problemleri
D-(+)-Galaktozdan (2) cikilarak yapilan askorbik asit (vitamin C, 1) sentezi sayfa 765'te
gorulmektedir. (Haworth, W.N., ve digerleri /. Chem. Soc. 1933, 1419-1423). Bu sen-
tezde kullamlan tasanm ve tepkimelerle ilgili olarak a§agidaki sorulan inceleyiniz.
(a) Haword ve cah§ma arkadasjari neden 3'teki asetal fonksiyonel gruplanni
olu§turdular?
(b) Asetallerden bir tanesinin olu§um mekanizmasmi yazmiz.
(c) Asetallerden birisinin (4'ten 5'e) hidrolizi icin bir mekanizma yazimz. Tepkime
ortaminda suyun oldugunu kabul ediniz.
(d) 5*ten 6*ya giden tepkimede, sodyum amalgam ile asit (ornegin; HC1)
bulundugunu kabul edebilirsiniz. Burada nasil bir tepkime oldu ve tepkime
gercekte hangi fonksiyonel grup uzerinden yurudti?
(e) 7'nin aldehit karbonilinden bir fenilhidrazon olu§umu igin bir mekanizma
yazimz. [C2'deki hidrazon grubunu dikkate almayiniz. Boliim 22'de bu tiir hid-
razonlann (ozason denir) olu§umunu ogrenecegiz.]
(f) Askorbik asitte (1), sonunda lakton karbonil karbonunu olu§turan karbon atomu-
nu katmak icin hangi tepkime kullamlmi§tir?
Ogrenme Grubu Problemleri 765
HO 6
CH,OH
HO
HO
OH
OH
KMnO,
CH.OH
HO ^OH
Na/H 2 V ^"^ \ H,SO,
' CO.H
CH ? OH
CH=NNHPh
HO
NNHPh
CH.OH
CHO
CH,OH
HO
KCN/Cad-
CH.OH
O 4
%8 HC1
HO
Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
TIM (Trioz Fosfat Isomeraz), Enol Uzerinden Karbonun Geri Kazanimi
Bir enol, bir vinil alkol veya bir alken alkoldiir. Enoller bu boliimde ogrenecegimiz tep-
kimelerde oldugu kadar hayatin da merkezindedir. Ornegin enol ara iiriinii, tiim canli-
lann glikoz parcalanmasiyla enerji iiretilmesi icin kullandiklan bir yol olan glikolizde
anahtar rol oynar. Enol ara uriinii olmasaydi, yalniz glikolizden ATP olu§umunda net
verim sifir olurdu.
OH
\ /
/ C=C \
Bir enol
Glikolizin ilk a§amasinda, glikozun C 6 molekulu. iki farkli C 3 molekiiliine boluniir [di-
hidroksiaseton fosfat (DHAP) ve yukanda ko§edeki fotofrafta gbsterilen gliseraldehit-
3-fosfat (GAP)]. Bu siirec. 2 ATP molekulunun olusumunda enerji tiiketir. Glikolizin
ikinci a§amasinda, C 3 ara uriinlerinden birisinin (GAP) metabolizmasi iki ATP molekii-
iLiniin olu§masina neden olur. Bu yiizden. glikolizin enerji iiretim verimi, bu noktaya
766
kadar sifirdir: Bununla birlikte, trioz fosfat izomeraz (TIM, veya TPI) denilen bir en-
zim glikozdan olu§an kullanilmami§ C 3 ara uruniinu (DHAP) geri kazanir ve boylece
glikolizin ikinci a§amasina gecmek mumkiin olur. Ikinci C 3 biriminin metabolizmasi faz-
ladan iki ATP molekiilii tiretir, ve toplam verim bir glikoz molekulunden iki ATP'nin
glikoliziyle sonuclamr.
Glikoz (C 6 H u 6 )
1
I Giikoliz Asamasi
2 ATP
ADP
H
H— C— OH
C=0
H,C— OP0 3 2 -
DHAP
\
+
TIM tarafindan
katalizlenir
R .OH
C
H,COP0 3 2 -° H
Endiol ara uriinii
H^C—OH
H 2 C— OPOj 2 "
GAP
II Giikoliz Asamasi
2 (2 ADP) 2 (2 ATP) 0\ ^#=-0
► C=0
CH 3
Piruvat
(Net verim 2 ATP)
/
Enolleri ve enolatlan (enoliin konjuge bazi), karbon- karbon baglan yapilan tepkimeler-
de kullanacagiz; aldol tepkimesi olarak bilinen tepkime buna bir ornektir. ilgixigtir ki,
glikolizdeki DHAP ve GAP'yi olu§turan temel bile§ikler aldol olarak bilinen molekul
tipidir (jS-hidroksi grup ic,eren bir aldehit veya keton). Bu temel bile§ik, aldolaz denilen
bir enzim tarafindan DHAP ve GAP'ye parcalanir.
17.1 KARBONIL BiLE5iKLERiNiN a-HiDROJENLERiNIN
ASiTLIGi: Enolat Anyonlari
16. Bolumde, aldehitlerin ve ketonlann onemli ozgiin ozelliklerinden birinin, onlann,
karbonil gruplanna niikleofilik katilma yapabilme yetenekleri oldugunu g6rmii§tiik.
\
/
C=0 + H— Nu
\ /
OH
Niikleofilik
katilma
Nu
Karbonil bile§iklerinin ikinci onemli ozgiin ozelligi karbonil grubuna bagli karbon
atomlanndaki hidrojen atomlanmn siradi§i asitligidir. (Bu hidrojen atomlari, genellikle
767
768 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
17.1 Karbonil
Bilesjklerinin a-
Hidrojenlerinin Asitligi:
Enolat Anyonlari
17.2 KetoveEnol
Tautomerleri
17.3 Enoller ve Enolat
Anyonlari Uzerinden
Olan Tepkimeler
17.4 Aldol
Tepkimeleri: Enolat
Anyonlannin Aldehitlere
ve Ketonlara Katilmasi
17.5 (^apraz Aldol
Tepkimeleri
17.6 Aldol
Kondensasyonlariyla
Halkalanmalar
17.7 Lityum Enolatlar
17.8 a-Selenleme:
a,/?-Doymamis, Karbonil
Hilesiklerinin Sentezi
17.9 a,/3-Doymami§
Aldehitler ve Ketonlara
Katilmalar
a-hidrojenler olarak tamamlanir ve bagh olduklari karbon atomuna a-karbon denir.)
"O*
R— C— C— C—
H H
aHidrojenler"
oldukca astdfktir
(pJC. = 19-20).
~/3 Hidrojenler
asidik degildir
(pK a = 40-50).
a-Hidrojenlerin asidik oldugunu soyledigimizde, onlarin karbon atomuna bagh hid-
rojen atomlanna gore siradisi bir asidik ozellik gosterdigini kastederiz. Pek 90k basit
aldehit ve ketonun a-hidrojenlerinin pK a degerleri 19-20 civanndadir (K a = 10 ' 9 - 10 2 ").
Bu, onlarin etinin hidrojen atomlanndan, pK a = 25 (Ka = 10" 25 ), daha asidik; etenin (pK a
= 44) ve etanin (pK a = 50) hidrojenlerinden 50k daha fazla asidik oldugu anlamindadir.
Karbonil biles, iklerinin a-hidrojenlerinin siradi§i a§itliginin nedenleri agiktir: Karbo-
nil gruplari kuvvetli elektron gekicidir (Altboliim 3.10) ve bir karbonil bile§igi bir a-
proton kaybederse, olu§an anyon rezonansla kararh kilinir. Anyonun negatif yiikii
dagitihr.
■ O
\ 4T/
H =B
/ \
:0'
\ /
c=c
/ \
B
H— B
T
Rezonans-kararli anyon
Bu tepkimeden, bu anyon icin A ve B rezonans yapilarinin yazilabilecegini goriiyo-
ruz. A yapisinda, negatif yiik karbon iizerinde ve B yapismda, negatif yuk oksijen iize-
rindedir. Her iki yapi da meleze katkida bulunur. A yapisi. B'nin daha zayif
karbon-karbon 77-bagina gore daha kuwetli olan karbon -oksijen 7r-bagi tarafindan yeg-
lenmesine ragmen, B yapisi meleze daha 90k katida bulunur gunkti, oldukga elektrone-
gatif olan oksijen negatif yiikii daha iyi banndirabilir. Melezi a§agidaki yolla gosterebiliriz.
/ c " c \
Bu rezonans-kararli anyon bir proton aldiginda a§agida gosterilen iki yoldan birisi
ger9ekle§ebilir: Protonu, keto yapisi denilen ba§langic karbonil bilesjgini olu§turmak
iizere karbon uzerine ya da bir enol olu§turmak iizere oksijen iizerine alabilir.
Proton burava katilabilir.
HO
\ /
C=C
/ \
Enol yapisi
■q«- ve - va i
\ «-/
/>=C N + HB
Enolat
anyonu
Proton buraya katilabilir.
Keto yapisi
+ B :
17.2KetoveEnolTautomerleri 769
Her iki tepkime de tersinirdir. Enolle olan ili§kisinden dolayi, rezonans kararh anyon
enoiat anyon u olarak adlandinlir.
Asetonun enoiat anyonu i9in hesaplanmis, bir elektrostatik potansiyel haritasi a§agi-
da goriilmektedir. Bu harita, asetonun enoiat anyonunun elektron yogunlugunun en di§
derecesini (van der Waals yiizeyini) yakla§ik olarak belirtmektedir. Oksijene yakin olan
kirmizi renk, oksijenin, anyonun a§in negatif ytikiinu daha iyi kararh kilabilecek olma-
siyla uyumludur. a-Hidrojenin uzakla§tinldigi yerdeki karbondaki sari renk, fazla ne-
gatif yukun birazinin orada yerle§ik oldugunu da belirtir. Bu anlatimlar, elektronegatiflik
etkilere ve rezonansa dayali melezdeki yuk dagihmi hakkindaki yukanda verilen yo-
rumlarla paraleldir.
8-
H
C
H
.H
H
H
Asetonun enolati
17.2 Keto ve Enol Tautomerleri
Karbonil bile§iklerinin keto ve enol §ekilleri ozel tipte yapi izomerleridir. Qok az asit
veya baz varhginda birbirine kolayca donii§tukleri icin, kimyacilar bu tiir yapi izomer-
lerini tammlayan ozel bir terim kullanirlar. Birbirine donii§ebilen keto ve enol halleri-
ne tautomerler denir ve onlarin birbirine donu§iimiine tautomerle§me adi verilir.
(^ogu §artlar altinda, denge halindeki keto -enol tautoraerlerine rastlanz. (Siradan
laboratuvar cam kaplannin yiizeyleri birbirine d6nii§timu katalizleyebilir ve dengeyi olu§-
turabilir.) Asetaldehit ve aseton gibi basit, tek karbonilli bile§ikler icin, dengede bulu-
nan enol halinin miktari gok azdn. Asetonda %1 'in 90k altindadir, asetaldehitte ise enol
derisjmi belirlenemeyecek kadar azdir. Tek karbonilli bile§iklerin a§agidaki keto §ekil-
lerinin daha kararh olusu, karbon-karbon 7r-bagi ile kar§ila§trnldiginda karbon-oksijen
7r-baginin daha gtiglu (~ 250 kJ mol "e kar§i ~ 364 kJ mol ') olmasiyla ili§kilendirile-
bilir.
KetoQekli Enol §ekli
OH
Asetaldehit
Aseton
Sikloheksanon
CH 2 =CH
(son derece az)
OH
CH 2 =CCH 3
(%1,5 x 10- 4 )
OH
(%98,8)
(%1,2)
770 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
Molekiillerindeki karbonil gruplari bir — CH 2 — grubu ile aynlmis, biles, iklerde ((3-
dikarbonil bile§ikleri olarak adlandinhr) dengede var olan enol miktan oldukca yiiksek-
tir. Ornegin; 2,4-pentandion, %76 oraninda enol halinde bulunur.
OH O
CH 3 CCH 2 CCH 3 «=~* CH 3 C=CHCCH 3
2,4-Pentandion Enol hali
(%24) (%76)
/3-dikarbonil bile§iklerinin enol hallerinin daha kararh olmasi, konjuge ikili baglann re-
zonans kararlihgi ve (halka halindeki) hidrojen bagindan kazamlan kararhhk ile ili§ki-
lendirilebilir.
Hidrojen bagi ■—
H^
,:0 -O- + 0: :0:-
V| ||^ «-+ II |
H 3 C ^C CH 3 H 3 C CT ^CH 3
H H
* I '
Enol halinin rezonans kararlihgi
Problem 17.1 >• Turn pratik amaclar icin, 2,4-sikloheksadien-l -on bile§igi tamamen enol halinde bu-
lunur. 2,4-Sikloheksadien-l-onun yapisini ve enol halini yaziniz. Hangi bzel etken
enol halinin kararliligini aciklar.
1 7.3 Enoller ve Enolat Anyonlari Uzerjnden
Olan Tepkimeler
1 7. 3 A Rasemle§me
Eger (+)-^A:-butil fenil ketonun (a§agidaki tepkimeye bakiniz) sulu etanoldeki ^bzelti-
si asitlerle veya bazlarla etkilesririlirse, sozeiti a§amah olarak optikce aktifligini kaybe-
der. Bir siire soma, ketonun ortamdan alinmasiyla onun rasemle§mi§ oldugu goruliir.
ph O CM- O C,H, O
>— CC 6 H 5 » H "^S ,. X C-CC 6 H 3+ , X C-CC 6 H 5
H, C V H,C*7 6 H V
H H CH,
(KH+)-sek-Buttt fenil (±).sek-Biitil fenil
keton (kiral) keton (rasemik §ekli)
Rasemle§me, asitler veya bazlann varhginda ger?ekle§ir, ?iinku keton yava§ fakat
geri d6nu§umlu olarak enole dbnus,ur ve enol de akiraldir. Enol, keto haline geri dbn-
dugunde, e§it miktarlarda iki enantiyomeri olu§ur.
C ^5\ ° C 2H 5 , OH ( + |. ve i -)-«•*-
,C-CC 6 H 5 ° H vcvaH ' ^ C=C — ► , fen , i,kel ""
„¥*£ / \ (yukanda gostei
3 H H.,C C 6 H 5 Sibi rasemik In
(#)-(+)-seA>Biitil fenil Enol
keton (kiral) (kiral degil)
17.3 Enoller ve Enolat Anyonlan Uzerinden Olan Tepkimeler 771
Baz, bir enolat anyonu ara uruniiniin olu§umu uzerinden enol olu§umunu katalizler;
i Tepkime igin Bir Mekanizma
Baz-Katalizli Enolle§me
\ y
HO f H
Keton
(kiral)
at
H— OH
\ /
c=c
/ \
Enolat anyonu
(kiral degil)
:0— H
\ /
C=C + OH
Enol
(kiral degil)
Asit, enollesmeyi a§agidaki gibi katalizleyebilir:
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Asit-Katalizli Enolle§me
B
o' H-O^H
„»--P c^
H
Keton
(kiral)
— C — C
H +
^- 6— H
H
;o-H
C =C + H— O— H
/ \ I
H
Enol
(kiral degil)
Halkasiz ketonlarda, olu§an enol veya enolat anyonu (£) veya (Z) olabilir. (E) izo-
merinin bir taraftan protonlanmasi ve (Z) izomerinin de ayni taraftan protonlanmasi enan-
tiyomerleri olu§turur.
A§agidakiler gibi olan optikce aktif ketonlann asit veya baz katalizle rasemle§me- < Problem
ye ugramalanni bekler miydiniz? Cevabimzi aciklayirnz.
17.2
C 3 H N °
c 2 h 5 7 c_CC6H5
CH,
C 2 H N f
H 3 C V 2 6 5
H
772 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
Problem 17.3
► sek-B\it\l fenil keton D 2 varliginda OD veya D 3 O f ile etkile§tirildiginde hidrojen-
doteryum degisjmine ugrar ve a§agidaki bilesjgi olu§turur.
CH 3
C 2 H 5 — CD— COC 6 H 5
Bu davrani§i aciklayan mekanizmalar yaziniz.
Diastereomerler, yalniz bir stereomerkezdeki konfigiirasyonlari farkli oldugunda ba-
zen epimer olarak adlandinlirlar. Keto-enol tautomerle§mesi bazi durumlarda daha az
kararh epimeri daha kararhsina gevirmek icin kullanilabilir. Bu dengeleme isjemi epi-
merle§menin bir ornegidir. cw-Dekalonun fra/w-dekolona epiraerle§mesi de buna bir
ornektir. o O
H
ci's-Dekalon
H
frans-Dekalon
Problem 17.4 >■ Etanol i9erisindeki sodyum hidroksiti kullanarak ds-dekalonun fra/?5-dekalona epi-
merle§mesi igin bir mekanizma yaziniz. f/«ns-Dekalonun c/s-dekalondan daha ka-
rarh olma nedenini gosteren sandalye konformasyonu yapilanni ciziniz.
I7.3B Ketonlann Halojenlenmesi
a-Hidrojen iceren ketonlar, halojenlerle kolayca yer degi§tirme tepkimesi verirler. Bu
halojenlenme tepkimelerinin hizlan ashler veya bazlarin ilavesiyle artar ve yer degi§-
tirme hemen hemen tamamiyla a-karbonda gercekle§ir:
HO X O
— C— C— + X,
veya baz
C— C— + HX
Ketonlann bu davram§i, daha onceden kar§ila§tigimiz iki ilgili ozellikle ag^klanabilir:
ketonlann a-hidrojenlerinin asitligi ve ketonlann enol olu§turma egilimleri.
Baz-Destekli Halojenleme Bazlarin varliginda halojenlenme, bir enolat anyonunun
veya bir enoliin yava§ olu§umu; ardindan enolat anyonunun veya enolun halojenle hiz-
h bir tepkimesi iizerinden ger?ekle§ir.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
• Aldehitlerin ve Ketonlann Baz Destekli Halojenlenmesi
H
I w jr yavas V~ ,/ hizli \
1. Basamak B +—C—C^ «=^fc B = H + O* C^
Enolat
anyonu
>0 H
* /C=C + B
Enol
17.3 Enoller ve Enolat Anyonlan Uzerinden Olan Tepkimeler 773
2. Basamak
I
.0:
In i^r—^r. /° : hlzb I /
x— x+— c— c -=+ — c— C + J
Enolat anyonu
17.3C'de gorecegimiz gibi, coklu halojenlenme de meydana gelebilir.
Asit-Katalizli Halojenleme Asitlerin varhginda halojenlenme bir enoliin yava§
olu§umu ve ardindan, enoliin halojenle hizli tepkimesi uzerinden meydana gelir.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
Aldehitler ve Ketonlann Asit-Katalizli Halojenlenmesi
: B"
II TT +
— C— C + HK«=^— C— C 4 » / \ + HB
.OH
1 . Basamak
Enol
O— H
X O^H
i kf STN /Co hizli. I /
2. Basamak X — X + C=C ^ «=*— C— C + x~
5. Basamak C C
hizli.
X O;
/
\
*— C— C^ +HX
Bu mekanizmalan destekleyen kanitlann bir kismi, tepkimelerin kinetik cali§mala-
rmdan elde edilir. Hem baz-destekli hem de asit-katalizli ketonlann halojenlenmesi, ba§-
langig hizlarimn halojen derisiminden bagimsiz oldugunu gosterir. Yazdigimiz
mekanizmalar bu gozlemlerle uyumludur: Her iki durumda da mekanizmanin yavas, ba-
samagi, halojenin i§e kan§masindan once meydana gelir. (Ba§langic, hizlari halojenin
cinsinden de bagrmsizdir; bakimz Problem 17.6.)
Ketonlarm baz icerisindeki halojenlenmesinin neden, "baz katalizlf'den daha 90k < Problem 17.5
"baz-destekli" oldugunu soyleriz?
Az once sundugumuz halojenlenme mekanizmalan icin ek karutlar §u gerceklerden < P rob lei
elde edilir: (a) Optikce aktif sejt-biitil fenil keton, asit-katalizli halojenlenme hizina
17.6
774 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
tam e§deger bir hizla asit katalizli rasemle§meye ugrar. (b) ,se£-Butil fenil ketonun asit-
katalizli iyotlanma tepkimesinin hizi asit-katalizli bromlanmasinin hiziyla aynidir. (c)
^c/r-Biitil fenil ketonun baz-katalizli hidrojen-doteryum degisjm hizi ile baz-destekli ha-
lojenlenme hizi aynidir. Bu gozlemlerin her birinin sundugumuz mekanizmalan nasil
destekledigini aciklayimz.
I7.3C Haloform Tepkimesi
Metil ketonlar, halojenlerle bazik ortamda tepkimeye girdiklerinde, metil grubunun kar-
bon atomunda daima coklu halojenlenme meydana gelir. £oklu halojenlenme, (elektro-
negatif olan) ilk halojenin girmesiyle metil karbonundaki kalan turn hidrojenlerin daha
asidik olmasi nedeniyle gercekle§ir.
OH OX
C 6 H 5 — C— C— H + 3X, + 3 OH" — ► C fi H 5 — C— C— X +3X" + 3H,0
baz
H
■ "Tepkime igin Bir Mekanizma
* Haloform Tepkimesinin Halojenleme Basamaklan
•'0*- H
II \%
C 6 H S — C— C— H + B
H
■o'- X
kr
C,H=— C— C— H
H
Elcktron ?eken
halojen atomlan
taral'indan asitlik
arllirihr.
*o-
C,H S — C— C— H
H
X— X
"O v X
>C 6 H 5 — C— C— H + X
H
-:0
"\ /
OS
H
H
Enolat anyonu
•o"- X
II V X A
H
1
-:p; /H
x c=c v
C 6 H 5
Enolat anyonu
•o- X
► C 6 H 5 — C— C— X + X
H
U, sonra \.
•'o- X
CM*— C— C— X
Metil ketonlar halojenlerle sulu sodyum hidroksit (yani hipohalit g&zettileri*) iceri-
sinde tepkimeye girdiginde ek bir tepkime meydana gelir. Hidroksit iyonu, trihalo ke-
* Sulu sodyum hidroksit iyerisinde halojenin cozulmesi a§agidaki dengeden dolayi sodyum hipohalit (NaOX)
iceren bir cozelti olu§turur.
X 2 + 2NaOH +=*- NaOX + NaX + H 2
17.3 Enoller ve Enolat Anyonlari Uzerinden Olan Tepkimeler 775
tonun karbonil karbonuna atak yapar ve karbonil grubu ile orta dereceli iyi aynlan bir
grup olan trihalometil grubu arasuidaki karbon-karbon bagimn kopmasina neden olur.
Bu kopma, sonucta bir karboksilat anyonu ve bir haloform (yani, CHC1 3 , CHBr 3 veya
CHI 3 ) olu§turur. Ba§langic basamagi, hidroksit iyonunun karbonil karbonuna nukleofi-
lik atagidir. Sonraki basamakta, karbon-karbon bagi kopar ve trihalometil anyonu (:CX 3 ~)
aynhr. Bu, karbanyonun ayrilan grup olarak davrandigi ender durumlardan biridir. Bu
basamak, trihalometil anyonunun ak§ik olmadik kararhligindan dolayi meydana gelebi-
Iir. Trihalometil anyonunun negatif yuku lie elektronegatif halojen atomunun tarafmdan
dagitilir (X = CI oldugunda konjuge asidin, CHC1 3 , p^T a 'si 13,6'drr). Son basamakta
ise karboksilik asit ile trihalometil anyonu arasinda bir proton degisjmi meydana gelir.
j Tepkime igin Bir Mekanizma
Haloform Tepkimesinin Kirilma Basamagi
•'€>• X -:6: X
1^1 •• I I
C 6 H 5 — C— C- L + ~:OH i=^ CgH s — C C— X
: OH X
76: x -o- X
C 6 H,— C-^C— X «=* C 6 H 5 — C /+ ~:C— X
: OH X -O^j-H x
'0* X
C 6 H,-C X + H-C-X
'9-- X
Karboksilat Haloform
anyonu
Haloform tepkimesi, metil ketonlan karboksilik asitlere d6nii§tiirme yontemi olarak
sentetik yarara sahiptir. Haloform tepkimesi sentezlerde kullamldiginda, halojen bile§e-
ni olarak en cok klor ve brom kullamlir. Kloroform (CHC1 3 ) ve bromoformun (CHBr 3 )
her ikisi de suyla kan§mayan sividir ve karboksilat anyonu i9eren sulu cozeltiden ko-
layca aynhrlar. Iyot, halojen bile§eni olarak kullamldiginda parlak sari renkli bir kati
olan iyodoform (CHI 3 ) olu§ur. Bu uyarlama. metil ketonlar ve metil ikincil alkoller (bun-
lar, tepkime ko§ullarinda once metil ketonlara yiikseltgenirler) icin laboratuvarda yapi-
lan siniflandirma denemelerinin temelidir.
— C— CH 3 + 3 I, + 3 OH" ► — C— CI, + 3 1- + 3 H 2
O O
— C— CI, + OH" ► — C— O- + CHI,i
Q Q Sari cdkelck
Su, halkm kullanimi i^in klorlanarak safla§tmldiginda sudaki organik safsizhklar-
dan haloform tepkimesi uzerinden kloroform uretilir. (Bu organik safsizhklann ?ogu,
776 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
humik bilesjkleri gibi dogal olarak olu§urlar.) C,e§me suyunda, kloroformun bulunma-
si, kloroformun kansorejen olmasi nedeniyle, su i§leme tesisleri ve cevre yetkilileri icin
kaygi vericidir. Boylece, bir problemi cozen teknoloji digerini yaratmaktadir. Ancak,
suyun klorlanmasi uygulanmadan once, kolera ve dizenteri gibi salgin hastaliklardan bin-
lerce insanin oldiigiinii hatirlatmakta yarar var.
ih
Karbonil kimyasinin iki
anahtar durumuna dikkat
ediniz: a-hidrojenin asitligi
ve nukleofilik ataga
yatkinlik
17.4 Aldol TepkImesI: Enolat Anyonlarinin
Aldehit ve Ketonlara Katilmasi
Asetaldehit, seyreltik sodyum hidroksit ile oda sicakhginda (veya altinda) tepkimeye
sokuldugunda, 3-hidroksibiitanolU olu§turan bir dimerlesme meydana gelir. 3-Hidroksi-
butanol hem aldehit hemde alkol oldugu igin "aldol" ismi verilmi§tir ve bu genel tiir-
deki tepkimeler aldol katilmalan (veya aldol tepkimeleri) olarak bilinegelmi§tir.
O
2 CH,CH
%10NaOH,H,O
5°C
OH O
► CH 3 CHCH 2 CH
3-Hidroksibiitanal
("aldol")
(%50)
Aldol katilmasi iq'm olan mekanizma, karbonil bile§iklerinin iki onemli ozelligini
gosterir: a-hidrojenlerinin asitligi ve karbonil gruplanmn nukleofilik katilmaya ugrama
egilimi.
j Tepkime igin Bir Mekanizma
1 — —
: Aldol Katilmasi
1 . Basamak
"cr
.. X^J ^ II
H— :_ + H— CH,— C— H
•o %
: CH 2 — C— H
:0:-
CH,=C — H
H— O:
H
Enolat anyonu
Bu hasamakta baz (hidroksit iyonu) asetaldehitin bir molekuiiindeki a karbon atomundan
bir protonu, rezonans-kararh enolat anyonu vermek iiz.ere, uzakla§tinr.
O O' :6:- O
M II I II
2. Basamak CH— C— H + yCH— C— H *=* CH — CH— CH 2 — C— H
Alkoksit anyonu
t
r
CH,=C— H
Enolat anyonu daha sonra bir nukleotl! olarak (bir karbonyon gibi) davramr ve ikinci
asetaldehit molekuliinun karbonil karbonuna atak yaparak bir alkoksil anyonu olu§turur.
17.4 Aldol Tepkimeleri: Enolat Anyonlannin Aldehitlere ve Ketonlara Katilmasi 777
:0— H O
-CH— CH 2 - -H + H— O— H ► CH — CH— CH 2 — C— H + : 0— H
Kuvvetli baz Aldol Zayif baz
Alkoksit anyonu §imdi bir su inolekiiliindcn bir proton alarak aldolii olu§turur.
I7.4A Aldol Katilma urununden su aynlmasi
Eger aldol iceren bazik kan§im (onceki ornek) lsitihrsa, su aynlmasi meydana gelir ve
2-butenal (krotonaldehit) olu§ur. Geri kalan a-hidrojenlerin asitligi nedeniyle ve tirti-
ntin, icerdigi konjuge ikili bagi tarafindan kararh kihnmasi nedeniyle su aynlmasi (ay-
nlan grup hidroksit iyonu olsa bile) kolayca meydana gelir.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
* Aldol Katilma Urununden Su Aynlmasi
Aiken ve karbonil
/- Bu hidrojenler ikili baglari
asidiktir. konjugedir.
1^ V II
CH,— CH-^CH— C— H
H— O
H
J
O
CH 3 — CH=CH— C— H + H— 0: + H— :
2-Butenal
(krotonaldehit)
II
Bazi aldol tepkimelerinde, su aynlmasi o kadar kolay gercekle§ir ki uriin aldol halinde
elde edilemez; yerine tiirevi olan enal (alken a/dehit) elde edilir. Aldol katdmasi yeri-
ne bir aldol kondensanyonu meydana gelir. Bir kondensasyon tepkimesi, molektille-
rin, su veya alkol gibi kiiciik bir molekiiliin molekuller arasi aynlmasiyla birbirine
baglandigi bir tepkimesidir.
Katilma iiriinii
O
-H,0
1 baz k
2 RCRjCH ►
OH O
RCH,CHCHCH
R
izole edilmez
Kondensasyon urunu
O
RCH 2 CH=C— CH
R
Bir enal
(a,/3-doymami§ aldehit)
I7.4B Sentetik Uygulamalari
Aldol tepkimesi, a-hidrojen iceren aldehitlerin genel bir tepkimesidir. Ornegin propanal
sulu sodyum hidroksit cozeltisiyle tepkimeye girerek 3-hidroksi-2-metilpentanal verir.
O OH O
OH" .
2CH,CH 2 CH _ 10 „ c
Propanal
CH,CH 2 CHCHCH
CH 3
3-Hidroksi-2-metilpentanal
(%55-60)
778 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
Problem 17.7 >
Aldol tepkimesi: sentezler
i$in bir ara£.
O \
(a) Propanal \CH 3 CH,CH/ bir baz ile etkilesririldiginde olu§acak aldol katilma
tepkimelerindeki turn basamaklan gosteriniz. (b) Aldol katilma iirununiin
OH O OH O
CH 3 CH 2 CHCH 2 CH 2 CH degil de CH 3 CH 2 CHCHCH olmasini nasil aciklarsiniz?
CH 3
(c) Tepkime kan§imi lsitihrsa hangi iiriinlerin olu§masini beklersiniz?
Aldol tepkimesi, organik sentezlerde onemlidir, ciinkii bize, iki kiicuk molekiilun ara-
lannda bir karbon-karbon bagi olu§turarak baglandigi bir yontem saglar. Aldol iiriinle-
rini, iki fonksiyonel grup (—OH ve — CHO) igermesi nedeniyle, sonraki ba§ka
tepkimelerde de da kullanabiliriz. Bununla ilgili bazi ornekler a§agida verilmi§tir.
O OH O OH
OH" NaBH, '
2 RCHXH „„ » RCH,CHCHCH ** RCH 9 CHCHCH 2 OH
H,0
Aldehit
R
Aldol
HA I -
R
1,3-Diol
J -H,0
O
H,/Ni II LiAlH,*
RCH,CH,CHCH,OH « ~ RCH,CH=CCH — ► RCH ? CH=CCH 2 OH
R
Bir doy mus alkol
yiiksek
basin?
R
Bir a, /3-doymami§
aldehit
I H 2 ,Pd-C
o
RCH 2 CH,CHCH
R
Aldehit
R
AJlilik alkol
Problem 17.8 >• 1-Butanoliin sentezi icin olan endiistriyel siireclerden birisi asetaldehit ile ba§lar.
Bu sentezin nasil devam ettirilecegini gosteriniz.
Problem 17.9 ^ Biitanalden ba§layarak a§agidaki her bir uriiniin nasil sentezlenebilecegini gosteriniz.
(a) 2-Etil-3-hidroksiheksanal
(b) 2-Etil-2-heksen-l-ol
(c) 2-Etil-l-heksanol
(d) 2-Etil-l,3-heksandiol (bocek kovucu "6 - 12")
* L1AIH4 a,/3-doymami§ aldehitlerin ve ketonlann karbonil grubunu temizce indirger. NaBH4 ise £ogu kez
karbon-karbon ikili bagini da indirger.
17.4 Aldol Tepkimesi: Enolat Anyonlannin Aldehitlere ve Ketonlara Katilmasi 779
Ketonlar da baz katalizli aldol katilmalarina ugrarlar fakat onlar i9in denge yeglen-
mez. Bununla birlikte, tepkime, olu§an iiruniin bazla temas etmeden uzakla§tinlmasina
imkan veren ozel bir cihaz i9erisinde yapilarak bu karma§ikhgin iistesinden gelinebilir.
Uriiniin uzakla§tinlmasi dengeyi saga ?evirir ve bir9ok ketonun da ba§arih aldol katil-
masi vermesine imkan saglar. Ornegin aseton a§agidaki gibi tepkime verir.
O
OH O
OH-
2 CH3CCH3 < * CH,CCH 2 CCH 3
CH,
(%80)
I7.4C Aldol Katilmalannin Geri Donufiimlulugu
Aldol katilmasi geri doniisebilir. Ornegin, eger asetondan elde edilen aldol katilma iirii-
nii (yukardaki gibi) kuvvetli bir bazla lsitihrsa, cogunlukla (%95) aseton i9eren denge
kar§imina geri doner. Bu tiir tepkimelere retro-aldol tepkimeleri denir.
Biyolojik retro-aldol tep-
kimesi glikolizde bir
anahtar basamaktir. (bkz.
Bbliim 16, boliim agilisi)
OH
O
S y d
O
o
o
OH" l'C^ II II H,0
CH.C — CH,CCH, « » CH,C — CH.CCH, *=► CH,C + - = CH,CCH 3 < ► 2 CH,CCH,
-'l HO I I r\tx-
OH-
CH,
(%5)
CH,
CH,
(%95)
I7.4D Asit-Katalizli Aldol Kondensasyonlan
Aldol kondensasyonlan asit katalizle de yapilabilir. Ornegin; asetonun hidrojen kloriir
ile etkile§tirilmesi bir aldol kondensasyon iiriinii olan 4-metil-3-penten-2-onun olu§u-
muna yol acar. Genel olarak, asit-katalizli aldol tepkimeleri ba§langi9ta olu§an aldol ka-
tilma iiruniinden su aynlmasina neden olur.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
Asit-Katalizli Aldol Tepkimesi
Tepkime:
O
O
CH,
HCl
2 H 3 C— C— CH, ► H,C— C— CH=C— CH 3 + H 2
4-MetiI-3-penten -2-on
Mekanizma:
O - *Q— H
H,C— C— CH, + H — CI«=*H,C— C— CH 2 — H + *CK
= 0— H
H,C— C=CH, + H— Cl :
Mekanizma enoliin asit-katalizli ulu^umuyla basjar.
780 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar n. Aldol Tepkimeleri
/:6— H CH, +0— H CH,
H,C— C=CH 2 + C=0— H «=* H 3 C— C— CH,— C — O— H
CH, CH,
Daha sonra enol, diger bir aseton molekuliiniin protonlanuus karboniline katilir.
+ 6— H CH, O CH,
H,C— C— CH 2 — C — O— H *=*■ H,C— C— CH^-C^^O— H «=*
CH 3 H CH 3 H
:< r! ,:
O CH 3
H 3 C— C— CH=C— CH, + H— Cl : + () — H
H
Sonunda, proton aklarimi ve su ayrilmasi iiriinle sonuclanir.
Problem 17.10 > Asetonun asit-katalizli aldol kondensasyonu (az once gosterildi) bir miktar da 2,6-
dimetil-2,5-heptadien-4-on olu§turur. Bu uriinun olu§umu icin bir mekanizma yazi-
niz.
Problem 17.11 >• Asetonun sulfiirik asitle lsitilmasi, mesitilenin (1,3,5-trimetilbenzen) olu§umuna yol
agar. Bu tepkime icin bir mekanizma oneriniz.
17.5 £apraz Aldol Tepkimeleri w s "
iki farkh karbonil bile§igi Lie ba§layan aldol tepkimesine capraz aldol-tepkimesi de-
nir. Eger her iki reaktant da a-hidrojenler iceriyorsa bu tepkimeler karma§ik bir iiriin-
ler kangimi vereceginden, sulu sodyum hidroksit cozeltisi kullanilarak yapilan capraz
aldol kondensasyonun sentetik onemi 90k azdir. Ornegin; eger asetaldehit ve propanal
kullanarak capraz aldol katdmasi yapsaydik, en az doit iirun elde ederdik.
O O OH O OH O
CH,CH + CH 3 CH 2 CH -^— ► CH,CHCH 2 CH + CH,CH 2 CHCHCH
H,0
CH,
3-Hidroksibiitanal 3-Hidroksi-2-
< iki asetaldehit metilpentanal
molekiiliinden) (iki propanal
molekii I iinden)
OH O OH O
+ CH,CHCHCH + CH,CH,CHCH,CH
CH,
3-Hidroksi-2-metilbiitanal 3-Hidroksipentanal
Bir asetaldehit molekulu ve bir propanal molekiiliinden
17.5 Capraz Aldol Tepkimeleri 781
Ornek Problem
Asetaldehit ve propanal arasindaki gapraz aldol katilmasinda olu§an, az once verilen
dort iiriinun her birinin nasil olu§tugunu gosteriniz.
Cevap:
Sulu bazik gozeltide, ba§langi9ta dort organik yapi vardir: Asetaldehit molekulleri,
propanal molekulleri, asetaldehitten tiireyen enolat anyonlan ve propanalden tiireyen
enolat anyonlan.
Bir asetaldehit molekiiliiniin kendi enolat anyonu ile nasil tepkime vererek 3-hid-
roksibiitanal (aldol) olu§turabilecegini daha once gordiik (Altboliim 17.4)
P ° ? _ ^ * £
1. Tepkime CH 3 CH + ~ : CH 2 CH ► CH,CHCH 2 CH °"»
OH O
CH 3 CHCH,CH + OH-
3-Hidroksi-
biitanal
Propanalin kendi enolat anyonu ile 3-hidroksi-2-metilpentanal olu§turmak iizere
nasil tepkimeye girebildigini de daha once gormii§tiik (Problem 17.7)
P II I II " 1£oh
2. Tepkime CH 3 CH 2 CH + j CHCH — ► CH,CH 2 CHCHCH ►
CH 3 CH,
Propanal Propanalin
enolati
OH O
CH,CH 2 CHCHCH + OH"
CH 3
3-Hidrosi-2-
metilpentanal
Asetaldehit aynca propanalin enolati ile tepkimeye girebilir. Bu tepkime, iiguncu
iiriin olan 3-hidroksi-2-metilbiitanali verir.
o^ o o- o
3. Tepkime CH,CH +y CHCH ► CH 3 CHCHCH ° H »
CH 3 CH,
Asetaldehit Propanalin
enolati
OH O
CH,CHCHCH + OH-
CH 3
3-Hidroksi-2-
metilbiitanal
782 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimesi
Ve son olarak, propanal, asetaldehitin enolati ile tepkime verebilir. Bu tepkime de
dordiincu uriinii aciklar.
O^ O
P II
4. Tepkime CH ,CH,CH^; CH 2 CH -
Propanal Asetaldehitin
enolati
?" V ^
II H— OH
CH,CH,CHCH,CH ►
OH O
CH,CH,CHCH,CH + OH
3-Hidroksipentanal
J^ I7.5A Uygulamali £apraz Aldol Tepkimeleri
NaOH gibi bir baz kulamlarak yapilan gapraz aldol tepkimeleri, reaktantlardan biri
a-hidrojen icermediginde ve buyuzden enolat anyonu ohqturamadigi igin kendi-ken-
dine kondensasyona ugrayamadiginda kullamqlidir. Diger yan tepkimeler, bu bile§en
baz icerisine konulup, daha sonra bu kan§ima a-hidrojenli bile§ik yava§ca ilave edile-
rek onlenebilir. Bu §artlar altinda, a-hidrojenli reaktantin derisjmi daima azdir ve bu
reaktantin cogu enolat anyonu olarak bulunur. Meydana gelen ana tepkime enolat any-
onu ile a-hidrojensiz bilesjk arasindadir. Cizelge 17.1'de siralanan ornekler bu teknigi
gostermektedir. Altboliim 17.7'de gapraz aldol tepkimesinin diger bir yontemini gore-
cegiz.
Qizelge 17.1'deki ornekler, gapraz aldol tepkimesinin gogu kez su aynlmasi ile be-
raber yurudugunu gostermektedir. Tepkime §artlannin secimiyle zaman zaman, su ay-
£izelge 1 7. 1 gapraz Aldol Tepkimeleri
a Hidrojensiz Bu a Hidrojenli Bu
Reaktant Baz Reaktant Yavagca
jgerisinde Konur ilave Edilir
O
C 6 H 5 CH
Benzaldehit
o
CH,CH 2 CH
Propanal
OH
10°C
C 6 H,CH + C 6 H 5 CH,CH
OH
20°C
Benzaldehit
O
HCH
Formaldehit
+
Fenilasetaldehit
CH, O
seyreltik Na,C0 3
CH,CH— CH " ►
40°C
CJLCH = C
2-Metil-3-fenil-2-propenal
(a-metilsinnamaldehit)
(%68)
O
C 6 H 5 CH=CCH
C S H S
2,3-Difenil-2-propenal
CH, O
-CH
2-Metilpropanal
CH— C-
CH 2 OH
3-Hidroksi-2,2-
dimetilpropanal
(>%64)
17.5 £apraz Aldol Tepkimemleri 783
nlmasinin olup olmamasi yonlendirilebilir, fakat su ayrilmasi, uzatilmi§ bir konjuge
sistemin ol us um una yol aqiyarsa ozellikle kolaydir.
Lib aldehit olarak adlandinlan, parfiimlerde kullanilan bir bile§igin sentezinin tas- ■< Problem 17.12
lagi a§agidadir. Eksik yapilann tamamini yaziniz.
PCC propanal
p-/er-Biitilbenzil alkol > C u H l4 QH _ >
H„,Pd-C
C 14 H lg O — ► lili aldehit (C 14 H 20 O)
Sinnamaldehit (C 6 H 3 CH=CHCHO) sentezi i9in gapraz aldol tepkimelerinin nasil -< Problem 17. 13
kullanilacagini gbsteriniz. Tepkime icin aynntih bir mekanizma yaziniz.
Bazik ?6zeltideki formaldehitin a§insi asetaldehit ile etkilestirildiginde a§agidaki tep- -< Problem 17.14
kime olur.
O O CH,OH
sevreltik Na,C0 3
3 HCH + CH.CH— '— ► HOCH,— C— CHO
3 40°C z I
CH 2 OH
(%82)
Uriin olu§umunu aciklayan bir mekanizma yaziniz.
I7.5B Claisen-Schmidt Tepkimeleri ^3—
Bilesenlerden birisi olarak keton kullaruldiginda olan gapraz aldol tepkimelerine Alman
kimyacilar J. G. Schmidt (1880'de tepkimeyi kesfeden) ve Ludwig Claisen (1881 ve
1889 yillan arasinda geli§tiren) anisina Claisen-Schmidt tepkimeleri adi verildi. Bu
tepkimeler sodyum hidroksit gibi bazlar kullamldiginda uygulanabilir. Ciinkii bu §art-
lar altinda ketonlar, kendi kendilerine yeterli kondensasyon yapamazlar. (Denge yeg-
lenmez: bkz. Altbolum 17.4C.)
Claisen-Schmidt tepkimelerine iki brnek a§agida verilmi§tir.
o
C 6 H 5 CH + CH,CCH, m ~ c > C 6 H 5 CH = CHCCH 3
4-Fenil-3-biiten-2-on
(benzalaseton)
(%70)
o
C„H S CH + CH,CC,,H 5 °" c » C,H 5 CH=CHCC fi H 5
l,3-Difenil-2-propen-l-on
(benzalasetofenon)
(%85)
784 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
• Claisen-Schmidt Tepkimesi
1 . Basmak
•o'-
H— O:- + H— CH 2 — C— CH,
:Q:
O'
"CH,— C— CH, «— ► CH,=C— CH 3
Enolat anyonu
Bu basamakta baz (hidroksit iyonu), bir keton molekuliiniin a karbonundan bir
liidrojen kopararak rezonons-kararli bir enolat anyonu olu§turur.
+ H— O:
H
•o-
M
o*
:0:~
•o-
2. Basamak CH.-C-H+ ;CH,— C— CH,
t
C 6 H 5 — CH— CH,— C— CH 3
Bir alkoksit anyonu
:0:-
CH 2 =C— CH 3
Daha sonra enolat anyonu bir niikleofil olarak — bir karbanyon gibi — davranir ve aldehit
molekuliiniin karbonil karbonuna atak yaparak bir alkoksit anyonu olusturur.
3. Basamak
:6s-
F^;
CM— CH— CH,— C— CH, + H— O— H
:0— H O'
C 6 H 5 — CH — CH,— C — CH, + " : 0— H
Alkoksit anyonu simdi.su molekiiliinden bir proton uzaklasiirir.
4. Basamak
0— H
1^
O
C 6 H 5 — CH^rCH— C— CH, ► C„H 5 — CH=CH— C— CH, + H— O' + H— =
^\
H
H
H — O:
4-Fenil-3-biiten-2-on
(benzalaseton)
Su ayrdmasi konjuge iiriinii olusturur.
Yukarida verilen, Claisen-Schmidt tepkimelerinde su aynlmasi kolayca gercekles,ir.
Qunku, olu§an ikili bag hem karbonil grubu hem de benzen halkasi ile konjugedir. Kon-
juge olan sistem boylece uzatilmi§tir.
A Vitamininin ticari sentezinde onemli bir basamak geranial ve aseton arasinda Cla-
isen-Schmidt tepkimesinin kullammini icerir.
17.5 Capraz Aldol Tepkimeleri 785
O
EtONa w
+ CH < CCH > W
-5°C
Geranial
Psodoiyonon
(%49)
Geranial, tropik bir otsu bitkinin yagindan elde edilen dogal bir aldehittir. a-Hidrojeni
viniliklir ve bu yiizden asitligi onemsizdir. Dikkat edilirse, bu tepkimede de su aynlma-
si kolayca olur, giinkii su aynlmasi konjuge sistemi uzatmi§tir.
Psodoiyonon, BF 3 ile asetik asit i9erisinde etkile§tirildiginde halka kapanmasi olur <
ve a ve /3-iyononlar olu§ur. Bu, A vitamin "nin sentezindeki bir sonraki basamaktir.
Problem 17.15
Psodoiyonon
a-Iyonon
/Myonon
(a) a ve /3-iyonon olu§umunu a9iklayan mekanizmalari yaziniz. (b) /3-iyonon ana iirun-
diir. Bunu nasil a?iklayabilirsiniz? (c) Hangi iyonon UV gorunur bolgede daha uzun dal-
ga boyunda sogurma yapar? Nicin?
I7.5C Nitroalkanlarla Kondensasyonlar
Nitroalkanlann a-hidrojenleri aldehit ve ketonlannkinden 90k daha fazla asidiktir
(pK a = 10). Bu hidrojen atomlannin asitligi, aldehit ve ketonlann a-hidrojenleri gibi,
nitro grubunun kuvvetli elektron 9ekme etkisiyle ve o!u§an anyonun rezonans-kararlih-
gi ile a9iklanabilir.
R— CH 2 — N
O
+ =B
O
R— CH— N
O
R— CH=N
\
O
+ HB
Rezonans-kararli anyon
a- Hidrojenler i9eren nitroalkanlar, aldehit ve ketonlar ile olan aldol kondensasyonlan-
m andiran baz-katalizli kondensasyonlara ugrarlar. Benzaldehitin nitrometanla konden-
sasyonu buna bir ornektir.
OH"
C 6 H 5 CH + CHjNO, ► C 6 H.CH = CHNO,
Bu kondensasyon ozellikle kullani§hdir, ^iinkti iirunun nitro grubu kolayca amino gru-
buna indirgenebilir. Bu d6nu§umii ger9ekle§tiren tekniklerden biri hidrojen ve bir nikel
786 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
katalizor kullamr. Bu kan§im, yalniz nitro grubunu degil, ikili bagi da indirger.
C 6 H 5 CH=CHN0 2 H2 ' N '» C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 2
Problem 17.16 >- Gerekli aldehit, keton ve nitroalkanin elinizde var oldugunu varsayarak, a§agidaki
her bir bilesjgi nasd sentezleyeceginizi gosteriniz ve her tepkime icin aynntili bir
mekanizma yazmiz.
(a) C 6 H 5 CH=CN0 2 (b) HOCH 2 CH 2 N0 2
CH 3
I7.5D Nitrillerle Kondensasyonlar
Nitrillerin a-hidrojeleri de yeterince fakat aldehit ve ketonlannkinden daha az asidiktir.
Asetonitrilin asitlik sabiti yakla§ik 10 25 (pK a = 25) tir. a-Hidrojenler iceren diger nit-
riller de kar§ila§tinlabilir asitlik gosterirler ve bundan dolayi bu nitriller aldol tiirii
kondensasyonlara ugrarlar. Benzaldehitin fenilasetonitril ile kondensasyonu buna bir 6r-
nektir.
O
Etcr .
C ft H 5 CH + C fi H 5 CH 2 CN EtQH » C 6 H 5 CH=C— CN
C 6 H 5
Problem I 7. 1 7 >■ (a) Asetonitrilin etandan qok daha asidik olmasim acjklayan asetonitrilin anyonu
i9in rezonans yapilanni yaziniz. (b) Benzaldehit ile asetonitril kondensasyonunun
mekanizmasmi basamak basamak yaziniz.
17.6 Aldol Kondensasyonlariyla
Halkalanmalar
Aldol kondensasyonu, aynca, be§ ve alti iiyeli halkah (ve bazen hatta daha biiyiik hal-
kalar iceren) molekiillerin sentezi i9in elveri§li bir yol sunar. Bu halkalanmalar, subst-
rat olarak bir ketoaldehit veya bir diketon kullanilarak bir molekul ici aldol
kondensasyonu ile yapilabilir.
O O
(%73)
CH 3 CCH 2 CH 2 CH,CH 2 CH - SS -* | ('(II
Bu tepkime, hemen hemen kesin olarak, en az iiq farkli enolatin olu§umunu icerir.
Bununla birlikte, molekiilun keton tarafmdan olu§an enolat, uriiniin olu§umuna yol a$an
aldehit grubuna katihr.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
17.6 Aldol Kondensasyonlanyla Halkalanmalar 787
Aldol Halkalanmasi
II
Diger enolat anyonlari
-.0.-
Bu enoiat, molekiil ici aldol
kardensasyonu iizerinden
ana iminu verir.
:0— H ^—-:0— H
.o :
Alkoksit anyonu Sudan
bir proton koparir.
Baz-destekli su aynlmasi
konjuge bagh bir iirun verir.
+ H— 0= + H— =
H
^
Aldehit grubununun katilmaya ugramasini yeglemesinin nedeni, aldehitlerin niikle-
ofilik katilmaya kar§i genellikle daha biiyiik etkinlige sahip olmalanndan ortaya cikmi§
olabilir. Ketonun karbonil karbon atomu daha az pozitiftir (ve bu ytizden niikleofillere A | do | halkalanmasinda seci-
kar§i daha az etkindir). Qiinkti, elektron veren iki alkil grubu ta§ir ve aynca sterik ola- c iiik, karbonil tipi ve halka
rak daha fazla engellenmistir. biiyukliigii tarafindan etki-
lenir.
O
II
Ketonlar
niikleofillere kar§i
daha az etkindir.
O
R
H
Aldehitler
niikleordlere karsi
daha t<>k etkindir.
Bu tiir tepkimelerde, be§-uyeli halkalar, yedi-iiyeU halkalardan 90k daha kolay olu§ur.
Her durumda su aynlmasmin meydana geldigini kabul ederek, bir onceki aldol hal- •< Problem 17.18
kalanmasinda olu§abilecek diger iki iiruniin yapismi yaziniz. (Bu iiriinlerden birisi
be§-iiyeli halka, digeri ise yedi iiyeli halkaya sahip olacaktir.)
A§agidakilerin herbirinin alkol halkalanmasiyla hazirlanmasinda hangi ba§langic bi- "^ Problem 17.19
lesjgini kullanirdimz?
CCH,
788 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
Problem 17. 20 ► Hangi deneysel §artlar, molekuller arasi kondensasyon sirasinda molekiil igi aldol
tepkimesiyle halkalanma i§leminin tercih edilmesini saglar?
17.7 Lityum Enolatlar
Enolat anyonunun olu§um derecesi, kullanilan bazin kuvvetine baglidir. Eger, kullani-
lan baz enolat anyonundan daha zayif ise, daha sonra denge sola kayar. Bu, ornegin, bir
ketonun sodyum hidroksit i^eren bir sulu cozelti ile etkile§tirildigindeki durumdur.
O
CH 3 — C— CH 3
Daha zayif asit
Na + OH" *
Daha zayif baz
O fi -Na +
CH 3 — C= CH 2 6
Daha kuvvetli
baz
+ H 2
Daha kuvvetli asit
(P*"„ = 16)
Diger yandan, eger kuvvetli bir baz kullanilirsa denge daha 90k saga kayar. Keton-
lan enolatlara d6nii§turmede 90k yararh olan kuvvetli bir baz lityum diizopropilamit-
tir, (/-C 3 H 7 ) 2 N-Li + .
O
CH 3 — C— CH 3 + (/-C 3 H 7 ) 2 N-Lr
Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli
(pK a = 20) baz
O s -Li +
CH 3 — C— CH 2 5
Daha zayif baz
+ (/-C 3 H 7 ) 2 NH
Daha zayif asit
(P*„ = 38)
Lityum diizopropilamit (LDA olarak kisaltihr), diizopropil aminin dietil eter veya
THF gibi bir 96zuciide 96ziilmesi ve bir alkillityum ile etkile§tirilmesiyle hazirlanabilir.
(i-C 3 H 7 ) 2 NH +
Daha kuvvetli asit
(A = 38 >
C 4 H 9 Li
Daha kuvvetli
baz
™£> (/-C 3 H 7 ),N-Li + + C.H.
Daha zayif baz
Daha zayif asit
(pK a = 50)
I 7.7A Enolat Anyonlannin Yerse^imli Olusiiniu
2-Metilsikloheksanon gibi simetrik olmayan bir keton iki enolat olu§turabilir. Hangi eno-
latm daha 90k olu§tugu kullanilan baz ve uygulanan §artlara baglidir. Dahafazla stibs-
tittie olmu§ ikili baga sahip olan enolat termodinamik olarak daha kararh enolatir [daha
90k substitiie olmu§ alkenin daha kararh alken oldugu gibi (Altb61iim7.3)]. Bu enolat,
termodinamik enolat olarak adlandinhr, dengenin olu§masina imkan veren §artlarda
ana urun olarak olu§ur. Bu, genellikle enolatin bir protik 90ziicii i9erisinde nispeten za-
yif bir baz kullanilarak iiretilmesi halinde olu§acak olan enolattir.
Kinetik
(daha az kararh)
enolat
2-Metilsikloheksanon
zayif baz
protik 56ziicii
Thermodinamik
(daha cok kararh)
enolat
Bu enolat. ikili bagi
daha cok suhstiliie
oldugu icin daha
kararhdir ve dengede
daha cok bulunan
enolattir.
17.7 Lityum Enolatlar 789
Diger yandan, daha az substitue ikili bag iqeren enolat genellikle daha huh olu§ur,
?iinkii bu enolatin olusmasi i?in uzakla§tinlmasi gerekli hidrojen sterik olarak daha az
engellidir. Tepkime, kinetik (veya hiz kontrolii) olarak kontrol edildigi zaman daha 50k
olu§an bu enolata kinetik enolat denir.
Kinetik olarak yeglenen enolat, lityum diizopropil amitin (LDA) kullanimiyla iyi
bir sekildc olu§turulabilir. Bu kuvvetli, sterik olarak engelli baz, ketonun daha az siibs-
titue a-karbonundan protonu hizhca uzakla§tinr. A§agidaki ornek, 2-metilsikloheksa-
nonun bu amagla kullanildigi bir ornektir. Bu tepkime iijin kullanilan 96ZUCU DME olarak
kisaltilan 1,2-dimetoksietandir (CH 3 OCH 2 OCH 3 ). LDA, — CH 2 — or-karbonundan hid-
rojeni 90k daha hizh uzakla§tinr qiinkii daha az engellenmi§tir ve orada tepkime vere-
cek iki misli hidrojen vardir.
Bu enolat daha bazh
olusur Liinkii engelli olan
kuvvetli baz daha az
engelli protonu daha hizh
uzakla§tinr.
Kinetik enolat
I7.7B Ydnlendirilmi§ Aldol Tepkimelerinde Lityum Enolatlar
Bir 9apraz aldol tepkimesi olu§turmak i9in en etkin ve kullani§h yollardan birisi; bir
ketondan olu§turulan lityum enolatin bir bile§en ve bir aldehit veya ketonun diger bile-
§en olarak kullanimidrr. Y6nlendirilmi§ aldol tepkimesi olarak adlandrnlan bir ornek
§ekil 17.1'de gosterilmektedir.
Simetrik olmayan ketonlar, lityum diizopropilamit kullanilarak uretilmis, kinetik eno-
latlar ile yonlendirilmis, aldol tepkimelerinde kullanildiklarinda yer se9imlilige ula§ila-
I it v inn enolatlar, capraz
aldol tepkimeleri ile
yapilan sentezler igin bir
ara^tir.
Keton LDA'ya katihr.
Kuvvetli baz, ketondan
a hidrojeni uzakla§tirarak
bir enolat iiretir.
Aldehit katihr ve enolat, aldehit
karbonil karbonu ile tepkimeye
girer.
CHo — C — CH? - 7I1
§ekil 17.1 Bir lityum enolat
kullanilarak yapilan yonlendirii-
mis bir aldol sentezi.
Li + -N((-C,H 7 )„THF, -78°C
(LDA)
-Li
P
H— CCH 2 CH,
.#
o
Su ilave edildiginde, lityum
alkoksit protonlanarak bir asit
baz tepkimesi meydana gelir.
CH3CCH2CHCH2CH3
.Li"
O
o
I M^
I H— OH
C H3 O O H 2 t/ Jtx L/ H.2 C/ H3
OH
790 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
bilir. Bu. daha az substitiie olmus, a-karbondan protonun uzakla§tinldigi enolatin olu-
sumunu saglar. A§agida bununla ilgili bir ornek verilmi§tir.
Kinetik Enolat iizerinden Aldol Tepkimesi (LDA kullanarak)
O OLi + o
LDA, THF
CH,CH,CCH,
-78°C
l CH,CH _
"► CH 3 CH 2 C=CH 2 ►
O OLi +
CH 3 CH,CCH 2 CHCH 3
H,0
O OH
CH 3 CH,CCH 2 CHCH,
(%75)
Bir tek capraz aldol iiriiniiyle
soiuicktmr.
Eger aldol (Claisen- Schmidt) tepkimesi, baz olarak hidroksit iyonu kullamlarak kla-
sik yolla yapilmi§ olsaydi (Altboliim 17.5B) onemli miktarlarda en az iki iiriin meyda-
na gelirdi. Ketonda kinetik ve termodinomik enolatin her ikisi de olu§urdu ve bunlann
her biri aldehitin karbonil karbonuna katihrdi.
Kinetik ve Termodinamik Enolallann Her Ikisi Uzerinden Bir Kansim
Olusturan Aldol Tepkimesi (Protik §artlarda Daha ZayifBaz Kullanarak)
O
-OH
CH,CH 2 — C— CH,
protik foziicii
o- o-
► CH 3 CH 2 — C=CH 2 + CH 3 CH=C— CH,
Kinetik enolat
O
CHjCH
o o-
CH,CH 2 CCH 2 CHCH,
|h,o
O OH
CH,CH,CCH 2 CHCH 3
Termodinamik
enolat
O
CH.CH
O
CH,CHCCH,
CHCH,
O"
|h,o
O
II
CH,CHCCH,
CHCH,
OH
Capraz aldol uriinlerinin bir
kari§imi ile sonuglamr.
17.7 Lityum Enolatlar 791
Sececeginiz ketonlar ve aldehitlerden ba§layarak ve lityum enolatlar kullanarak a§a- •< Problem 17.2
gidakilerin her biri icin yonlendirilmi§ aldol sentezini gosteriniz.
O OH O OH
(a) H 3 C
CHCH 3 (c) CH,CHCCH,CHCH 2 CH 3
CH,
O OH O OH
(b) C^CHjCO^CHCgHj (d) CH 3 CH=CHCCH 2 CHCH 3
a-Bisabolanon ve osimenon adlanndaki bilesjklerin her ikisi de yonlendirilmis, al- ■<
dol sentezi ile sentezlenmi§lerdir. Her iki sentezde de kullamlan basjangic bile§igi
(CH 3 )2C=CHCOCH 3 'tQr. Siz diger uygun basJangic bile§iklerini se^iniz ve (a) a-
bisabolanon ve (b) osimenonun sentezini tasarlayiniz.
.OH H. ,OH
H,C
Problem 17.22
a-Bisabolanon
Osimenon
I7.7C Lityum Enolatlar Uzerinden Ketonlarm
Dogrudan Alkillenmesi
Lityum enolatlann alkil-
Lityum diizopropilamit kullanilarak yapilan lityum enolat olu§umu, ketonlarm yer se-
cimli bir yolla alkillenmesi icin kullamsh bir yol saglar. Ornegin, 2-metilsikloheksanon- ,enmesi sentezler icin bir
aractir.
dan olu§an lityum enolat (Altboliim 17. 7 A) metil iyodiir veya benzil bromurle tepkimeye
sokulursa sirasiyla, metillenebilir veya benzillenebilir.
H 3 C
C 6 H 5 CH ; — Br,
C-LiBr)
CH 2 C 6 H 5
(%42-45)
^^
Buna benzer alkilleme tepkimelerinin onemli sinirlamalan vardir. Tepkimelerin S N 2 tep- Ba§anh bir lityum enolat
kimeleri olmasi, enolat anyonlannin da kuvvetli baz olmasi nedeniyle, ba§arili alkiUe- alkillenmesinde anahtar,
meler, yalmzca birincil alkil, birincil benzilik ve birincil allilik halojeniirler kullamldigi uygun alkilleme bilesiginin
zaman meydana gelir. Ikincil ve Liciincul halojeniirler ile ana tepkime aynlma olur. secjmidir.
^
imyasi
SUM Enol Eterleri
XZ/nolat anyonlan, oksijen atomunda kismi negatif yiik icermeleri nedeniyle niikleofi-
lik yer degistirme tepkimelerinde sanki alkoksit anyonlan imi§ gibi tepkime verebilir-
ler. Karbon atomunda kismi negatif yiike sahip atomlan nedeniyle de karbanyon olarak
tepkime verebilirler. iki taraftan tepkime verme yetenegine sahip olan boyle niikleofil-
lere ikiz (ambident) niikleofiller denir.
y — Bu taraf alkoksit gibi tepkime verir.
ii
CH,— C— CH.
Bu taraf karbonyon gibi tepkime verir.
Enolat anyonunun nasil tepkime verecegi kismen, tepkime verecegi bilesjge baglidir.
Klorotrialkilsilanlar, hemen hemen tamamen enolatin oksijen atomundan tepkime ver-
me egilimindedirler. Kullanilan reaktifler, klorotimetilsilan, te/--butilkIorodimetilsilan
(TBDMSC1) ve ter-butilklorodifenilsilandir (TBDPSC1).
^ f 5 * THF
CH 3 C— CH 2 + (CH 3 ) 3 Si— CI ►
OSi(CH 3 ) 3
CH 3 C=CH 2
Tri met ilsilil enol
eter
(%85)
+ C1"
Sililleme adi verilen bu tepkime (bkz. Altboliim 11.15D), enolatin oksijen atomun yer
aldigi. silisyum atomunda bir nukleofilik yer degi§tirmedir ve trimetilsilil enol eterde
olu§an oksijen-silisyum baginin 90k kuvvetli (bir karbon-silisyum bagindan 50k daha
kuvvetli) olmasmdan dolayi bu §ekilde meydana gelir. Bu etken trimetilsilil enol eter
olu§umunu yuksek derecede eksotermik yapar ve bunun sonucu olarak da oksijen ato-
mu iizerinden olan tepkimenin aktiflesme enerjisi, a-karbon atomu iizerinden olan tep-
kimeninkinden azdir.
OSKCHO,
0"Li +
(CH3I3S1— CI
Kinetik enolat (%99)
Az once verilen ornek, enolat anyonunun, trimetilsilil enol etere d6nii§turulerek na-
sil "yakalandigini" gosteriyor. Bu yontem ozellikle yararhdir ciinkii trimetilsilil eter, ge-
rekli goriiliirse safla§tinlabilir ve sonra enolata geri d6nu§turulebilir. Bu d6nii§iimiin
gercekle§tirmesinin bir yolu trimetilsilil enol eterin floriir iyonlan iceren bir aprotik co-
zelti ile etkile§tirilmesidir.
O— Si(CH 3 ) 3 O-
+ (CH 3 ),Si— F
Kinetik enolat
792
Bu tepkime flortir iyonlan vasitasiyla silisyum atomunda ger9ekle§tirilen bir niikle-
ofilik yer degi§tirme tepkimesidir. Floriir iyonlannin silisyum atomlarina kar§i Si — F
bagi 50k kuvvetli oldugundan a§in ilgisi vardir.
Trimetilsilil enol eteri, tekrar geriye, enolata d6nu§tiirmenin diger bir yolu da onu
metil lityum ile etkile§tirmektir.
O— Si(CH,),
+ (CH 3 ) 3 Si— CH 3
+ CH 3 — Li
Problem I7.BI
Sikloheksanondan turetilen trimetilsilil enol eterin benzaldehit ve tetrabutilamon-
yum floriir, (C 4 H 9 ) 4 N + F^ (TBAF olarak kisaltilir) ile etkile§tirilmesi asagidaki iirii-
nii vermektedir. Bu tepkimede meydana gelen basamaklan gosteriniz.
O— Si(CH 3 ) 3
o
+ aH<cH
( I ) TBAF
(2) H,0
(a) A§agidaki bile§ige (iltihap girderici bir bile§ik olan ve kahve gekirdeginde •<
bulunan kafestoliin E. J. Corey tarafindan yapdan sentezinde bir ara iiriin) bir
metil grubu sokmak \q'm lityum enolatin yer aldigi bir tepkime yazmiz.
Problem 17.23
(b)
Dienolatlar, LDA'nin iki e§deger miktan kullamlarak ^S-keto esterlerden olu§-
turulabilirler. Bu dienolat, iki enolat karbonundan daha bazik olani iizerinden
secimli olarak alkillendirilebilir. A§agidaki bile§igin bir dienolat ve uygun bir
alkil halojeniir kullamlarak yapilan sentezi i^in bir tepkime yaziniz.
(CH 3 ) 3 Si
OCH,
793
794 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
17.8 a-SELENLEME: a,/3-DOYMAMI§ KARBONJL
BlLE§iKLERJNiN SENTEZJ
Lityum enolatlar, a-konumlarmda C 6 H 5 Se — iceren iirunler vermek uzere benzensele-
nil bromlir (C 6 H 5 SeBr) (veya C 6 H 5 SeCl) ile tepkimeye girerler.
c ^CH 3 + Li ^ N(/ -C,H ; ) 2 1 -" N " CWJ . c H /C^CH, U,^
C 6 H 5 "tLA ^ c fi H 5 / enolat
Bir o-benzen
selenil keton
Bu basamak,
selenyum
C^HsSe —r Br atomunda bir
niikleofllik yer
, , degi§tirmedir.
o
X / CH3
Br"+ C 6 H 5 CH
SeC 6 H 5
a-Benzenselenil ketonun hidrojen peroksit ile oda sicakhginda etkile§tirilmesi onu
a,/3-doymami§ ketona d6nu§tiirur.
O O
« CH II
C 6 H 5 /C ^OT 3 H* c 6 H 5 /C ^CH=CH 2 + C 6 H 5 SeOH
(Ketona gore
SeC 6 H 5 %84-89)
Bu §artlar bir ikili bagin olu§turulmasi icin oldukca lhmh §artlardir (oda sicakhgi ve
bir notr cbzelti) ve bu ybntemin bnemli olmasi icin bir nedendir.
Mekanizma ybntinden, a-benzenselenil ketonun, a,y3-doymarru§ ketona d6nu§umu
iki basamak icerir. ilk basamak H 2 2 tarafmdan yapilan yiikseltgemedir. Ikinci basa-
mak ise selenyum atomuna bagh negatif yiiklii oksijen atomunun bir baz olarak davran-
digi, kendiliginden olan bir molekul ici aynlmadir.
O O
II H,0, H 2
C CH ^ ^ C C
CH / ^CH ' 3 <*****"»> QH / ^CH^H
-6 X1 5 i ^"s
C 6 H 5 Se ^Se
PA 0=
molekiil i^i
aynlma
(-C„H,ScOH)
o
II
C 6 H 5 CH= CH,
Altbbliim 20.13B'deki Cope aynlmasina geldigimizde bu tiir molekul i^i aynlma icin
ba§ka bir brnek bulacagiz.
17.9 a,/J-Doymamis Aldehit ve Ketonlara Katilmalar 795
2-Metilsikloheksanon ile ba§layarak a§agidaki bile§igin sentezinde a-selenlemeyi •< Problem 17.24
nasil kullanabileceginizi gbsteriniz.
O
H,C
17.9 a,/3-DOYMAMI§ Aldehjt ve
Ketonlara Katilmalar
a,/3-Doymami§ aldehitler ve ketonlar bir niikleofilik reaktifle iki yolla tepkime verebi-
lirler. Basit bir kutilma, yani niikleofilin, karbonilin ikili bagina katilmasi ile veya kon-
juge katilmayla tepkime verebilirler. Bu iki siirec konjuge dienlerin 1,2- ve 1,4- katilma
tepkimelerini (Altboliim 13.10) hatirlatir.
:OH
^\
Nu
= OH
O"
+ H*
^
c
+ Nu :
"V
Basit
katilma
+H"
Nu I
Enol yapisi
■o-
Nu A
H
Keto yapisi
Konjuge
katilma
Cogu durumda, ayni kan§imda her iki katilma §ekli de meydana gelir. Ornek olarak,
burada gosterilen Grignard tepkimesini ele alahm.
O
CH 3 CH=CHCCH 3 + CH,MgBr
OH
Et,0
(2) H,0
> CH 3 CH=CHCCH
Basit
katilma
uniiiii
CH,
(%72)
+
O
II Konjuge
CH 3 CHCH 2 CCH 3 katilma iiriinii
(keto halinde)
CH,
(%20)
^
Bu ornekte, basit katilmanin yeglendigini gormekteyiz, kuvvetli nukleofiller olmasi du-
rumunda genellikle bu katilma olur. Konjuge katilma ise daha zayif nukleofiller kulla- Niikleofil gucunun konjuge
mldigi zaman tercih edilir. ve basit katilmaya etkisine
a,jS-doymami§ aldehit ve ketonun toplam melezine katkida bulunan rezonans yapi- dikkat ediniz.
796 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
lanni incelersek (A-C yapilarina bakiniz) bu tepkimeleri daha iyi anlayacak duruma ge-
liriz.
:0:
:0:
ABC
B ve C yapilari aynlmi§ yiikler icermesine kar§tn meleze onemli katki yapar ciinkii, her
birinde negatif yiik elektronegatif oksijen tarafindan ta§inmaktadir. B ve C yapilari ay-
nca karbonil karbonu ve (3-karbonlarmin her ikisinin de kismi pozitif yiik ta§idiklarmi
gosterir. Biitiin bunlar melezi a§agidaki gibi gostermemiz gerektigini belirtir.
C. -C
Bu yapi, niikleofilik reaktifin ya karbonil karbonuna ya da /3-karbonuna atak yapacagi-
ni gosterir.
Basit aldehit ve ketonun karbonil karbonuna katdan hemen her niikleofil, bir a,(3-
doymamis, karbonil bilesjginin /3-karbonuna da katilma giiciine sahiptir. Daha zayif niik-
leofiller kullanddiginda cogu durumda konjuge katdma ana tepkime yoludur. A§agidaki
hidrojen siyaniir katdmasini ele alalim.
O
C\H t OH
C 6 H 5 CH=CHCC 6 H 5 + CN" ~^^ C 6 H 5
O
► CJ1-CH— CH 2 CC 6 H,
CN
(%95)
Tepkime i$in Bir Mekanizma
HCN'nin Konjuge Katilmasi
O
F
C 6 H 5 CH= CH — CQH5
•CN -
^\
2
o
C 6 H 5 CH— CH=CC 6 H 5 <-*■ C 6 H 5 CH— CH— CC 6 H 5
CN CN
Enolat anyonu ara iirunii
Daha sonra. bu enolat ara iiriinii iki yolla proton alir:
OH
-► C 6 H 5 CH— CH=CC 6 H 5 Enol yapisi
CN
0<
8-
C 6 H 5 CH— CH— CC 6 H 5
CN
O
C 6 H 5 CH — C H 2 — CC 6 H 5 Keto yapisi
CN
Bu tiir katilmalara diger bir ornek a§agida verilmi§tir:
17.9 cx,/3-Doymami§ Aldehit ve Ketonlara Katilmalar 797
CH 3 O CH 3 O
CH 3 C=CHCCH 3 + CH,NH, ~^> CH 3 C-CH 2 CCH 3
CH,NH
(%75)
j Tepkime igin Bir Mekanizma
Bir Arninin Konjuge Katilmasi
9 H 3 : 9fT
J /^^ 111
H 3 C— C=CH— C— CH 3 -
CH,NH,
Niikleofil, kismi pozitif
j3 karbon atomuna atak yapar.
CH 3 =0:-
H 3 C— C— CH=C— CH 3
H 3 C— NzrH
•5
H— O:
IT
H
H— 0:-^
H
Iki ayri basamakta, azottan hir proton
kaybedilir ve oksijen bir proton kazanir.
CH q
:0— II
H 3 C— C— CH=C— CH 3
H 3 C— N— H
Enol yapisi
CH 3 'O'-
I II
H 3 C— C— CH 2 — C— CH 3
H,C— N— H
Keto yapisi
1 7.9A Organobakir Reaktiflerinin Konjuge Katilmasi
Organobakir reaktifleri, RCu veya R 2 CuLi, a,/3-doymami§ karbonil bile§iklerine kati-
1 1 rlar ve katilma hemen hemen tamamen konjuge katilma seklinde olur.
O O
(1) CH,Cu
CH 3 CH=CH— C— CH 3
3 3 (2) H.O
► CH 3 CHCH,CCH,
Bu ornekte de goriildiigii gibi alkil-siibstitiie halkah a,/3-doymami§ keton ile lityum di-
alkilkupratlar, alkil gruplari birbirine gore trans olan bile§ikler verecek §ekilde, ba§lica,
daha az engellenmi§ yoldan katihrlar.
"DNA'nin Pargalanmasi i$in Kalikamisin y^ Aktivasyonunun Kimyasi"nda (bkz. say-
fa 799) ve "Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substratinin Kimyasf'nda (Boliim 19)
biyokimyasal konjuge katilmalara ornekler gorecegiz.
798 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar n. Aldol Tepkimeleri
17.
9B Michael Katilmalan
Enolat anyonlannin a^-doymamis, karbonil bilesjklerine konjuge katilmalan genellik-
le Michael katilmalan olarak bilinir. (Tufts Universitesrnde ve daha sonra Harvard Uni-
versitesinde gbrev yapan Arthur Michael tarafindan 1887'deki ke§finden sonra). Buna
bir ornek. sikloheksanonun C 6 H 5 CH=CHCOC 6 H 5 'e katilmasidir.
C,H e
,?*
C f ,H-CH= CH — CC„H .
C 6 H.
A§agidaki tepkime sirasi konjuge aldol katilmasini (Michael katilmasi) izleyen ba-
sit bir aldol kondensasyonuyla, bir halkaya ba§ka bir halkanin nasil ilave edilebilecegi-
ni gostermektedir. Bu yontem Robinson halkalama (halka olu§umu) tepkimesi olarak
bilinir (dogal bile§ikler kimyasi alanmdaki ara§tirmalanndan dolayi 1947 yilinda Nobel
odiilu kazanan ingiliz kimyaci Sir Robert Robinson 'in amsina).
O
+ CH,=CHCCH 3
Metil vinil
keton
2-Metil-l,3-siklo-
heksandion
(%65)
Problem 17.25
>• (a) Yukanda verilen Robinson halkalama tepkimesinin her iki donu§iim
basamagi igin uygun mekanizmalar yaziniz. (b) 2-Metil-l,3-sikloheksandionun
sikJoheksanondan daha kuvvetli mi yoksa daha zayif asit mi olmasmi beklersiniz?
Cevabinizi aciklayiniz.
Problem 17.26
> (a) l,3-Difenil-2-propen-l-on (Altboliim 17. 5B) ve asetofenonun (b)l,3-difenil-2-
propen-1-on ve siklopentadienin baz katalizli Michael katilmasmdan hangi uriinii
elde edeceginizi umarsmiz? Her bir mekanizmada turn basamaklari gosteriniz.
#
imyasi
DNA'nin Par^alanmasi i^in Kalikamisin 7, 1 Aktivasyonu
B
Slum 10'un giri§inde ? kalikamisin y, 1 adh etkili bir antitumor antibiyotigi anlatmis.-
tik. S.imdi konjuge katilma tepkimelerini goz online aldigimizdan, bu muhte§em mole-
kiilu tekrar ziyaret etme zamanidir. DNA'yi parcalamak icin kalikamisinin molekuler
makinasi, a§agidaki §emada gosterildigi gibi bir niikleofilin trisiilfiir baglantisina ata-
giyla harekete gecer. Ba§langicta trisulfiirden aynlan bir grup olan sulfur anyonu. hemen
bir niikleofil haline gelir ve koprii ba§i olan alken karbonuna atak yapar. Bu alken kar-
bonu, kom§u karbonil grubuyla konjuge olmasi nedeniyle, elektrofildir. Sulfur niikle-
ofilinin alken karbonuna atagi bir konjuge katilmadir. §imdi artik, koprii ba§i karbonu
diizgiin dortyuzliidiir ve bisiklik yapinin bu geometrisi endiinin Bergman sikloaroma-
tikle§mesi adi verilen (Berkeley, Kaliforniya Universitesinden R. G. Bergman anisina)
bir tepkime ile 1,4-benzenoit diradikale d6nu§umunii yegler. Bir kere kalikamisin dira-
dikal olu§unca, DNA iskeletinden iki hidrojen atomu sokebilir ve DNA'yi etkin diradi-
kale donu§turur, ve sonunda DNA'nin parcalanmasina ve hiicrenin olmesine neden olur.
CO,Me
MeS Nu
Kalikamisin 7/
CO,Me
§eker_
DNA iskeletinden
Hidrojen kopanlmasi
— U^
DNA iskeletinde
radikaller
O,
Sugar
DNA'nin cift
sarmalinin oksijenle
pargalanmasi
Akrolein, hidrazin ile tepkimeye girdiginde iiriin bir dihidropirazoldur:
CH^CHCHO + H 2 N— NH 2 ►
< Problem 17.27
•N'
,N
H
Akrolein Hidrazin Bir dihidropirazol
Bu tepkimeyi aciklayan bir mekanizma oneriniz.
Michael katilmasimn dalia ileri brneklerini Bolum 19'da inceleyecegiz.
799
800 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
Anahtar Tepkimelerin Ozeti
Aktif Hidrojen Bilefiklerinin Tepkimeleri
Baz
1
-OH
L- L>
H
"OR
-NR,
Bir aktif
Kararli
hidrojen bile§igi
karbanyon
o
— C — H,
O
— C— R,
— C=N,
o-
o,
ve digerleri
— C— Z
I
E
Urun
Ozel Ornekler
Z (bir Elektron
E (bir Elektrofilik
Uriin
Cekici Grup)
Reaktif)
Yapisi
HA
O
— C— H(R)
- (Molekiil igi)
C— H(R)
O
R— X
C 6 H 5 Se— X
\ /
c=c
/ \
o
"C Z Rasemlenme (Altboliim 17.3A)
' (Eger bir steromerkez varsa)
H
— C— Z
— c— z
Halojenleme (Altboliim 17.3B)
-C— H(R) (-H2O) c
I H(R)
Aldol katilmasi (veya aldol
halkala§masi), ve su kaybi
(Altboliimler 17.4, 17.5, ve 17.6)
C— Z
C— H(R) ("Hi )
OH
H(R)
— C— Z Alkileme (Altbolum 17.7C)
R
1 rr H -°- /
— c— Z — ► =r
(-C 6 H 5 SeOH) \
C fi H 5 Se Selenleme-ayrilma (Altboliim 17.8)
C Z Michael katdmasi (Altbolum 17.9
— C —
— C— c —
O
EkProblemler 801
Anahtar Terimler ve Kavramlar
a Karbon
a Hidrqjenler
Keto ve enol yapdari
Enolat anyonu
Tautomerler, tautomerlesme
Epimerler, epimerle§me
Haloform tepkimesi
Aldol
Aldol tepkimesi (katdmalar
ve kondensasyonlar)
Q'apraz aldol tepkimesi
Kinetik ve termodinamik enolat anyonlan
Lityum diizopropilamit (LDA)
Yonlendirilmis. aldol tepkimesi
Ikiz (ambident) niikleofiller
Sililleme
Konjuge katdma (Michael katdmasi)
Basit katdma
Altbolum 17.1
Altbolumler 17.1, 17.5C ve 17.5D
Altbolumler 17.1, 17.2 ve 17.3
Altbolumler 17.1, 17.3, 17.4 ve 17.7
Altbolum 17.2
Altbolum 17.3A
Altbolum 17.3C
Altbolum 17.4
Altbolumler 17.4, 17.5 ve 17.6
Altbolum 17.5
Altbolum 17.7A
Altbolum 17.7
Altbolum 17.7B
Altbolum 17.7C
Altboliimler 11.15 ve 17.7C
Altbolum 17.9
Altbolum 17.9
17.28
17.29
17.30
17.31
Propanal a§agida verilen her bir reaktifle etkile§tirildiginde olu§an tepkime
(eger olursa) tirtinlerinin yapi formullerini yaziniz.
Ek Problemler
(a) OH-, H 2
(b) C 6 H 5 CHO, OH
(c) HCN
(d) NaBH 4
(e) HOCH 2 CH 2 OH, p-TsOH
(f) Ag 2 0, OH , sonra H 3 0*
(g) CH 3 MgI, sonra H 3 +
(h) Ag(NH 3 ) 2 + OH-, sonra H 3 +
(i) NH 2 OH
(j) C 6 H 5 CH-P(C 6 H 5 ) 3
(k) C 6 H 5 Li, sonra H 3 T
(I)HC^CNa, sonra H 3 0-
(m) HSCH 2 CH 2 SH, HA, sonra Raney Ni, H 2
(n) CH 3 CH 2 CHBrC0 2 Et ve Zn, sonra H 3 +
Asetonun bir onceki reaktiflerin her biriyle etkile§tirilmesiyle olu§an tepkime
iirunlerinin (eger olursa) yapi formiilleri yaziniz.
4-Metilbenzaldehit a§agidakilerin her biri ile tepkimeye girdigi zaman hangi
iirunler olu§ur?
(a) CH 3 CHO, OH" (e) Sicak KMn0 4 , OH" sonra H 3 +
(b) CH 3 C = CNa sonra H 3 + (f) - :CH 2 — P(C 6 H 5 ) 3
(c) CH 3 CH 2 MgBr, sonra H 3 0^ (g) CH 3 COC 6 H 5 , OH
(d) Soguk seyreltik KMn0 4 , OH~, sonra H 3 + (h) BrCH 2 C0 2 Et ve Zn sonra H 3 +
A§agidaki her bir donus.umun nasil saglandigmi gosteriniz, gerekli olabilecek
diger reaktifleri kullanabilirsiniz.
(a) CH 3 COC(CH 3 ) 3 ►C 6 H 5 CH=CHCOC(CH 3 ) 3
(b) C 6 H 5 CHO ► C 6 H,CH
O
* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "cozulmesi daha zor olan problemler'dir.
802 Boliim 1 7 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
(c) C 6 H 5 CHO ► C 6 H 5 CH 2 CHNH 2
CH,
O O
(d) CH 3 C(CH 2 ) 4 CCH
(e) CH 3 CN ► CH 3
O
II
(f) CH 3 CH 2 CH,CH 2 CH
O
3 H 3 C CHCH 3
OH
CH=CHCN
CH 2 OH
CH 3 (CH 2 ) 3 CH = C(CH 2 ) 2 CH 3
CH— C 6 H 5
17.32 A§agidaki tepkime Robinson halkalama tepkimesini (Altboliim 17.9B) goste-
rir. Her bir basamagin mekanizmasmi gosteriniz.
CH 3
C 6 H 5 COCH 2 CH 3 + CH 2 =CCCH 3
CH 3
17.33 A, B ve C i9in yapi formiillerini yazunz.
I IC=CH ( ,;!r^r. lNH - . A (C,H S ) He " u ^'°' » B (C 5 H l0 O 2 ) c,h 5 cho.oh- >c ^^ )
(2) CH,COCH,
(3) NR,C1/H 2
H,0
17.34 Krotonaldehitin y karbonunun hidrojen atomlan oldukca asidiktir {pK a = 20).
y P «
CH 3 CH=CHCHO
Krotonaldehit
(a) Bu durumu aciklayacak rezonans yapilari yaziniz.
(b) A§agidaki tepkimeyi aciklayan bir mekanizma yaziniz.
C 6 H 5 CH=CHCHO + CH 3 CH=CHCHO ^-* C 6 H 5 (CH=CH),CHO
btUH
(%87)
17.35 A§agidaki sentezin her bir basamagim gercekle§tirmek icin hangi reaktifleri
kullanirdiniz?
Ek Problemler 803
CHO
17.36 (a) Infrared spektrokopisi, bir Grignard bile§iginin, bir a,/3-doymami§ ketona
katilma iiriiniiniin basit katilma iiriinii mii ya da konjuge katilma iiriinii mu ol-
duguna karar vermek icin basit bir yontem saglar. Aciklayiniz. (Hangi pik ve-
ya pikler ara§tinlmahdir?). (b) UV spektroskopi kullanarak a§agidaki
tepkimenin hizini nasil takip edebilirsiniz?
O O
(CH 3 ) 2 CCH 2 CCH 3
CH 3 NH
17.37 (a) U(C 9 H l0 O) bilesjgi olumsuz iyodoform testi vermektedir. U'nun IR
spektrumu 1690 cm" 1 de kuvvetli bir sogurma piki gosterir. U'nun 'H NMR
spektrumu verileri ise a§agida verilmi§tir.
U9IU 8 1 ,2 (3H)
Dortlii 8 3,0 (2H)
Coklu 8 7,7 (5H)
U'nun yapisini bulunuz.
(b) V bile§igi, U'nun bir izomeridir. V biles, igi olumlu iyodoform testi
veriyor. V'nin IR spektrumu 1705 cm" 1 de kuvvetli bir pik gosteriyor. V'nin
'H NMR spektrumu verileri a§agida verilmi§tir:
Birli 8 2,0 (3H)
Birli 8 3,5 (2H)
goklu 5 7,1 (5H)
V'nin yapisini bulunuz.
804 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar H. Aldol Tepkimeleri
17.38
17.39
A bile§igi C 6 H 12 3 molekiil formuliine sahiptir ve 1710 cm ' de kuvvetli IR
sogurma piki gostermektedir. A, sulu sodyum hidroksit icinde iyotla etkile§tir-
ildiginde sari cokelek verir. A, Tollens reaktifi ile etkile§tirildiginde tepkime
olmaz, fakat A once bir damla siilfirik asit iceren su ile etkile§tirilir sonra Tol-
lens reaktifi ile muamele edilirse deney tiipiinde gumu§ aynasi olu§ur. A bile-
§iginin 'H NMR spektrumu verileri a§agida verilmi§tir:
Birli 8 2,1
Ikili 8 2,6
Birli 8 3,2 (6H)
Uclii S 4,7
A 'run yapisini yaziniz.
c/j- 1 -Dekalon cozeltisinin bir baz ile etkilestirilmesi bir izomerle§menin
meydana gelmesine neden olur. Sistem dengeye ula§tigi zaman, cozeltinin,
yakla§ik %95 trans-\-deka\on ve %5 ds-dekalon icerdigi bulunmu§tur.
Bu izomerle§meyi aciklaymiz.
cis-1-Dekalon
1 7.40 Wittig tepkimesi (Altbolum 1 6. 10) aldehitlerin sentezinde kullanilabilir, oraegin.
CH,0
O
CCH 3 + CH 3 OCH=P(C 6 H 5 ) 3
CH 3
(%85)
(a) CH 3 OCH=P(C 6 H;;)3 bile§igini nasil hazirlardimz? (b) Ikinci tepkimenin
aldehiti nasil olu§turdugunu bir mekanizma ile gosteriniz.
(c) Sikloheksanondan _/~\--CHO bilesjginin hazirlanmasinda bu yontemi
nasil kullanirdimz?
17.41 a-Hidrojeni icermeyen aldehitler, derisjk baz ile etkile§tirildiginde Cannizza-
ro tepkimesi olarak anilan bir molekuller arasi yukseltgenme-indirgenmeye
ugrarlar. Buna bir ornek, benzaldehitin a§agidaki tepkimesidir.
2 C 6 H 5 — CHO
oh-
H-,0
C 6 H 5 — CH 2 OH + C 6 H 5 — C0 2 -
Ek Problemler 805
(a) Tepkime D 2 icerisinde yapilirsa, aynlan benzil alkol, karbon atomuna
bagli doteryum icermez. Uriin C 6 H 5 CH 2 OD'dir. Bu sonuc tepkime mekanizma-
si acismdan size ne ifade ediyor? (b) (CH 3 ) 2 CHCHO ve Ba(OH) 2 /H 2 kapali
bir ttipte lsitilirsa tepkimede yalniz (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH ve [(CH 3 ) 2 CHC0 2 ] 2 Ba
olu§ur. Aldol tepkimesinden beklenenler yerine bu tiriinlerin olu§umunu nasil
aciklarsiniz?
17.42 Asetaldehitin aldol tepkimesi D 2 icerisinde yapilirsa, tepkimeye girmemis.
aldehitin metil grubunda doteryum bulunmaz. Fakat, asetonun aldol tep-
kimesinde, tepkimeye girmemis. asetonun metil grubuna doteryum baglanmis,-
tir. Bu farkli davram§i aciklayinrz.
17.43 A§a|ida, karaagac kabuk boceginin feromonu olan multistriatinin (bkz.
Problem 16.46) sentezi goriilmektedir. A, B, C ve D bile§iklerinin yapilarim
yazimz.
C0 2 H UAm *> A (C 5 H 10 O) ^V B (C 12 H 16 3 S)
baz
RCO,H Lewis asidi
C (C l0 H 18 O) -► D (C 10 H lg O 2 ) *
o
o-
Multistriatin
17.44 Aseton 2 e§deger mol benzaldehit ile etonollu KOH varliginda tepkimeye gi-
rerse X bilesjgi meydana gelir. X'in "C NMR spektrumu §ekil 17.2'de
verilmi§tir. X bilesjgi icin bir yapi oneriniz.
220
200 180
CHI CH
CH
CH
CH
135 130
CDC1 3
125
TMS
« Mmnnwi|i» w n i » — imr»* m
l . I . I , I , i
160 140 120 100 80 60 40 20
8 C (ppm)
§ekil 1 7.2 X bilesjginin genisband proton-e§le§mesiz "C NMR spektrumu (Problem 17.44).
DEPT U C NMR spektrumlardan elde edilen bilgiler piklerin iistiinde verilmektedir.
806
Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
* 17.45 Aldol tepkimesi olmamasina kar§in, aldol katilma uriinlerinin enantiyoozgii
olu§umuyla sonuglanan, Derin C. D'Amico ve Michael E. Jung (UCLA) tara-
findan geli§tirilen bir tepkimenin basamaklanna bir ornek a§agida verilmistir.
Basamaklar, Horner- Wadsworth-Emmons tepkimesi (Altboliim 16.10), Sharp-
less asimetrik epoksitleme (Altboliim 1 1.17), ve sonunda aldol tipi tirunler ve-
ren ozel gevrilmeler i9erir. Gosterilen deney §artlannda, epoksi alkoliin
cevrilerek aldol urunleri olus.turmasi icin bir mekanizma oneriniz. [Ipucu: Qev-
rilme, once epoksi alkolden bir trialkilsilil eterin ayn bir tepkimeyle hazirlan-
masi ve sonra, olu§an silil eterin bir Lewis asit katalizoru (ornegin BF 3 ) ile
etkile§tirilmesiyle de gercekles,tirilebilir.]
TBDMSO
O
H
(1) CH,CHCO,CH,
PO(OCH 3 ) 2 , NaH
(2) DIBAL-H
TBDMSOTf
(/er-biitildimetilsilil
trillat). 1,3 eyl.
diizopropiletilamin.
1,35 e§d..
molekiiler elek.
-42°C
fer-BuOOH,
Ti(0-i-Pr) 4
D-(— )-diizopropil tartarat
o
OH
CH 3
%94
(%95 enanti vomer ik
fazlalikta)
Ogrenme Grubu
Problemleri
Steroitler, dogal bile§iklerin ve ila? bile§iklerinin 90k onemli bir simfidir. Steroitlere
yonlenmi§ sentetik cabalar yillardir yiiriimekte ve onemli bir ara§tirma alam olmaya de-
vam etmektedir. R. B. Woodward (Harvard Universitesi, 1965 yili Kimya Nobel Odii-
liinti almi§tir) ve cali§ma arkada§lan tarafindan kolesterol ve kortizon sentezleri, steroit
sentezindeki geli§meleri temsil eder. Woodward'un kolesterol sentezinden secilmi§ tep-
kimeler a§agidadir. Bu sentez, karbonil kimyasi ve daha once inceledigimiz diger tep-
kime ornekleri bakimindan zengindir.
(a) 2'den 3'e gegi§te olan tepkimenin tiiriinii adlandmniz. Her bir reaktanti, tepkimedeki
rolii bakimindan siniflandinniz.
(b) 3'ten 4'e ge^i^te olu§an tepkime ic;in bir mekanizma yaziniz. Bu tepkime hem
asit hem de bazik ortamda meydana gelebilir.
(c) 5'ten 6'ya gegi§te olan tepkime; enol eteri, hidrolizle ve su aynlmasiyla bir
enona gevirir. Bu siirec i9in bir mekanizma yazimz.
(d) 7'den 8'e giden tepkime 19111 bir mekanizma yaziniz (anla§ilmasi i^in Et0 2 CH'nin
diger yazih§ilan HC0 2 Et, etil format ve etil metanoattir). 8 yapisi nicin enol
yapisindadir? Agiklayiniz.
(e) 8 'den 9' a giden tepkimenin adi nedir? Bu tepkime i9in bir mekanizma yaziniz.
[EVK (etil vinil keton) 4-penten-3-on 19111 yaygin kisaltmadir.]
Ogrenme Grubu Problemleri 807
(f) 9'dan 10'a giden tepkime tiiriiniin adi nedir? Bu tepkime icin bir mekanizma ya-
ziniz.
(g) Qali§tigimiz 10'dan 11 ve ll'den 12'nin olu§um tepkimelerini not ediniz. 12'de
hangi forksiyonel grup olu§ur?
(h) 14 ile 15/16 arasindaki tepkimenin 1. basamagi icjn bir mekanizma yaziniz. Bu
basamagin ilk uriinu bir nitril grubuna sahiptir, 15 ve 16'da ise karboksilik asit.
Boliim 18'de nitrilin karboksilik aside nasil d6nu§tiiriilecegini ogrenecegiz. Ni^in
15 ve 16'nin bir kan§imi olu§mu§tur?
(i) 17 ile 19 arasindaki basamaklann toplammi agiklayan bir mekanizma yazmiz.
(j) 20'den 21 'in olu§um tepkimesinin turiinii isimlendiriniz ve bir mekanizma yazi-
niz.
(k) 24'ten 25'e gegi§ arasinda hangi tepkime meydana gelir? Neden alkol karbonunda
bir konfigurasyon kansjmi ortaya 9ikar? Agiklayiniz.
(1) 27'den hemen once gosterilen ketonun, 27'ye d6nii§iim tepkimesi i9in bir
mekanizma yaziniz. (pyr kisaltmasi bir baz olan piridin i9indir.)
Me/ fc 2o.
HO
MeO
HOHC
808 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri
HO,C
O O
(1) MeMgBr
(2) KOH
o o
17
19
/\ mo 4
19
20
/ NH, OAc
CO,Me
(1) Na,Cr,0 7
(2) CH,Ni
21
( I ) Ayirma
(2) H,/Pt
(3) Cf0 3 /AcOH
C0 2 Me
^.1 L H
h y
(1) NaBH 4
(2) KOH
(3) pyr/Ac,0
H
(4) SOC1,
(5) Me,Cd
Kolesterol (1)
809
Karboksilik Asitler ve TurevlerL
A51I Karbonunda Nukleofilik
Katilma-Aynlma
Bir Genel Bag
Poliesterler, naylon ve bir cok biyolojik molekiil, sentezleri sirasinda genel bir bag olu-
sumunu payla§irlar. Bu sure? acil transferi olarak adlandinhr ve karbonil grubunda nuk-
leofilik katilma ve aynlmayla bir bagin olu§umunu icerir. Acil transfer tepkimeleri;
proteinlerin, yaglarm, steroitlerin ba§langic maddelerinin ve diger molekiillerin biyo-
sentezlerini yaparken ve enerji ve biyosentetik ham maddeler iiretmek igin yiyecek mo-
lekiillerini parcalarken, viicudumuzda, giinun her anmda meydana gelmektedir. Bu
tepkime endustride de sik9a kullanilmaktadir. Bu tepkimeler sonucu her yil yakla§ik 1,4
milyon ton naylon ve 1 ,8 milyon ton plastik uretilmektedir. Yukandaki fotograf naylon
iplik surecini, sol list ba§taki resim ise naylon 6,6 polimerinin bir kesitinin molekiiler
grafigini gostermektedir.
810
Agil transfer tepkimelerinde yer alan turn fonksiyonel gruplar karboksilik asitlerle
iliskilidir. Bunlar; agil kloriirler, anhidritler, esterler, amitler, tiyoesterler, karboksilik asit-
lerin kendileri ve bu boliimde inceleyecegimiz diger gruplari igerirler. Ozel konu B'de
naylon ve Mylar gibi polimerlerin sentezinde, agil transfer tepkimelerinin nasd kulla-
nildigini gorecegiz. Ozel konu D'de agil transfer tepkimeleriyle elde edilen biyolojik mo-
lekiiller ve yag asitlerinin biyosentezini de inceleyecegiz. Agil transfer tepkimelerinde
birgok fonksiyonel grup yer almasrna ragmen, bunlarin elde edilmelerindeki tepkime me-
kanizmalannin genel olmasi kolay anla§ilmalanni saglar.
18.1 GiRi§
o
Karboksil grubu — COH ( — C0 2 H veya — COOH olarak kisaltilir), kimyada ve biyo-
kimyada en gok rastlanan fonksiyonel gruplardan biridir. Karboksilik asitlerin kendile-
ri kadar Qizelge 1 8.1 'de verilen agil bilesikleri veya karboksilik asit tiirevleri de
onemlidir.
18.2 Adlandirma ve Fizjksel Ozelliklerj
I8.2A Karboksilik Asitler
IUPAC adlandirmasinda karboksilik asitler, asitteki en uzun zincire kar§ihk gelen al-
kanin adinin sonuna -oik asit son eki getirilmesiyle adlandinlir. Karboksil karbon ato-
muna 1 numara verilir. A§agidaki orneklerde bunun nasd yapildigi gosterilmektedir.
O O
6 5 4 3 2 II
CH,CH 2 CHCH 2 CH 2 COH
CH 3 CH = CHCH 2 CH 2 COH
CH,
4-Metilheksanoik asit 4-Heksenoik asit
Birgok karboksilik asidin elde edildigi dogal kaynagina gore Latin veya Yunan ke-
limelerinden tiiretilmi§ yaygin adlari vardn ((Jizelge 18.2). Metanoik asit formik asit
olarak adlandinlir (Latince: formica, kannca). Etanoik asit asetik asit olarak adlandin-
lir (Latince: asetum, sirke). Biitanoik asit bozulmus, tereyaginin kokmasina neden olan
bir maddedir ve yaygin adi biitirik asittir. (Latince: butyrum, tereyagi). Pentanoik asit
yillik bir bitki olan valerianda (kediotu) bulundugundan valerik asit olarak adlandinlir.
Heksanoik asit kegilerin kokmasina neden olan bir maddedir ve ozel adi kaproik asittir
£izelge 18.1 Karboksilik Asit Tiirevleri
Yapisi Adi
()
R CI
o o
Acil (veya a&
xC\ /C\
R R
Asit anhidrit
R
Ester
R— c=N
Nitril
18.1 Giri§
18.2 Adlandirma ve
Fiziksel Ozellikleri
18.3 Karboksilik
Asitlerin Sentezi
18.4 Agil Karbonunda
Niikleofik Katilma
Ayrilma
18.5 Acil Kloriirler
18.6 Karboksilik Asit
Anhidritleri
18.7 Esterler
18.8 Amitler
18.9 a-Halo Asitler:
Hell-Volhard-Zelinski
Tepkimesi
18.10 Karbonik Asit
Tiirevleri
18.11 Karboksilik
Asitlerin
Dekarboksilasyonu
18.12 Acil Bilesjkleri kin
Kimyasal Denemeler
811
812 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
Cizelge 18.2 Karboksilik Asit
Suda (^oziinurliik
en
(g 100'mL-i H 2
Yapisi
Siitematik Adi
Yaygin Adi
(°C)
kn (°C)
25°C
pK a
HC0 2 H
Metanoik asit
Formik asit
8
100.5
oo
3.75
CH 3 C0 2 H
Etanoik asit
Asetik asit
16,6
118
oo
4,76
CH 3 CH 2 C0 2 H
Propanoik asit
Propiyonik asit
-21
141
oo
4,87
CH 3 (CH 2 ) 2 C0 2 H
Biitanoik asit
Biitirik asit
-6
164
oo
4,81
CH 3 (CH,),C0 2 H
Pentanoik asit
Valerik asit
-34
187
4,97
4,82
CH 3 (CH 2 ) 4 C0 2 H
Heksanoik asit
Kaproik asit
-3
205
1,08
4,84
CH 3 (CH 2 ) 6 C0 2 H
Oktanoik asit
Kaprilik asit
16
239
0,07
4,89
CH 3 (CH 2 ) 8 C0 2 H
Dekanoik asit
Kaprik asit
31
269
0,015
4,84
CH 3 (CH 2 ) 10 CO 2 H
Dodekanoik asit
Laurik asit
44
17918
0,006
5,30
CH 3 (CH 2 ) 12 C0 2 H
Tetradekanoik asit
Miristik asit
59
20020
0,002
CH 3 (CH 2 ) 14 C0 2 H
Heksadekanoik asit
Palmitik asit
63
21917
0,0007
6,46
CH 3 (CH 2 ) l6 C0 2 H
Oktadekanoik asit
Searik asit
70
383
0,0003
CH 2 C1C0 2 H
Kloroetanoik asit
Kloroasetik asit
63
189
Iyi goziiniir
2,86
CHC1 2 C0 2 H
Dikloretanoik asit
Dikloroasetik asit
10,8
192
Iyi coziiniir
1,48
CC1 3 C0 2 H
Trikloretanoik asit
Trikloroasetik asit
56,3
198
Iyi gozuntir
0.70
CH 3 CHC1C0 2 H
2-Kloroetanoikasit
a-Kloropropiyonik asit
186
Qoziiniir
2,83
CH 2 C1CH 2 C0 2 H
3-Kloropropanoik asit
/3-Kloropropiyonik asit
61
204
(^dzuniir
3.98
C 6 H 5 C0 2 H
Benzoik asit
Benzoik asit
122
250
0,34
4,19
p-CH 3 C 6 H 4 C0 2 H
4-Metilbenzoik asit
p-Toluik asit
180
275
0,03
4,36
/?C1C 6 H 4 C0 2 H
4-Klorobenzoik asit
p-Klorobenzoik asit
242
0,009
3,98
p-N0 2 C 6 H 4 C0 2 H
4-Nitrobenzoik asit
/?-Nitrobenzoik asit
242
0,03
3.41
CO,H
1 -Naftoik asit
cc-Naftoik asit
160
300
Qoziinmez
3,70
CO.H 2-Naftoik asit
/J-Naftoik asit
185
>300
Qoziinmez
4,17
(Latince: caper, keci). Oktadekanoik asitin yaygin adi stearik asittir ve adi Yunanca bir
kelime olan stear' d&n (mum yagi) gelir.
Bu ozel adlann bir gogu uzun yillardan beri bilinmektedir ve hatta bunlann bir 90-
gu daha 50k uzun zaman kullamlacak gibi goriinuyor. Bundan dolayt bu isimleri bilmek
gerekir. Bu kitapta metanoik asit, formik asit; etanoik asit ise asetik asit olarak adlan-
dinlacaktir. Bununla beraber diger durumlarda genellikle IUPAC sistematik veya titretme
adlari kullamlacaktir.
Karboksilik asitler polar maddelerdir. Bu tiir molekuller birbirleriyle ve suyla kuv-
vetli hidrojen baglari olu§tururlar. Bunun sonucunda, karboksilik asitler oldukga yiik-
sek kaynama noktasina sahiptirler ve du§iik molekiil ktitlesine sahip karboksilik asitler
suda onemli ol^ude cozunurler. Ilk dort karboksilik asit (£izelge 18.8) her oranda su ile
kan§ir. Karbon zinciri arttik^a sudaki ^bziinurliik azahr.
1 8.2B Karboksilik Asit Tuzlari
Karboksilik asit tuzlari her iki adlandirma sisteminde de (yaygin ve sistematik adlan-
dirma) asit kelimesinin sonundaki -ik asit eki kaldinlip -at eki getirilerek adlandirilrr.
Boylece CH 3 C0 2 Na, sodyum asetat veya sodyum etanoattir.
18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 813
Bir^k karboksilik asitin sodyum ve potasyum tuzlari su icerisinde hemen coziiniir.
Bu durum karboksilik asitlerin uzun zincirli olmalannda da gegerlidir. Uzun zincirli kar-
boksilik asitlerin sodyum ve potasyum tuzlari sabunlann temel bile§enleridir (bkz.
Altbolum 23.2C).
A§agidaki her bir maddenin adini IUPAC sistematik adlandirmasina gore yaziniz: ■<
(a) CH 3 CH,CHC0 2 H (d) C 6 H 5 CH 2 CH 2 CH 2 CH ? C0 2 H
(e) CH 3 CH=CCH,C0 2 H
CH 3
(b) CH 3 CH=CHCH 2 CO,H
(c) BrCH,CH 2 CH,CO,Na
CH 3
Bir deneyde asetik asitin buhar fazindaki (kaynama noktasinin hemen ustiinde) mo- <
lekiil kiitlesinin yakla§ik olarak 120 oldugu bulunmu§tur. Bu deneysel degerle yak-
la§ik 60 olan gercek deger arasindaki farkhligi aciklayimz.
Problem 18.1
Problem 18.2
I8.2C Karboksilik Asitlerin Asitlikleri
Substitiie olmami§ karboksilik asitlerin cogunun K a degerleri (Qizelge 18.2 de goruldii-
gii gibi) 10" 4 - 10~ 5 ($K a = 4-5) arasindadir. Suyun pK a '&i yakla§ik 16, H 2 C0 3 'iin ise
pKa'si yakla§ik 7'dir. Bu bagil asitlikler karboksilik asitlerin, sodyum hidroksit ve sod-
yum bikarbonatin sulu cozeltileriyle kolayca tepkimeye girerek coziiniir sodyum tuzla-
nm olu§turacagim belirtir. Boylece coziiniirliik denemelerini kullanabiliriz ve suda
goziinmeyen fenollerden (Boliim 21) ve alkollerden suda coziinmeyen karboksilik asit-
leri ayirabiliriz. Suda gozunmeyen karboksilik asitler sulu sodyum hidroksit veya sulu
sodyum bikarbonat icerisinde coziiniirler.
O O
H,0
COH + NaOH
CO~Na + + H,0
Benzoik asit
(suda ^dziinmez)
Daha kuvvetli asit
Daha
kuvvetli
baz
o
Sodyum benzoat
(suda coziiniir)
Daha zayifbaz
O
COH + NaHCO,
CO"Na + +
(suda co/iiii mez >
Daha kuvvetli asit
Daha
kuvvetli baz
(suda goziiniir i
Daha zayifbaz
Daha
zayif
asit
CO,t + H,^
H 2 C0 3
Daha zayifasit
Suda coziinmeyen fenoller (Altbolum 21.5) sulu sodyum hidroksit icerisinde cbziintir-
ler (bazi nitrofenoller haric) fakat sulu sodyum bikorbonat icerisinde cbziinmezler. Su-
da gozunmeyen alkoller sulu sodyum hidroksit veya sodyum bikarbonat cozeltilerinde
goziinmezler.
CJzelge 18.2'de goriildiigii gibi elektron ceken gruplan bulunan karboksilik asitler,
substitiie olmamis, asitlerden daha kuvvetlidirler. Ornegin kloroasetik asitlerin asitlik si-
rasi kuvvetliden zayifa dogru a§agida verilmi§tir:
?
CI
H
H
C|-<-C— CO,H > CI^C— C0 2 H > CKC- CO,H > H— C— CO,H
till
CI H H H
pK a 0.70 1,48 2,86 4.76
Coziiniirluk denemeleri,
biiinmeyen bilesjklerin
siniflandmlmasinda hizli
ve yararli bir yoldur.
814 Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
Altboliim 3.5B ve 3.7B'de gordugiimuz gibi, elektron cekici gruplann bu asitlik kuv-
vetlendirici etkileri, induktif etkilerinin ve entropi etkilerinin birle§mesinden kaynakla-
nir. induktif etki, kovalent baglarda ileriye dogru etkili §ekilde iletilemediginden asitlik
kuvveti, elektron ceken grup ve karboksil grubu arasmdaki mesafe azaldikca artar. A§a-
gidaki klorobutanoik asitlerin en kuvvetlisi 2-klorobiitanoik asittir.
OOO
CH,— CH,— CH— C— OH
CI
2-Klorobiitanoik asit
(p/T u = 2,85)
CH 3 — CH— CH 2 — C— OH
CI
3-Klorobiitanoik asit
(ptf„ = 4.05)
CH 2 — CH 2 — CH 2 — C— OH
CI
4-Klorobiitanoik asit
(pA'„ = 4.50)
Problem 18.3 >■ A§agidaki her bir asit ciftinden hangisi daha kuvvetlidir?
(a) CH 3 C0 2 H veya CH 2 FC0 2 H
(b) CH 2 FC0 2 H veya CH 2 C1C0 2 H
(c) CH 2 C1C0 2 H veya CH 2 BrC0 2 H
(d) CH 2 FCH 2 CH 2 C0 2 H veya CH 3 CHFCH 2 CO,H
(e) CH ? CH 2 CHFC0 2 H veya CH 3 CHFCH 2 C0 2 H
(f) (CH 3 ) 3 N
(g) CF
CO,H veya
CO,H veya
CO,H
CO,H
1 8. 2D Dikarboksilik Asitler
Dikarboksilik asitler IUPAC sistemine gore alkandioik asitler olarak adlandinhrlar. Bir-
50k basit dikarboksilik asidin yaygin isimleri vardir (Qizelge 18.3) ve genellikle bu ad-
lan kullandir.
Problem 18.4
>• A§agidaki gercekler i?in bir a9uclama getiriniz. (a) Dikarboksilik asitlerin hepsinin
pATj degerleri ayni sayida karbon atomu ic^ren monokarboksilik asitlerin pA^ (V deger-
lerinden daha kuciiktiir. (b) H0 2 C(CH 2 )„C0 2 H tiirii dikarboksilik asitlerini pK { ve
pKj degerleri arasmdaki fark n arttik9a azalir.
I8.2E Esterler
Esterlerin adi alkollerin (il son ekli) ve asitlerin (-at veya -oat son ekli) isimlerinden tii-
retilir. Bu adlandirmada ismin alkolden tiiretilen kismi once gelir.
CH,C— OCH 2 CH,
Etil asetat veya
etil etanoat
O CH,
CH 3 CH,C— OC— CH,
CH,
ter-Butil propanoat
CH,COCH=CH,
Vinil asetat veya
etenil etanoat
18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 815
Cizelge 18.3 Dikarboksilik Asitler
Yapisi Yaygin Adi
en(°C)
pK a
(25°C'da)
P A, pK 2
H0 2 C— CO,H
H0 2 CCH 2 C0 2 H
H0 2 C(CH 2 ) 2 C0 2 H
H0 2 C(CH 2 ) 3 C0 2 H
H0 2 C(CH 2 ) 4 C0 2 H
c -w-H0 2 C— CH=CH— C0 2 H
trans-B0 2 C— CH=CH— C0 2 H
CO,H
Oksalik asit
189 boz.
1.2
4.2
Malonik asit
136
2.9
5.7
Siiksinik asit
187
4,2
5,6
Glutarik asit
98
4.3
5,4
Adipik asit
153
4.4
5.6
Maleik asit
131
1.9
6.1
Fumarik asit
287
3,0
4,4
Ftalik asit
206-208 boz.
2.9
5.4
CO,H
C0 2 H
izoftalik asit
345-348
3,5
4,6
CO,H
Tereftalik asit
Siiblimlesjr
3.5
4.8
o o o
-COCH, CH,CH 2 OCCH,COCH 2 CH,
Metil p-kloro benzoat Dietil malonat
Esterler polar maddelerdir. fakat, oksijen atomlanna bagh hidrojenleri olmadigi ic^n
kendi molekiilleri arasinda hidrojen bagi olu§turamazlar. Bunun sonucu olarak esterle-
rin kaynama noktalan aynt molekiil ktitleli asitler ve alkollere gore daha dli§uktur. Es-
terlerin kaynama noktalari ((Jizelge 18.4) ayni molektil ktitleli aldehitlerin ve ketonlann
kaynama noktalari kadardtr.
Molekiil kiitlesi dti§uk olan asitlerde oldugu gibi, esterler gtizel kokuludurlar. Bu koku-
lari, bazi meyvelerin kokusuna benzer ve sentetik ge§ni maddesi iiretimi igin kullamlrrlar.
O O
CH,COCH 2 CH,CHCH, CH,CH,CH,CH 2 C— OCH,CH 2 CHCH,
CH, CH 3
izopentil asetat izopentil penlanoat
(sentetik muz kokusunda kullamlir ) (sentetik elma kokusunda kullamur
816 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Cizelge 1 8.4 Karboksilik Esterler
en
kn
Suda co/ (in u rl iik
Adi
Yapisi
(°C)
<°C)
(g lOOmL-1, 20°C)
Me til format
HC0 2 CH 3
-99
,31,5
Cok goziiniir
Etil format
HC0 2 CH,CH 3
-79
54
Cbziiniir
Metil asetat
CH 3 C0 2 CH 3
-99
57
24,4
Etil asetat
CH 3 C0 2 CH 2 CH 3
-82
77
7,39 (25°C)
Propil asetat
CH 3 C0 2 CH 2 CH 2 CH 3
-93
102
1,89
Biitil asetat
CH 3 C0 2 CH 2 (CH 2 ) 2 CH 3
-74
125
1,0(22°C)
Etil propanoat
CH 3 CH 2 C0 2 CH 2 CH 3
-73
99
1,75
Etil biitanoat
CH 3 (CH 2 ) 2 C0 2 CH 2 CH 3
-93
120
0,51
Etil pentanoat
CH 3 (CH 2 ) 3 C0 2 CH 2 CH 3
-91
145
0,22
Etil heksanoat
CH 3 (CH 2 ) 4 C0 2 CH 2 CH 3
-68
168
0,063
Metil benzoat
C 6 H 5 C0 2 CH 3
-12
199
0,15
Etil benzoat
C 6 H 5 C0 2 CH 2 CH 3
-35
213
0,08
Fenil asetat
CH 3 C0 2 C 6 H 5
196
Az cxjziiniir
Metil salisilat
o-HOC 6 H 4 C0 2 CH 3
-9
223
0,74 (30°C)
I8.2F Karboksilik Anhidritler
Birsok anhidrit, karboksilik asitlerin sonundaki asit kelimesinin du§uriilup anhidrit ke-
limesinin eklenmesiyle adlandirilir.
O
O
/
II
II
H 3 C-C^
H 2 (
:— c
\
^V c ^
HC /C \
/°
/°
yt/°
II Q
HC^ C /
HUC— C
H,C— C
\
\
O
O
Asetik anhidrit
Siiksinik anhidrit
Ftalik anhidrit
Maleik anhidrit
(etanoik anhidrit)
en 121°C
en 131°C
en 53°C
en -73°C
I8.2G A;il Klorurler
Aqi\ kloriirlere asit klorurler de denir. Asit isminin sonundaki -ik asit kelimesinin dii-
§iiruliip -il klorur kelimesinin eklenmesiyle adlandmlirlar. Ornegin;
O OO
CH 3 C— CI
Asetil klorur
(etanoil klorur)
en-112°C;kn51°C
CH 3 CH 2 C— CI
Propanoil klorur
en -94°C; kn 80°C
C 6 H 5 C — CI
Benzoil klorur
en -1°C; kn 197°C
A91I klorurler ve karboksilik anhidritler, kar§ila§tinlabilir molekiil kiitleli esterlerle
ayni aralikta kaynama noktasina sahiptirler.
I8.2H Amitler
Azot atomu iizerinde siibstitiie gruplar bulundurmayan amitler, asidin yaygin isminin
sonundaki -ik asit (veya sistematik adindaki -oik asit) son ekinin dti§iirulerek amit
18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 817
kelimesinin eklenmesiyle adlandinhrlar. Amitlerin azot atomu uzerindeki alkil grupla-
n, substitiient olarak adlandinlir ve substituent adina -N vey&N,N-, on eki Have edilir.
Ornegin;
O
O
CH 3 C— NH 2
Asetamit
(etanamit)
en 82°C; kn 221°C
O
CH,C— N
/
\
CH,
CH,
N,iV-Dimetilasetamit
en -20°C; kn 166°C
CH 3 C— N
\
QH 5
CH 2 CH 2 CH,
JV-Fenil-iV-propilasetamit
en 49°C; 712 torr'da, kn 266°C,
O
CH 3 C— NHC 2 H 5
N-Iitilasetamit
kn 205°C
C— NH,
Benzamit
en 130°C; kn 290°C
Azot atomu iizerinde bir siibstitiienti olan (veya olmayan) amit molekiilleri birbirle-
riyle kuvvetli hidrojen baglan yapabilirler ve bunun sonucu olarak bu tiir amitler yuk-
sek erime ve kaynama noktalarina sahiptirler. /V,/V-disubstitue amit molekiilleri ise
birbirleriyle kuvvetli hidrojen baglan olu§turmazlar; bu nedenle daha dii§iik erime ve
kaynama noktalarina sahiptirler.
R' O
R— C
f
0:*--H— N— C— R
NH
R'
Amit molekiilleri
arasindaki hidrojen bagi
18.21 Nitriller
Karboksilik ashler nitrillere ve nitriller de karboksilik asitlere donu§turebilhier. IUPAC
adlandirmasinda, halkah olmayan nitriller, kar§ihk gelen hidrokarbon isminin sonuna
-nitril son eki getirilerek adlandinhrlar. — C=N grubunun karbon atomuna 1 numara
verilir. Diger fonksiyonel gruplan da iceren ek ornekler Altboliim 2.12'de verilmi§tir.
CH 3 CN i9in asetonitril, CH 2 =CHCN i?in akrilonitril adlan kabul edilen yaygm adlar-
dir.
CH 3 — C=N:
Etannitril
(asetonitril)
CH,=CH— C=N:
Propennitril
(akrilonitril)
A§agidakilerin yapi formiillerini yazmiz.
(a) Metil propanoat (f) Dimetil ftalat
(b) Etil p-nitrobenzoat (g) Dipropil maleat
(c) Dimetil malonat (h) A^N-Dimetilformamit
(d) N,A/-Dimetilbenzamit (i) 2-Bromopropanoil bromiir
(e) Pentannitril (j) Dietil suksinat
< Problem 18.5
818 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Infrared Spektroskopisi,
acil bilesjklerinin yapilan-
iiin aydiiilatilrhasihda
oldukga yararh bir
yontemdir.
I8.2J Afil Bile§iklerinin Spektroskopik Ozellikleri
IR Spektrumu infrared spektroskopisi karboksilik asit ve riirevlerinin taninmasinda
oldukca onemlidir. Bu bilesjklerin IR spektrumlannda en onemli pik C=0 gerilme ban-
didir. Bu pik spektrumun en kuvvetli pikidir. C=0 gerilme bandi asitler, esterler ve
amitler 19m farkh frekansta ortaya cikar ve piklerin yeri, yapilann aydinlatilmasinda ol-
dukca yardimci olur. Cjzelge 18.5'te bircok acil bilesjgi icin bu piklerin yerleri veril-
mistir. Konjugasyonun C=0 sogurmasinin yerini daha dii§iik frekansa kaydirdigina
dikkat ediniz.
Karboksilik asitlerin hidroksil gruplan 2500-3100 cm "de O — H gerilme titre-
sjmlerinden ileri gelen genis, bir pik verirler. Amitlerin N — H gerilme bandlanmn
sogurmasi ise 3140-3500 cm ' arasindadir.
^izelge 18.5 Acil Bilesjklerinin Karbonil Gerilme Sogurmalan
Bilesjk Turii
Firekans Araligi (cm 1 )
Karboksilik Asitler
R— C0 2 H
CO,H
\ / "
c=c
/ \
ArC0 2 H
Asit Anhidritler
O
1 II
R O R
O O
Ar O Ar
Acil Kloriirler
O O
A ve /- Cv
R CI Ar
Esterler
O
II
A ,
R OR'
O
II
Ar OR'
Amitler
CI
o
o
o
RCNH 2 , RCNHR, ve RCNR,
Karboksilat Anyonlan
RC0 2 -
Nitriller
N— C=N
1700-1725
1690-1715
1680-1700
1800-1850 ve 1740-1790
1780-1860 ve 1730-1780
1780-1850
1735-1750
1715-1730
1630-1690
1550-1630
Yakla§ik 2250
18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 819
100
3200
2000 1800 1600
Dalgasayisi (cm" 1 )
§ekil 1 8. 1 Propanoik asitin infrared spektrumu.
§ekil 18.1'de propanoik asitin kisa notlai ilave edilmis, bir spektrumu goriilmekte-
dir. Nitriller, karbon-azot uclii bagimn gerilmesinden kaynaklanan, kendilerine ozgii ve
siddetli bir infrared sogurmasi yaparlar.
'H NMR Spektrumu Karboksilik asitlerin asidik protonlari oldukca perdelenmemi§tir
ve dii§iik alanda, 8 10-12 bolgesinde sogurma yaparlar. Karboksilik asitlerin a kar-
bonunun protonu ise 5 2,0 -2,5 araliginda gozlenir. §ekil 18.2 metil propanoat esteri-
nin 'H NMR spektrumunu gostermektedir. Beklendigi gibi metil grubu yanlmami§tir ve
etil grubu normal yanlmalari vermektedir (dortlii ve uclii).
600
O
CH 3 — CH 7 — C— OCH,
(a) (b) (c)
f-
(<■>
(a)
r
2,4
2,2 1,2
1.0 J
J
Kb)
I l
_
TMS
8 7 6 5 4 3 2 1
5|, (ppm)
§ekil 1 8.2 Metil propanoatin 300 MHz 'H NMR spektrumu. Piklerin geni§letilmi§ §ekille-
ri k;i\ diiilmis olarak ayrica gosterilmi§tir.
820 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
'•'C NMR Spektrumu Karboksilik asitlerin ve tiirevlerinin karbonil karbonu dii§iik alan-
da , 8 160 - 180 araliginda gozlenir (a§agidaki orneklere bakiniz). Nitril karbonlari 90k
fazla diis.uk alana kaymazlar ve 8 1 15 - 120 araliginda sogurma yaparlar. Bununla be-
raber, karboksilik asit turevlerinin dus.uk alana kaymalan aldehit ve ketonlarinki (8 180
- 220) kadar 90k degildir.
OO OO
TT o / / / /
H 3 C— C H,C— C H 3 C— C H 3 C— C H 3 C— l=N
\ 3 \ \ 3 \
OH OCH 2 CH 3 CI NH 2
5177.2 5 170.7 5170.3 5172.6 5 117.4
Karbonil veya nitril karbon atomu Kin ,3 C NMR kim vasal kayma degerleri
Karboksilik asitler ve tiirevlerindeki alkil gruplannin karbon atomlannin "C kimya-
sal kayma degerleri olduk9a yukan alandadir. Pentanoik asitin her bir karbonunun kim-
yasal kayma degeri a§agida verilmi§tir.
/°
H 3 C— CH 2 — CH 2 — CH 2 — C
OH
513,5 22,0 27,0 34,1 179,7
U C NMR k im vasal kayma degerleri
18.3 Karboksilik AsiTLERiN Sentezj
Karboksilik asitlerin hazirlanmasmda kullanilan bir9ok yontem daha once anlatilmi§ti.
1. Alkenlerin yiikseltgenmesiyle. Altboliim 8.1 1 'de gordiigiimiiz gibi, alkenler, sicak
bazik KMn0 4 ile karboksilik asitlere yukseltgenebilirler.
, (l) KMnO, OH - , ,
RCH=CHR ► RC0 2 H + R C0 2 H
(2) H..O +
Bundan ba§ka, alkenler, azonlama ile karboksilik asitleri vermek iizere yiikseltge-
nebilirler (Altboliim 8. 11 A).
RCH=CHR' (2) H Q » RCO : H +R C0 2 H
2. Aldehit ve birincil alkollerin yiikseltgenmesiyle. Aldehitler lhmli yukseltgeyici
reaktiflerle, ornegin Ag(NH 3 ) 2 *OH (Altboliim 16.12) ile yiikseltgenerek karboksi-
lik asitleri verebilirler. Birincil alkoller aynca KMn0 4 ile yukseltgenebilirler.
R- CHO ;!i^» ,evaAelNH " /OU >RCO I H
RCHiOH (1)K ^° H ^ RC0 2 H
(2) H,0 +
18.3 Karboksilik Asitlerin Sentezi 821
3. Alkilbenzenlerin yiikseltgenmesiyle. Dogrudan benzen halkasina bagli birincil ve
ikincil alkil gruplan (fakat 3° gruplar degil) KMn0 4 ile bir — C0 2 H grubuna
yiikseltgenirler (Altbolum 15.13C).
N ' (2) H,0 +
4. Metil ketonlann yiikseltgenmesiyle. Metil ketonlar haloform tepkimesi sonucu kar-
boksilik asitlere doniisrtirulebilirler (Altboliim 17. 3C).
O O
(l)X,/NaOH jl
/C\ '■ ► /C. + CHX,
At' ^CH, (2)H ' 0+ At OH
5. Siyanohidrin ve diger nitrillerin hidroliziyle. Altbolum 16.9'da aldehit ve keton-
lann siyanohidrinlere donu§turiilebilecegini gordiik; bunlar a-hidroksi asitlere
hidrolizlenebilirler. — CN grubu, hidroliz sonucu bir — C0 2 H grubuna cevrilir.
Nitril hidrolizinin mekanizmasi Altbolum 18.8H'de aciklanmisttr.
I "
/C =0 + HCN^ /Cx -^>R-C-C0 2 H
R' R' CN R '
Nitriller ayni zamanda alkil halojeniirlerin sodyum siyaniir ile niikleofilik yer
degi§tirme tepkimesi sonucu elde edilebilirler. Nitrillerin hidrolizi sonucu, cikis,
maddesi olarak se9ilen alkil halojeniirden bir karbon atomu daha uzun zincirli kar-
boksilik asitler elde edilir.
Genel Tepkime
R— CH 2 X + CN" ■ -► RCH 2 CN ~^> RCH 2 CO,H + NH 4 +
1S1
HO » RCH 2 COr + NH 3
1S1
Ozel Ornekler
HOCH 2 CH 2 Cl^^>HOCH 2 CH 2 CN ^ °"; Hj ° » HOCH 2 CH 2 C0 2 H
3-Hidroksi- (*75-80) 3-Hidroksipropanoik
propannitril asit
BrCH 2 CH 2 CH 2 Br { %^ 6) > NCCH 2 CH 2 CH 2 CN ~^^ H0 2 CCH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H
Pentandinitril Glutarik asit
Bu sentetik yontem, genelde birincil alkil halojeniirlerin kullanimi ile simrhdir.
Siyaniir iyonu oldukca kuwetli bazdir ve ikincil ve iiciincul alkil halojeniirlerin
kullanuni, ba§hca, bir nitril (yer degi§tirme uzerinden) yerine alken oiusumuna yol
agar. Aril halojeniirler (orto ve para nitro gruplanna sahip olanlar haric) sodyum si-
yaniir ile tepkime vermezler.
822 Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
6. Grignard reaktiflerinin karbonlanmasiyla. Grignard reaktifleri karbondioksit ile
tepkimeye girerek magnezyum karboksilatlan verir. Bunlann asillendirilmeleri
sonucu karboksilik asitler o!u§ur.
veya
R— X + Mg -^+ RMgX-^> RCOrMgX ^+ RC0 2 H
CO H ( ) '
Ar— Br + Ma -=-?*■ ArMgBr — ^* ArCO^MgBr — — ► ArCO.H
Karboksilik asitlerin bu sentezi; birincil, ikincil, iiciinciil, alkil, benzil ve acil halo-
jeniirlere, Grignard tepkimesine girebilecek diger gruplar olmadigi zaman uygula-
nabilir (bkz. Altbolum 12. 8B).
CH 3 — C— CI -f^»CH 3 CMgCl u \ > CH 3 CC0 2 H
Cri 3 Lrr 3 CH,
Me ' (1) CO,
-^+ CH,CMgCl — ■ --
EtjO 3 | b (2)H,0 +
CH 3 CH 3 CH 3
ter-Biitil kloriir 2,2-Dimetilpropanuik asit
(toplam %79-%80)
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C1 ~^> CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 MgCl ^ n,o^ CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H
Butil kloriir Pentanoik asit
(% 80 toplam)
Br JfiL* /HVMgBr ^^- (TVcOaH
euo \v_y/ s (2)H,o + \y/
Benzoik asit
(%85)
Problem 18.6 >• A§agidaki her bir madde benzoik asite nasil dbnus.tiirulebilir? Gosteriniz.
(a) Etilbenzen (c) Asetofenon (e) Benzil alkol
(b) Bromobenzen (d) Fenileten (stiren) (f) Benzaldehit
Problem 18.7 >■ A§agidaki her bir karboksilik asidin Grignard sentezi iizerinden nasil elde edilebi-
lecegini gosteriniz.
(a) Fenilasetik asit (c) 3-Biitenoik asit (e) Heksanoik asit
(b) 2,2-Dimetilpentanoik asit (d) 4-Metil benzoik asit
Problem I 8.8 >■ (a) Problem 18.7'deki karboksilik asitlerden hangisi nitril sentezi yardimiyla hazir-
lanabilir? (b) HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br den HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H elde etmek icin
Grignard veya nitril sentez yontemlerinden hangisini secersiniz? Nicin?
18.4 AgiL Karbonunda Nukleofiuk
Katilma-Ayrilma
Boliim 17"de karbonil bile§iklerini anlatirken aldehit ve ketonlann kendilerine ozgii tep-
kimelerinin karbon-oksijen ikili bagina niikleofilik katilma tepkimeleh oldugunu
gormu§tiik.
18.4 Acil Karbonunda Niikleofilik Katdma-Aynlma 823
R, 'v. \£&. 1
.C=0: + Nu:-
R
Aldehit
veya keton
Nu /^ p» Nu
\ •• I H— Nu \ «
C— 0=-«^=^=* C— O— H + Nu"
R'V " R'7 "
R R
Niikleofilik katilma
Bu boliimde karboksilik asitler ve tiirevlerini ogrenecegiz. Bu bile§iklerin genel tep-
kimeleri niikleofilik katilma -ayrilma mekanizmasiyla acil (karbonil) karbonu iizerin-
de olur. Karboksilik asitler igin a§agida verilen tepkime mekanizmasiyla sikca
kars,ila§acagiz.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Niikleofilik Katilma-Aynlmayla Olu§un Agil Transferi
H
\
;c=o: + =Nu— h
Bir acjl bile§igi
Nu + Nu
R/ RA
L HL^
Nu
\
c=o: + HL
R
Diger bir
;ic;il bilesigi
J L
Niikleofilik katilma
Avnliiiii
Canli organizmalarda bu tiir bircok tepkime gercekle§ir ve biyokimyacilar bunlan
acil transfer tepkimeleri olarak adlandinrlar. Ozel konu D'de agiklanan asetil-koen-
zim A ?ogu zaman biyokimyasal acil transfer reaktifi gibi davranrr.
Acil bile§ikleri ile niikleofillerin (yer degi§tirme) tepkimesi sonucu olu§an iiriin ler
aldehit ve ketonlarin (katilma) verdigi iiriinlerden farkhdir; bu iki tepkime genel bir ozel-
lige sahiptir. Her iki tepkimenin baslangic basamagi karbonil karbonuna niikleofilik ka-
tilmayi icerir. Her iki grup bile§ikle de ilk atagin olu§umunu kolayla§tiran etkiler aynidir.
Bu etkiler. karbonil karbon atomunun sterik bakimdan etkiye gok acik olmasi ve kar-
bon-oksijen ikili baginda oksijen atomunun elektron cjfti banndirmaya yatkin olugudur.
Ba§langicta olu§an niikleofilik ataktan sonra bu iki tepkimede farkhhk gozlenir.
Genellikle aldehit ve ketonlara katilma sonucu olu§an diizgiin dortyuzlii ara iiriine bir
proton katilarak kararli katilma iirunii olu§ur. Buna ragmen acil bilesjklerinden olu§an
ara iiriinden daima bir aynlan grup aynliv. Bu ayrilma sonucunda karbon-oksijen ikili
bagi yeniden olusarak yeni bir iiriin meydana gelir ve bu iiriin yer degi§tirme iirunudur.
Boylece agil yer degistirme tepkimeleri, niikleofilik katilma-aynlma mekanizmasi
uzerinden gercekle§ir.
A$il bilesjkleri beklendigi gibi yer degi§tirme tepkimesi verirler, ciinkii hepsi de kar-
bonil karbonuna bagh veya yeterli derecede ayrilma kolayhgi olan (veya protonlanarak
iyi aynlan gruplara ddmis.en) gruplara sahiptir. Ornegin; acil kloriirler genellikle kloriir
iyonu kaybederek tepkime verirler. Kloriir iyonu 90k zayif bazdir bu nedenle cok iyi ay-
nlan bir gruptur. Bir acil klorunun suyla tepkimesi ornek olarak verilebilir.
Bu boliimde bircok tepki-
me olmasina ragmen acil
tranferinin genel mekaniz-
masim aklmizda tutarsa-
niz bu tepkimelerdeki
mekanizmalarin ortak
yanlanm gorebileceksiniz.
824 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Ozel Ornek
o.
//
-►r— c +sa*
v
Kloriir iyonunun Z 7 ^
ayrilmasi
H,o|
R_ C \ + H,0
,0— H
Bir asit anhidriti genellikle bir karboksilat anyonu veya bir karboksilik asit molekii-
lii (her ikisi de zayif baz ve iyi aynlan gruplardir) kaybederek tepkime verir. Asit an-
hidritlerinin hidroliz mekanizmalanni Altbolum 18.6B'de ele alacagiz.
Daha sonra goriilecegi gibi esterler, bir alkol molekiilii kaybederek niikleofilik ka-
tilma-aynlma tepkimesi verirler (Altbolum 18.7B). Asitler bir su molekiilii kaybederek
(Altbolum 18.7 A) ve amitler bir amonyak veya amin molekiilii kaybederek tepkimeye
girerler (Altbolum 18.8F). Bu tiir tepkimelerden aynlan biitiin molekuller zayif bazlar-
dir ve yeterli derecede iyi aynlan gruplardir.
Aldehit ve ketonlann niikleofilik katilma-aynlma tepkimelerinde olu§an diizgiin dort-
yiizlii ara uriinden hidriir (Hr) iyonunun veya alkantir iyonunun (R: _ ) atilmasi gereke-
cektir. Her iki iyon da oldukga kuvvetli bazdir ve her ikisi de bu yiizden g ok zayif aynlan
gruptur.
t ;° :
R— C— Nu -*-► R— C + H=-
£
\
Nu
Hidriir
Bu tepkimeler i;<ik
nadir olur.
H " u iyonu
1^ /
R— C— Nu -X> R— C + R:~
(T I \ r Alkaniir
^R Nu iyonu
[Haloform tepkimesi (Altbolum 17.3C) alkanur iyonunun aynlan grup olarak davrandi-
gi nadir tepkimelerinden biridir. Ancak burada aynlan grup zayif bazik bir grup olan
trihalometil anyonudur.]
I8.4A Afil Bile§iklerinin Bagil Etkinligi
Bu bolumde incelenen asit tiirevlerinden niikleofilik katilma-aynlma tepkimelerinde en
etkin olani acil kloriirler en az etkin olani ise amitlerdir. A§agida a?il bile§iklerinin ba-
gil etkinlik sirasi verilmi§tir.
O P O O
////// //
R— C >R— C >R— C >R— C
\ \ \ \
CI .0 OR' NH 2
R - c \\
O
Acil Asit Ester Amit
kloriir anhidrit
18.5 Agil Klorurler 825
Yukaridaki yapidaki ye§il gruplar Altboliim 18.4'te cerceve icerisinde verilen tepkime
mekanizmasindaki L grubunu temsil etmektedir.
Asit tiirevlerinin genel etkinlik sirasi aynlan gruplann bazhk sirasi dikkate alinarak
aciklanir. Acil klorurler tepkimeye girdiginde aynlan grup kloriir grubudur. Asit anhid-
ritlerin tepkimesinde ayrdan grup karboksilik asit veya karboksilat iyonudur. Esterle-
rin tepkimesinde ayrdan grup alkoldiir ve amitler tepkimeye girdiginde ise aynlan grup
amindir (veya amonyak). Bu bazlann tiimiinde, klorur iyonlan en zayif bazlardir ve acil
klorurler, acil bile§ikleri icerisinde en etkin olanlaridir. Aminler (veya amonyak) en kuv-
vetli bazlardrr ve amitler acil bile§ikleri icerisinde en az etkin olan bile§iklerdir.
1 8.4B Asit Tiirevlerinin Sentezi
Karboksilik asit tiirevlerinin sentezlerini inceledigimizde, bircok durumda, bir asit tii-
revinin bir baska tiirevin nukleofilik katilma-aynlma tepkimesi sonucunda elde edildi-
gini gorecegiz. Yukanda verilen etkinlik sirasi sentezin olup olmayacagim bize gosterir.
Genel olarak, daha az etkin olan aqil bile§igi daha etkin olan tiirevden elde edilebilir.
Ancak bit nun aksi qok zordur, miimkUn oldugunda bzel reaktifler kullanmak gere-
kir.
^
Acil transfer tepkimesi vie
asit tiirevlerinin sentezi
icm, reaktantin, acil kar-
bonunda iiriinden daha
kola v ayrdan gruba sahip
olmasi gerekir.
18.14 A^iL Klorurler
I8.5A A^il Kloriirlerin Sentezleri
A^il kloriirlerin, asit tiirevleri icerisinde en etkin tiirevler olmasi nedeniyle bu bile§ik-
lerin sentezinde ozel reaktifler kullanihr. Bu amagla inorganik asitlerin asit klorurleri;
ornegin, PC1 5 (fosforik asitin asit kloruru), PC1 3 (fosforoz asitin asit kloriirii), SOCl 2
(siilfiiroz asitin asit kloruru) kullanihr.
Bu reaktiflerin hepsi karboksilik asitlerle tepkimeye girerek iyi verimle acjl kloriir-
leri olu§tururlar.
Genel Tepkimeler
O
II
RCOH +
O
3 RCOH +
O
RCOH +
SOCI 2
Tiyonil kloriir
PCI3
Fosfor
trikloriir
PCIjj
Fosfor
pentakloriir
?
R— C — CI + SO, + HCI
o
3 RCC1 + H3PO3
RCCI + POCI, + HCI
Bu tepkimelerin tiimii klorur iyonunun yer aldigi nukleofilik katilma-aynlma tep-
kimesini icerirler. Tepkime, protonlanmi§ a^il klorosulfit, protonlanmi§ a5il klorofosfit
veya protonlanmi§ klorofosfat gibi 50k etkin ara iiriinler uzerinden ge9erek meydana ge-
826 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
lir. Bu ara Uriinler aq'd kloriir iiriiniinden cok daha kolay aynlan a<jil aynlan gruplan ige-
rirler. Ornegin tiyonil klorur karboksilik asitlerle asagidaki mekanizmayla tepkime verir.
repkime \g\n Bir Mekanizma
* Tiyonil Klorurler Kullanilarak A51I Kloriirlerin Sentezi
:CI =
^ t /
R— C^O— S
CV H P.
'0'
R
CI !
:C1:-
H
Proton la nmi§
acil klorosiilHt
\* \
H A .
I
HCI + SO,
I8.5B A^il Kloriirlerin Tepkimeleri
A91I klorurler, acil tiirevleri icerisinde en etkin olanlaridir. Bundan dolayi daha az etkin
olan turevlere kolayca d6nu§ttiriilurler. £ogu zaman anhidrit, ester veya amitler, asitler-
den ba§lanarak once acil kloriirlerin elde edilmesi ve elde edilen acil kloriirlerin isteni-
len asit tiirevine donu§tiirulmesi yoluyla sentezlenirler. Sentez §emasi §ekil 18.3 'te
gosterilmi§tir. Bu tepkimeler Altboliim 18.6 - 18.8 'de aynntili olarak incelenecektir.
o
R'CO-Na'
§ekil 18.3 Acil kloriirlerin ha-
zirlanmasi ve acjl kloriirlerin tep-
kimeleri.
SOCl 2
O veya
PC1 3
RCOH ~
veya
Karboksilik asit PCL
O
II
RCC1
Acil klorur
(-Na-Cl")
R'OH, baz
> RC— O— CR'
Anhidrit
O
(-HC1)
NH,
(-NH 4 + C1-)
R'NH,
(-R'NH, + Cr)
R'R'NH
(-R'R"NH, + Cr
"► RCOR'
Ester
O
-►rcnh 2
Amit
o
RCNHR'
N- Substitute amit
o
RCNR'R"
iV,iV-Disubstitute
amit
18.6 Karboksilik Asit Anhidritleri 827
A91I kloriirler su ve sulu baz Lie de tepkime verirler fakat bu tiir tepkimeler genelde
istenmez. C. unkii bu tepkimeler sonucu yararh a^il bilesikleri karboksilik asit veya tuz-
lanna geri donii§urler.
O
RCC1
Aqi\ kloriir
H,()
> RCOH+HCI
O
OH/H,0
► RCO- + Cl-
1 8.6 Karboksilik AsiT ANHiDRiTLERi
1 8.6A Karboksilik Asit Anhidritlerinin Sentezleri
Karboksilik asitler acil kloriirlerle piridinli ortamda tepkimeye girerek karboksilik asit
anhidritlerini verirler.
() O ^ OO
R OH R CI
R O R
Bu yontem labaratuvar ortaminda anhidritlerin hazirlanmasinda sik§a kullanihr. Yon-
tem olduk?a geneldir ve kan§ik anhidritlerin (R # R') veya basit anhidritlerin (R = R')
hazirlanmasinda kullamlabilir.
Karboksilik asitlerin sodyum tuzlari da acil kloriirlerle tepkimeye girerek anhidrit-
leri verirler.
o
R ONa + R' CI
/C\ /C\ + Na + C|-
R O R
Bu tepkimede karboksilat anyonu niikleofil olarak davranir ve acil kloriiriin acil karbo-
nunda nukleofilik yer degi§tirme tepkimesi verir.
Halkali anhidritler 90gu zaman basit bir yolla, uygun dikarboksilik asitlerin lsitil-
masiyla hazirlanabilir. Bu yontem, sadece be§ veya alti iiyeli halkali anhidritlerin elde-
sinde ba§anlidir.
H 2 C
H,C
c
o
//
OH
/OH
300 C
H 2 C
H,C-
C
o
Siiksinik asit
O
y O + H 2
Siiksinik anhidrit
O
c
OH 230°C ¥
OH
\
/
o
+ H,0
O
Ftalik asit
O
Ftalik anhidrit
(~%100)
828 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
§ekil 1 8.4 Karboksilik asit anhidritleri-
nin tepkimeleri.
O
O
RC— O— CR
Anhidrit
R OH
NH„
R'NH.,
RR T
Nil
o
o
()
RCOR' + RCOH
Ester
RCNH 2 + RCONH 4 H
Amit
RCNHR' + RCO-R'NH 3 +
TV-Siibstitiie
amit
O O
RCNR'R" + RCOR'R"NH a
iV,iV-Disubstitue
amit
Yan uriinler
Problem 18.9
>• Maleik asit 200°C'a isitildigi zaman su kaybederek maleik anhidrit oIu§ur. Fuma-
rik asit maleik asitin diastereomeridir ve su kaybetmesi icin daha yuksek sicaklik
gerekir. Fumarik asit daha yuksek sicaklikta isitildiginda maleik anhidrit olu§ur. Bu
gozlemler igin bir aciklama yapmiz.
I8.6B Karboksilik Asit Anhidritlerinin Tepkimeleri
Karboksilik asit anhidritleri oldukca etkin bile§iklerdir. Bu nedenle esterler ve amitle-
rin (§ekil 18.4) hazirlanmasinda kullamlabilirler. Bu tepkimeleri Altboliimler 18.7 ve
18.8'de aynntih bir §ekilde gorecegiz.
Karboksilik asit anhidritleri ayni zamanda hidroliz tepkimeleri de verirler.
RC— O— CR'
Anhidrit
H,0
o o
-► RCOH + HOCR'
O ()
OH/H,0
> RCO" + "OCR'
18.7 Esterler
1 8.7A Esterlerin Sentezleri: Esterle§me
Karboksilik asitler alkollerle tepkimeye girerek, esterle§me olarak bilinen bir konden-
sasyon tepkimesi iizerinden esterleri verirler.
Genel Tepkime
+ R'-OH ^^
R
OH
\<
OR'
+ H 2
18.7 Esterler 829
Ozel Ornekler
CH 3 COH +
Asetik asit
O
C 6 H 5 COH
Benzoik asit
CH,CH 2 OH
Etanol
CH 3 OH
Metanol
CH,COCH 2 CH, +
Etil asetat
O
H 2
HA.
C 6 H 5 COCH, + H 2
Metil benzoat
Esterle§me tepkimeleri asit katalizlidir. Bu siirec kuvvetli asitlerin yoklugunda oldukca
yava§ gercekle§ir, fakat bir asit ve bir alkol az miktarda deri§ik sulfiirik asit veya hid-
rojen kloriir varligtnda geri sogutucu altinda kaynatildiginda birkac saat icinde denge-
ye ula§ir. 01u§an esterlerin miktan dengenin yoniine baglidir. Bu bakimdan karboksilik
asit veya alkoliin daha fazlasini kullanmak iiriiniin verimini arttirir. Hangi reaktantin da-
ha fazla kullamlacagi onlann bulunabilirligine ve fiyatina baglidir. Esterle§me tep-
kimesinin verimi tepkime ortaminda olu§an suyun uzakla§tinlmasi ile de artinlabilir.
Benzoik asit l8 ile etiketlenmis. metanolle tepkimeye girdiginde etiketlenmi§ oksi-
jenin ester oksijeninde oldugu goriiliir. Bu sonuc esterle§me tepkimesinde hangi bagin
kinldigini gosterir.
C 6 H,C-hOH + CH,— O— H *
HA.
C 6 H 5 C— OCH, + H 2
Etiketlenerek yapilan tepkimede cikan iiriinii de aciklayan asit katalizli tepkime me-
kanizmasi a§agida verilmi§tir. Bu mekanizma acil karbon atomundaki asit katalizli niik-
leofilik katilma-aynlma tepkimelerine ozgiidiir.
Fepkime i^in Bir Mekanizma
Asit Katalizli Esterlesme
H /C ^..
CJL Q-H
Karboksilik asit, kuvvetli
bir asit katalizorden bir
proton alir.
H— O'M
w ..
C 6 H,— C— O— CH 3
\n
•O— H
1 +
H
Bir su molekiilunun
kaybedilmesi
protnnlanmis esteri \erir
H— O: H
+CH 3 — OH
O— h « ^=* C 6 H 5 — C— 0*-CH 3 '
-CH 3 — OH
Alkol, protonlanmis.
karbonil grubuna atak
yaparak bir diizgiin
dortyiizlii ara iiriin verir.
h— 6-^a &..
I H— +
: 0— H
Oksijen atomu iizerindeki
bir proton kaybedilir ve
ba§ka bir oksijen atomu
tarafindan kazamhr.
H
-
C 6 H 5
O— CH,
-H,0 +
+H,0 H
o
C 6 H 5
O— CH,
Protonun bir baza
aktanlmasi bir ester
olusumuna vol acar.
830 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
^
Asit-katalizli ester
hidrolizinin mekanizmasina
ve §artlanna dikkat ediniz.
Bu mekanizmada saga dogru olan tepkime, bir asidin asit katalizli esterlesme tep-
Hmesinin mekanizmasim; sola dogru olan tepkime ise bir esterin asit katalizli hidroli-
zinin mekanizmasini gosterir.
Asit-Katalizli Ester Hidrolizi
R
OR'
+ H 2
sjy
o
X,
R
'OH
R' — OH
Hangi sonucun olacagi secilen deneysel §artlara bagh olacaktir. Bir asidi esterlesrir-
mek istedigimizde alkoliin fazlasini kullanmaliyiz ve olu§an suyu miimkunse uzakla§-
tirmahyiz. Eger esteri hidroliz etmek estersek suyun fazlasini kullanmaliyiz, yani esteri
seyreltik sulu HC1 veya seyreltik sulu H 2 S0 4 ile geri sogutucu altmda kaynatmahyiz.
Problem 18.10
>■ isO-Etiketli su icerisinde yapilan metil benzoatin asit katalizli hidrolizi sonunda eti-
ketli oksijeni nerede bulmayi bekJersiniz? Cevabmizi destekleyecek §ekilde ayrm-
tdi bir mekanizma yaziniz.
Sterik etkiler esterin asit katalizli hidroliz tepkimesinin hizim kuvvetli bir §ekilde
etkiler. Alkol veya asitlerdeki tepkime merkezine yakin bolgelerdeki biiyiik gruplar tep-
kime hizini olduk?a yava§latirlar. Ornegin tt§iinctil alkoller asit katalizli esterlesmede
olduk5a yava§ tepkime verirler, bu nedenle genellikle yer degi§tirme yerine ayrdma tep-
kimeleri ger^ekle^ir. Ancak alkoller. a§agida verildigi gibi acil kloriir ve anhidritlerin
kullammi sonucu giivenli bir §ekilde estere dontisUirebilirler.
Agil Klorurlerden Esterler Esterler ayni zamanda acil kloriirlerle alkollerin tep-
kimeleriyle de sentezlenebilirler. Qiinku acil klorurler nukleofilik katilma-aynlma tep-
kimelerinde karboksilik asitlerden daha etkindirler. A?il kloriirlerin alkollerle tepkimesi
hizli bir §ekilde olu§ur ve asit katalizore ihtiyac yoktur. Genellikle tepkime ortamina pi-
ridin ilave edilerek olu§an HC1 ile tuz olu§turmasi saglamr. (Piridin aym zamanda a^il
kloriirle tepkimeye girerek acilpridinyum iyonunu olu§turabilir, ancak olu§an ara tiriin
ntikleofillere kar§i acil klorurlerden bile daha etkindir.)
Genel Tepkime
R— C + R — O— H
\
: C1 :
O:
-HC1
/
► R— C
O— R
Ozel Ornek
O
C 6 H 5 C— CI
Benzoil kloriir
CH 3 CH 2 OH +
O
C 6 H 5 COCH 2 CH 3 +
Etil benzoat
(%80)
Karboksilik Asit Anhidritlerinden Esterler Karboksilik asit anhidritleri bir asit
katalizor olmadan alkollerle tepkimeye girerek esterleri verirler.
Genel Tepkime
/
RC
O + R— OH
RC
\
/
RC
\
O— R
18.7Esterler 831
+ RCOH
Ozel Ornek
O
CH,C— /,0 + C 6 H 5 CH,OH
Asetik Benzil
anhidrit alkol
O
CH 3 COCH,C 6 H 5 + CH,CO,H
Benzil asetat
Alkollerin bir anhidrit veya bir acil kloriirle tepkimesi ester sentezinde en onemli
yontemlerden biridir.
Halkali anhidritler bir e§deger mol alkolle tepkimeye girerek hem ester hem de asit
olan bile§ikler olu§tururlar.
O O
o
Ftalik
anhidrit
OH
.w7i--Btif i! alkol
CH,
n + CH,CHCH 2 CH 3 ►
OCHCH 2 CH,
. /OH
II
sek - Bui il hidrojen ftalat
(97%)
Esterler transesterle§meyle de sentezlenebilirler:
O Q
/Cv + R"— OH ^
R OR'
Yuksek kaynama Yuksek
noktali ester kaynama
noktali alkol
HA, isi
± c
R OR"
Daha yuksek
kaynama
noktali ester
R' — OH
Daha dii§iik
kaynama
noktali alkol
< Problem 18.1 I
Bu yontemde. dengenin yonii. du§uk kaynama noktali alkollerin tepkime kan§imindan
damitilarak uzakla§tinlmasiyla saga kaydinhr. Transesterle§me tepkimesinin mekaniz-
masi asit-katalizli esterle§me (veya asit katalizli ester hidrolizi) tepkimesine benzer. A§a-
gidaki transesterle§me i9in aynntili bir mekanizma yazimz.
O O
II HA II
CH 2 =CHCOCH 3 + CH,CH,CH 2 CH,OH *=* CH 2 =CHCOCH,CH,CH,CH, + CH 3 OH
Metil akrilat
Biiiil alkol
But il akrilat
(%94)
Metanol
832 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Ttirevleri
I8.7B Esterlerin Baz-Destekli Hidrolizleri: Sabunla§ma
Esterler sadece asidik hidroliz tepkimeleri degil ayni zamanda baz destekli hidroliz tep-
kimeleri de verirler. Baz destekli hidroliz bazen Latince bir kelime olan sapo'dan (sabun)
dolayi sabunla§ma (Ing. saponification) olarak adlandinlir (bkz. Altboliim 23. 2C). Or-
negin bir esterin sulu sodyum hidroksit ile geri sogutucu altinda kaynatilmasi sonucu
alkol ve asidin sodyum tuzu olu§ur.
O O
RC — OR'+ NaOH-^-*- RC— 0~Na + + R'OH
Ester Sodvum karboksilat Alkol
Karboksilat iyonu niikleofilik yer degistirmede etkin degildir, ciinku negatif yttklii-
diir. Sonuc olarak, esterin baz destekli hidrolizi tersinir olmayan bir tepkimedir.
Esterin baz destekli hidroliz tepkimesinin mekanizmasi acil karbon atomunda niik-
leofilik katilma ve aynlmayi icerir:
Tepkime i^in Bir Mekanizma
=11
Baz-Destekli Ester Hidrolizi
•o-
y ava § »
2?
■•0— H
R— C— O— H
\% "
O— R'
Bir hidroksit iyonu Diizgun dortyuzlii ara iiriin
karbonil grubuna atak bir aikoksit iyonu olu§turur.
yapar
"o- 'O'
R O— H+-=0— R' R = - + H — O— R'
Bir protonun aktanmi tepkime
uiiiiiiiniin olusumuna vol acar.
Bu mekanizma izotop etiketli esterlerle cah§ilarak kanitlanmi§tir. Etil propanoat es-
teri, eter tiirii oksijen atomu ls O izotopu ile etiketlendiginde, sulu sodyum hidroksit ice-
risinde a§agida goriildugu gibi hidrolizlenir. IS 0, olu§an etanolde gorulmektedir.
Propanoat iyonu t$erisinde IK hie, goriilmez.
O o
CH 3 CH 2 — C-^O— CH,CH 3 + NaOH ~^> CH 3 CH 2 — C— CTNa + + H-^O— CH 2 CH 3
Bu etiketli tepkimenin sonucu, tamamiyla yukanda verilen mekanizmayla tutarhdir
(kendi kendinize inline kadar olan basamaklan gostererek etiketli oksijeni takip ediniz).
Eger hidroksit iyonu acil karbonu yerine alkil karbonuna atak yapsaydi olu§an alkolde
igaretli oksijen olamazdi. Atagin alkil karbonuna oldugu hicbir zaman gozlenmez. (Ku-
ral di§i bir ornek icin bkz. Problem 18.13.)
18.7 Esterler 833
o o
nO ^ ^N Hn0 ''
CH 3 CH 2 — C— O— CH 2 CH 3 + -OH-^f-^CH 3 CH 2 — C— O- + HO— CH 2 CH,
o-
1 18
CH,CH,— C=()
3 V
Bu 11 1 11 nk r olusnia/.
NUkleofilik atagin a9il karbonu iizerine oldugunu gosteren ba§ka bir kanit, kiral al-
kollerin esterlerinin baz destekli hidroliz tepkimeleridir. Tepkime, alkoliin konfigiiras-
yonun korunmasi icin A yolunu (acil karbonu iizerinden) izlemelidir. B yolunu izleyen
(alkil karbonu iizerinden olan) tepkime alkoliin konfigiirasyonun tersine donmesine yol
acmalidir. Konfigiirasyonun devrilmesi hemen hemen hiqbir zaman gbzlenmemistir.
Kiral alkollerin karboksilik esterlerinin bazik hidrolizlerinde her zaman konfigiirasyon
korunur.
A Yolu: Agil Karbonunda Niikleofilik Katilma-Ayrilma
^9 R ' 93 R ' P X
RC— O— C. ?R— C— O— C. Konfigiirasyon > R— C + HO — C
+
vv ~^ I vV * mm \ \ ,R "
H 0H H ° H
:OH
Alkil karboksilallarda bu mekanizma yeglenir.
B Yolu: Alkil Karbonunda Niikleofilik Yer Degi§tirme
O „/ Or'
: OH I Konfigiirasyon > R— C + n*vK& — OH
devrilmesi \, C
H O- H
Bu mekanizma cok nadir gozlenir.
Karboksilik asit esterlerinde alkil karbon-atomu iizerine niikleofilik etki nadir olma-
sina kar§in, sulfonik asit esterlerinde alkil karbon atomu iizerine atak yeglenir.
9 R'^ ^ 9 R'
11 ^ 3^ > , \ 11 R \
R— S— O— C£L«« + =0— H I Konfigiirasyon >R— S— Q~ + P » W ^C— OH
II X devrilmesi f
OH OH
Alkil siilfat
Bu mekanizma alkil siilfonatlarda gergeklesir.
(a) A-F bilesjklerinin sterokimyasal formiillerini yaziniz. "^ Problem 18.12
OH"
1. m-3-Metilsiklopentanol + C 6 H 5 S0 2 C1 ►A -^-+ B + C 6 H 5 SO.r
O
OH-
2. m-3-MetilsiklopentanoI + C fi H,C— CI ► C —. ► D + C 6 H s CO,~
r ° ■> gen sogutucu ° -
alunda
kaynalma
834 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
OH-, H,0
3. (tf)-2-Bromooktan + CH 3 C0 2 _ Na + ► E + NaBr - ~-+ F
(geri sogutucu
altinda
kaynatma)
4. (/?)-2-Bromooktan + OH" ► F + Br
(b) Son iki yontemde (3) veya (4), hangisinde F daha yiiksek verimle olu§ur? Nicin?
Problem 18.13 > Metil mesitoatin baz destekli hidrolizi acil karbonu yerine alkol karbonu iizerine
atakla olur.
CH, Q
II fe kT\.
C— O— CH 3 + OH ► H 3 C
Metil mesitoat
(a) Bu beklenmeyen davrams. i9in bir aciklama yapabilir misiniz?
(b) Bu tepkime i9in, atagin yukandaki gibi oldugunu gosteren, etiketli bir bilesjgin
kullamldigi bir deney oneriniz.
I8.7C Laktonlar
Karboksilik asitlerin y ve 8 karbon atomlannda hidroksil gruplan oldugunda, molekiil
igi esterle§me tepkimesi sonucu y veya 5 laktonlar olarak bilinen halkali esterler olu-
§ur. Tepkime asit katalizlidir.
A-H^_
8 y P a
R— CH— CH 2 — CH 2 — CH 2 -£— OH
=0:
H
= 0— H
6— H
O— H
II
O— H
O- H
R
R
Bir S-hidroksi asit
Bir 5-lakton
Laktonlar sulu baz ile diger esterlerde oldugu gibi hidrolizlenirler. Bununla birlik-
te, sodyum tuzlannin asitlendirilmesi, dzellikle asidin fazlasi kullanilirsa, tepkimenin
tersine donerek y veya 5 laktonlari olu§turmasina yol agabilir.
18.7 Esterler 835
OH
OH"/H,0 I II
± C 6 H 5 CHCH 2 CH 2 C—
HA, biraz fazla
C*H<; nV I HA.tambirefdeger
mol
0°c[ HA. i
OH O
C 6 H 5 CHCH 2 CH 2 COH
Laktonlann bircogu dogal olarak olu§ur. Ornegin C vitamini (a§agida) bir y lakton-
dur. Bazi laktonlar, ornegin eritromisin ve nonaktin (Altbolum 12.21B) olduk9a biiyiik
halkali laktonlardir (makrosiklik laktonlar olarak adlandirilirlar) fakat dogal laktonlann
cogu y veya 5 laktonlardir; yani cogu 5 veya 6 iiyeli halkalar icerir.
N(CH 3 ) 2
Eritromisin A
HO
H
\ ^CH 2 OH
HO HO
H
C Vitamini
(askorbik asit)
/3-Laktonlar (dort iiyeli halkali laktonlardir) bazi tepkimelerde ara iiriin olarak goz-
lenirler ve bazilan izole edilmi§tir. Buna ragmen bu ara iiriinler oldukca etkindir. Eger
jS-lakton, /3-hidroksi asitten sentezlenmek istenirse genelde lakton olu§umu yerine /3-
aynlmasi meydana gelir.
O
RCHCH 2 COH
OH
/3-Hidroksi asit
O
veya
asit
-► RCH=CHCOH + H,0
a,^-Doymami§
asit
-)f> RCH— CH,
o-
X
0-Lakton
(oltisma/i
836 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
a-Hidroksi asitler lsitildiginda laktitlev denilen halkali diesterler olu§ur.
2RCHCOH -^-►R— CH CH— R
I \ /
°~\
O
a-Hidroksi asit Laktit
a-Laktonlar bazi tepkimelerde ara iiriin olarak meydana gelirler (bkz. Problemler 6.42
ve 6.43).
18.8 AMiTLER
I8.8A Amitlerin Sentezleri
Amitler cesjtli yontemlerle acil kloriirlerden, agil anhidrillerden, esterlerden, karboksi-
lik asitlerden ve karboksilik asit tuzlanndan cikilarak elde edilirler. Bu yontemlerin hep-
si de acil karbonunda, amonyak veya aminin yer aldigi niikleofilik katilma-aynlma
tepkimesi icerir. Beklendigi gibi asit kloriirleri en etkin ve karboksilat anyonlan en az
etkin olan turevlerdir.
I8.8B A$il Kloriirlerden Amitler
Birincil aminler, ikincil aminler ve amonyak acil klorurlerle hizh tepkimeler vererek
amitleri olu§tururlar. Olu§an HC1 'yi notiirlemek icjn amonyak veya aminin fazlasi kul-
lanihr.
II 5 OK II H
/C. .. 1^ •• /C. I
^Cl=— >R-C-^C1:— ►r^ ^n±- H :C1:-— >
NHi H— N— H H
H
*-NH,
o
II H
R N— H + NH/C1
Bir amit
*'o'- "o-
II S *OK || H
Cl = ►R--C-^C1 = ►r N— R'=C1=-
NH,R' H— N — R'
H
^-:NH,R
O
II H
/ c \ I
r N— R' + RNH 3 + Q
Bir .V-siibslii nit-
amit
18.8Amitler 837
0" o
R - "^ ^ Ql : — ► R C-^C1 : ► R" N— R : CI :
R'
nhr'r" h— n^r h
NHRR"
N — R + R'R"NH ; + CI"
Bir JVyV-disiibstitiite
amit
Acil klorurler karboksilik asitlerden kolayca elde edildi|inden bu yontem, amitlerin sen-
tezi icin laboratuvarda en 90k kullanilan yontemlerden biridir. Agil klorurler ve amin
(veya amonyak) arasindaki tepkime genellikle oda sicakhginda (veya daha dii§iik sicak-
likta) olu§ur ve yiiksek verimle amit elde edilir.
Acil kloriirler iiciinciil aminlerle de niikleofilik katilma-ayrilma tepkimesi verir-
ler. Oilman a9ilamonyum iyonu sulu ortamda veya herhangi bir hidroksilik cozu-
ciide kararh degildir.
o o o
R— C + R,N- ► /C\+ h,0 /- c \
\ R NR3CI- ^-►R OH + HNR, CT
Cl
Acil kloriir 3° Amin AcHamonyum kloriir
Agilpridinyum iyonlan muhtemelen piridinli ortamda acil klortirlerin verdigi tep-
kimelerde ara iiriin olarak bulunurlar.
I8.8C Karboksilik Anhidritlerden Amitler
Asit anhidritler amonyakla, birincil ve ikincil aminlerle tepkimeye girerek, acil klortir-
lerin vermi§ oldugu tepkimelere benzer §ekilde, amitleri olu§tururlar.
O x O
^RC— / 2 + 2 NH, ► RC— NH : + RC0 2 " NH 4 +
O v O
RC— ) 2 + 2 R — NH, ► RC— NH— R' + RC0 2 " R'NH,
O x O
II ) •• II -
RC— / 2 + 2 R— NH ► RC— N — R' + RCO," R'R"NH,
R" R"
Halkali anhidritler, amonyak veya aminlerle, halkali olmayan anhidritlerin verdigi
gibi, ayni genel yolla tepkime verirler; tepkime hem bir amit ve hem de bir amonyum
838
Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
tuzu iceren bir iiriin verir. Amonyum tuzunun asitlendirilmesi sonucu olu§an iiriin hem
bir amit hem de bir asit bile§igidir.
O
O
II
c
c
o
Ftalik
anhidrit
\ H,0
H 3 0*
c
NH,
-0-NH 4 (-NH 4 + )
O
Amonyum
ftalamat
(%94)
NH,
.oh"
o
Ftalamik
asit
(%81)
Amit asitin tsitilmasi su aynlmasina yol agar ve bir Unit olu§ur. Imitler
O O
— c-
-NH-
-C — baglantisi igerir.
o
O^e^^^C
_Jx / N— H + H 2°
o
Ftalamik asit
Ftalimit
(~%100)
I8.8D Esterlerden Amitler
Esterler acil karbon atomlan iizerinden amonyak ile (amonyaklama olarak adlandinlir)
veya birincil ya da ikincil aminlerle etkile§tirildiklerinde niikleofilik katilma-aynlma tep-
kimeleri vender. Bu tepkimeler, acil klorurlerin ve anhidritlerin tepkimelerine gore da-
ha yava§ gergekle§ir fakat sentetik olarak oldukca yararlidir.
O
R— C +
\
OR'"
H— N
\
R"
R' ve/veyaR"
H olabilir
R
N
\
R
+ R'"OH
R
//
C1CH 2 C
OC,H s
Etil kloroasetat
NH
0-5 C
Juup
r
C1CH.C
" \
NH,
Kloroasetamit
(%62-87)
+ C 2 H 5 OH
I8.8E Karboksilik Asitlerden ve Amonyum Karboksilattan Amitler
Karboksilik asitler sulu amonyakla tepkimeye girerek amonyum tuzlan olu§tumrlar.
O O
,C
+ NH,
R
OH
R O- NH/
Amonyum
karboksilat
18.8Amitler 839
Karboksilal iyonunun niikleofilik katilma-aynlma tepkimelerindeki etkinliginin az ol-
masi nedeniyle sulu cozeltilerde genellikle daha ileri bir tepkime gerceklesmez. Buna
ragmen eger su buharla§tirilir ve ardindan kuru tuz lsitdirsa su aynlmasi sonucu bir amit
olu§ur.
O
II O
^ //
R
CTNH
4 (kali)
>R— C
\
NH,
+ H,0
Bu yontem amit elde edilmesinde iyi bir yontem degildir. Daha iyi bir yontem, asi-
din acil kloriire d6nii§turulmesi ve daha sonra acil kloriiriin amonyak veya aminle etki-
lestirilmesidir (Kisim 18.8B).
Amitler biyokimyada oldukca onemlidirler. Ayn ayn amino asitlerin birbiriyle bir-
le§mesi sonucu aralarinda ba§hca amit bagi olan proteinler olu§ur. Amit sentezleri icin
yeni llimli yontemler bulmak amaciyla cokca yeni arasttrma yapilmaktadir. Qok yarar-
h reaktiflerden biri disikloheksilkarbodiimittir (DCC), C 6 H n — N=C=N— C 6 H,|. Di-
sikloheksilkarbodiimit, bir asidin karboksil grubuyla tepkimeye girerek ve niikleofilik
katilma-aynlmayi etkinle§tirerek, amit olu§umunu destekler.
j Tepkime 15m Bir Mekanizma
DCC-Destekli Amit Sentezi
H— O
_3
R N-C fi H„
c— 6— c
//
H— H
C«H„
Disikloheksil-
karbodiimit
(DCC)
C 6 H 1I
V.
C 6 H II
O
R
o— C
Proton
aktarimi
N-C 6 H„
R— NH,
V
N
Etkin ara mini
NHC r ,H„
I /-—^ '/
R— C— O— C
\ Diizgtin
NH + MHP H dortyiizlu ara
Y*»2 PUi^n,, uruniin kavhi ve
I r proton aktarimi
R
//
O
/ NHC 6 H 11
► R— C
+ = C
\ \
NHR'
Amit N,W-Disikloheksiliire
NHC h H„
840 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
Bu sentezde ara iiruniin izole edilmesine gerek yoktur ve her iki basamak oda sicak-
hginda gercekle§ir. Amitler oldukca yiiksek verimle olu§ur. Boliim 24'te disikloheksil
karbodiimidin otomatik peptit sentezlerinde nasil kullanildigini gorecegiz.
I8.8F Amitlerin Hidrolizi
Amitler sulu asit veya sulu baz igerisinde lsitildiginda hidroliz olurlar.
Asidik Hidroliz
//
O
R— C
:NH,
H 3 O s
.0
H,0
/
+ R— C
+ NH,
OH
Bazik Hidroliz
O
O
/ H,0 /
R— C + Na + OH" -^-> R— C
\ IS1 \
: NH, 0"Na H
NH,
/V-Siibstitiie amitler ve N.N-disiibstitiie amitler de sulu asit veya baz cozeltileriyle
hidrolizlenirler. Amit hidrolizleri, her iki yontemde de, ona kar§ihk gelen ester hidro-
lizlerinden daha yava§tir. Bu yiizden, amit hidrolizleri genellikle daha fazla zorlayici
deney sartlan gerektirir.
Amitlerin asidik hidroliz tepkimelerinin mekanizmalari, Altbolum 18.7A'da verilen es-
terlerin asidik hidrolizlerinin mekanizmasina benzer. Su, nukleofil olarak davramr ve pro-
tonlanmi§ amide atak yapar. Amidin asit hidrolizinde aynlan grup amonyaktir (veya bir
amin).
I Tepkime igin Bir Mekanizma
Bir Amidin Asidik Hidrolizi
•O-.-X H
// ^ &l
R— C + H— O— H
\
: NH,
Amit sulu asitten bir
proton ahr.
\
NH 2
Bir su molekulu, protonlanmis.
karbonile alak yaparak bir
diizgiin dorl j n/lu ara iiriin
olustarur.
:0— H
-C— OH,
NH,
Oksijen
ii/.erindeki
proton eikar ve
azota baglanir.
fiO— H
R— C— O— H«=
Amonyak tnolekuluniin
nvrdmasryla
protonlanmis.
karboksilik asit olnsur.
+
R— C
/&»*
\
+ NH 3
H
r ♦
R— C + NH 4
OH
Amonyaga bir
proton aktanlmasi
sonucu karboksilik
asit ve amonyum
iyonu olnsur.
18.8Amitler 841
Amitlerin bazik hidrolizlerinde, hidroksit iyonunun hem niikleofil ve hem de baz ola-
rak davrandiklari yoniinde kanitlar vardir.
Tepkime ic_in Bir Mekanizma
Bir Amidin Bazik Hidrolizi
R— Cf^+ OH-
\
NH,
Amidin ai il
karhnnuna bir
hidroksit iyonu alak
yapar.
■O-
R
C-0-H4=
NH,
*R— C— O ~
NH,
Bir hidroksit iyonu bir
proton kopararak bir
dianyon olusturur.
H— OH
Dianyon. bir anion yak (veya
bir amin) molekiiiu kaybeder;
l.ui basamak. sudan bir proton
aktardmasi ile e§ zainanhdir.
1
()'■
//
R— C + NH, + OH
\ .
-.0."
Amitlerin enzimlerle hidroliz olmalan proteinlerin par^alanmasinin merkezini olu§turur.
Kimotripsin enzimiyle olan protein hidrolizinin mekanizmasi Altboliim 24.1 l'de gosteril-
mi§tir.
A§agidaki her bir amidin asidik ve bazik hidrolizleri sonucu hangi urunleri eldeeder- -< Problem 18.14
siniz?
(a) A^/V-Dietilbenzamit (c) HO,CCH— NHC— CHNH, (bir dipeptit)
JO
(b) f
CH,
CH,
N.
H
C 6 H 5
I8.8G Amitlerin Dehidrasyonlanyla Nitriller
Amitler, P 4 O| (fosfor pentaoksit olarak adlandinlan ve P 2 5 olarak yazilan bir bile§ik)
veya kaynayan asidik anhidritle tepkimeye girerek nitrilleri o!u§tururlar.
O
//
R— C
P,O 10 veya (CH,CO),0
\
NH,
(-H.O)
► R — C = K- + H,P0 4 veya CH,CO,H
Nitril
Bu ybntem, alkil halojeniirlerle siyanur iyonu arasindaki nukleofilik yer degi§tirme tep-
kimesiyle gercekle§tirilemeyen nitrillerin sentezinde yararh bir yontemdir.
842 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Problem I 8. 1 5 >• (a) (CH 3 ) 3 CC0 2 H'den (CH 3 ) 3 CCN sentezinin biitiin basamaklanni gosteriniz.
(b) A§agidaki yontemle (CH 3 ) 3 CCN bilesjgini sentezlemek istediginizde hangi
iirunleri elde edersiniz?
(CH 3 ) 3 C— Br + CN"
I8.8H Nitrillerin Hidrolizi
Nitriller karbonil grubu i9ermemelerine ragmen karboksilik asitlerin turevleri gibi dii-
§unulurler; ciinkii, nitrillerin tam hidrolizi bir karboksilik asit veya bir karboksilat an-
yonu verir (Altboliim 16.9 ve 18.3).
H,Q + . H 2 0. isi
r— C=N —
-► RCO,H
oir. ha- >RCQi
Bu hidroliz mekanizmasi amitlerin asidik ve bazik hidrolizlerine benzer. Nitrillerin
asidik hidrolizlerinin ilk basamaginda azot atomu protonlanir. Bu protonlanma (ikin-
ci basamakta) nitril grubunu polarize eder ve karbon atomuna su gibi zayif bir niikle-
ofilin saldinsini kolaylasjinr. Oksijen atomundan bir protonun kaybedilmesi sonucu
amidin tautomerik §ekli olu§ur. Azot atomuna bir protonun katilmasi sonucu proton-
laiimis amit olusur, ve bundan sonra Altboliim 18.8F'de amitlerin asidik hidrolizleri
icin verilen basamaklarin aymsi gerceklesjr. (Deri§ik H 2 S0 4 kuUanildiginda tepkime pro-
tonlanmi§ amit basamaginda durur ve bu yontem nitrillerden amitlerin eldesi icin onem-
li bir yontemdir.)
I Tepkime i^in Bir Mekanizma
' Bir Nitrilin Asidik Hidrolizi
H H
/•"-^ C^ I J + +^"^ ~"~\ I yava§
r— C=N= + H— O— H <=± R— C=NH «— ► R— C=NH + O— H «=►
v*l
' 1 '
Protonlanmi§ nitril
H
I. H\-
= () + T H^ Q:
■ ^ ).. T H
R NH < " R NH + H— O — H
Amit toutomeri
1^ II M I
r- /-\ ^ birgok
..W'ty /C\- basamak
R NH, <-► R NH, ; ► RCO,H + NH 4
+ - (amil
^^^^^^^^^ m f mm "^^^^^^^^ hidrolizi)
Protonlanmis amit
Bazik hidrolizde, bir hidroksit iyonu nitrilin karbon atomuna atak yapar ve ardin-
dan olan protonlanma ainit tautomerinin olu§umuna yol acar. Hidroksit iyonunun daha
ileri atagi sonucu amitlerin bazik hidrolizinde oldugu gibi hidroliz gercekle§ir (Altboliim
1 8.8 F). (Amitler, uygun §artlar altinda yapdan nitrillerin hidrolizinde izole edilebilirler.)
18.8Amitler 843
Fepkime i^in Bir Mekanizma
Bir Nitrilin Bazik Hidrolizi
N:'^\ _. NH
+ .o—h*=±r—c 4 » r— c^+'-g— H
OH
OH
Amit
tautomeri
H— OH I •• "OU HOH
r— C— NH" < » R— C— NH, « » R— C— NH, « > ,
I OH I H,0 I "OH "
OH
OH
°^ H '
| .; it qu //
R— C^NH, 4 » R— r + NH, + OH
A- 6 *
Karboksilat
anyonu
18.81 Laktamlar
Halkali amitler laktamlar olarak adlandinlirlar. Laktam halkasinin biiyuklugii Yunan
harfleri kullanilarak, lakton adlandinlmasindakine (Bolum 18.7C) benzer §ekilde belir-
tilir.
O O
«CH 2 — C
■/
O
«CH 2 N— H aCH 2 N— H
R— CH N— H pCH 2 — CH— R pCH 2 5 CH— R
Bir 0-laktam
Bir y-laktam
CH 2
Birg-laktam
y-Laktamlar ve 5-laktamlar, y ve 5-amino asitlerden kendiliginden olu§urlar. /3-Laktam-
lar oldukga etkindirler, 4 iiyeli halkalan gergindir ve niikleofilik reaktiflerin varhgmda
kolayca acdir.
R
imyasi
Pinisilinler
enisilin antibiyotikleri (bkz. a§agidaki yapi) bir /3-laktam halkasi icerirler.
O
R-
-CNH N
/\ / CH »
CH-
-CH C
|\
e—
-N CH CH -'
V
\
CO,H
R = C 6 H 5 CH 2 —
R = C 6 H 5 CH—
NH 2
R = C 6 H 5 OCH 2 —
Penisilin G
Ampisilin
Penisilin V
Endiistriyel olcekte bir
antibiyotik iiretiminde
kullanilan bir reaktor.
Penisilinler bakteri hucre duvarlannin sentezine kansarak etkirler. Bunu, biyosentetik
yolla hucre duvanni yapan onemli bir enzimin amino grubuyla tepkimeye girerek
yaparlar. Bu tepkime /3-laktam halkasinin actlmasini ve enzimin (onun etkinligini
gideren) acillenmesini icerir.
+
O
R— CNH
0<?
CH— CH
C N-
/ S \ / CH '
C
i\
CH CH <
O
R— CNH
CH
/^\ /^^-'
CH C
\
\.
CO,H
0=C h— N CH
\
CH,
Etkin enzim
Penisilin
E
Etkin olmavan enzim
C0 2 H
Penisilin antibiyotiklerine kar§i bakterilerin dayanikhligi enfeksiyonlann tedavisin-
de onemli bir problemdir. Penisiline kar§i direnc geli§tiren bakteriler penisilinaz deni-
len bir enzim iiretirler. Penisilenaz, penisilinin /3-laktam halkasini liidroliz eder ve sonucta
penisiloik asit olu§ur, boylece penisiloik asit acilleme reaktifi olarak davranamadigin-
dan yukanda gosterilen mekanizmayla olan bakteri hiicre duvan sentezini onleyemez.
O
o
R— CNH
CH— CH
/
■N
Penisilin
c
X CH 3
H,0
penisilinaz
*• R— CNH— CH
/Sv /CH,
CH
CH
\
CO,H
C
0=C h— N CH CH 3
OH C ° 2H
Penisiloik asit
18.9 a-HALO ASiTLER:
HELL-VOLHARD-ZELINSKi TEPKiMESi
Alifatik karboksilik asitler. bromiir veya kloriir ile fosfor (veya bir fosfor halojentir)
varliginda Hell - Volhard - Zelinski (veya HVZ) tepkimesi olarak bilinen bir tepkimeyle
a-halo asitleri verirler.
Genel Tepkime
(i) x,.p h _
RCH ? CO,H ... ..'_ » RCHCO.H
(2) H,0
X
o -Halu asit
844
18.9 a-Halo Asitler: Hell-Volhard-Zelinski Tepkimesi 845
O
/
CH,CH,CH,C
(1) Br„P
\
OH
/
CH,CH,CHC
\
Br_
(2) H,0 /
—* CH,CH 2 CHC
O
Br
OH
Biitanoik asit
2-Bromobiitanoik asit
(%77)
Halojenlenme ozellikle akarbonunda olur. Eger tepkimede bir e§deger molden fazla
brom veya klor kullanilirsa olu§an iiriinler a,a-dihalo asitler veya a,a,a-trihalo asitler-
dir.
Hell - Volhard - Zelinski tepkimeleri daha aynntili olarak a§agida verilmi§tir.
Tepkimede anahtar basamak bir acil halojentirden bir enoliin olu§umunu i9erir. (Kar-
boksilik asitlerde enoller kendiliginden olu§maz.) Enol olu§umu bu ozel halojenlenme-
nin a konumunda olu§undan sorumludur.
R— CH,— C
/
O
/
P
^^>R-CH,-C
(PBr,) \
OH Br
A^il bromiir
O
/
R— CHC
\
Br
OH
+ HBr
a-Halojenleme icin daha uygun bir yontem D. N. Harpp (McGill Universitesi) tara-
findan geli§tirilmi§tir. Karboksilik asitlerin SOCl 2 ile tepkimesi sonucu kolayca olu§an
a^il kloriirlerin uygun /V-halosiiksinimit ve eser miktarda HX ile etkile§tirilmesi a-klo-
ro ve a-bromo a9il kloriirleri verir.
O O
N— X
HX
SOCU
N— H
(X = CI veva Br)
a-Tyodo acil klorurler benzer tepkimelerde molekuler iyodun kullamlmasiyla elde
edilebilirler.
O
RCrLCCl + I,
O
HI
- SOCl,
> RCHCC1
a-Halo asitler, degi§ik niikleofillerle tepkime verme yatkinhklan oldukca fazla
oldugundan onemli sentetik ara iiriinlerdir.
a-Hidroksi Asitlere Doniiqum
R— CHCO,H tU """ » R— CHCO,H + X"
(2) H,0-
X
a -Halo asit
OH
a-Hidroksi asit
846 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Ozel Ornekler
(I) KXO„ H,()
CH,CH,CHCO,H * - ► CH,CH,CHCO,H
Br
100°C
(2) H,CT
a-Amino Asitlere Ddnii§iim
R— CHC0 2 H + 2 NH,
X
a-Halo
asit
Ozel Ornekler
CH 2 C0 2 H + 2 NH,
Br
OH
2-Hidroksibiitanoik asit
(%69)
RCHCO,- + NH 4 X
NH, +
a-Amino
asit
CH 2 C0 2 + NH.Br
NH, +
Aminoasetik asit
(glisin)
(%60-64)
Boliim 3'iin acdi§inda
tartisilan karbonik
anhidraz adli bir enzim, su
ve karbon dioksiti kar-
bonik asite gevirir.
1 8. 1 Karbonik Asit Turevleri
o
Karbonik asit VHOCOH/ kararsiz bir bile§iktir ve hemen bozunur (karbon dioksit ve
su olu§ur), bundan dolayi da izole edilemez. Bununla beraber. karbonik asitten tiireti-
len (kagit iizerinde. laboratuvarda degil) bircok acil kloriir, ester ve amit onemli uygu-
lamalan olan kararh bile§iklerdir.
Karbonil dikloriir (C1COC1), fosgen olarak da adlandinlan oldukca zehirli bir bile-
sjktir ve karbonik asidin diacil kloriiru olarak du§unulebilir. Karbonil dikloriir iki e§de-
ger mol alkolle tepkimeye girerek bir dialkil karbonat verir.
O O
/C\ + 2 CH,CH,OH ► CH,CH,OCOCH,CH, + 2 HC1
CI CI
Karbonil Dietil karbonat
dikloriir
Genellikle, tepkime ortamina iiciincul bir amin ilave edilerek meydana gelen hidrojen
kloriir notiirle§tirilir.
Karbonil dikloriir amonyakla tepkimeye girerek iireyi verir (Altboliim 1.2A).
O O
II II
C v + 4 NH 3 ► H,NCNH 2 + 2 NH 4 C1
Ore
CI'
CI
Ure bir cok memelide azot iceren maddelerin metabolizmasinin en son tirtinudur ve
idrarla birlikte di§an atilir.
18.10 Karbonik Asit Turevleri 847
I8.I0A Alkil Kloroformatlar ve Karbamatlar (Uretanlar)
Karbonil dikloriiriin bir e§deger mol alkolle etkilestirilmesi sonucu bir alkil kloroformat
meydana gelir.
O O
ROH + /C\ ► /C s + HC1
CI CI RO CI
Alkil
kloroformat
Ozel Ornek
O O
C,H,CH,OH + /C\ — ► /C\ + HC1
CI CI C 6 H 5 CH,0 CI
Benzil
kloroformat
Alkil kloroformat amonyakla veya aminlerle tepkimeye girdiginde karbamatlar ve-
ya uretanlar denilen bile§ikler olu§ur.
O O
II II
RO ClRNH, RO NHR'
Karbamat
(veya iiretan)
Benzil kloroformat, bir amino grubunu korumak icin kullanihr ve benziloksikarbonil
grubu olarak adlandmhr. Altbolum 24.7'de peptit ve protenlerin sentezinde bu koruma
gruplannin nasil kullamldigim gorecegiz. Benziloksikarbonil grubunun olumlu bir yam
llimh §artlarda kolayca uzakla§tinlabilmesidir. Benziloksikarbonil tiirevlerinin hidrojen
ve bir katalizor ile veya asetik asit icerisinde soguk HBr ile etkile§tirilmesi sonucu bu
koruma grubu uzakla§tinhr.
O O
Korunmus
I -^-+ R— NH— COCH 2 C 6 H 5 J
}
O
II
R— NH — COCH 3 C 6 H 5
H Pel
— ~ ► R— NH, + CO, + C 6 H S CH,
HBr.CH,C0 2 H > R _^ + (^ + CfifiS^V
Karbamatlar aynca, alkollerin izosiyanatlar, R — N=C=0, ile tepkimesiyle de sen-
tezlenebilirler. (Karbamatlar 50k giizel kristal kati yapidadirlar ve alkollerin tamnma-
sinda yararh tiirevlerdir.) Tepkime, acil karbonuna ntikleofilik katilmanin bir ornegidir.
O
II
ROH + C 6 H 5 — N=C=0 ► ROC — NH— C 6 H S
Fenil
izosiyanat
848 Bolum 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
Sevin olarak adlandinlan ha§arat ilaci bir karbamattir. Bu bile§ik 1-naftoliin metil
izosiyanatla tepkimesinde elde edilir.
P
CH 3 — NH— C
HO O
CH 3 — N=C=0
Metil izosiyanot 1-Naftol Sevin
1984'te Hindistan'da Bhopal'da metil izosiyanat iireten fabrikadan olan bir sizintinin
yol actigi trajik bir kaza meydana gelmi§tir. Metil izosyanat oldukca fazla zehirli bir
gazdir ve 1800'den fazla insan bu fabrika yakjninda hayatlanni kaybetmi§tir.
Problem 18.6 ► A§agidaki tepkimelerde olu§an iiriinlerin yapilanni yaziniz.
(a) QH 5 CH 2 OH + C 6 H 5 N=C=0 ►
(b) C1COC1 + a§ui CH 3 NH 2 ►
(c) Glisin (H,NCH 2 C0 2 ") + C^CH^OCOCl — ►
(d) (c)'nin uriinu + H 2 , Pd ►
(e) (c)'nin uriinii + sogukHBr, CH 3 C0 2 H ►
(f) tire + OH", H 2 0, isi ►
AlkiJ kloroformatlar (ROCOC1), dialkil karbonatlar (ROCOOR) ve karbamatlar (RO-
CONH 2 , ROCONHR v.b.) kararli bile§ikler olmasina ragmen kloroformik asit (HO-
COC1), alkil hidrojen karbonatlar (ROCOOH) ve karbamik asit (HOCONH 2 ) kararli
degillerdir. En son belirtilen bile§ikler kendiliklerinden bozunarak karbon dioksit aciga
9ikanrlar.
O
II
/C\ ► H,0 + CO,
HO OH
Kararsiz
O
II
>C N — ► ROH + CO,
RO OH
Kararsiz
O
»
/C\ ► NH, + CO,
HO NH,
Kararsiz
Bu kararsizlik bu maddelere ozgii bir ozelliktir ve aym fonksiyonel gruba sahip karbo-
nik asitler de aym ozelligi gosterirler.
O
/C\ ► H,0 + CO,
HO OH
Kararsiz
18.11 Karboksilik Asitlerin Dekarboksilasyonu 849
18.1 I KARBOKSiLiK ASiTLERIN Dekarboksjlasyonu
Karboksilik asitlerin C0 2 kaybettigi tepkimelere dekarboksilasyon tepkimeleri denir.
O
dekarboksilasyon
/C\ ► R— H + CO,
R OH
Karbon dioksitin beklenmeyen kararhligi bircok asidin dekarboksilasyonunun eksoter-
mik oldugunu gosterir, buna ragmen uygulamada bu tepkimenin ilerleyi§i her zaman ko-
lay degildir. £iinku tepkime oldukca yava§tir. Dekarboksilasyonun yeterince hizh ve
sentetik bakimdan kullani§h olmasi icin molekiillerde ozel gruplann bulunmasi gerekir.
Karboksilik asit grubundan bir karbon uzakta bir karbonil grubuna sahip asitlere /3-
keto asitler denir. /3-Keto asitlerin 100-150°C'a lsitilmasiyla hizh bir sekilde dekar-
boksilasyon gerceklesjr. (Bazi /3-keto asitler oda sicakliginda bile yava§ca dekarboksile
olurlar.)
O
I' 100-150°C II
RCCH 2 COH ► RCCH 3 + C0 2
Bir /3-keto asit
Bu dekarboksilasyon tepkimesinin kolay olmasinin iki sebebi vardir:
1. Karboksilat anyonu karbon dioksit kaybettiginde rezonans kararh bir enolat an-
yonu olu§ur.
pi
R— C "O: 0: O:
CH,-C. ►R— r -^*R-C
2 \^ -co, \„ _ \
•.Q- CH 2 CH 3
Acilasetat iyonu
R " c \\
CH 2
Rezonans-kararli
anyon
Burada olu§an anyon, normal karboksilik asit anyonunun dekarboksilasyonundan
olu§masi beklenen RCH 2 : anyonundan cok daha kararhdir.
2. Asit kendiliginden dekarboksilasyona ugradiginda, dekarboksilasyon, alti
halkali bir geci§ hali iizerinden gercekle§ir.
H / H
of f^P _ rn . o o
tf
-co.
J ^1 — ^1>
R CH 2 O R CH 2 R CH,
/3-Keto asit Enol Keton
Bu tepkime dogrudan bir enol verir ve bir anyonik ara iiriin olu§maz. Enol
daha sonra bir metil ketona tautomerle§ir.
*
imyasi
Tiyamin
Kepekli ekmekler tiyaminin
(vitamin Bl) besinsel kaynagidir.
iyamin vitamini; piruvatin, asetil-koenzim A'ya metabolik dekarboksilasyo-
nunda bir koenzim olarak kullanikr. Piruvat dehidrojenaz tarafindan katalizle-
nen bu ddniis.iim, glikoliz ve sitrik asit cevrimi arasindaki cevrimde temel
baglantidrr. Bu siirecte tiyamin bagli enzimin tiyazol halkasi (bir yiliir yapisin-
da, bkz. Altbolum 16. 10) tarafindan piruvat iizerine yapilan nukleofilik atak diiz-
giin dortyUzlti bir ara iiriinun olu§umuna yol agar. C0 2 aynlmasi sonucu olu§an
karbanyon, tiyazol halkasinca rezonansla kararli kilinir. Bir sonraki tepkime pi-
ruvattan kalan iki karbonu asetil-koenzim A'ya aktarir ve bir ba§ka tepkime cev-
rimi icin tiyamin koenzimini birakir. Bu tepkimedeki tiyaminin temel rolii
karbanyon ara uruniinu kararli hale getirmektir.
H 3 C
H"
H 3 Q
-CO,
R,
-~-N<. S : * -~-N< S
PI R X C / (dekarboksilasyonl R Ai/y^
C— — C— CH,
«6
&
HO
OH
CH 3
Rezonans kararhhgi
Tiyamin tiyazol yiliir
(enzim kompleksinin
bir pargasi)
—tiyamin
+ koenzim A
(Qok sayida basamak
igerir)
SCoA
C\
O CH,
Asetil-koenzim A
Piruvat
Malonik asitler de aym sebeplerden dolayi kolay bir §ekilde dekarboksile olurlar.
O R O R O
IOO-150°C
HOC— C— COH
-> H— C— COH + CO,
R
R
Malonik asit
Malonik asitlerin 50k kolay dekarboksilasyona ugradiklanna ve halkali anhidritler
(Altbolum 18.6) olu§turmadiklanna dikkat ediniz.
Boliim 19'da j8-keto asitlerin ve malonik asitlerin dekarboksilasyon tepkimele-
rinin sentetik bakimdan nasil yararli olduklarim gorecegiz.
Aromatik karboksilik asitler, bakir(I) tuzuna d6nu§turiiliir ve soy atmosfer altinda
850
18.12 Acil Bile§ikleri i§in Kimyasal Denemeler 851
kinolin ile bakir(I) oksit varliginda lsitilirlarsa dekarboksile olabilirler.
ArCO,H " 2 » ArC0 7 Cu ~ ' -* ArH +■ C0 2
z - Cu^O. Ni, isi
1 8. 1 1 A Karboksil Radikallerinin Dekarboksilasyonu
Basit alifatik asitlerin karboksilat iyonlan (RC0 2 ~) kolayca dekarboksile olamamalari-
na ragmen karboksil radikalleri (RC0 2 ) dekarboksile olurlar. Bunlar karbondioksit kay-
bederek ve alkil radikalleri olu§turarak dekarboksilasyona ugrarlar:
RCO, ► R- + CO,
Dekarboksilasyon tepkimelerini kullanarak asagidaki maddelerin herbirini uygun *< Problem I 8. 1 7
ba§langi5 maddelerinden sentezleyiniz.
(a) 2-Heksanon (c) Sikloheksanon
(b) 2-Metilbiitanoik asit (d) Pentanoik asit
O O
Diacd peroksitler \RC — O — O — CR/ lsitildiklannda hemen bozunurlar (a) Bu < Problem I 8. 1 8
kararsizligm nedeni nedir? (b) Diacil peroksitin bozunmasiyla C0 2 olu§ur. Bu de-
karboksilasyon nasd olmu§tur? (c) Diacil peroksitler radikal tepkimelerinde ba§la-
tici olarak kullanilniar. Ornegin alkenlerin polimerle§mesinde:
n CH 2 =CH 2 RC \l CR » R-eCH 2 CH 2 ^H
Tepkimenin basamaklanni gosteriniz.
I 8. 1 2 ACIL BiLE^iKLERi l?lN KiMYASAL Denemeler
Karboksilik asitler zayif asitlerdir ve asitlikleri onlari tanimamiza yardimci olur. Suda
cozlinen karboksilik asitlerin sulu 96zeltileri mavi turnusol kagidiyla asit testini verir.
Suda ^oziinmeyen karboksilik asitler sulu sodyum hidroksit ve sulu sodyum bikarbonat
(Altboliim l8.2C'ye bakiniz) i?erisinde gozuniirler. Sulu sodyum bikarbonat reaktifi kar-
boksilik asitleri fenollerin bircogundan ayirt etmemize yardimci olur. Di- ve trinitrofe-
noller harig, fenoller sulu sodyum bikarbonat icerisinde 56ziinmezler, karboksilik asitler
sulu sodyum bikarbonat icerisinde cozunduklerinde karbon dioksit a?iga 9ikarrrlar.
A^il klorurler su i9erisinde hidroliz olurlar ve olu§an kloriir iyonlari sulu giimu§ nit-
ratla etkile§tirildiginde 96ker. Asit anhidritler sulu sodyum hidroksit i9erisinde kisa bir
sure isitildiklari zaman 96zuniirler.
Esterler ve amitler sodyum hidroksit ile geri sogutucu altinda kaynatildiklannda ya-
va§9a hidroliz olurlar. Bir ester, karboksilat anyonu ve alkol; bir amit, karboksilat an-
yonu ve bir amin veya amonyak olu§turur. Hidroliz uriinleri olan asit ve alkol veya amin,
izole edilip taninabilir. Siibstitiie olmamis, amitlerin baz destekli hidrolizlerinde amon-
852 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
yak meydana geldiginden. bu amonyak, tepkime kan§irm iizerindeki buhara kirmizi tur-
nusol kagidi tutuldugunda tespit edilebilir.
Amitler aminlerden sulu HC1 ile ayirt edilebilirler. Bir9ok amin sulu HC1 icerisin-
de coziiniir; oysa bircok amit coziinmez (bkz. Problem 13.38).
Karboksilik Asitier ve Tiirevlerinin
Tepkimelerinin Ozeti
Karboksilik asitlerin ve tiirevlerinin tepkimeleri bu kisimda 6zetlenmi§tir. Bu ozet-
teki tepkimelerin bir cogu (tamami degil) acil transfer tepkimeleridir (bu tepkimeler
Altboliim 18.5 ve daha sonrasinda g6sterilmi§tir). Bu ozeti kullanarak Altboliim 18.4'ii
tekrar etmi§ olacaksiniz. Bu da acil transferlerinin genel niikleofilik katilma-aynlma me-
kanizmalanni gostermektedir. Ogretme bakimdan ozel acil transferi tepkimelerini bu ge-
nel mekanizmadan sonra vererek bu mekanizmayla ili§kilendirmek daha uygun olur.
Bircok durumda tepkime proton aktarimi basamaklanni icerir: bunun nedeni, aynlan gru-
bu daha kolay aynlan bir grup haline getirmek veya tepkimenin herhangi bir amnda pro-
tonun kuvvetli bir baza aktanlmasini saglamaktir. Acil transfer tepkimelerinde esas olan
niikleofilik katilma-aynlma basamagi kolayca ayirt edilebilir.
Karboksilik Asitlerin Tepkimeleri
1. Asitler olarak (Altboliim 3.10 ve 18.2C'de tarti§ilmi§tir).
RC0 2 H + NaOH ►RC0 2 ~Na + + H 2
RC0 2 H + NaHCO, ► RC0 2 Na + + H 2 + C0 2
2. Indirgenme (Altboliim 12.3'te tarti§ilmi§tir).
(DEt.o
RC0 2 H + LiAIH 4 (2 ) H *() ^ RCH 2 OH
3. Acil kloriire d6nii§iim (Altboliim 18.5'de tarti§ilmi§tu-).
RC0 2 H + SOCl 2 ►RCOCI + S0 2 + HC1
3 RCChH + PCla ► 3 RCOCI + H3PO3
RC0 2 H + PCI5 ►RCOCI + POCI., + HCI
4. Asit anhidritlere donii§um (Altboliim 18.6'da tarti§ilmis_tir).
O
5. Esterlere donu§iim (Altboliim 18.7'de tarti§ilmi§tir).
O O
II _HA II
/C^ + R — OH «=^ ^ + H,0
R OH R OR'
Karboksilik Asitler ve Turevlerinin Tepkimelerinin Ozeti 853
6. Laktonlara doniiijiim (Altbolum 18.7C'de tarti§ilmi§tir).
O
? / C \
HA /
R— (.-H-t-CH 2 -VCOH^=fc (CH 2 )„ O + H,0
\ /
OH 9 U
R
n = 2, y-lakton
n = 3, 5-lakton
7. Amit ve imitlere dbnu§um (Altboliim 18.8'de tarti§ilmi§tir).
O O ,0
/ / / L „ rt
R— C +NH,4=^R— C ►R— C + H 2
\ \ \
OH 0"NH 4 + NH,
Amit
O O
II //
H 2 C /CV NH 2 1S1 H 2 C^'
► ,NH + H,0
H 2 C\ c /OH H 2 C^/
II w
o o
Bir balkali imit
8. Laktamlara d6nu§iim (Altboliim 18.8I'da tarti§ilmi§tir).
H
NH, O „ I
I " II H \ / N \
R — ("H(CH 2 )„COH-^-* c x/ C=0+H 2
R (CH 2 )„
n = 2, y-laktam
n = 3, S-laktam
9. a-Halojenlenme (Altbolum 18.9'da tarti§ilmi§tir).
R— CH 2 C0 2 H + X 2 -^> R— CHC0 2 H + HX
X
X, = CI, veya Br,
10. Dekarboksilasyon (Altbolum 18. 1 1 'de tarti§ilmi§tir).
II isi ., II
RCCH 2 COH ► RCCH 3 + C0 2
O
HOCCH 2 COH ► CHgCOH + C0 2
854 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
A$il Kloriirlerin Tepkimeleri
1. Asitlere dbnii§iim (Altboliim !8.5B"de tarti§ilmi§tir).
O O
/C N + H,0 ► /C\ +HCI
R CI R OH
2. Anhidritlere donii§iim (Altboliim 18.6A'da tarti§ilmi§tir).
o o 00
II II II II
A + / c \ —* / c \ / c \ +ci-
R CI R' O- R O R'
3. Esterlere donii§iim (Altboliim 18.7A'da tarti§ilmi§tir).
?
O
/C, +R— OH pMdin » /C\ +C|- + pir-H +
R CI R OR'
4. Amitlere ddnii§iim (Altboliim 18.8B'de tarti§ilmi§tir).
? ?
/C\ + NH,(a§in) ► /C\ + NHX1
R CI R NH,
O O
II II
/C N + R'NH,(a§in) ► / c \ + R'NH,CI
R CI R NHR'
O O
R CI R NR 2
-C\ + R,'NH(a§m) ► /C^ + R;NH,CI
CI
5. Ketonlara d6nu§iim.
o V
'Ck I AICI3 fA AT R
R' "Q + l )\ *» K " (Altbolum 15.7-15.9'datartt§ilmi§tir)
O O
II II
/C\ + R,CuLi ► /C\ (Altbolum 16.5' tetartisiJmistir)
R CI R R'
6. Aldehitlere donii§iimii (Altboliim 16.4'te tarti§ilmi§tir).
O O
(1) EUO '■
/C x + LiAlH[OC(CH 3 ) 3 j 3 H ; Q > >C V
R CI u ' 2 R H
Karboksilik Asitler ve Tiirevlerinin Tepkimelerinin Ozeti 855
Asit Anhidritlerinin Tepkimeleri
1. Asitlere don ii§iimii( Altboliim 18.6B'ye bkz.).
O
//
R— C O
\ II
O + H,0 ► 2 ^C^
/ R OH
R— C
\
O
2. Esterlere d6nii§iim (Altboliim 18. 6B ve 18.7A'da tarti§ilmistir).
P
R " c \ , ? !
O + ROH — ► ^C\ /C^
/ R OR' + R OH
R " c w
O
3. Amitlere ve imitlere d6nii§iim (Altboliim 18.8C'de tarti§ilmi§tir).
//°
R- c r' 9 9
\ / R II II
O+H-N — *► /C. /R' /C N
/ V R N + R OH
R— C R
\
R' ve/veya R" H olabilir.
o o o
// I //
HoC \ H 2 C NHR' 1SI H 2 C \
"I O + R'-NH,— ► I J5L + I N-R+H 2
H,C^ / H,C. .OH H,C^. /
S I ' \\
o o o
R,H olabilir.
4. Aril ketonlara donu§iim (Altboliim 15.7 - 15.9'da tarti§ilmi§tir).
856 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
EsteHerin Tepkimeleri
1. Hidroliz (Altboliim 18.7'de tarti§ilmi§tir).
O O
II HA I
/C^ + H,0*=* ^C\ +R— OH
R O— R' R OH
o o
II II
/C^ +OH-T7T-* yC^ +R-OH
R O— R' H2 ° R O-
2. Ba§ka esterlere d6nii§iim: transesterle§me (Problem 18.1 1 'de tarti§ilmi§tir).
O O
II HA II
^C^ +R"— OH«=^ ^C\ + R' — OH
R O— R' R O— R"
3. Amitlere d6nii§iim (Altboliim 18.8D'de tarti§ilmi§tir).
O O
r OR' + HN ► R N + R — OH
R" ve/veya R'"H olablir.
4. Grignard reaktifleriyle tepkime (Altboliim 12.8'de tarti§ilmi§tir).
O
|| OMgX
Q
R* ^OR' + 2 R'MgX -^+ R— C— R" + R'OMgX
R"
|h 3 o<
OH
R— C— R"
R"
5. indirgenme (Altboliim 12.3 de tarti§ilmi§tir).
O
II
/ C \ (1) Et,0
R O— R' + LiAlH, -—*R— CH,OH + R— OH
4 (2) H,0
Amiderin Tepkimeleri
1. Hidroliz (Altboliim 18.8F'de tarti§ilmi§tir).
O O
II II
/ C \ H,0 / C \ +
R NR' + H,0 + " J — ► R OH + R— NH,
R" R"
f
Anahtar Terimler ve Kavramlar 857
O
/ C \ H,0 / C \
R NR' + OH" ~ 2 —* R O- + R— NH
R" R"
R, R', ve/veya R" H olabilir.
2. Nitrillere donu§iim: Dehidrasyon (Altbolum 18.8G'de tarti§ilmi§tir).
O
R NH 2 ( -H 2 0)
3. imitlere dbnu§iim (Altbolum 18.8C'de tarti§ilmi§tir).
O O
II II
c /OH (-h : o, \^K c /
II II
o o
Nitrillerin Tepkimeleri
1. Karboksilik asit veya karboksilat anyonuna hidroliz (Altbolum 18.8H).
H,0 + , isi
R— C=N ► RCOjH
HCT.H,0.isi
R— C=N ► RCOr
2. (/-Bu) 2 AlH (DIBAL-H, Altbolum 16.4) ile bir aldehite indirgenme.
O
(T) (j-Bu),AIH / C \
R— C=N = ►R H
(2) H,()
3. Grignard veya organolityum reaktifiyle bir ketona d6nii§iim (Altbolum 16.5D).
O
(1) Et,0 / C \
R— C=N 4- R— M - Hi0+ ► R R'
M = MgBr veya Li
Anahtar Terimler ve Kavramlar
Acil Bilesikleri Aitboliim 18.1
Karboksilik asit tiirevleri Altbolum 18.2
Siyanohidrinler Altboliimler 16.9 ve 18.3
Acil transfer tepkimesi Altbolum 18.4
Dekarboksilasyon Altbolum 18.11
Niikleolllik katilma-avnima Altbolum 18.4
858 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
Sabunla§ma Altbolum 18.7B
Transesterle§me Altbolum 18.7
Laktonlar Altboliim 18.7C
Laktamlar Altbolum 18.81
EK PROBLEMLER 18.19 A§agidaki her bir bile§igin yapi formulunii yaziniz:
(a) Heksanoik asit (I) Dietil adipat
(b) Heksanamit (m) izobiitil propanoat
(c) TV-Etilheksanamit (n) 2-Naftoik asit
(d) /V./V-Dietilheksanamit (o) Maleik asit
(e) 3-Heksandiok asit (p) 2-Hidroksibutandiok asit (malik asit)
(f) 2-Metil-4-heksenoik asit (q) Fumarik asit
(g) Heksandiok asit (r) Siiksinik asit asit
(h) Ftalik asit (s) Suksinimit
(i) Izoftalik asit (t) Malonik asit
(j) Tereftalik asit (u) Dietil malonat
(k) Dietil oksalat
18.20 A§agidaki bile§iklerin her biri 19m IUPAC veya yaygin adini yaziniz:
(a) QH 5 C0 2 H (f) C^CO.C^
(b) C 6 H 5 C0C1 (g) CH 3 C0 2 CH(CH 3 ) 2
(c) C 6 H 5 CONH 2 (h) CH 3 CON(CH 3 ) 2
(d) (C 6 H 5 CO) 2 (i) CH 3 CN
(e) C 6 H 5 C0 2 CH 2 C 6 H 5
18.21 p-Klorotoluenin asagidaki her bir bilesjge nasil donustariilebilecegini gosteriniz:
(a) p-Klorobenzoik asit (c) p-C 1 C 6 H 4 CH(OH)C0 2 H
(b) /?-Klorofenilasetik asit (d) p-C 1 C 6 H 4 CH=CHC0 2 H
18.22 A§agidaki sentezleri yapmiz.
(a) Asetik asitten malonik asit
(b) 1,4-Biitandiolden siiksinik asit
(c) Sikloheksanolden adipik asit
18.23 A§agidaki bile§iklerin her birinden pentanoik asitin nasil sentezlenebilecegini
gosteriniz.
(a) 1 -Pentanol (c) 5-Deken
(b) 1-Bromobiitan (iki yol) (d) Pentanal
18.24 Asetil klorurun a§agidaki maddelerin her biri ile olan tepkimesinde olu§an ana
organik iirun nedir?
(a) H 2 (i) CH 3 NH 2 (a§in)
(b) CH 3 CH 2 Li (a§in) (j) C 6 H 5 NH 2 (a§in)
(c) CH,(CH 2 ) 2 CH 2 OH ve piridin (k) (CH 3 ) 2 NH (asm)
(d) NH 3 (a§in) (I) CH 3 CH 2 OH ve piridin
(e) C 6 H 5 CH 3 ve A1C1 3 (m) CH 3 C0 2 "Na +
(f) LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 (n) CH 3 C0 2 H ve piridin
(g) (CH,) 2 CuLi (o) Fenol ve piridin
(h) NaOH/H 2 (p) NBS, HBr, ve SOCl 2
18.25 Asetik anhidritin a§agidaki maddelerin her biriyle olan tepkimesinde olu§an
ana organik Liriin nedir?
(a) NH 3 (fazla) (c) CH 3 CH 2 CH 2 OH (e) CH,CH 2 NH 2 (a§in)
(b) H 2 (d) C 6 H 6 + AICI3 (f) (CH 3 CH 2 ) 2 NH (asm)
Yildizla i§aretlenmi§ problemler *'56ziilmesi daha zor olan problemler'dir.
Ek Problem 859
18.26 Problem 18.25'teki her bir reaktif siiksinik anhidritle tepkimeye girdiginde
olu§an ana organ ik iiriin nedir?
18.27 1-Fenilnaftalinin sentezini, benzen ve siiksinik anhidritten ba§layarak ve
gerekli ba§ka reaktifleri kullanarak gosteriniz.
18.28 A§agidaki her bir bilesjgi cis- veya trans- H0 2 C— CH=CH— C0 2 H'den
(yani, maleik asit veya fumarik asitten) ba§layarak ve gerekli baska
maddeleri kullanarak sentezleyiniz.
18.31
18.32
fi C0 2 H
CO^H
CO.H
CO,H
CO,H
18.29 A§agidakilerin her biriyle etil propanoatin tepkimesinden hangi uriinler elde
edilir?
(a)H 3 + , H 2 (c) 1-Oktanol, HC1 (e) LiAlH 4 , sonra H 2
(b) OH", H,0 (d) CH 3 NH, (f) A§in C 6 H 5 MgBr, sonra H,0
18.30 A§agidakilerin her biriyle propanamit tepkimeye girdiginde hangi uriinler el-
de edilir?
(a) H 3 + , H 2 (b) OH', H 2 (c) P 4 O 10 ve isi
Problem 18.30 (a) ve (b) icin ayrintili mekanizmalari yazmiz.
A§agidaki bile§iklerin her birinin lsitilmasiyla hangi uriinler elde edilir.
(a) 4-Hidroksibutanoik asit
(b) 3-Hidroksibiitanoik asit
(c) 2-Hidroksibiitanoik asit
(f)
(d) Glutarik asit
O
O
c— o
CH.NH^
(e) CH,CHCH 2 CH 2 CH 2 CO-
NH 3 +
18.33 A-Q bile§iklerinin stereokimyasal formiillerini yazimz.
(a) (/?)-( -)-2-Butanol
p-toluensiilfonil
kloriir (TsCl)
CN"
► A ► B(QH 9 N)
piridin
(+)-c (c 5 H,„a ) ( ( ^'q Hj » (-)-d (c,h,,o)
H;SO,
H.O*
PBr
CN"
H,SO,
(b) (/?)-(-)-2-Butanol— ^-►E(C 4 H 9 Br) ► F(C 5 H 9 N) -^
(l)LiAIH 4 , „ ,, _
(-)-C(C 5 H,oa) (2)H , > (+)-D(C,H l2 0)
CH CO ~ OH ~
(c) A - » G(C 6 H, 2 a) ► (+)-H(C 4 H, O)+CH 3 C(V
PBr,
Me
(d) (-)-D— ►J(C 5 H ll Br)-=- 7 * K(C 5 H„MgBr)
(1)CQ 2
(2)1-1,0
► L (C 6 H 12 2 )
HCN
(e) (/?)-( +)-Gliseraldehit ► M (C 4 H 7 N0 3 ) + N (C 4 H 7 N0 3 )
1 1 i
Diastereomerler, ayrimsal
kristallendirmeyle aynlir.
860 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
h so roi
(f) M HaQ > P (QBgOs)-— -* mezo-tanarik asit
(8) Nl^ Q^^-jjj^ (-)-tartarikasit
18.34 (a) (±)-Pantetein ve (±)-pantotenik asit, koenzim A*nin sentezinde onemli ara
iiriinlerdir ve a§agidaki yontemle hazirlanmis.lardir. A-D bile§iklerinin yapi-
larini yaziniz.
CH,
O
CH,CHCHO + HCH
K,C0 3
H,0
► A (C,H 1( ,0,)
HCN
(±)-B (C 6 H u N0 2 )- '— ► [(±)-C (C 6 H 12 4 )] — ►
CH.OH O
O
O
(±)-D (C 6 H,A) H,NCH2CH2C °' » (CH 3 ) 2 C — CHC-NHCH 2 CH 2 COH
A'danT-lakton ' TT
O OH
II (±)-Pantotenik asit
H,NCH,CH,CNHCHXH,SH
i '
CH 2 OH O O
(CH 3 ) 2 C — CH — C — NHCH 2 CH 2 CNHCH 2 CH 2 SH
OH
(±)-Pantetein
(b) y-Lakton, (±)-D, yanlabilir. Pantetein sentezinin son basamaginda
(-)-y-lakton kullanildiginda. dogal olarak olu§an pantetein ile ayni yapi elde
edilir. (-)-y-lakton (R) konfigurasyonuna sahiptir. Dogal olarak olu§an
panteteinin stereokimyasi nedir? (c) (±)-Pantetein sulu sodyum hidroksit 19c-
risinde lsitildiginda olu§an uriinler nelerdir.
18.35 Fenasetinin (C| H 13 NO 2 ) IR ve.'H NMR spektrumlan Sekil 18.5'te verilmi§-
tir. Fenasetin agn kesici ve ate§ du§iiriicu bir maddedir ve A-P-C tabletlerinin
(aspirin-phenasetin-caffein) P'sidir. (Fenasetin, toksik ozelliginden dolayi tib-
bi olarak artik kullanilmamaktadir.) Fenasetin sulu sodyum hidroksit ile lsitil-
diginda fenetidin (C S H, ,NO) ve sodyum asetat olusur. Fenasetin ve fenetidinin
yapilanni tahmin ediniz.
18.36 A§agida 'H NMR spektrumu ve karbonil IR sogurma pikleri verilen be§ acil
bile§iginin her birine bir yapi oneriniz.
(a) C 8 H, 4 4 'H NMR spektrumu
U5lii 8l,2(6H)
Birli 6 2,5 (4H)
(b)C n H 14 2 Dortlu 5 4,1 (4H)
>H NMR spektrumu
Ikili 8 1,0 (6H)
Coklu 8 2,1 (1H)
Ikili 5 4,1 (2H)
goklu 8 7,8 (5H)
IR spektrumu
1740 cm-i
IR spektrumu
1720 cm-"
Ek Problem 861
7,4 7,2 7,0 6,£
4,0 3,8
1,4 1,2
safsizlik
J
TMS
2.5
3
i
1 J
Dalga boyu (jurn)
6 7 8
9
10 12
15
20 30 40
^ /M
(lllK
/v-^
0.05 — «^_^ k
\
dri
./ V
iW
r
0.10
1 i^W
Mi ,
j
1
fl
CO
\\ '
M
'
g 0.30
11
i
fl
,
0.60
1
1.0
2.0 b=
4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000
Frekans (cm -1 )
600 400 200
§ekil 1 8.5 Fenasetinin 300 MHz H NMR ve IR spektrumlan. 11 NMR piklerinin geniste-
lilmis sekilleri kaydinlmis. olarak ayrica g6sterilmi§tir. (Infrared spektrumu Sadtler Ara§-
tirma Laboratuvarindan alinmi§tir, Philadelphia.)
(c) C l0 H 12 O 2
(d) C 2 H 2 C1 2 2
(e) C 4 H 7 C10 2
'H NMR spektrumu
Uclii 8 1,2(3H)
Birli 8 3,5 (2H)
Dortlii 8 4,1 (2H)
Qoklu 8 7,3 (5H)
'H NMR spektrumu
Birli 8 6,0
Birli 8 11.70
'H NMR spektrumu
U9IU 8 1.3
Birli 8 4,0
Dortlii 8 4,2
IR spektrumu
1740 cm-i
IR spektrumu
2500-2700 cm-' genis, pik
1705 cm-'
IR spektrumu
1745 cm-'
862 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
18.37
18.38
18.39
18.40
18.41
/V,/V-Dietil-/w-toluamit, w-CH 3 C 6 H 4 CON(CH 2 CH 3 ) 2 bocek kovucu bir madde-
dir. w-Toluik asitten ba§layarak bu maddenin sentezini gosteriniz?
Amitler kar§ilik geldikleri aminlerden daha zayif bazdirlar. Ornegin, suda
coziinmeyen bircok amin (RNH 2 ) seyreltik sulu asitler (sulu HC1. H 2 S0 4 gi-
bi) icerisinde alkilamonyum tuzlari (RNH 3 +X-) olu§turarak coziinur. Onlara
kar§ihk gelen amitler (RCONH 2 ) ise seyreltik sulu asitlerde coziinmezler. Bu-
na gore, amitlerin aminlere oranla ?ok daha zayif baz olusjanni aciklayiniz.
Amitler aminlerden daha az bazik fakat daha kuvvetli asitlerdir. Amitlerin pK a
degerleri 1 4- 1 6 arasindadir. Aminlerin p^'si ise 33-35 araligindadrr. (a) Amit-
lerin cok daha kuvvetli olan asitlikleri hangi etkenlere baglidir? (b) Emitter
O
(RC)nNH yapisindadir ve amitlerden daha kuvvetli asitlerdir. tmitlerin pK cl
degerleri 9-10'dur ve suda gozunmemelerine kar§ihk sulu NaOH icerisinde
sodyum tuzlari olusturarak coziinurler. imitlerin daha fazla asidik olu§unu
hangi ek etken aciklar?
X Bilesjgi (C 7 H 12 4 ), sulu sodyum bikarbonat icerisinde goziinmez. X'in IR
spektrumu 1740 cm "de kuvvetli bir sogurma piki verir, ve l3 C NMR
spektrumu §ekil 18.6'da verilmi§tir. X'in yapisi nedir?
Ox / O
Alkiltiyo asetatlar \CH,CSCH 2 CH 2 R/ , tiyolasetik asit \CH 3 CSH / ve bir al-
kenin (CH 2 =CHR) peroksitle ba§latilan bir tepkimesiyle elde edilebilir.
(a) Bu tepkime icin uygun bir mekanizma yaziniz. (b) Bu tepkimenin, 2-me-
X.C 7 H 12 4
CHo
CDC1 3
™J 1
CH-,
CH3
TMS
mmjim—oi w-
220
200
160
140
120 100
8 C (ppm)
60
40
20
§ekil 1 8.6 Problem 18.40'da verilen X bilesjginin geni§band proton-e§!e§mesiz U C NMR
spektrumu. DEPT "C NMR spektrumdan elde edilen bilgiler her bir pik iizerinde verilmi§-
tir.
Ek Problem ler 863
til-2-butenden 3-metil-2-biitantiyolun sentezindenasil kullamlabilecegini gos-
teriniz.
18.42 c/.s-4-Hidroksisikloheksankarboksilik asitin tsitilmasiyla bir lakton olu§ur, fa-
kat, fratt.y-4-hidroksisikloheksankarboksilik asit bu tepkimeyi vermez. nicin?
Aciklayimz.
18.43 (/?)-(+)-Gliseraldehit, asagidaki sentetik yolla (+)-malik asite d6nu§turiilebilir.
Her bir basamaktaki uriinlerin stereokimyasal yapilanni yaziniz.
Br,,H,0 PBr,
(/?)-( + )-Gliseraldehit — r 1 — - — ► (— )-gliserik asit ■>
yliksellgeme
NaCN H,0*
( — )-3-bromo-2-hidroksipropanoik asit ► C 4 H 5 NO ? — — ► (+)-malik asit
18.44 (/?)-(+)-Griseraldehit (-)-malik asite de d6nu§tiirulebilir. Bu sentez Problem
18.33'teki (e) ile (g) siklan; (R)-(+)-gliseraldehitin (-)-tartarik asite donii§u-
mii ile ba§Iar. Daha sonra (-)-tartarik asit fosfor tribromiirle
tepkimeye sokularak bir alkolik — OH grubunun — Br grubuyla yer degi§tirme-
si saglanir. Bu basamak ataga ugrayan karbon atomu iizerinde konfigurasyo-
nun devrilmesi ile sonuclanir. Bu tepkimede olu§an iiruniin 9inko ve asitle
etkile§tirilmesi sonucu (-)-malik asit olu§ur. (a) Bu tepkimelerin butlin
basamaklanndaki her bir ara iiriinun stereokimyasal yapilanni gosteriniz.
(b) (-)-Tartarik asitin fosfor tribromtir ile etkile§tirildigi basamakta, iki
tane degi§ebilir — OH olmasina ragmen sadece bir stereoizomer olusur.
Bunun nedenini aciklayiniz? (c) (-)-Tartarik asitin fosfor tribromur ile
etkile§tigi basamagin "kansik" stereokimya ile meydana geldigini
varsayahm. Yani atagm oldugu karbon atomunda hem devrilmenin oldugunu
hem de konfigurasyonun korundugunu varsayahm. Bu durumda kac
stereoizomer meydana gelirdi? (d) Bu durum tepkimenin sonucunda nasi] bir
farklihk meydana getirirdi?
18.45 Kantaridin deriyi kuvvetli kabartan bir maddedir ve kurutulmus boceklerden
(Cantharis vesicatoria veya "Ispanyol sinegi") izole edilebilir. 1953 yihnda
Kolombiya Oniversitesinde bulunan Gilbert Stork tarafindan kantaridinin
stereozgii sentezi yayinlanmi§tir. Sentez a§agida gbsterilmistir. Bu
tepkimelerde (a)-(n) arasinda verilmeyen reaktifleri yaziniz.
O O
|CH 2 SC 2 H 5
CH 2 SC 2 H 5
CH 2 SC 2 H 5
864 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
O
Kantaridin
18.46 Kantaridinin yapisim dikkatlice inceleyiniz (Problem 18.45) ve (a) furandan
(Altbolum 14.9) ba§layarak kantaridin i9in iki basamakli olasi bir sentez one-
riniz. (b) 1928 yilinda F. von Bruchhausen ve H. W. Bersch, Miinster Univer-
sitesi'nde Diels ve Alder'in yeni bir dien katilmasini acikladiklan ilk
makalelerinin yayinlanmasindan yalnizca bir ka^ ay sonra bu iki basamakli
sentezi yaptilar ve beklenen katilmanin olmadigim buldular. von Bruchhausen
ve H. W. Bersch kantaridinin yiiksek sicakliklarda kararh oldugunu da buldu-
lar ve kantaridinin palladyum ile isitilmasiyla bozundugunu (par9alandigini)
tespit ettiler. Bozunma uriinleri i^inde furan ve dimetil maleik anhidritin de
oldugunu saptadilar. Bozunmada ne olmu§tur? Bozunma neden olabilir? De-
nenen sentezin ilk basamagi neden ger9ekle§memi§tir?
18.47 Y Bile§igi (C 8 H 4 03) sulu sodyum bikarbonat igerisinde hafifce lsitildiginda
yava§ga 9bzuniir. Y'nin IR spektrumunda 1779 ve 1854 cm "de kuvvetli
pikler vardir. Y'nin l3 C NMR spektrumu §ekil 18.7'de verilmi§tir. Y'nin
bikarbonat 95zeltisinin asitlendirilmesi sonucu Z bile§igi olu§ur. Z
bile§iginin 13 C NMR spektrumunda dort pik goriilmektedir. Y etanol
i9erisinde lsitildiginda AA bile§igi olu§ur. AA Bile§iginin l3 C NMR
spektrumunda 10 pik gozlemi§tir. Buna gore Y, Z, ve AA'nin yapilarmi
tahmin ediniz.
18.48 Keten, H 2 C=C=0, endustriyel olarak bnemli bir kimyasaldir. Asetik
asitin yiiksek sicakhkta dehidrasyonundan veya asetonun pkolkininden elde
edilebilir. Ketenin a§agidaki bilesiklerle tepkimeye girmesi sonucu olu§an
uriinleri tahmin ediniz (a) etanol, (b) asetik asit, (c) etilamin (Ipucu:
Markovnikov katilmasi ger9ekle§ir.)
Ek Problemler 865
220
200
120 100
5 C (ppm)
§ekil 1 8.7C Problem 18.47'deki Y bilesjginin geni§band proton-e§le§mesiz l3 C NMR spekt-
rumu. DEPT 13 C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler her bir pikin iizerinde gosteril-
mi§tir.
18.49 tki asimetrik anhidrit etilenaminle a§agidaki gibi tepkimeye girer:
O O
HCOCCH3 + CH 3 CH 2 NH 2 ► CH 3 CH 2 NHCHO + CH 3 C0 2 - CH 3 CH 2 NH 3 +
OO O
CF 3 COCCH 3 + CH 3 CH 2 NH 2 ► CH 3 CH,NHCCH 3 + CF 3 C0 2 CH 3 CH 2 NH 3 H
18.50
18.51
18.52
18.53
Her bir tepkimede meydana gelen tirlinlerin nasil olu§tugunu aciklayimz.
1-Naftolden ba§layarak Altboliim 18.10A'da gosterilen Sevin adh ha§arat
ilacinin bir ba§ka sentezini oneriniz.
Ibuprofen (Altbbliim 5.10) sentezini benzenden cikarak, bir basamakta da klo-
rometilleme kullanarak yapiniz. Klorometilleme tepkimesi Friedel-Crafts tep-
kimesinin ozel bir durumudur; HCHO ve HC1 kan§iminin ZnCl 2 i?erisindeki
bir tepkimesiyle aromatik halkaya — CH 2 C1 grubu katilir.
A§agida ibuprofenin alternatif sentezi verilmi§tir. A - D maddelerinin yapi
formullerini yaziniz.
o
(CH 3 ) 2 CHCC1
Aici ;
► A
Clemmensen
>B
veya
Wolff- Kishner
CH,CC1
AICI,
► c
NaCN
H 2 S0 4
► D
HI
kimiizi
P
ibuprofen (rasemik)
Sinnamaldehit (3-fenil-2-propenal) sentezi icin olan bir yontemde bir
kimyaci 3-fenil-2-propen-l-olii siilfurik asit i^erisindeki K 2 Cr 2 7 ile etkile§-
tirdi. 01u§an uriinun l3 C NMR spektrumunda 8 164,5'te bir pik gozlendi. 3-
Fenil-2-propen-l-ol, CH 2 C1 2 i?erisinde PCC ile etkile§tirildiginde ise olu§an
uriiniin l3 C NMR spektrumunda 8 193,3 'te bir pik gbzukmektedir (her iki mad-
denin diger karbon pikleri benzer kimyasal kayma degerine sahiptir.) (a) Han-
gi tepkime sinnamaldehiti olu§turur? (b) Diger iiftin nedir?
866 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
* 18.54 Iki stereoizomer A ve C a§agidaki yapiya sahiptir:
l 3
CH 3 O
A izomerinin baz destekli hidroliziyle B iiriinii olu§ur. B'nin bazi spektrum
verileri a§agida verilmi§lir.
MS {m/z): 118(M:)
IR (cm 1 ): 3415, 2550
'HNMR(S): 1,51, 1,66; 1,77, 2,65 ve 3,55'da coklu pikler (alan oranlan
2:2:2:1:1)
,3 C NMR (8): 16(CH 2 ), 28(CH 2 ), 30(CH 2 ), 39(CH) ve 77(CH)
Ayni §artlarda C izomeri D uriiniinii verir. D'nin spektrum verileri a§agida
verilmi§tir.
MS (m/z): 100 (M!)
IR (cm- 1 ): 3020
'H NMR {8): 1,51. 1,84 ve 2,25'de goklu pikler (alan oranlan 1:2:1)
a C NMR (5): 22 (CH 2 ), 33(CH 2 ), 35 (CH 2 )
(a) A ve B'nin yapilanni bulunuz?
(b) C ve D'nin yapilanni bulunuz?
(c) B ve D'nin olusumlan igin mekanizmalanm yaziniz?
* 18.55 E ara uriiniinden (izole edilememi§tir) gegerek F son uriiniinii olu§turan a§a-
gidaki iki basamakli tepkimeye goz oniine aliniz.
CHO LI
Dibenzoil peroksi t r ^--^ „
w \h.\ w r
CCI 4 . geri sogutucu oda sicakligi
altinda kaynatma
E'nin bazi spektrum verileri a§agida verilmi§tir.
MS {mil): 105 (Mtdegil), 77
IR (cm- 1 ): 3065 (2600'dan 3600'a kadar olan bant), 1774, 1595, 1485, 775, 685
'H NMR (8): 7,6 (coklu, 3H) ve 8,1 (coklu, 2H)
l3 CNMR(8): 129(CH), 131(CH), 133(CH) ve 168(C)
F nin secilmi§ verileri:
MS (m/z): 197 (Mt)
ER (cm '): (CC1 4 i^erisinde): 3200, 3065, 1690. 1530
'H NMR (8): 10,0 (b), 7,9 (5, 4H), ve 7,3 (5, 6H)
(a) E ve F'nin yapilanni bulunuz?
(b) E ve F'nin olu§umunun mekanizmasim yaziniz.
Ogrenme Grubu Problemleri 867
Peptitlerin kimyasal sentezi, Karboksilik asitler ve acil tiirevlerinin karboksii fonk-
siyonel gruplan biyokimyada oldukca onemlidir. Ornegin karboksilik asit fonksiyonel
grubu. yag asitleri denilen lipitlerin ailesi icinde yer alir. Gliseritler olarak da adlandi-
nlan lipitler karboksilik asit tiirevleridir ve ester fonksiyonel grubu icerirler. Biyopoli-
merlerin tamamina proteinler denir ve tekrarlanan amit fonksiyonel gruplanni icerir.
Amitler ayni zamanda karboksilik asitlerin tiirevleridir. Proteinlerin hem laboratuvar hem
de biyokimyasal sentezleri etkinle§tirilmi§ acil karbonlarinda yer degistirme tepkimeleri
i9erir.
Bu Ogrenme Grubu Problemi dikkatimizi peptitler olarak adlandinlan kiiciik prote-
inlerin sentezi iizerine odaklayacaktir. Etkinle§tirilmi§ bir karboksilik asit tiirevi ile bir
aminin tepkimesiyle amit fonksiyonel grubunun olu§umu peptit ve protein sentezinin te-
melini olu§turur. Bu bakimdan peptit sentezinde yer alan tepkimeleri incelememiz ya-
rarh olur. Daha sonra, 1984 yihnda Kimya Nobel OduliTnii kazanan Rockefeller
Universitesi ogretim iiyesi R. B. Merrifield'in geli§tirmi§ oldugu otomatik peptit sente-
zinde kullandigi tepkimeleri inceleyecegiz.
1. Peptit sentezi ndeki ilk adim amino asitlerin amin fonksiyonel grubunun bloke
edilmesidir (koruma). Amino asitler amin ve karboksilik asit fonksiyonel
gruplanni icerirler. Bu tiir bir tepkime Altboliim 24.7C'de Ala (alanin) ve benzil
kloroformat arasindaki tepkimeyle gosterilmi§tir. Etiketlenmis. Z-Ala yapisinda
olu§an fonksiyonel grup karbamat (veya Liretan) olarak adlandirilir.
(a) Z-Ala'nin, Ala ve benzil kloroformattan hidroksit iyonlan varligmda
olu§umunun aynntdi mekanizmasmi yaziniz.
(b) (a)'daki tepkimede karboksilat anyonuna ragmen amino grubu nicin niikleofil
olarak davrarur?
2. Altboliim 24.7C'deki tepkimenin ikinci basamaginda kan§ik anhidrit olu§ur. Z-Ala
ve etil kloroformatin (C1C0 2 C 2 H 5 ) trietilamin icerisinde tepkimesi sonucu da ka-
n§ik anhidrit olu§ur. Bunun aynntih mekanizmasmi yaziniz. Bu basamagm amaci
nedir?
3. Altboliim 24.7C'deki tepkime serisindeki iigiincii basamakta baska bir amit fonksi-
yonel grubuyla yeni bir amino asit zincire ilave olur (Burada Losin, kisaltmasi Leu).
Bu basamagin (Z-Ala kan§ik anhidritten Z- Ala-Leu 'nun olu§tugu) aynntih meka-
nizmasmi yaziniz. Bu mekanizmada C0 2 ve etanol nasil olu§mu§tur gosteriniz.
4. Altboliim 24.7D'de otomatik peptit sentezi gosterilmi§tir,
(a) Birinci basamaktaki tepkime tiirii hakkmda fikirleriniz nedir? Bu tiir
tepkimeler hangi adla belirtilir? Hangi tiirde bir fonksiyonel grup olu§mu§tur.
(b) Otomatik sentezin ii^uncii basamagi r<?r-biitiloksikarbonilin (Boc veya
t-Boc da denir) trifloroasetik asit ile (CF 3 C0 2 H) uzakla§tinlmasim igerir.
Bu basamagin aynntih mekanizmasmi yaziniz. (Jpucu: Karbon dioksit ve 2-me-
tilpropen yan iirunlerdir.)
(c) Be§inci basamakta amino asitlerin katihmiyla zincir bUyiir. DCC
(disikloheksilkarbodiimit), ilave edilen amino asidin karboksilik asit grubu ile
etkin agil ara iiriinu olu§turan bir reaktiftir. Bu etkin ara iiriin re?ineye heniiz
baglanmi§ olan amino grubunun atagina ugrar. Uzayan peptit zincirine amino
asidin kenetlenmesinin mekanizmasmi yaziniz.
Ogrenme Grubu
Problemleri
Naylon 6,6
Ozel Konu
B
Basamakli Biiyuyen
Polimerler
Ozel konu A'da alkenlerin katilma tepkimeleriyle hazirlanabilen bircok teki'arlanan alt
birime sahip biiyiik molekiilleri — polimerler denir — gordiik. Bu polimerlere zincir-bii-
ytime polimerleri veya katilma polimerleri denir.
Polimerlerin bir diger geni§ grubu, daha once kondensasyon polimerleri olarak ad-
landinlmisjardir ancak §imdi bunlara cogunlukla basamakh-biiyume polimerleri denil-
mektedir. Bu polimerlerin eski adlannin da cagn§tirdigi gibi bu polimerler kondensele§me
tepkimeleriyle elde edililirler. Bu tepkimelerde monomer birimleri birle§irken su ve al-
kol gibi kiiciik molekiillerin molekuller arasi aynlmasi gercekle§ir. Kondensasyon po-
limerleri icerisinde en onemlileri poliamitler, poliesterler, poliuretanlar veformaldehit
regineleridir.
B.I Poliamitler
ipek ve yiin dogal olarak bulunan iki onemli polimerdir ve insanoglu yiizyillarca bun-
lan elbise yapiminda kullanmi§tir. Bunlar, Bolum 24'te aynntih bir §ekilde tarti§ilacak
olan protein turii maddelere orneklerdir. Bu noktada, proteinlerde tekrar edilen birim-
lerin a-amino asitlerden geldigini ve bu birimlerin amit baglanyla baglandigim belirt-
memiz gereklidir (a§agiya bakiniz). Proteinler bu nedenle poliamitlerdir.
O
II
H 2 N— CH— C— OH
R
Bir a-amino asit
Amit baglantisi
O \
— NH— CH— C : NH— CH— C— NH— CH— C- -NH— CH-
■'
R R R R
Proteinde olabilecegi gibi bir
poliamit zincirinin bir kismi.
Sentetik maddeler uzerinde yapilan ara§tirmalarda ipek ozelliklerini gosteren ve nay-
lonlar olarak adlandinlan sentetik poliamitler bulunmu§tur.
En onemli naylonlardan biri naylon 6,6'dir. Naylon 6,6 alti karbonlu dikarboksilik
asit (adipik asit) ve 6-karbonlu diaminden (heksametilendiaminden) elde edilebilir. Ti-
868
B.l Poliamitler 869
cari uretimde bu iki maddenin e§deger oranlarda tepkimeye girmesi saglanarak 1 : 1 tuz
uruniinun olu§umu saglanir.
O O
«HOC-(-CH 2 ^COH + /tH 2 N-eCH 2 ^NH, ►
Adipik asit Heksametilendiamin
<)
n -OC-fCH 2 i;C-0- HjN-eCHj-feNH,
1 : 1 tuz (naylon tuzu)
- (polimerle§me)
<)
o
()
oc-ecH 2 ^c- L NH-ecH 2 -^NH— c-ecH 2 ^c :
i-NH-tCH^NH, + (2/7 - 1) H 2
Naylon 6,6
(poliamit)
Daha sonra 1 : 1 tuzun (naylon tuzu) 270°C'a 250 psi (pounds persquare inch) basinc
O
altinda lsitilmasiyla polimerle§me gercekle§tirilir. Tuzlann — C— O" ve NH 3 + grup-
lan arasinda olan kondensasyon tepkimeleri sonucu su molekulleri aynlarak poliamit-
ler olu§ur.
Bu yontemle elde edilen naylon 6,6'nin molekiil kiitlesi yakla§ik 10.000, erime nok-
tasi ise 250°C'dur. Eritildiginde eriyiginden egirilerek lif §ekline d6nu§tiiriilebilirler. Lif-
ler daha sonra ilk uzunluklarmin dort kati kadar gerilirler. Bu, poliamit molekulleri ni
lif eksenine paralel olacak §ekilde yonlendirir ve kom§u zincirler Uzerindeki
— NH — ve C=0 gruplan arasinda hidrojen baglarmin olu§umuna imkan saglar. "So-
guk cekme" olarak adlandinlan bu germe liflerin kuvvetini artinr.
Baska bir naylon tipi de naylon 6'dir ve e-kaprolaktamin halka acilma polimerles,-
mesi sonucu olu§abilir.
O O
H,0
o
-OC-eCH 2 l5-NH3 +
£-KaproIaktam
(bir halkali amit)
— NH
If
Q
-t-CH^NH — C -r-CH 2 -)s-NH - n C
Naylon 6
Bu yontemde e-kaprolaktamin su ile tepkimeye girmesi saglanir, boylece bazi e-
kaprolaktam molekulleri £-aminokaproik asite donu§iir. Daha sonra bu kan§imin
250°C'da lsitilmasi suya ortamdan uzakla§tirir, £-kaprolaktam ve £-aminokaproik asiti,
poliamidi olu§turmak iizere tepkimeye sokar. Naylon 6 da eriyiginin egirilmesiyle life
donusturulebilir.
Naylon 6,6 uretimindeki ham maddeler a§agida gosterilen bircok yolla elde edilebilir. "<
Adipik asit ve heksametilendiaminin her birinin sentezi icin denklemler yazimz.
Boliim I Sin basjangicin-
daki resim naylon lif iire-
timini gdstermektedir.
Problem B.l
870 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
10J
(a) Sikloheksanon ► adipik asit
(b) Adipik asit -^% tuz -^ C 6 H, 2 N 2 2 ^^>
C fi H x N,
4H,
*™™ katalizor
,„„..,. CI, 2 NaCN H,
(c) 1,3-Butadien ►C 4 H 6 C1 2 ► CgH^N
-► heksametilendiamin
- Ni
4H,
^ , ■ , . 2 HC1 2 NaCN
(d) Tetrahidrofuran ► C 4 H 8 C1 2 ►
C 6 H S N? , ■ "... ► heksametilendiamin
° ° - katahzor
C fi H R N,
4H,
kaializor
7* heksametilendiamin
B.2 POLIESTERLER
En onemli poliesterlerden biri poli(etilen tereftalat)tir, bu polimer piyasada Dakron, Te-
rilen ve Milar adi altinda pazarlanmaktadir.
()
-O— CH,CH,— O— C
C— O — CH,CH 7 — O
Poli(etilen tereftalat
(Dakron, Terilen veva Milar)
Poli(etilen tereftalat) etilen glikol ve tereftalik asitin dogrudan asit katalizli esterle§-
mesinden elde edilebilir.
HO— CH,CH,— OH + HO— C
C — OH
HA
Poli(etilen tereftalat)
Etilen glikol
Tereftalik asit
H 2
Poli(etilen tereftalat)in bir ba§ka sentez yontemi bir esterin diger bir estere donu§tii-
ruldugu transesterle§me tepkimesidir. Ticari sentezler iki transesterle§me tepkimesi i?e-
rir. Birinci tepkimede dimetiltereftalat ve a§iri etilen glikol bir baz katalizor varhginda
200°C'a kadar lsitihr. Kan§imin damitilmasi sonucu metanol (kn 64,7°C) uzakla§tmlir
ve yeni bir ester olu§ur. Bu ester iki mol etilen glikol ve bir mol tereftalik asitten olu§-
mu§tur. Bu yeni ester daha yiiksek bir sicakhga (~ 280"C) isitildiginda, etilen glikol (kn
198°C) damitihr ve polimerle§me (ikinci transesterle§me) olur.
Dimetil tereftalat
O
C — OCH, + 2 HO— CH 2 CH 2 — OH
Etilen glikol
O O
baz
200 C
HO— CH.CH,— O— C
C— O— CH 2 CH 2 — OH + 2 CHjOH
B.2 Poliesterler 871
n HO— CH,CH ? — O
C— O— CH,CH,— OH
280 C
C— O— CB>CH,— O
+ n HO— CH,CH,— OH
PolKetilen tereftalat)
Elde edilen poli(etilen tereftalat)in erime noktasi 270°C'dur. Lifin eritilip egirilme-
si Dakron veya Terilen olu§turur. Aynca Lif film haline de getirilebilir ve bu, piyasada
Milar olarak satihr.
Transesterle§me asit veya baz tarafindan katalizlenir. Transesterle§me tepkimesi kul- ■< Problem B.2
lanilarak dimetil tereftalatin etilen ile lsitilmasiyla olu§an (a) baz katalizli tepkime,
(b) asit katalizli tepkime icin uygun birer mekanizma yaziniz.
Kodel diger bir tiir poliesterdir ve ticari ttriin olarak cokca kullanihr.
/O O
< Problem B.3
C— O— CH-
Kodel
CH,— O
Kodel de transesterle§me ile elde edilir. (a) Kodelin sentezi icin hangi metil ester ve
hangi alkol gereklidir? (b) Alkol, dimetil tereftalattan elde edilebilir. Bu sentez nasil
yapilir?
Ftalik anhidrit ve gliseroltin beraberce lsitilmasiyla bir poliester olu§ur, bu bile§ik -< Problem B.4
gliptal recinesi olarak adlandinlir. Gliptal re9inesi olduk5a serttir, giinkii polimer
zincirleri "9apraz bagh"dir. Gliptal recinesinin yapisinin bir kismini yaziniz ve capraz
baglanmanin nasil olu§tugunu gosteriniz.
Leksan yuksek molekiil kiitleli bir "polikarbonattir" ve bisfenol A'mn piridin ■< Problem B.5
varliginda fosgen ile kan§tirilmasindan elde edilir. Leksan igin bir yapi oneriniz.
CH 3 O
C
HO
OH
Bisfenol A
CI CI
Fosgen
Bilinen "epoksi recinesi" veya "epoksi yapistmcisi" genel olarak iki bile§enden "^
olu§ur ve bu iki bile§en bazen "refine" ve "sertle§tirici" olarak etiketlenir. Re9ine;
Problem B.6
bisfenol A'nin (Problem B.5) epiklorohidrinin.
H,C— CHCH,C1, asinsiyla olan
\/ "
O
872 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri
tepkimesinden uretilir. Tepkimeye, bir baz varhginda, diis.uk molekiil kiitleli polimer
elde edilinceye devam edilir. (a) Bu polimerin olasi yapisi nedir? (b) Epiklorohidrinin
a§insimn kullanilmasimn amaci nedir? (c) Sertlestirici genellikle
H 2 NCH 2 CH 2 NHCH,CH 2 NH 2 gibi bir amindir. Recine ve sertlestirici kan§tirildigi
zaman nasil bir tepkime meydana gelir?
B.3 POLiURETANLAR
Cretan, bir alkol ve bir izosiyanatin tepkimesinden olu§an bir tiriindtir.
O
R— OH + 0=C=N— R'
Alkol
Izosiyanat
O N
R'
Cretan
(bir karbamat)
V
Bu tepkime a§agidaki yolla gercekle§ir.
O
Oik
R— OH + C -
N= H R'
R'
O
R— O^ ^N :
R— O N=
f>H— A
R
H
R'
?
r c Y"
R'
Cretan, karbamat olarak da adlandinlir, ciinkti alkol (ROH) ve karbamik asitin
(R'NHC0 2 H) esteridir.
Poliiiretanlar genellikle dioliin, diizosiyanat ile tepkimesinden elde edilir. Diol,
— L'HiUH son gruplan buialfaiFtVpiiTDu- ponesterriir. Diizosyanat ise genellikle toluen
2,4-diizosiyanattir. :|!
0=C=N. ^N=C=0
HOC H,— polimer -< H oil +
Toluen 2.4-
dii/osiyonat
O O
Nil— C <>< H. polimer— (II, O — C—NH
CH,
Poliurelan
m B.7 >■ Tipik bir poliiiretan a§a|idaki yontemle elde edilebilir. Adipik asit, etilen glikoliin
asirisiyla polimerle§tirilir. 01u§an poliester daha soma toluen 2.4-diizosyanatla et-
kile§tirilir. (a) Politiretanm yapisim yazmiz. (b) Poliester uretiminde etilen glikoliin
a§insi nicin kullanilmistir?
*Toluen 2,4-diizOsiyanat zehiiii bir kimyasaldn ve poliiirctan sentezinde cali$an igfilerde akui solunum yet-
mezlieine neden olur.
B.4 Fenol-Formaldehit Polimerleri 873
Poliiiretan kopukler yastik ve dolgu maddesi olarak kullanilir. Poliiiretan,
diizosiyanatlann polimerle§mesi esnasinda tepkime ortamina az miktarda suyun
katilmasiyla uretilir. izosiyanat gruplanndan bazilan su ile tepkimeye girerek karbon
dioksit olu§turur ve bu gaz, kopuk olu§turucu bir madde olarak davramr.
R— N=C=0 + H 2 ► R— NH 2 + C0 2 t
B.4 Fenol-Formaldehit Poljmerleri
Ilk sentetik polimer (veya recine) Bakalit olarak bilinir. Bakalit, fenol ve formaldehitin
■kondensasyon tepkimesi sonucu olu§ur; tepkime asit veya bazla katalizlenir. Baz ka-
talizli tepkime muhtemelen burada gosterilen genel yontemle ger5ekle§ir. Tepkime fe-
nol iin orto ve para konumlannda meydana gelebilir.
CH,
Bakalit
874 Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri
Genellikle, polimerlesme iki a§amada olu§ur. Ilk polimerle§mede dii§iik molekul kiitleli,
eriyebilir polimer olu§ur ve bu rezol olarak adlandinlir. Rezol eritilerek istenilen §ekle
donii§turiilebilir, ve daha ileri polimerle§me ile olduk^a fazla ?apraz bagh olan ve eri-
tilemeyen 90k yiiksek molekul kutleli polimer olu§ur.
Problem B.8 ► /?-Krezol gibi bir para-substitiie fenol kullanilarak bir fenol-formamit polimeri
olu§turulur. Bu polimer "termosettinng"den daha 90k termoplastik'ivc. Bu polimer
eritilebilir. Bunun nedenini a9iklaymiz.
Problem B.9 > Fenol ve formaldehitin asit katalizli polimerlesmesinin genel mekanizmasim gos-
teriniz.
B.5 ?AGLAYAN POLJMERLER
Polimer kimyasinda son yillarda yapilan en onemli sentezlerden biri yiiksek molekul
kutleli, simetrik, olduk9a dallanmi§ polifonoksiyonel molekul yapisinda olan polimer-
lerin sentezidir ve 9aglayan (Ing. Cascade) polimerler olarak adlandinhrlar. G. R.
Newkome (South Florida Universitesi) ve D. A Tomalia (Michigan Molekiiler Enstitiisu)
ara§tirmalarini bu alanda geli§tirmi§lerdir.
CH„0„C CO,CH,
NC
,CN
HO-
Y
-OH
0-
Y
-0
(ii)
HO-
J V
1
%76
-OH
H0 2 C
NC
0—
0—
0-
X
J \
2
-0
"0
-0
C0 2 H
%85
CN
c
(iv)
>%95
CHgOjC C0 2 CH 3
3
C0C1
H0 2 C COjjH C10C C0C1
4 5
COJEt
(iii)
%74
OH . s /-0 /-0
(1)
H * N ^- ° H H ^* h = n -v °^cn isr a < N ^
CO„Et
C0 2 Et
§ekil B.I Bir gaglayan polimerinin ba§langic. maddelerinden sentezi. Reaktifler ve §artlar:
(i) CH 2 =CHCN, KOH, p-dioksan, 25°C, 24 saat (ii) MeOH, kuru HCI, geri sogutucu altin-
da kaynatma, 2 saat, (iii) 3 N NaOH, 70°C, 24 saat (iv) SOCl 2 , CH 2 C1 2 , geri sogutucu altin-
da kaynatma, 1 saat, (v) EtOH, kuru HCI, geri sogutucu altinda kaynatma, 3 saat (Newkome,
G. R.; Lin, X. Macromolecules 1991, 24, 1443-1444'ten uyarlanmi§tir.)
B.5 £aglayan Polimerler 875
R-
NHOC-
0"\ .NHOC
.CONH
CONH
R-
R-v
•P /° o-
R
NHOC
Or
NHOC'
NHOC
NHOC-
NHOC
R
R-
P o
R
9 R = COjjCHjCHg
10 R = COOH
O^-T^NHOC-
OS
NHOC
CONH
R
R
X
R
CONH
CONH
CONH
'conh r°
be:
o
CONH
«
CONH
CONH
jjC^R
CONH
R
11 R = CO,CH,CH 3
12 R = COOH "
13 R = CONHC(CH,OCH,CH 2 CO,CH,CH 3 ) 3
14 R = CONHC(CH 2 OCH 2 CH 2 C0 2 H) 3
15 R = CONHC[CH 2 OCH 2 CH 2 CONHC(CH 2 OCH 2 CH 2 C0 2 CH 2 CH 3 ) 3 ] 3
§ekil B.2 £aglayan Polimerler (Newkome, G.R; Lin X. Macromolecules 1991, 24,
1443-1444'ten alinmi§tir.)
876 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve TUrevleri
§u ana kadar gordiigiimuz biitun polimerler kaginilmaz olarak, homojen degildirler.
Bunlar ne kadar tekrarh monomerik ortak birimli molekullerden olussa da polimerle§-
me tepkimelerinden elde edilen maddenin molekiil kutleleri degi§iklik gosterir (ve bii-
yiikliikleri de degisjr). Buna kar§m caglayan polimerler, e§it kiitle ve biiyukliikte
molekullerden meydana gelen polimerleri olu§turmak iizere sentezlenebilirler.
(^aglayan polimerlerin sentezi, bir, iki, iic hatta dort yonlii dallanmasina sebep olan
ana yapimn olu§masiyla basjar. Bu ana molektilden ba§lamak iizere ardi§ik tepkimeler-
le tabakalar (caglayan kiireleri denir) ilave edebilir. Her bir yeni kiire bir sonraki kii-
renin baglanacagi dallanma noktalannin sayisim artinr (genellikle U9 kati). Bu 9ogalma
etkisinden dolayi 90k biiyiik molekuller 90k kisa siirede olu§abilirIer.
§ekil B.l ve B.2 dort yonlii bir 9aglayan molekiiliiniin nasil olu§tugunu gostermek-
tedir. Biitiin bu tepkimeleri daha onceleri yakindan incelemi§tik. Ana molekuliin olu§u-
mundaki ba§langi9 maddesi dallanmi§ bir tetraoldiir, (1). Birinci basamakta (i); 1,
propennitril (CH 2 =CHCN) ile siyanoetilleme denilen bir konjuge katilma vermek iize-
re tepkimeye girer ve 2'yi olu§tunar. 2, Metanol ve asit ile etkile§tirilerek [basamak (ii)]
siyano gruplan metil karboksilat gruplarma d6nii§turiilur. (Siyano gruplanni hidrolizle
karboksilik asitlere doniistiirmek ve sonra esterle§tirmek yerine bu i§lem tek basamak-
ta aym sorucu verir.)
(iii). Basamakta ise ester gruplan hidrolizlenir ve (iv). basamakta karboksil grupla-
n a9il kloriirlere donii§tiirulur. 5 nolu bile§ik ana yapi blogudur.
Bir sonraki 9aglayan kiiresinin olu§umunda kullamlan bile§igin sentezi 6— >7— »8 (si-
yanotillemeyi esterlesme izler) sirasini takip eder. Ana bilesjk 5'in a§in aminle, 8, tep-
kimesi 12 yiizey ester grubu ta§iyan 9 bile§igini verir (kolayhk olmasi i^in [12]-esteri
denir). Bu basamagin onemi 5 ve 8'in dort molekiilu arasinda amit koprusiiniin olu§ma-
sidir. [12]-esteri, 9, hidrolizle [12]-asidi (10) verir. 10 bilesjgi 8 ile, disikloheksilkarbo-
dimit (Altboliim 18.8E) kullanilarak. [36]-esterin olu§umuna neden olan amit olu§umunu
yiirutmek i^in etkile§tirilir. [36]-ester 11, daha sonra, 8 ile tepkimeye sokularak yeni bir
9aglayan molekulu, [108]-ester verebilecek olan [36]-aside, 12, hidrolizlenir.
Bu adimlann tekrar edilmesi sonucunda molekiil kiitlesi 60.604 olan bir bilesjk, 15,
yani [324]-ester olu§ur. Her bir adimda 9aglayan molekiilleri izole edilip ayn§tirihr ve
yapilan aydinlatilrx. Her bir adimdaki urunlerin veriminin %40-60 olmasi ve ba§langi9
maddelerinin ucuz olmasi bu yontemi, geni§ homojen yapih kiiresel polimerlerin sen-
tezinde onemli kilar.
/3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve
Tepkimeleri: Enolat Anyonlanyla llgili Daha
Fazla Kimyasal Bilgi
Sahte Bile§ikler
Kimyasal "sahtekaf'lann 90k onemli rolleri vardir. Biyokimyada dogal bile§ikler gorii-
numiindeki molekiiller bir enzimin fonksiyonunu degi§tirerek ya da alici bolgesini ka-
patarak 90gu zaman onemli etkilere neden olurlar. Bir ornek olarak (yukandaki §ekilde
goriilen) 5-florourasil verilebilir. Bu bile§ik DNA sentezinde kullarnlan bir dogal me-
tabolit olan urasili maskeledigi igin kanser tedavisinde kullarnlan bir ila9tir. Timidilat
sintaz enzimi, 5-florourasilin dogal bir substrat oldugunu sanarak urasil yerine yanh§-
likla ona etki eder. Bu sahte bile§ik enzim i9erisine sizdiktan sonra normal mekanizma-
sini devam ettirir ve timidilat sintaz iizerinde geri d6nii§iimii olmayan bir hasara yol a9ar.
Bu olay DNA sentezini onler. Daha sonra, "Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Subst-
ratimn Kimyasi" kisminda siirecin degi§ik yonlerini inceledigimizde, timidilat sintazin
etkinliginin giderildigi mekanizmamn bir konjuge katilmayi (Micheal katilmasi benze-
ri, Altboliim 17. 9B ve 19.9), bir imin ile bir enolatin tepkimesini (Mannich tepkimesi
877
benzeri, Altboliim 19. 10) ve bir flor atomu tarafmdan bloke edilmi§ E2-tiirii aynlma tep-
kimesini i9erdigini gorecegiz.
Kimyasal sahtekarlar sentetik e§degerleri kadar yararlidirlar. Sentetik e§deger, bir tirii-
ne katildiginda bir oncii tipten geldigi gdriinumiinii veren bir yapiya sahip reaktiftir. Bu
madde bir reaktant oldugunda gergekten farkh bir yapisal kaynaga sahiptir. Etilasetoase-
tat ve dietilmalonattan elde edilen anyonlar ile aseton ve asetik asitten elde edilen eno-
lat nukleofilleri sentetik e§degerlere iki ornek olu§tururlar. Enaminler sentetik e§degerlerin
diger bir tipidir. Enaminler alkenil aminlerdir ve tepkimelerde enolat gibi davramrlar.
Diger sentetik e§degerler "polarla§manm yon degi§tirmesini" saglayarak yaniltmaya ka-
tilirlar. Ditiyoasetallerden elde edilen karbanyon polarla§mada yon degisjmi saglamak
icin kullamlan e§deger sentetik maddelere ornektir. Ditiyoasetallerden meydana gelen
karbanyonlar elektrofilden 90k niikleofilik karbonil karbon atomu icin kimyasal bir ya-
mltma saglar. Bu bdliimde biitiin bu sentetik e§degerlerin gizli, bilinmeyen taraflarmi
a^iklayacagiz. 5-Florosil kimyasal "sahtekanmn" timidilat sintazi nasil engelledigini go-
recegiz.
19.1 Giri§
, ',19.2 Claisen
Kondensasyonu: /5-Kett
Esterlerin Sentezi
19.3 Aseto Asetik Ester
Sentezi: Metil Ketonlann
(Siibstitiie Asetonlar)
Sentezi
19.4 Malonik Ester
Sentezi: Siibstitiie Asetik
Asitlerin Sentezi
19.5 Aktif Hidrojen
Bile§iklerinin Daha ileri
Tepkimeleri
19.6 Ester veNitri
Dogrudan Alkillenmesi
19.7 1,3 Ditiyanlann
Alkillenmesi
- 19.8 Knoevenagel
Kondensasyonu
-19.9 Michael
Katilmalan
19.10 Mannich Tepkimesi
19.11 Enaminlerin
Sentezi: Stork K nam in
Tepkimeleri
19.12 Barbituratlar
19.1 GiRi§
Iki karbonil grubu arasinda doymu§ bir karbon atomu olan bilesjklere /3-dikarbonil bi-
le§ikleri denir. Bu bile§ikler organik sentezlerde son derece yararli ve gerekli reaktif-
lerdir. Bu bolumde /3-dikarbonil bilesiklerinin bazi elde edilis, yontemlerini ve onemli
tepkimelerini inceleyecegiz.
O O
— C— C— C—
R— C— C— C— OR'
RO— C— C— C— OR
/3-Dikarbonil sistemi /3-Keto ester (Altboliim 19.2) Malonik ester (Altboliim 19.4)
/3-Dikarbonil bile§iklerinin kimyasinda, iki karbonil grubu arasindaki karbona bag-
li protonlann asitligi onemi rol oynar. Bu protonlarin pK a degeri 9-11 arasmdadir ve
enolat olu§turmalan i^in alkoksit kuvvetinde bir bazla etkile§tirilmeleri yeterlidir.
O O
_|_ c _ c _ -^ -c-C-C- + HOR
H
pK u = 9-ll
Bu boliimiin ba§mda. bu protonlarm asidik ozelliklerinin, Claisen sentezi (Altboliim 19.2)
denilen bir tepkime iizerinden ^3-dikarbonil bile§iklerinin sentezine nasil imkan sagla-
digim gorecegiz.
O
H— C— C— OR
H
(I) NaOR. R— C— OR
(2) H,0 +
>R'
O O
C— C — C— OR
H
HOR
Bu bolumde daha soma asetoasetik ester sentezlerini (Altboliim 19.3) ve malonik ester
sentezlerini (Altboliim 19.4) ogrenecegiz. Bu sentezler /3-dikarbonil bilesjklerinden olu-
§an enolatlann alkillenme ve adenine tepkimelerini igerir.
878
()
o
19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterin Sentezi 879
O O
I II (1) NaOR
G— C— C— C— OR ► G — C— C— C— OR
H
(2) R — X
veya acilleme)
-►G — C — C— C— OR
R
Asetoasetik ester sentezi, G = CH,
Malonik ester sentezi, G = RO
Diger bircok yararli tepkimeyle benzer tiirde kimyasal sentezler yapilabilir (Altboliim
19.5). Bu tiir sentezlerden biri de Knoevenagel kondensasyonudur (Altboliim 19.8).
Bu sentezlerde tekrar tekrar ortaya cikan ozelliklerden biri burada anlatacagimiz (3-
keto asitlerin dekarboksilasyonudur:
O ()
II I II
G— C— C— C— OH
I
R
o H -o
( -
/\
^
o
R
O
G— C— C— H+ CO,
R
(Altboliim 18.11)
Altboliim 18.1 1 'de gordugumuz gibi bu dekarboksilasyonlar tlimli §artlarda gercekle§ir
ve dekarboksilasyonun kolay olu§u bu boltimde inceleyecegimiz tepkimeleri cok yarar-
li kilar. Yukandaki tepkimede G metil grubu ise sentez sonucu substitue asetonlar (me-
til ketonlar) elde edilir. Eger yukandaki tepkimede G bir karboksilik asitin hidroksil
grubu ise (hidroliz basamagindan once bir esterin alkoksi grubu olabilir) substitue ase-
tik ashler elde edilir.
19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterlerjn
Sentezi
Etil asetat, sodyum etoksit iie tepkimeye girdiginde kondensasyon tepkimesine ugrar.
Asitlendirmeden sonra iirun bir keto ester, etil asetoasetatir (yaygin olarak asetoasetik
ester olarak adlandinlir).
O
I NaOCH,
2 CH,COC,H, '— ►
O O
CH,CCHCOC 2 H,
Na +
Sodyoasetoasetik
ester
+ C,H,OH
(damitmayla
uzakla§tirdir)
O
HCl
O
CH,CCH,COC 2 H 5
Etil asetoasetat
(asetoasetik ester)
(%76)
Bircok esterde de gozlenen bu tiir kondensasyonlar Claisen kondensasyonlun olarak
bilinir. Aldol kondensasyonunda oldugu gibi (Altboliim 1 7.4) Claisen kondensasyonunda da
880 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
tepkime, bir molekulun a-karbon atomu ile diger molekulun karbonil grubu arasinda
gercekle§ir.
O
NaOCH,CH,
2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 COC 2 H5 ^^>
Etil pentanoat
1'
Na +
O O
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C— C— COC 2 H 5 - « in it 1
CH 2
CH 2
CH 3
CH 3 CO;,H
o o
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C— CH — COC 2 H 5
CH 2
CH 2
CH,
(%77)
Bu orneklerde net tepkime sonuclanna baktigimizda kondensasyon i9eren her iki
tepkimede de esterlerden birinin a-hidrojenini kaybederken digerinin etoksit iyonu kay-
bettigini goriiriiz, yani
O O
R— CH 2 cPoCjHr+ HJ— CHC— OC 2 H 5 !'? ^ ; " 5 ►
(2) U 3 Q*
R
(R, H olabilir)
O O
R— CH 2 C— CHCOC 2 H 5 + C 2 H 5 OH
R
/3-keto ester
Bunlann nasil oldugunu, mekanizmasim incelersek anlayabiliriz.
Claisen kondensasyonunun ilk basamagi aldol katilmasina benzer. Etoksit anyonu
esterin a-protonunu kopartir. Esterin a-protonlan aldehit ve ketonlannki kadar asidik
olmamasina ragmen olu§an enolat anyonu benzer yolla rezonansla kararh kihnir.
O
I . Basamak RCH— COCH, + • OCH,
%\
RCH-xCOC,^
C,H 5 OH
:0=-
RCH=COC 2 H 5
Ikinci basamakta, enolat anyonu ikinci ester molekuliiniin karbonil karbonuna atak
yapar. Bu noktada Claisen kondensasyonu ve Aldol katilmasi farkhlik gosterir, ve bu
farklilik anlasilabilir boyuttadir. Aldol tepkimesinde niikleofilik atak sonucu kahlma;
19.2 Claisen Kondensasyonu: jS-Keto Esterin Sentezi 881
Claisen kondensasyonunda ise katilma-aynlma olur.
"o- '& ■o-i -'o-
/-> N II K II
2. Basamak RCH,C <-"-"* + " = CH— COC.H, *^^ RCH,C— CH— COC,H,
" \ I Ity I
oc,h 5 R c,h 5 o= R
I 1
•o- -o'-
RCH,C— CH— COC 2 H 5
R
+ : OC 2 H 5
Bu ikinci basamagin iiriinleri bir /3-keto ester ve bir etoksit iyonu olmasina kar§in bu
noktaya kadar olan toplam dengenin yonii basjangic maddeleri Iehinedir. Eger tepkimede
bu basamak son basamak olsaydi oldukca az iiriin olu§urdu.
Claisen kondensasyonunun son basamagi etoksit iyonu ve /3-ketoesterler arasinda
meydana gelen bir asit-baz tepkimesidir. Bu basamak igin dengenin yonii iiriinler
yoniindedir ve iiriinler yoniine daha fazla kaydirmak icin tepkime ortamindan etonol
damitilir.
OHO
II \% II
3. Basamak RCH,C— C— COCH, + = OC,H,
I
R
P -Keto ester Etoksit iyonu
(daha kuvvetli asit) (daha kuwetli baz)
o -o-
RCH,C— C— COC 2 H 5 + t\H 5 OH
R
/>- Kel o ester anyonu Etanol
(daha zayif baz) (daha zayif asit)
(3-Ketoesterler etanolden daha kuvvetli asittirler. Bunlar, etoksit iyonlanyla kanti-
tatif olarak tepkimeye girerek etanol ve /3-keto esterlerin anyonlanni verirler. (Bu tep-
kimede denge saga kayar.) /3-Keto esterler normal esterlerden daha fazla asidiktirler,
ciinkii onlann enolat anyonlan rezonans ile cok daha fazla kararli kilimrlar: Enolat
iyonlannin negatif yiikii iki karbonil grubu arasinda dagilir.
Jo'- 'o'- =6:- Jo'- O' ibf
t\\ r , II KU/ll II I
RCH,— C— C— COC,H 5 «— ► RCH,— C=C— COC 2 H ; <— *• RCH,— C— C=COC 2 H 5
. R R R .
' y '
5- 5-
O O
RCH,— C— C— COC,H 5
R
Rezonans melezi
882 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Claisen kondensasyonunun 1-3. basamaklarindan sonra tepkime kan§itnina asit Ha-
ve edilir. Bu Have anyonun hizh bir §ekilde protonlanmasini saglayarak /3-keto esteri,
dengede keto ve enol §ekillerinin kan§imi haline getirir.
6 b o o
4. Basamak RCH 2 — C— E— COC 2 H 5 ^ } » RCH,— C— CH— COC 2 H 5
R R
Keto yapisi
OH O
RCH 2 — C=C— COC 2 H 5
R
Enoi yapisi
Bir ester ve bir alkoksit anyonu arasinda bir tepkime yapilmak istendiginde alkok-
sit grubu ile esterin alkoksil grubunun aym alkil grubunu icermesi olduk?a onemlidir.
Boylece (baz destekli ester hidroliziyle ayni mekanizmayla, alkoksitler ile meydana ge-
len Altboium 18.7B) transesterle§me olasihgi 6nlenmi§ olur. Etil esterler ve metil es-
terler bu tip sentezlerde en fazla kullanilan ester reaktantlandir. Etil esterler
kullanildiginda sodyum etoksit, metil esterler kullanildiginda sodyum metoksit kullani-
lir. (Bazi durumlarda ba§ka bazlar secilebilir fakat bunlan daha sonra tarti§acagiz.)
Sadece bir tane a-hidrojeni olan esterler genellikle Claisen kondensasyonu vermez-
ler. Normal Claissen kondensasyonuyla tepkime vermeyen esterlere ornek olarak etil
2-metilpropanoati verebiliriz.
Sadece bir tane
a hidrojen
CH,CHCOCH,CH, D t ni .
"i Bu ester Claisen
QY\ kondensasyonu vermez.
Etil 2-metilpropanoat
Mekanizma incelendiginde bu esterin nicin Claissen kondensasyonu vermedigi anla§i-
lacaktir. Sadece bir tane a-hidrojeni olan esterin ucuncti basamakta artik asidik hidro-
jeni kalmayacaktir, oysa bu hidrojen uctincu basamak tepkimesinin gerceklesmesi igin
gereklidir. (Altboliim 19.2 A'da 90k kuvvetli bir baz kullanilarak sadece bir ahidrojen-
li esterlerin /3-keto esterlere nasi! donugturuldiigiinu gorecegiz.)
Problem 19.1 V (a) Etil proponoat, etoksit iyonuyla tepkimeye girdiginde meydana gelen Claisen
kondensasyonunun biitiin basamaklarimn mekanizmasim yaziniz. (b) Tepkime ka-
n§imi as itlendirildigi zaman hangi urunler olu§ur?
Dietil heksandioat, sodyum etoksit ile tsitddiktan sonra tepkime kan§iminin hemen
asitlendirilmesiyle etil-2-oksasiklopentankarboksilati verir.
o
C 2 H 5 OC(CH 2 ) 4 COC 2 H 5 ^Hpf 2 " 5 *
Dietil heksandioat
(dietil adipat)
19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterin Sentezi 883
O O
COC 2 H 5
Etil 2-oksosiklopentan-
karboksilat
(%74-81)
Bu tepkime Dieckmann kondensasyonu olarak adlandinhr ve molekiil ici bir Claisen
kondensasyonudur. Kondensasyon icin a karbon atomu ve ester grubu ayni molekiilden
gelmektedir. Genellikle Dieckmann kondensasyonu be§ ve alti iiyeli halkalarin hazir-
lanmasrnda oldukca kullani§hdir.
i Tepkimesi i^in Bir Mekanizma
Dieckmann Kondensasyonu
EtO
H
,CH"
OEt
EtO
y y
-\ + ~OEt
Etoksil anyonu bir
a hidroje ni kopartir.
EtO U O"
W H O
OEt
Enolat iyonu /.incirin diger ucundaki
karbonil grubuna atak yapar.
+ OEt
OEt
Etoksik anyonu atdir.
OEt
Ctoksit anyonu iki karbonil grubu arasinda bulunan
asidik hidrojeni koparir. Yeglenen bu denge
tepkimeyi siirdiirur.
.:
HCI katilmasi anyunu In/la protonlar
ve son iiriinii olusturur.
(a) Dietil heptandioatin (dietil pimelat) Dieckmann kondensasyonu sonucu hangi ^ Problem 19.2
uriinleri elde edersiniz? (b) Dietil pentandioat (dietil gluterat) Dieckmann konden-
sasyonu vermez, bunun nedenini a9iklayiniz.
I9.2A C.apraz Claisen Kondensasyonu
(^apraz Claisen kondensasyonu (capraz aldol kondensasyonlari gibi) ester bilesjklerinden
birinin a-hidrojeni olmadiginda gercekle§ir; bu bile§enin a-hidrojeni olmadigindan eno-
884 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
lat iyonu olu§turamaz ve kendi kendine kondensasyon yapamaz. Ornegin etil benzoat
etil asetatla kondensele§erek etil benzoilasetat verir.
O O
Y\\a " " (l)NaOCH,
-COC,H 5 + CH 3 COC 2 H, (2)H;Q ,- =
Etil benzuat
(a hidrojeni yok)
CCH 2 COC 2 H 5
Etil benzoilasetat
(%60)
Etil fenilasetat dietil karbonatla kondenseleserek dietil fenilmalonati verir.
O
CR,COC,H, + CHcOCOCHs !S1 >
1 ^ " " (2) H-,0"
Etil fenilasetat
Dietil karbonat
(a karbonu yok)
Dietil fenilmalonat
(%65)
Problem 19.3
► Yukanda verilen iki capraz Claisen kondensasyon tepkimesinde iiriinlerin olu§umu-
nu gosteren tepkime mekanizmalarini yaziniz.
Problem 19.4 ^ A§agida verilen capraz Claisen kondensasyonlannm her birinden olu§masini bekle-
diginiz uriinler nelerdir?
(a) Etilpropanoat + dietil oksalat
1 1 ) NaOCH 2 CH 3
(2) H,0'
(b) Etil asetat + etil format
(l)NaOCH 2 CH 3
(2) H 3 +
Bu boliimiin ba§lannda gordugumiiz gibi yalmz bir a hidrojen atomu olan esterler
sodyum etoksitle /3-keto esterlere d6nu§turulemezler. Bununla beraber esterler, 50k kuv-
vetli bazlann kullanildigi tepkimelerle /3-keto esterlere d6nu§tiirulebilirler. Kuvvetli baz.
esteri hemen hemen kantitatif verimle enolat anyonuna d6nii§turur. Bu da, enolat anyo-
nunun bir acil klorur veya bir esterle etkile§tirilerek agitata donus.tiirulmesi saglar. Bu
teknigin bir ornegi 50k kuvvetli bir baz olan sodyum trifenilmetaniiriin kullamlmasidir
ve a§agida gosterilmi§tir.
O
CH 3 C— C— OC 2 H 5
CH 3
Na : C(C 6 H,).,
Ei,0
±+ CH,C— COC,Hs + H:C(Q,H S ),
©1
CH 3
—CI
O CH 3 o
C— C COC 2 H, + CI"
CH 3
Etil 2,2-dimetil-3-okso-3-fenilpropanoat
Q
19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Siibstitiie Asetonlar) Sentezi 885
I9.2B Diger Karbanyonlarm A^illenmesi
Ketonlardan turetilen enolatlar esterlerle Claisen kondensasyonuna benzer §ekilde niik-
leofilik yer degi§tirme tepkimesi verirler. A§agidaki birinci ornekte ketonla sodyum ami-
tin tepkimesinde iki anyonun olu§masi mumkiindiir. Ana iiriin birincil karbanyondan elde
edilen uriindiir. Birincil a hidrojen ikincil a hidrojenden daha asidiktir.
O O
CH 3 C(CH 2 ) 2 CH 3 "^S Na + - : CH 2 C(CH 2 ) 2 CH,
2-Pentanon
CH,(CH,),C
/
^\
O
OCjHj
o o
CH,(CH 2 ) I CCH 2 C(CH 2 ) 2 CH 3
4,6-Nonandion
(%76)
NaOC,H s
() o
O O
Na+ "owF ►
(%67)
Ba§langic maddeleri olarak esterleri, ketonlan, acil halojeniirleri vb. secerek a§agi- < Problem 19.5
daki bile§ikleri nasil sentezlersiniz?
CO,C 2 H 5
Keto esterler Dieckmann kondensele§mesine benzer halkalanma tepkimeleri verir- •< Problem 19.6
ler. A§agidaki tepkimede olu§an uriinii aciklayan bir mekanizma yazniiz.
O 9
O O
H 'I (1) NaOC,H,
CH 3 C(CH 2 ) 4 COC 2 H 5 (2)Ho r 5 »
CCH 3
2-Asetilsiklupentanon
19.3 Asetoasetik Ester Sentezj: Metjl
Ketonlarin (Substitue Asetonlar)
Sentezj
Altbolum 19.2'de gordugumiiz gibi etil asetoasetatin (asetoasetik ester) metilen proton-
Ian etanoliin — OH protonlanndan daha asidiktir, ciinkii, iki karbonil grubu arasinda
886 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
bulunurlar. Bu asitlik, baz olarak sodyum etoksit kullanilarak etil asetoasetatin olduk9a
kararh olan enolat anyonuna donii§tiiriilebilecegi anlamina gelir. Daha sonra niikleofi-
lik enolat anyonu bir alkil halojeniirle etkile§tirilerek alkilleme tepkimesi ger9ekle§tiri-
lir. Bu sentez asetoasetik ester sentezi olarak adlandinlir.
. . Na + . .
II II II II
CH 3 C— CH 2 — COC 2 H 5 + C 2 H 5 0-Na + *=+ CH 3 C— CH— C— OC 2 H 5 + C 2 H 5 OH
Asetoasetik ester Sodyum Sodyoasetoasetik
etoksit ester
R— X
1
•O* O'
II II
CH 3 C— CH— C— OC 2 H 5 + NaX
R
Monoalkilasetoasetik ester
Yukandaki tepkimedeki alkilleme bir S N 2 tepkimesi oldugundan en iyi verim, birin-
cil alkil halojeniirlerin (birincil allilik ve benzilik halojeniirler dahil) veya metil haloje-
niirlerin kullamlmasiyla elde edilir. Tepkime ikincil halojeniirlerle yapildiginda verimi
dii§uktur. U^iincul halojenurler sadece aynlma tepkimesi verirler.
Yukanda gosterilen monoalkillasetoasetik esterin hala olduk^a asidik bir hidrojeni
vardir. Eger istenirse ikinci alkilleme yapdabilir. Monoalkilasetoasetik ester asetoase-
tik esterden daha az asidik (nicin?) oldugu icin ikinci alkilleme yapdmak istendiginde
etoksit iyonundan daha kuvvetli baz kullanmak gereklidir. Yaygin olarak potasyum ter-
biitoksit kullamhr, 9iinkii sodyum etoksitten daha kuvvetli bazdir. Potasyum ter-biitok-
sitin hacimli bir grup olmasi nedeniyle transesterle§me tepkimesi meydana gelmez.
o K O
II II II • II
CH 3 C— CH— C— OC 2 H 5 + (CH 3 ) 3 CO-K + +=~+ CH 3 C— C— COC 2 H 5 + (CH 3 ) 3 COH
R R
Monoalkilasetoasetik Potasyum ter- R'— X
ester btitoksit
O R' O
CH 3 C— C— C— OC 2 H 5 + KX
R
Dialkilasetoasetik ester
Monosubstitiie metil ketonun (monosiibstitiie aseton) sentezinde sadece bir alkille-
me yapilir. Daha sonra mono alkil asetoasetik ester sulu sodyum veya potasyum hid-
roksit kullanilarak hidroliz edilir. Kan§imin daha sonra asitlendirilmesiyle bir alkil
asetoasetik asit olu§ur ve bu /3-keto asitin 100"C'a lsitilmasiyla dekarboksilasyon ger-
9ekle§ir (Altbolum 18.11).
" " suluNaOH " "
CH 3 C— CH— COQHs ► CH,C— CH— C— O Na
I ,s ' I
R R
Ester grubunun basit hidrolizi
o
19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Siibstitiie Asetonlar) Sentezi 887
O O
H,0 4
♦ CH 3 C— CH— C— O
H
R
^Y* CH 3 C— CH 2 — R + CO,
* V
Asillendirme p Keluasitin dekarboksillenmesi
A§agidaki 2-heptanonun sentezi bunun icin ozel bir ornektir:
II II ( I ) NaOC\H,/C,H,OH B II ( 1 ) seyrellik NaOH
CH,C-CH -COC 2 H 5 , 2)CH , tH , CH , CH , Br ' CI^C-CH-COQH, ^^ ►
Etil asetoasetat
CH 2
CH 2
CH 2
CH,
Etil biitilasetoasetat
(% 69-72)
O
(asetoasetik ester)
O
O
-CO,
CH 3 C— CH— C— OH _ m » CH 3 C— CH 2 CH 2 CH,CH,CH 3
2-Heptanon
(Etil asetoasetattan
toplam verim %52-61)
CH,
CH,
CH,
CH,
Eger amacimiz disiibstitiie aseton elde etmekse, birbirini izleyen iki alkillemeden sonra
iiriinu, dialkilasetoasetik esteri, hidroliz eder daha sonra da olu§an dialkilasetoasetik asi-
ti dekarboksile ederiz. 3-Biitil-2-heptanonun sentezi bu isleme ornek olarak verilebilir.
O O
CH,CCH ? COC,H 5
(1) NaOC,H 5 /C 2 H 5 OH
5 (2) CH,CH,CH 2 CH,Br
(birinci alkilleme)
O O
CH 3 CCHCOC 2 H5
<CH 2 ) 3
CH,
Etil biitilasetoasetat
(%69-72)
0) (CH 3 ),COK/(CH 3 hCOH
(2) CH,CH,CH,CH,Br
(ikinci alkilleme)
CH,
O (CH,),
CH,
O (CH,),
O
(1) seyrellik NaOH "
CH 3 C— C— C0 2 C 2 H 5 „ ►CH,C— C— C0 2 H
(CH,),
CH,
Etil dibiitilasetoasetat
(%77)
(2) H^cr
(hidroliz)
(CH 2 ) 3
CH,
-co 2
( dekarboksilleme )
> CH,C— CH(CH,) 3 CH,
(CH,),
CH,
3-6iitil-2-heptanon
888 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Verilen drnekteki her iki alkillemenin ayni alkil halojeniirlerle yapilmis, olmasina rag-
men sentezde gerekliyse farkh alkil halojeniirler de kullanilabilir.
Gordiigumiiz gibi. etil asetoasetat asagidaki genel formiillii siibstitiie asetonlarin (me-
til ketonlar) hazirlanmasinda yararli reaktiflerdir.
O OR'
II II I
H 3 C— C— CH 2 H 3 C— C— CH
R R
Bir monosiibstitiie aseton Bir disubstitiie aseton
Etil asetoasetat, a§agida gorulen asetonun enolatinin sentetik e§degeri (Altboliim 8.17)
olarak davranir. Asetonun enolatini olu§turmak mumkiin olmasina kar§in sentetik esde-
geri olan etil asetoasetatin kullanimi daha uygundur, cunkti etil asetoasetatin a-hidro-
jeni (pK u 9-11) asetonun hidrojenlerinden (pK a 19-20) daha asidiktir. Bu anyon
(asetondan) dogrudan olu§turulmak istenildiginde 90k daha kuvvetli baz kullamlmali ve
daha ozel §artlar uygulanmalidir (bkz. Altboliim 19.6).
O
H 3 C — C— CH— C— OC,H 5 H 3 C— C— CH 2 'nin sentetik e§degeridir
Etil asetoasetat anyonu
Problem 19.7 ► Sodyoasetoasetik esterin alkillenmesinin yan uriinleri, a§agidaki genel formiille ve-
rilen bile§iklerdir.
RO: O'
CH 3 C=CHCOC,H 5
Bunlann nasil olu§tuklanm a5iklayimz.
Problem 19.8 ► A§agidaki her bir bile§igi hazn-lamak icin asetoasetik ester sentezinin nasd kullanil-
digim gosteriniz: (a) 2-pentanon (b) 3-propil-2-heksanon ve (c) 4-fenil-2- butanon.
Problem 19.9 ► Genel olarak asetoasetik ester sentezinde, alkilleme basamagmda birincil halojeniirler
kullanildiginda en iyi verim olur, ikincil halojeniirlerle du§uk verim ger§ekle§ir ve
u^iinciil halojeniirler ise uygulamada hi? bir alkilleme iirunii vermez (a) Bunu a^ik-
layimz. (b) Sodyoasetoasetik ester ve ter-biitil bromuriin tepkimesinden hangi iiriin-
lerin olu§masini beklersiniz? (c) Yukarida yeni tanimladigimiz yolla yapilan
asetoasetik ester sentezinde bromobenzen bir arillendirme reaktifi olarak kullanila-
maz. Nicin kullandamaz?
Problem 19.10 > Claisen kondensasyonu sonucu olu§an uriinler, jS-keto esterlerdir. Bu ttriinlerin hid-
rolizi ve dekarboksilasyonu ketonlann sentezi i9in genel bir yontem verir. 4-Hep-
tanonun sentezinde bu teknigin nasd kullanildigini gosteriniz?
19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlarin (Siibstitiie Asetonlar) Sentezi 889
Asetoasetik ester sentezleri, halo esterler ve haloketonlar kullanilarak da yapilabilir.
a-Halo esterlerin kullantlmasi y-keto asitlerin eldesinde elveri§li bir sentez saglar.
Na +
oo oo V
II II II - II "
11 C,H,ONa ■ " " BrCH,C— OC,H t
CH,C— CH 2 — C— OC,H 5 —^ ► CH 3 C— CH— C— OC,H 5 ! ^
(l)seyi-eltikNaOH " " mi
CH 3 C— CH— C— OC,H s T-T7T7 ► CH,C— CH— C— OH
I 2 5 (2) H 3 4 3 I -CO,
CH,C — OC 7 H. CH,C— OH
2 || 5 2 H
o o
o
?
CH : C— CH 2 CH,— C— OH
4-Oksopentanoik asit
Yukanda verilen keto asidin sentezinde elde edilen dikarboksilik asit ozel bir §ekil- ^ Problem 19.1
de dekarboksilasyona ugrayarak
CH 3 CCH 2 CH 2 COH verir. CH,CCHCOH elde edilmez.
CH,
Bu sonucu a^iklayiniz.
Asetoasetik ester sentezinde a-halo ketonlann kullamlmasi y-diketonlann eldesi igin ge-
nel bir yontem saglar:
o Na+ O
CH,C-CH-C-OC,H s ► CH,C-CH-C-OC,H s ( ' » ^'^ Na0H ,
" ■ BrCHX'R " (2) H,0'
o CH 2
c=o
R
-co,
CH 3 C— CH— C— OH _ ► CH 3 C— CH 2 CH — C— R
Bury- diketon
CH,
c— o
R
890 Boliim 19 / /?-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Problem 19.12 ►" A§agidaki bilesjgi hazirlamak icin asetoasetik ester sentezini nasil kullanirsiniz?
O O
II II
CCH 2 CH 2 CCH 3
Asetoasetik esterden elde edilen anyonlar, acil kloriir veya acil anhidritlerle etkile§-
tirildiklerinde bir acilleme gercekle§ir. Acilleme tepkimeleri etanol icerisinde yapilamaz,
ciinkii her iki acilleme reaktifi de alkollerle etkiles.ir. Acilleme tepkimeleri DMF ve
DMSO gibi aprotik coziiculerle (Altbolum 6.14C) yapilmahdir. (Eger tepkime etanol
i9erisinde yapilsaydi, ornegin sodyum etoksit kullanilsaydi, acil kloriir hizli bir sekilde
etil esterlere doniisecek ve etoksit iyonlan notiirle§ecekti.) Aprotik coziiciiler icerisin-
de enolat anyonunu olu§turmak icin sodyum hidriir kullanilabilir.
O O
CH 3 — C— CH 2 — C— OC 2 H s
Na'rT
aprotik ^oziicii
(-H 2 )
Na +
O O
CH l-CH-C-OQH, RCC1 » CH 3 -C-CH-C-OC,H s W"^"-™ ,,
3 2 5 (-NaCl) " 5 (2) H 3 +
C=0
R
CH,— C— CH— C— OH 1SI > CH,— C— CH 7 — C— R
I -co,
' " Bir /3-diketon
R
/3-Dikarbonil bilesjklerinin elde edilmesinde Claissen kondensasyonu di§inda
kullamlabilen ba§ka bir yontem de asetoasetik esterlerin acillenmesini, bunu izle-
yen hidroliz ve dekarboksilasyon tepkimelerini icerir.
Problem 19.13 >• A§agidaki bile§igi asetoasetik ester sentezini kullanarak nasil sentezlersiniz?
O O
/Qj\-CCH 2 CCH 3
Asetoasetik ester, alkilleme tepkimelerine benzer bir §ekilde fenillenmez, ciinkii bromo-
benzen S N 2 tepkimesine [Altbolum 6.15 A ve Problem 19.9(c)] uygun degildir. Bunun-
la beraber, eger asetoasetik ester, bromobenzen ve iki esdeger mol sodyum amitle
etkile§tirilirse fenilleme, bir benzin mekanizmasi iizerinden (Altbolum 21.11) gercekle-
§ir. Net tepkime a§agida verilmis.tir:
19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Siibstitiie Asetonlar) Sentezi 891
O O
O O
sivi NH,
CH 3 CCH 2 COC 2 H 5 + C 6 H 5 Br + 2 NaNH 2 "► CH 3 CCHCOC 2 H 5
C 6 H 5
O O
II II
Malonik esterler \ROCCH-,COR/ de benzer yontemlerle fenillenebilirler.
(a) Asetoasetik esterin bromobenzen ve iki esdeger mol sodyum amitle fenillenme- ■<
si mekanizmasini basamak basamak gosteriniz. (Nicin iki e§deger sodyum amit ge-
rekir?) (b) Fenillenmis, asetoasetik esterin hidrolizi ve dekarboksilasyonu sonucu
hangi uriinii elde etmeyi beklersiniz? (c) Fenilasetik asiti malonik esterden nasd ha-
zirlansiniz?
Problem 19.14
Asetoasetik ester sentezinin diger bir §ekli, sivi amonyak icerisinde potasyum amit
gibi 90k kuvvetli bir baz kullamlarak bir asetoasetik esterin rezonans kararli dianyonu-
na d6nii§turiilmesini icerir.
••O- -O-
II II
CH 3 — C— CH 2 — C— OC 2 H 5
sivi NH,
■(&»
if
-c-
CH— C
'?> ..
OC 2 H 5
2K H
I
:0:
:0:
CH 2 = C — CH = C — OC 2 H 5
2K^
t
vb.
Bu dianyon, bir mol birincil (veya metil) halojeniirle etkile§tirildiginde ig tarafta bulu-
nan karbondan daha 50k ucta bulunan karbonda alkillenme gerceklesjr. Bu alkilleme
tepkimesinin bu §ekilde yonlenmesi, uctaki karbonyonun daha kuvvetli bazik (ve dola-
yisiyla daha fazla niikleofilik) ozellik gostermesinden kaynaklanir. Bu karbanyon daha
baziktir, cunkti sadece biti§ik bir karbonil grubu tarafindan kararli kilinir. Monoalkille-
me meydana geldikten sonra anyon, amonyum kloriir ilavesiyle protonlanabilir.
2K 4
O O
: CH 2 — C— CH— C— OC 2 H 5
R— X
- 1 sivi NH,
(-KX)
o
K
O
O
R— CH,— C— CH— C— OC,H,
NH.CI
-► R— CH 2 — C— CH— C— OC 2 H 5
H
892 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Problem 19.15 ^ A§agida verilen bilesjgin sentezi i?in etilasetoasetati nasil kullanabileceginizi gos-
teriniz.
O O
C 6 H 5 CH 2 CH 2 CCH 2 COC : H 5
19.4 Malonjk Ester Sentezj:
substitue asetik asitlerjn sentezi
Asetoasetik ester sentezini tamamlayan ve mono ve disubstitiie asetik asitlerin sentezin-
de kullanilan yararli bir yontem de malonik ester sentezleridir. Basjangic. maddesi
jS-dikarboksillik asidin diesteridir ve malonik ester olarak adlandinhr. En yaygin kulla-
nilan malonik ester dietil malonattir.
•o- -'o-
C 2 H 5 0— C— CH 2 — C— OC 2 H 5
Dietil malonat
(bir /3-dikarboksilik asit)
Malonik ester sentezi bircok yonden asetoasetik ester sentezine benzer.
Fepkime isin Bir Mekanizma
Substitiie Asetik Asitlerin Malonik Ester Sentezleri
1. Basamak Basjangic maddesi olan dietil malonat kararh bir enulat anyonu olu§turur:
•*o'- f &
C 2 H 5 0— C— CH— C— OC 2 H 5
M\ II ^1 M II I
C,H,0— C/rCH— C— OC 2 H 5 «-► C 2 H 5 0— C=CH^C— OC 2 H 5 <-* C 2 H 5 0— C— CH=C— OC 2 H 5
4- HOP H Rezonans-kararli anyon
2. Basamak Bu enolat anyonu bir S N 2 tepkimesiyle alkillenebilir,
O O
C 2 H 5 0— C— CH— C— OqHj ► C 2 H 5 0— C— CH— C— OC 2 H 5 + 2
-W^
+ ^R-X R
Enolat iyonu Monoalkilmalonik ester
ve eger sentezimizde gerekliyse, bu iiriin yeniden alkillenebilir:
19.4 Malonik Ester Sentezi: Substitiie Asetik Asitlerin Sentezi 893
O
O
ii II (CH,),ccr
C 2 H 5 0— C— CH— C— OC 2 H 5 4= — >
R
O R' O
C 2 H 5 0— C— C— C— OEt ► C,H 5 0— C— C— C— OC 2 H 5
R
R
Dialkilmalonik ester
3. Basamak Mono veya dialkilmalonik ester mono- veya dialkll malonik asite hidrolizlcnir ve siibstitiic
malonik asitler lu/li bir sekilde dckorboksile olurlar. Dekarboksilasyon sonucu mono- vera
disiibstitiie asetik asit olu§ur.
O
O
O
o
11 " (l)HO-.H,0
C,H 5 0— C— CH— C— OC,H 5 ,,, „ „_ ' » B< > (•-('II— C oil
(2) H,0^
R
Monoalkilmalonik ester
R
O ^O
HO C o
-co,
O R' O
/\
R H
O R' O
* H 2 C— C— OH
R
Monoalkilasetik asit
11 I " (l)HO-.H,0 " I "
C,H 5 0— C— C— C— OC,H, w „^ • » HO— C— C— C— OH -
(2) H,0^
R
Dialkilmalonik ester
R
H\
O O
HO C o
R R'
-co,
R' O
> HC— C— OH
R
Dialkilasetik asit
Malonik ester senteziyle ilgili iki ozel brnek, heksanoik asit ve 2-etilpentanoik asi-
tin a§agida verilen sentezleridir.
Heksanoik Asitin Bir Malonik Ester Sentezi
O O
O
11 " (l) NaOCJL I' "
C,H,0— C— CH,— C— OC,H, — ► C,H,0— C— CH— C— OC,H,
25 2 - 5 (2) CH,CH,CH,CH,Bi 2 5 | 2 D
CH,CH,CH 2 CH 2
Dietil biitilmalonat (%80-90)
H O
(1) %50 KOH, geri sogutucu alunda kaynatma "
— — — — — " — — -—7>CH,CH,CH,CH— CH— C— OH
(2)SeyreItik H,S()j, gen sogutucu altinda kaynatma (—CO-,) * -
Heksanoik asit {WIS)
894 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
2-Etilpentanoik Asitin bir Malonik Ester Sentezi
O
11 " ( I ) NaOCH,
C,H,0— C— CH,— C— OC,H s -- 1 -*
2 5 (2) CH,CH,I
(1) KOC(CH 3 ),
o o
II II
C 2 H 5 0— C— CH— C— OC 2 H 5
CH,CH,
Dietil etilmalonat
O
O
O
HO— C— C— C— OH
CH 3 CH,CH 2 CH,CH,
Etilpropilmalonik asit
11 " (l)HO-.H,0
* C ? H s O— C->C;— C— OC,H, —>
(2) CH,CH,l'H,l - " / \ 2 • (2)H 3 +
CH,CH,CH, CH 2 CH,
O
c c
HO C O
CH 3 CH 2 CH 2 CH,CH 3
Dietil etilpropilmalonat
180°C
O
> CH,CH,CH,— CH— C— OH
CH,CH 3
2-Etilpentanoik asit
Problem 19.16
>■ A§agidaki her bir bile§igin malonik ester sentezindeki butiin basamaklarini gosteri-
niz. (a) Pentanoik asit, (b) 2-metilpentanoik asit, ve (c) 4-metilpentanoik asit.
Malonik ester sentezinin iki farkh uygulamasi vardir. Bunlardan birinde iki e§deger
mol sodyomalonik ester dihaloalkanla tepkimeye sokulur. Birbirini izleyen alkillemeler
bir tetraester verir. Tetraesterlerin hidroliz ve dekarboksilasyonu sonucu dikarboksilik
asitler olu§ur. Bu senteze bir ornek olarak gliitarik asit sentezi verilebilir.
COC 2 H 5
C 2 H 5 OC
CH 2 I 2 + 2 Na +
" : CH —
COC 2 H 5
C 2 H 5 OC
o
\
/
coca
CHCHjC
H COC 2 H,
(I) suluHCl
(2) buharlajurma. isi
o
o
o
HOCCH 2 CH,CH 2 COH + 2 C0 2 + 4 C 2 H 5 OH
Gliitarik asit
(tetraesterden %80)
Ikinci uygulamada; sodyomalonik esterin bir e§deger moliiyle dihaloalkamn bir e§-
deger molii tepkimeye sokulur. Bu tepkime sonucu haloalkilmalonik ester olu§ur. Bu-
nun sodyum etoksitle etkile§tirilmesiyle molekiil i^i alkilleme tepkimesi gerceklesjr. Bu
yontemle 3-, 4-, 5-, ve 6- iiyeli halkalar elde edilebilir. Bu tiir senteze ornek olarak sik-
lobiitankarboksilik asit sentezini verebiliriz.
19.4 Malonik Ester Sentezi: Siibstitiie Asetik Asitlerin Sentezi 895
HC : Na + + Br— CH,CHXH,Br
(-Na»r)
/
C9H5OC
II
o
o
II
C 2 H 5 OC
HCCH 2 CH 2 CH 2 Br CW " Wa * »
C2H5OC
O
?
^-5>CH,— Br
t 2 ri 5 utv y<^
C'~ CH 2
/ \ /
C2H5OC CH,
O
o
C 2 H 5 OC x / Cn \
,C CH,
/ \ /
C2H5OC CH 2
O
hidroliz ve
dekarboksilleme
o
II / CH \
HOC— CH CH 2
CH 2
Siklobiitankarbuksilik asit
Daha once gordugiimiiz gibi malonik ester sentezleri mono ve dialkil asetoasetik asit-
lerin elde edilmesinde yararh bir yontemdir.
O
H,C— C— OH
R'
HC— C— OH
R R
Bir monoalkilasetik asit Bir dialkilasetik asit
Bu yiizden. malonik ester sentezi bize asetik asitin bir ester enolatinin veya asetik asit
dianyonunun sentetik e§degerini saglar. Bu gibi anyonlann dogrudan olu§umu da mtim-
kiindiir (Altboliim 19.6) fakat dietil malonatin a hidrojenlerinin daha kolay uzaklasb-
nlmasi sebebiyle sentetik esdeger olarak dietil malonatin kullamlmasi daha uygundur.
O
O
C 2 H 5 — C — CH — C — OC ; H 5
Dietil malunat anyonu
O
:CH 2 — C— OC 2 H 5
ve yapilarinin sentetik e§degeridir.
O
:CH,— C— 6:-
Ozel konu D*de bu anyonlann biyosentetik e§degerlerini gorecegiz.
896 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
19.5 AKTiF HlDROjEN BiLE§iKLERlNiN DAHA JLERi
TEPKJMELERI
Malonik ester, asetoasetik ester ve benzer bile§ikler, metilen hidrojenlerinin asitilikle-
rinden dolayi aktif hidrojen bilesikleri veya aktif metilen bilesikleri olarak adlandi-
nlirlar. Genellikle konu§mada aktif hidrojen bilesikleri denildiginde ayni karbon atomuna
bagli iki elektron ceken grubun bulundugu anla§ihr.
Z— CH 2 — Z'
Aktif hidrojen bilesjgi
(Z ve Z' elektron ceken gruplardir.)
Elektron ceken gruplar, a§agida verilen degi§ik siibstitiientler olabilir:
O O O O
— CR — CH —COR — CNR 2 — C=N —NO,
OOO O
— S— R — S— R — S— OR veya — S— NR 2
O
Aktif metilen bilesjklerinin pK a degerlerinin araligi 3 - 13'tiir.
Ornegin etilsiyanoasetat bazla tepkimeye girerek rezonans kararli bir anyon olu§turur.
•*o*- 'o'-
II baz *\ A II
:N=C— CH,— COEt _„_ »:N=C— CH— COEt
n
Etil siyanoasetat
i
7l9'
Ai /r->M
: N=C=CH— COEt
T : :-
:N=C— CH=COEt
Etilsiyanoasetat anyonlan da alkillenebilir. Bu anyonlar, izopropil iyodtir ile dialkil-
lenebilirler, ornegin;
HC C0 2 C 2 H 5 HC C0 2 C 2 H 5
'\ ffl + CH, C)C,H 5 ONa/C ; H,0 H > 'N^ ffl C,H 5 ONa/C : H ? OH „
/ 2 (2) H 3 0" / H,C
H,C CN H,C CN (2) /CHI
(%63)
H,C
C0 2 C 2 H 5
H 3 Cv Xft
CH— C— CH
/ I X
HjC ^ N CH 3
(%95)
19.6 Ester ve Nitrillerin Dogrudan Alkillenmesi 897
Ketonlann elde edilmesinde bir baska yol aktif hidrojen bile§igi olarak /3-keto siil-
foksit kullanimidir
O
IC— CH 2 — SR
Bir p -keto siilfoksit
(l)baz " Al-Hg N „
RC— CH,— SR' - „„ » RC— CH— SR' ^> RC— CH,— R"
2) K X |
R"
/3-Keto siilfoksitler ilk olarak anyona d6nii§tiiriiliirler ve daha sonra bu anyon alkillenir.
Bu basamaktaki uruniin aliiminyum amalgam (Al-Hg) ile etkile§tirilmesi sonucu kar-
bon-kiikiirt bagi kinlir ve yiiksek verimle keton olusur.
Antiepileptik ilac olan valproik asit, 2-propilpentanoik asittir (sodyum tuzu olarak "^ Problem 19.17
kullanihr). Valproik asitin bir ticari sentezi etilsiyano asetatla ba§lar. Bu sentezin
sondan bir onceki basamaginda dekarboksilasyon olur ve son basamakta nitrilin hid-
rolizi ger9ekle§ir. Bu sentezi gosteriniz.
19.6 Ester ve NiTRiLLERiN Dogrudan
Alkillenmesi
Altbolumler 19.3 - 19.5'te gordiigiimuz gibi, jS-keto esterleri ve diger aktif hidrojen bi-
le§iklerini alkillemek oldukca kolaydir. iki elektron ceken grup arasinda bulunan kar-
bon atomundaki hidrojenler oldukca asidiktirler ve etoksit iyonu gibi bir bazla kolayca
uzakla§tinlirlar. Ayni zamanda, esterler ve nitrillerin de /3-keto grubu icermemelerine
ragmen alkillenmeleri mumkiindiir. Bunun yapilmasi igin daha kuvvetli bir baz kulla-
nilmalidir. Esterler veya nitriller hizli bir §ekilde kendi enolat anyonlanna donu§ecek-
ler ve boylece, ester veya nitrilin tamaminin Claisen kondensasyonuna ugramadan kendi
enolatlanna d6nii§umii saglanacaktir. Aynca, nitril grubunun karbonuyla veya esterin
karbonil karbonuyla tepkimeye girmesini engelleyecek yeterlikte hacimli bir baz kulla-
nilmalidir. Ornegin boyle bir baz lityumdiizopropilamittir (LDA).
Lityum diizopropilamit, qok zayif bir asit olan diizopropilaminin (pA" ( , = 38) konju-
ge bazi oldugundan cok kuvvetli bir bazdir. Lityum diizopropilamit, diizopropilaminin
blitillityumla tepkimesi sonucu olu§ur. LDA'nin bir baz olarak kullanddigi tepkimeler-
de §ozucu olarak tetrahidrofuran (THF) ve 1 ,2-dimetiloksietan (DME) gibi eterler kul-
lanilir. (Diger sentezlerde LDA'nin kullanimi Altbolum 17.7'de aciklanmi§tir.)
Li +
C 4 H y : -Li + + \_/N\^ ^T 1 ^ \.Nr/ + C 4 H
10
Buiillit Mini Diizoprapilamin Lityum diizoprapilamit Biitan
pK a = 38 [LDA veya (/-C 3 H 7 ),NLi] pA„ = 50
898 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Esterlerin dogrudan alkillenmesi ile ilgili ornekler a§agida gosterilmi§tir: tkinci 6r-
nekteki ester bir laktondur (Altboliim 18.7C).
O
LDA
Li"
CH 3 CH 2 CH 2 — C — OCH 3 ^r> _CH,CH 2 CH— C — OCH 3 _
Metil biitanoat
LDA.
H THF
Biitirolakton
CHjCHj— I
O
CH 3 CH 2 CH — C — OCH3
CH,CH 3
Metil 2-etilbiitanoat
(%96)
,CH,
2-Metilbiitirolakton
(%88)
19.7 1,3-DiTiYANLARIN ALKJLLENMESi
*
1,3-Ditiyamn ayni karbon atomuna iki kiikiirt atomunun baglanmasi, o karbon iizerin-
deki hidrojen atomlannin bircok alkil karbon atomundaki hidrojenlere gore daha asidik
(pK a = 32) olmasina neden olur.
S V /S
A\
H H
1,3-Ditiyan
pK a = 32
C^unkii, kiikiirt atomlan kolayca polarlanir ve negatif yiiklii anyonun kararli kilinmasi-
na yardim edebilir. Genel olarak biitillityum gibi kuvvetli bazlar ditiyani anyonuna db-
nii§tiirmek icin kullanikr.
S^S + C 4 H 10
II il H Li +
S\/S + C 4 HgLi
1,3-Ditiyanlar tiyoasetallerdir (bkz. Altboliim 16.7C). Ditiyanlar bir aldehit ile 1,3-
propanditiyoliin, eser miktarda asit varhginda, etkile§tirilmesiyle elde edilirler.
O
RCH + HSCH 2 CH 2 CH 2 SH
H,0*
R H
H 7
Bir 1,3-ditiyan
1,3-Ditiyamn bir birincil halojenurle S N 2 tepkimeyle alkillenmesi ve daha sonra iiriiniin
(tiyoasetal) hidrolizi, aldehitin bir ketona donii§tiiriilmesi icin bir yontem saglar.
19.7 1,3-Ditiyanlann Alkillenmesi 899
Hidroliz, genellikle HgCl 2 kullanilarak ya metanol i9erisinde ya da sulu asetonitril iqe-
risinde gergeklestirilir.
O
(1) CJl^K-QH,,,) ^ I I HgCl,. CH 3 OH. H 2 Q ^ ^ ,
S^/S ( 2 ) R'cH,X(-LiX) S ^XT S (-HSCH 2 CH 2 CH 2 SH)
R H R CH 2 R'
Tiyoasetal Keton
Bu ditiyan sentezinde, bir aldehitin olagan bir tepkimesinin tersinin gergekle§tigine
dikkat ediniz. Normal olarak bir aldehitin karbonil karbon atomu kism! pozitiftir; elekt-
rofilik olarak davranir ve niikleofillerle tepkime verir. Aldehit, 1,3-ditiyana cevrilip bii-
tillityum ile etkile§tirildiginde ayni karbon atomu negatif yuklenir ve elektrofillerle
tepkimeye girer. Karbonil karbonunda polarlasmanin bu §ekilde degi§mesi umpolung
(Almanca'da polarlasmanin tersine donmesi) olarak adlandinlrr. Boylece 1,3-ditiyan
anyonu bir anyonik karbonil karbonunun sentetik e§degeri durumuna gelir.
o 8 -
L + (1) HSCH,CHXH,SH, HA
Aldehit R
Umpolung
1 ,3-Ditiyanin sentetik kullanimi E. J. Corey ve D. Seebach tarafmdan gergeklestirilmi§-
tir ve Corey-Seebach yontemi olarak adlandinhr.
(a) 1,3-Ditiyanin kendisini elde etmek icin hangi aldehiti kullanirsiniz? (b) Bir 1,3- -< Problem 19.18
ditiyan i bir ara iirun gibi kullanarak C 6 H 5 CH 2 CHO'yu nasil sentezlersiniz? (c) Ben-
zaldehiti asetofenona nasil donu§turursuniiz?
Corey-Seebach yontemi RCH 2 CH 2 R' yapismdaki molekullerin sentezinde de kul- *< Problem 19.19
lanilabilir. Bu nasil yapilabilir?
(a) Corey-Seebach yontemi a§agida verilen, oldukga gergin yapili metaparasiklo- -< Problem 19.20
fan olarak adlandinlan bir molekulun eldesinde kullamlmi§tir. A-D ara uriinlerinin
yapilan nedir?
2HSCH 2 CH 2 CH 2 SH^ (I) 2 C 4 H,Li
— ► A (L 14 H |g J> 4 ) -=r ►
l-Q-o*
HC V CH < 2 ) BrCH 2 -^ J^CH 2 Br
o o
hidroliz _ NaBH, _ „ „ „. , (1) 2TsCl
B (C 22 H 24 S 4 ) ► C (C 16 H l2 2 ) ** D (C 16 H l6 2 ) | 2) 2K oc(CH r) /
Bir metaparasiklofan
(b) B bilesjgi asm miktarda Raney Ni ile etkilestirildiginde hangi bile§ik elde edilir?
900 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
19.8 KNOEVENAGEL KONDENSASYONU
Aktif hidrojen bile§ikleri aldehit ve ketonlarla kondensele§ir. Bu tepkimeler Knoevena-
gel kondensasyonlari olarak bilinir. Bu aldol benzeri kondensasyonlar zayif bazlar ta-
rafindan katalizlenirler. A§agida bu tepkimeye bir ornek verilmi§tir:
CI
O O
II /p u \ \rij
CHO + CH^CCHoCOCHs Jh ™ ►
" * C,H,OH
CI
o
^ /COQHs
CH— CH
\
CCH 3
O
H,0
► CI
CH=C
o
/COC 2 Hs
\
CCH 3
O
(%86)
19.9 Michael Katilmalari
Aktif hidrojen bile§ikleri aym zamanda a,jS-doymami§ karbonil bile§iklerine konjuge
katilmalar yaparlar. Bu tepkimeler Michael katilmalari olarak bilinir ve Altboliim
17.9B'de aciklanmi§tir. Enolatlar gibi niikleofiller konjuge katilmalari vermeye egilim-
lidirler (Altboliim 17.9).
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Bir Aktif Hidrojen Bile§iginin Michael Katilmasi
Toplam Tepkime
CH 3 O
CH 3 C=CHCOC 2 H 5 +
O
II
/COC 2 H 5
CH 3 O
C 2 H s O~Na +
\ C,H,OH
COC 2 H 5 25°C
O
*CH 3 C— CH 2 COC 2 H 5
CH(C0 2 C 2 H s ) 2
(%70)
Mekanizma
1 . Basamak
C,H,0- + H— CH
2 5 N
o
COC,H 5
COC 2 H 5
O
/
C,H 5 OH+ - = CH
COC 2 H.
COC 7 H,
II ■
o
Bir alkoksil iyonu bir proton uzakla§tirarak
aktif metilen bile§iginin anyonunu olu^turur.
19.9 Michael Katilmalan 901
2. Basamak
CH,
M
^N
tf
CH 3 — C=CH— C— OC 2 H 5 *=r* CH 3 — C— CH=C— OC 2 H 5
V
CH"
/ \
o=c c=o
o o
C,H 5 C,H 5
CH
/ \
o=c c=o
o o
C,H 5 C,H S
a,/3-Doymami$ estere bir anyonun konjuge katilmasi
yeni bir enolal anyonunun olu§umuna yol acar.
3. Basamak
CH,
O'
CH 3
O*
H 3
CH,
•o'-
CH 3 — C— CH— C— OC 2 H,
CH
/ \
0=C c=o
o o
C,H S C,H 5
CH 3 — C— CH— C— OC,H 5 > CH 3 — C— CH,— C— OC 2 H 5
CH
/ \
o=c c=o
o o
C,H ; C,H 5
CH
/ \
o=c C=0
O O
C 2 Hj C,H 5
Enolat anyonu tepkime tamamlanirken
bir asit tarafindan protonlamr.
O CH 3 O
HOCCH 2 CCH 2 COH bile§igini, Michael katilma tepkimesini kullanarak nasil sen-
CH 3
tezlersiniz?
Michael katilmalan 90k sayida ba§ka reaktifle de gercekle§ir. Ornegin asetilenik
esterler ve a,/3-doymanu§ nitriller bu tiir tepkimeler verifier.
< Problem 19.21
O
()
H— C=C— C— OC 2 H 5 + CH,C— CH 2 — C— OC 2 H 5
C2H5O
C.HsOH '
HC=CH— C— OC 7 H<
O
CH ? =CH— C=N + CH,
/COCH,
C 2 H s O
/C H
CH,— C C— OC 2 H 5
O O
CH,— CH,— C=N
V CHjOH
COGjHs
O
CH
/ \
0=C c=o
O O
I I
C2H5 C7H5
902 Boliim 19 / /?-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
19.10 Mannich Tepkimesi
Enol yapisi olu§turabilen bile§ikler formaldehitle ve birincil veya ikincil aminlerle tep-
kimeye girerek mannich bazi olarak adlandinlan bile§ikleri meydana getirirler. Bu tep-
kimeye bir ornek olarak a§agida aseton, formaldehit ve dietilamin arasindaki tepkime
verilmi§tir.
O
HCI
CH — C— CH, + H— C — H + <C\H 5 ) 2 NH -^^-^
O
CH 3 — C— CH,— CH 2 — N(C,H 5 ), + H,0
Mannich bazi
Mannich tepkimesi, reaktant ve uygulanan deneysel §artlara gore farkh mekaniz-
malar uzerinden olu§ur. Notr veya asidik ortamda meydana gelen tepkime mekanizma-
si a§agida (sayfa 904'te) verilmi§tir.
*
imyasi
Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substrati
H
5-Florourasil
5-Florodeoksiurasil
monofosfat, timidilat
sintazdaki tetrahidrofo-
lata kovalent bag hi
baglanir ve enzimin
katalitik etkinligini
durdurur.
•J-Florourasil, urasilin kimyasal bir sahtesidir
ve giiclii bir antikanser ilacidir. Bu etki, 5-flo-
rourasilin, DNA sentezi icin gerekli olan bir
anahtar donus.iimu katalizleyen timidilat sinta-
zm (bir enzim) bu katalizleme kabiliyetini geri
d6nii§iimsiiz olarak tahrip etmesinden kaynak-
lamr. 5-Florourasil mekanizmada onleyici (veya kendini yok edici
^ i^^ I bir substrat) olarak davramr, ?unkii 5-florourasil timidilat sintaza
normal bir substrat gibi atak yapar fakat daha sonra kendi meka-
nizmasiyla kendini yok ederek enzim aktvitesini yok etmi§ olur.
Bu ilk aldatma, inhibitordeki flor atomu, dogal substratlarda hidrojenin yaptigi gibi
hemen hemen aym alani kapladigindan miimkiindiir. Enzim mekanizmasi, bir baz ile
hidrojen atomunun uzakla§tinldigi gibi flor atomu uzakla§tinlamadigindan engellenir.
Timidilat sintazin normal yontem ve inhibitor engelli her iki mekanizmasinda da
iminyum katyonu iizerine enolat anyonu atak yapar. Bu surec, Altboliim 19.10'da an-
latilan Mannich teptkimesine olduk9a benzer. Bu ataktaki enolat anyonu, timidilat sin-
tazin tiyol grubunun substratin a,/3-doymami§ karbonil grubuna konjuge katilmasiyla
olu§ur. Bu i§lem Micheal katilmasiyla olu§an enolat ara uriiniin olu§ma yoluna benzer.
Bu yontemde ataga ugrayan iminyum iyonu koenzim N\ /V l0 -metilentetrahidrofolattan
(N s , A^'°-metilen-THF) elde edilir. Bu basamakta enolatin atagiyla enzim ile substrat
arasinda kovalent bag olu§ur, olu§an bu bag florlanmi§ inhibitor kullamldigi zaman ko-
panlamaz. Bu engelleme mekanizmasi yan sayfada gosterilmi§tir.
' i ^ R
H— B
iV 5 ,A" -Metilen-THF
r H hb
dRiboz — ®
•:S — Enz + h
H
0" "N" S— En/
dRiboz — ®
Alkillenmis enzim
1 1 I Timidilat sintazin
tjyol grubunun, inhibitor
i^erisindeki a. /3-doymamis
karbonll grubunun
karbon alomuna
konjuge katilmasi enulat
ara iiruniinii olusturur.
{2} A' 5 ,A""-metilen-THF'nin
iminyum katyonuna
enolal anyonunun atagi sonucu
inhibitor ve enzim arasinda
bir kovalcnt bag olusur.
l_£j Normal mekanizmada
bundan sonraki basamak
substratin karbonil grubuna kom.su
a karbonundaki protonunu da i^eren
aynlma tepkimesidir. Tetrohidrot'olat
koenzimi ayrilan grup olarak uzaklasir.
Florlanmis inhibitor oimasi durumunda
bu basamak miimkuii degildir, <.'"iku
tli.r atomu, aynlmada u/akkisi inlmasi
istenen hidrojen atomunun yerindedir.
Enzim gerektigi gibi. ayrilma
tepkimesini tetrahidroFolat koenziminden
serbest kalacak sekilde veremez.
Bu engelieme basamaklan
carpi isareti ilc gosterilmistir.
Koenzimden substrata hidrur transferi
ve bovlece metil grubunun olusumu ve
enzimin tiyol grubundan uiiiniin
aynlmasi gerceklesmez. Bu engelieme
basamaklan golgelenmis olarak
gosterilmistir. Enzimlerin etkinlikleri
yok edilmistir. (,'imkii iuhihilorlere
tersinmez olarak haglammstir.
DHF
(Dihidrofolat)
903
904 Bolum 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
; Tepkime j^in Bir Mekanizma
• Mannich Tepkimesi
H
H H
l.Basamak R 2 NH +
\\ -I •• HA w -A, I ^ I -H,0, +
^C=0. 4=* R,N— C— O— H «=* R,N— C— O— H * ► R 2 N=CH 2
H
/ 6f
H
H
I iuiii\ urn katyonu
Ikincil aminin aldehitle tepkimesinden
yari-aminal olusur.
O
HA.
V^ H
l.Basamak CH -C-CH, <-=* CH -C=CH 2
Enol s?^
Yari-aminal bir su molekiilii kaybederek
iminyum katyonu ohislui ur.
O
CH 3 — C— CH 2 — CH 2 — NR 2 + HA
Mannich bazi
CH 2 =NR 2
iminyum katyonu
Aktif hidrojen bile$iginin enol §ekli iminyum katyonuyla
tepkimeye girerek bir /J-aminokarbonil bile§igi
(bir Mannich bazi) oluslunir.
Problem 19.22 >■ A§agidaki Mannich tepkimelerinin urunlerinin olu§umunu gosteren uygun mekaniz-
malar yaziniz.
O O
CH 2 N(CH,) 2
+ CH,0 + (CH,),NH
O
(b) (O/ ccHa + CH2 °
CCH 2 CH 2 — N
OH
+ 2 CH 7 + 2 (CH,) 2 NH
CH,N(CH,),
19.1 I ENAMiNLERiN SENTEZi:
Stork Enamin TepkImelerj
Aldehit ve ketonlar ikincil aminlerle tepkimeye girdiginde enaminler olarak adlandinlan
bile§ikler meydana gelir. Enamin olu§umunun genel tepkimesi asagidaki gibi yazilabilir.
— C
H
Aldehit
veya keton
'o'-
.C\ + HN- R
R
2° Amin
OH
I I
— C— C— N
R
H
K
N
\ / \
/C =c x R
Enamin
H,0
19.11 Enaminlerin Sentezi: Stork Enamin Tepkimeleri 905
Enamin olu§umunda bir su molekiiliiniin aynlmasi gerektiginden, enamin eldeleri
genellikle suyun azeotrop olarak veya bir kurutma reaktifi kullanilarak uzakla§tinlmasi
saglanacak §ekilde yapihr. Suyun ortamdan uzakla§tinlmasiyla tepkime tamamlanuicaya
kadar tek yonlli olarak devam eder. Enamin olu§umu eser miktarda asit kullanilarak da
katalizlenir. Enaminlerin elde edilmelerinde pirolidin, piperidin ve morfolin gibi halka-
h yapidaki ikincil aminler y ay gin olarak kullanihr.
N
H
Pirolidin
O
N
I
H
Morfolin
Ornegin sikloheksanon, pirolidin ile a§agidaki yolla tepkime verir.
p-TsOH, -H,0
V-i l-Sikloheksenil)pirolidin
(bir enamin)
Enaminler iyi niikleofillerdiT ve rezonans yapilannin incelenmesiyle enamin yapila-
nnin hem bir niikleofilik karbon hem de nukleofilik azot atomu icerdigi goruliir.
Bu melez yapi, azot
atomu iizerinden
niikleofilik etkinin
oiacagini gosterir.
Bu melez yapi, karbon
atomunun nukleofilik
merkez oldugunu
gosterir ve azotun
nukleofilik karakterini
azaltir.
Enaminlerde karbon atomunun nukleofilik karakteri, bu reaktiflerin sentezlerde yaygm
olarak kullanilmasini saglar. Bu bile§ikler, bu ozelliklerinden dolayi aikillenebilir, agil-
lenebilir ve Michael katilma tepkimelerinde kullanilabilirler. Columbia Universitesi'nde
bulunan Gilbert Stork' un cali§malanyla bu teknikler geli§mi§tir ve onun anisina bu tep-
kime Stork enamin tepkimesi olarak bilinir.
Enaminler, bir a5il halojenur veya bir asit anhidritle tepkimeye girdiginde uriin
906 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
"N
()
V"
P
+ CH,C— CI
C-aijillenmi? bile§iktir. 01u§an iminyum iyonu, ortama su katildigi zaman hidroliz olur
ve tepkime sonunda /3-diketonlar elde edilir.
CH 3 + / N X + CI"
H H
2-Asetilsikloheksanon
(bir/3-diketon)
Bu sentezlerde /V-acillemesi de olmasina ragmen, N-acjl iiriinleri kararsizdir ve bu
iirunlerin kendileri acilleme reaktifi olarak davranir.
+ CH,C
Enamin
Af-Asetillenmi§
enamin uriinii
CCH, +
C-Asetillenmi§ Enamin
iminvum tuzu
Sonu^ olarak, C-ac^llenmis, iiriiniin verimi genellikle oldukga yiiksektir.
Enaminler hem acillenebilir hem de alkillenebilirler. Alkilleme sonucu dikkate de-
ger miktarda /V-alkillenme iiriinu elde edilir. iV-alkillenme iiriinu isitilarak C-alkil bile-
§iklerine donii§tiirulur. Bu cevrilme tepkimesi ozellikle alkil halojeniir, allilik halojeniir.
benzilik halojeniir veya a-haloasetik ester oldugunda yeglenir.
CH,R + X
:h,-Sx
R = CH,=CH— veya C 6 H>
A'-Alkillenmi§ iiriin
I isi
CH,R + X
19.1 1 Enamin Sentezleri: Stork Enamin Tepkimeleri 907
Enaminle yapilan alkillemeler S N 2 tepkimesiyle olur. Bu yiizden tepkimelerde al-
killeme reaktifi olarak metil, birincil, allilik ve benzilik halojeniirler kullanilir. a-Halo
esterler de alkilleme reaktifleri olarak kullanilabilirler ve bu tepkime y-keto esterlerin
sentezinde yararh bir yontemdir.
CH,COC,H, —
" * ISl
<)
CHiCOCjHs + Br
()
CH 2 COC,H 5
Bir y-keto ester
(%75)
Enaminleri kullanarak a§agidaki bile§ikleri nasil elde edebileceginizi gosteriniz: "^ Problem 19. 23
O
C(CH ? ),CH,
O
(b)
CH 2 CH=CHCH 3
A§agida, enamin alkilleme tepkimesiyle ilgili ilgi cekici ornekler verilmi§tir. (Bu,
Teksas Universitesi'nden Austin J. K. Whitesell tarafindan geli§tirilmi§tir). Bu enamin
(ikincil aminlerin tek bir enantiyomerinden hazirlanan) kiraldir. Bu enaminin alt taraf-
tan alkillenmesi metil gruplari tarafindan onemli ol^iide engellenmi§tir. (Bu engelin, grup-
larm, iki halkayi birlestiren bag cevresindeki donmelerinde bile var olduguna dikkat
ediniz.) Sonu? olarak, alkilleme iist tarafta daha hizh bir §ekilde ger9ekle§ir. Bu tep-
908 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
kime 2-siibstitiie sikloheksanonlann hemen hemen tek bir enantiyomerini verir (hidro-
lizden sonra).
H 3 C
H,C N CH,
CHj
CH,R
RCH 2 — X
CH,CN. geri
sogutucu
altinda
kaynalma
H,Cf
/"V>CH,R
r j*h
Kimyasal
Enantiyomerik
R Grubu
Verim(%)
Fazlahk(%)
H—
50
83
CH,CH 2 —
57
93
CH,=CH—
80
82
Enaminler Michael katilma tepkimelerinde de kullanilabilirler. A§agida buna bir or-
nek verilmistir.
+
+ CH,=CHCN
C 2 H 5 OH
geri
sogutucu
altinda
kaynatma
CH,CH,CN -^*
CH,CH,CN
I 9. 1 2 BARBiTURATLAR
Dietil malonat. sodyum etoksit varhginda tire ile tepkimeye girerek barbitiirik asit adi
verilen bir bile§ik olu§turur.
O
/COC,H 5 H 2N X
CH 2
COC 2 H 5 H , N
c = _C 3 H^N i _ >CH7
o
C-N H^
-2C,H 5 OH -\- ^^ A I
C-N O N O
// -I
O H
Barbitiirik asit
19.12 Barbituratlar 909
Barbitiirik asit bir pirimidin tiirevidir (Altboliim 20. 1) ve birinin aromatik halka i^erdi-
gi 90k sayida tautomerik yapi bulunur.
O OH OH OH
H \ -^\ J\ J\
N IT 1 W 1 N'
O" "N" "o o" "N" "o HO" "N^ ^o HO "^ "OH
H H
Barbitiirik asit orta kuvvetli bir asittir, asetik asitten daha kuvvetlidir ve anyonu rezo-
nans kararhhgina sahiptir.
Barbiturik asitlerin tiirevleri barbituratlar dir : Barbituratlar 1903 'ten bed tipta uyku
verici maddeler olarak kullanihrlar. TibbT amacla ilk once kullamlan barbittiratlardan
biri veronal (5, 5 -dietil barbiturik asit) bile§igidir. Veronal 90gunlukla sodyum tuzu ha-
linde kullamhr. Diger barbituratlar sekonal ve fenobarbitaldir.
Fenobarbital
H
Veronal
(5,5-dietilbarbitiirik asit)
CH,
CH(CH 2 » 2 CH,
CH 2 CH=CH 2
O
Sekonal
[5-allil-5-(l-metilbutil)-
barbiturik asit]
H
Fenobarbital
(5-etil-5-fenilbarbiturik
asit)
Barbituratlar 90k etkileyici uyku verici olmalanna ragmen kullanimlan tehlikelidir.
Bunlar bagimhlik yapicidrr ve a§in alindiginda oliime yol a9abilir.
Fenobarbitalin sentezi a§agida gosterilmi§tir. ■< Problem 19.24
(a) A-F bile§ikleri nelerdir? (b) Dietilmalonattan E'nin ba§ka bir yolla sentezi
igin bir yontem oneriniz.
NBS (1) Mg,Et 7
C^-CE^-— ^ACC^H.Br)-
SOCl,
► B (C s H x O,) *"►
(2) C0 2 ,dahasonraH 3
O
EtOH EtOCOEt KOC(CH 1 ),
C (C S H 7 C10) ► D (C 10 H l2 O 2 ) „.„„, » E (C 13 H 16 4 ) ►
NaOEt
CH,CH 2 Br
^ „ ~ H,NCNH„NaOEi
F (C,,H 20 O 4 ) — ► fenobarbital
Dietil malonat ile iireden ba§layarak ve diger gerekli reaktifleri kullanarak veronal -< Problem 19.25
ve sekonal sentezini tasarlayiniz.
K
imyasi
Atikor Katalizli Aldol Katilmasi
K,
.imya ve biyolojinin en giizel ortak yam, kimyacilann inmtinoloji ve enzimoloji-
den yararlanarak kimyasal tepkimeleri katalizleyen antikor maddeler iiretimidir (B6-
liim 24 a9ih§i). §imdi burada, cesjtli aldehit ve keton substratlan arasindaki aldol
tepkimelerini katalizleyen 38C2 (Ab. 38C2) antikoruyla ilgili ornekler ve bilgiler ve-
recegiz. Bu tiir antikor katalizli tepkimelere bir ornek (£')-3-(4-nitrofenil-2-propenalin
aldol katilmasidir. Uriin 38C2 antikoru varhginda %67 verimle ve %99 enantiyomerik
saflikta olusur.
0,N
O
HOH O
H +
Ab 38C2
0,N
verim %67 (ee %99)
Antikor-katalizli aldol kondensasyon tepkimelerinin mekanizmasi, antikorun bir ami-
no grubu ve niikleofile donii§en aldol karbonil reaktantindan olu§an imin ve enamin
ara urunlerini (Altboliim 19.1 1) igerir. Antikor ve bir aldol reaktantindan olu§an ena-
minin elektrofilik aldol bilesenine atagindan sonra ortaya 9ikan imin hidrolizlenir. Bu
basamak, aldol urununii ve antikorun amino grubunu ba§ka bir tepkime gevrimi i?in
serbest birakir.
Antikor katalizinin bir ba§ka onemli uygulamasi Robinson halkalanmasim i5erir.
Burada gosterilen aldol halka kapanmasi ve dehidrasyon basamaklan, Robinson hal-
kalanmasinin ikinci a§amasinda Ab 38C2 katalizorii kullamldiginda enontiyomer faz-
lahgi %95'ten daha fazla bir verimle ger^eklefir.
>%95ef
Ab 38C2 aym zamanda 2-metil-l,3-sikloheksandion ve 3-buten-2-on (metilvinil keton)
arasindaki tepkimeyi de kolayla§tinr, boylece ba§langi9 Michael katilmasi ve Robin-
son halkalanmasinin siklodehidrasyon basamaklarmin her ikisini de gercekle§tirir.
Aldol substratlarimn geni§ bir araligma etki edebilmesinden dolayi, antikor 38C2.
§imdi ticari olarak elde edilebilen bir katalitik antikor reaktifidir. Boliim 24' te gorece-
gimiz gibi antikorlar Diels-Alder tepkimeleri gibi 90k iyi bilinen siirecler dahil diger
bir cok tepkimeyi katalizleyebilmek i?in uretilmi§lerdir.
910
Onemli Tepkimelerin Ozeti 911
Onemii Tepkimelerin Ozeti
1. Claisen kondensasyonu (Altboliim 19.2).
O O
o
(1) NaOEl II II
2 R— CH,— C— OEt - - — » R— CH,— C— CH— C— OEt
(2) H,O j
R
2. £apraz Claisen kondensasyonu (Altboliim 19.2A).
(l)C 6 H 5 CO,Et/NaOEt
o
R— CH,— C— OEt
(2) H,0<
(1) EtOCOEt/NaOEl
O O
C— CH— C— OEt
R
o
(2) H,Cy
> R— CH— C— OEt
C— OEt
II
O
o
(1) HCO,Et/NaOEt
(2) H.CT
(1) Et0 2 CC0 2 Et/NaOEt
(2) H,CT
*-R — CH— C— OEt
C— H
O
O
*• R— CH— C— OEt
I
C— C— OEt
O O
3. Asetoasetik ester sentezi (Altboliim 19.3).
O
()
11 ' (1) NaOEt II (I) 0H~. isi
CH,— C— CH,— C— OEt — — ► CH,— C— CH— C— OEt -
R
(2) H,0 +
(3) isi (-CO,)
o
CH,— C— CH,— R
O
R'
H II (1) KOCfCH,), (1) OHMsi
CH 3 -C-CH-C-OEt R , Br > CH -C-C-C-OEt — — ►
R
R
(3) isi(-CO,)
O
CH,— C— CH— R
R'
912 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
4. Malonik ester sentezleri (Altboliim 19.4).
O
O
o
(1) NaOEl 1 (1) OH Msi
EtO— C— CH„— C— OEt ^r^z ► EtO— C— CH— C— OEt — ►
(2) HBr
R
(2) H 3 +
(3) isi(-C0 2 )
o
HO— C— CH 2 — R
O
o
II II ( I ) KOQCH,),
EtO— C— CH— C— OEt - 33 »
R
(2) R'Br
O R' O
EtO— C— C— C— OEt
R
(1) HCT.isi
(2) H,0*
(3) isi (-CO,)
o
♦ HO— C— CH— R
I
R'
5. Esterlerin dogrudan alkillenmesi (Altboliim 19.6).
O
LDA
R— CH 2 — C— OEt -j^ R— CH— C— OEt
6. Ditiyanlann alkillenmesi (Altboliim 19.7).
O
R CH,— Br
?
- K CH— C— OEt
2
CH 2
R'
HSCH,CH,CH,SH
R - c - H 'ha ■ "
(l)BuLi
HgCk CH 3 OH
c (2)R'CH,X c c
"XT ^xC
H-O
R H
R CH,R
O
II
R— C— CH,R
7. Knoevenagel kondensasyonu (Altboliim 19.8).
/CO.R
baz
CHO + CH,
\ ("H 2 0)
CO,R
CH=C
/
1
\
CO,R
CO,R
8.Michael katilmasi (Altboliim 19.9).
R' O
I II .
R— C=CH— C— R
/ C0 2 R
CH 2
X CO,R
baz
R' O
-► R— C— CH 2 — C— R"
CH— C0 2 R
C0 2 R
a,/3-Doymamis
karbonil bile§igi
Veya ba§ka bir aktif
metilen bile§igi
Ek Problemler 913
9. Mannich tepkimesi (Altboliim 19.10).
O O
R — C— CH 3 + H— C— H + H— N
/
\
R
R
O
R— C— CH,— CH, — N
\
R
R
10. Stork enamin tepkimesi (Altboliim 19.1 1).
o nr;
(l)R"CH,Br
rch 2 — c— CH 2 R + r;nh — ► rch 2 — c=chr (2) - ' — ►
Enamin (3) h,0
o
rch 2 — c— chr
CH,R"
r Terimler ve Kavramlar
/3-Dikarbonil bilesikleri
Kondensasyon tepkimesi
Claisen kondensasyonu
Asetoasetik ester sentezleri
Malonik ester sentezleri
Sentetik e§clegerlik
Aktif hidrojen (metilen) bilesikleri
Yonlendirilmis alkilleme
Umpulung (pularlasmanin tersine donmesi)
Knoevenagel kundensasyonu
Michael katilmasi
Mannich tepkimesi
Enaminler
Altbolum 19.1
Altboliim 19.2
Altbolum 19.2
Altbolum 19.3
Altboliim 19.4
Altboliimler 8.6, 19.3 ve 19.4
Altbolum 19.5
Altbolum 19.6
Altboliim 19.7
Altbolum 19.8
Altboliim 19.9
Altbolum 19.10
Altbolum 19.11
19.26 Verilen bile§iklerden ba§layarak ve gerekli olan diger reaktifleri kullanarak a§a-
gida sentezlerin biitiin basamaklanni gosteriniz. Bir onceki basamakta yazdigi-
niz basamaklan sonraki problemde tekrarlamayiniz, kaldigimz yerden diger
basamagi tamamlayiniz.
O
EK PROBLEMLER
(a) CH 3 CH 2 CH 2 COC 2 H 5
CH 3 CH 2 CH 2 CCHCOC 2 H 5
CH,
* Yildizla i§aretlenmis problemler "foziilmesi daha zor olan problemler"dir.
914 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
O
O
(b) CH 3 CH,CH 2 COC 2 H g — ► CH 3 CH 2 CH 2 CCH 2 CH 2 CH 3
O CH 3
(c) C 6 H 5 CH 2 COC 2 H, ► C 6 H s CHC0 2 H
O O
(d) CH 3 CH 2 CH 2 COC 2 H, ► CH,CH 2 CHCOC 2 H 5
C— COC 2 H 5
o
o o
o o
(e) CH 3 CH 2 CH 2 COC 2 H 5 ► CH 3 CH 2 CH 2 C— COC 2 H 5
O O
CH,CH 3
19.27 Asetoasetik ester ve gerekli olan diger reaktiflerden ba§layarak a§agidaki bile-
§ikleri sentezleyiniz.
(a) ter-Bi\ti\ metil keton (d) 4-Hidroksipentanoik asit
(b) 2-Heksanon (e) 2-Etil-l,3-btitandiol
(c) 2,5-Heksandion (f) 1-Fenil-U-butandiol
19.28 A§agidaki bile§iklerin her birini dietil malonat ve diger gerekli maddeleri kulla-
narak sentezleyiniz.
(a) 2-Metilbiitanoik asit (d) HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH
(b) 4-Metil- 1 -pentanol
(c) CH 3 CH 2 CHCH 2 OH
CH 2 OH
19.29 Siklobtitankarboksilik asitin sentezi Altboliim 19.4'te verilmi§tir. Bu sentez 1883
yilinda ilk defa William Perkin, Jr. tarafindan yapilmi§tir ve alti karbon atomlu
halkadan daha kiigiik halkali bir organik bile§igin ilk sentezini gosterir. (O za-
Ek Problem 915
manlar bu tiir maddelerin 90k kararsiz oldugu ve sentezlenemeyecegi du§iinultir-
dii.) 1883 yihnin ba§lannda Perkin, asetoasetik esterin 1,3-dibromopropan He tep-
kimesi sonucu siklobiitan tiirevini yanli§hkla olu§turdugunu yayinladi. Perkin' in
gergeklestigini du§undiigii tepkime a§agida verilmi§tir.
O
V V CH 2 CCH 3
BrCH 2 CH,CH 2 Br + CH 3 CCH 2 COC 2 H 5 C;Hs ° Na » h,C C
CH 2 COC 2 H 5
O
Perkirf in urununiin molekiil formiilii bundan sonraki tepkimedeki iiriiniin formii-
liine uymaktadir. Bu iiriiniin bazik hidrolizi ve bunu izleyen asitlendirme 90k gii-
zel asit kristalleri olu§turmu§tur (molekiil formiilii de diisuntildiigu gibidir). Ancak
asit lsiya kar§i olduk9a kararhdir ve dekarboksilasyona ugramaz. Perkin daha son-
ra olu§an esterin ve asidin alti iiyeli halka oldugunu bulmu§tur (be§ karbon ato-
mu ve bir oksijen atomu i9eren). Asetoasetik esterden elde edilen enolat
iyonundaki yiik dagilimmi dii§iinerek Perkin'in sentezledigi ester ve asidin yapi-
sini bulunuz.
19.30 (a) 1884 ydinda Perkin, siklopropankarboksilik asiti sodyomalonik ester ve 1,2-
dibromoetandan ba§anh bir sentezle elde etti. Bu sentezde olu§an tepkimeleri ya-
ziniz (b) 1885 yilinda Perkin be§ iiyeli D ve E karboksil bile§iklerini a§agidaki
yolla sentezledi:
2 Na + :CH(C0 2 C 2 H 5 ) 2 4- BrCH 2 CH 2 CH 2 Br ► A (C^H^O,,) 2 c ^° Na+ » J^_>.
B (C l7 H 26 8 ) ^y^ C (C y H I0 O s ) 2-* D (C 7 H 10 O 4 ) + E (C 7 H 10 O 4 )
D ve E diastereomerlerdir; D, enantiyomerlerine aynlabilir, E ise ayrilamaz. A-E
bile§iklerinin yapilari nasildir? (c) Perkin on yil sonra 1 ,4-dibromobiitan sentez-
ledi ve bu bile§igi daha sonra dietilmalonatta etkile§tirerek siklopentankarboksi-
lik asiti hazirladi. 01u§an tepkimeleri gosteriniz.
19.31 A§agidaki iiriinleri olu§turan tepkimelerin mekanizmalarmi yazuiiz.
O
" NaOCH,CH,
(a) C 6 H 5 CH = CHCOC 2 H s + CH 2 (COC,H 5 ) 2 ~-^+ C 6 H 5 CH— CH 2 COC 2 H 5
O O
(b) CH 2 =CHCOCH, CH,NH -» CH 3 N(CH 2 CH 2 COCH 3 ), '
CH, O CH 3 O
C— CH,COC 2
CH(C0 2 C 2 H 5 ) 2
(c) CH — C— CH,COC 2 H 5 ( _c^qh) » CH 3 C=CHCOC 2 H 5 + :CH(C0 2 C 2 H 5 ) 2
916 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
19.32 Knoevenagel kondensasyonunda aktif hidrojen biles, ikleri /3-keto ester veya (3-
diketondur. Bu kondensasyon tepkimesi bir molekiil aldehit veya keton, iki mo-
lekiil aktif metilen bilesjgi kullamlarak yapihr. Ornegin,
\ CH(COCH 3 ) 2
C=0 + CH 2 (COCH 3 ) 2 - 2a2 -* R— C
R ' l> CH(COCH 3 ) 2
Bu iiriinlerin olu§umunu aciklayan mantikli bir mekanizma oneriniz.
19.33 Timin bir heterosiklik bazdir ve DNA'nin yapisinda bulunur. (Boliim giri§ine ba-
kiniz). Etil propanoat ve gerekli bir ba§ka reaktiften ba§layarak timini nasil sen-
tezleyebileceginizi gosteriniz.
O
H
19.34 Kralige arinin salgilami§ oldugu sivi, "kralice ozii" olarak bilinen onemli bir mad-
de icerir. Qok az miktarda kralice ozii i§ci anlara aktanldiginda onlann yumur-
tahklannin geli§mesini onleyerek yeni kraligelerin olu§masini engeller. Kralice
ozii C 10 H )6 O 3 molekiil form ill iine sahip bir karboksilik asittir ve a§agidaki yolla
sentezlenir.
(1) CH,MgI _ HA.isi _ „ (l)O,
Sikloheptanon (2) ^ » A (C x H 16 0) * B (C X H 14 ) (2)ZnH0Ac >
C (QH14O2) C p^ n 2H)2 > ^^ 5zU ( C 'oHi6^)
Kralice oziiniin katalitik hidrojenlenmesi sonucu D bile§igi olu§ur. Bunun sod-
yum hidroksit icerisindeki iyot ile etkile§tirilmesi ve ardindan asitlendirilmesiy-
le dikarboksilik asit E olu§ur, yani;
H 2 (l)suluNaOH icerisindeL> _
Kralice ozii -^-» D (C 10 H 18 O 3 ) (2) ^ *E (QH l6 4 )
Kralice ozii ve A-E bile§ikleri icin yapdar oneriniz.
19.35 Linalool kokulu bir maddedir ve 90k sayida degi§ik tiir bitkiden izole edilebilir,
formiilii 3,7-dimetil-l,6-oktadien-3-oldiir. Linalool parfiim yapiminda kullamhr
ve a§agidaki yolla sentezlenebilir.
CH 7 =C— CH=CH, + HBr ► F (CJL Br) sodyoasctoasetik »
1 ' D * ester
CH,
G (C..H..O,) <"seyreltikNaOH » H (C x H |4 0) (1) LiCsCH
(2) H,0\(3) isi (2) H,0 +
I (C 10 H l6 O) — ► linalool
Lindlar
katalizorii
Ek Problem ler 917
01u§an tepkimeleri gosteriniz. {ipucu: F bile§igi ilk basamakta olu§abilecek iiriin-
ler icinde daha kararh olan izomerdir.)
19.36 J bilesrgi, iki tane dort iiyeli halkasi olan bir bile§iktir ve a§agidaki yolla sentez-
lenmi§tir. icerilen basamaklan gosteriniz.
NaOQHs
NaCH(C0 2 C 2 H 5 ) 2 + BrCH 2 CH 2 CH 2 Br ►(C 10 H l7 BrO 4 ) '■*
nviiAiH HBr CH-.fCO-.C-.H,)'
C 10 H 16 O 4 ^^ C 6 H 12 2 -^-^ C 6 H 1() Br 2 ^^T*
C 13 H 20 O 4 ^H H : H: °» C 9 H 12 4 -^U J (C 8 H 12 2 ) + C0 2
19.37 Bir aldehit veya bir keton, etil a-kloroasetat ile sodyum etoksit varhginda kon-
densele§tiginde, iiriin a./3-epoksi esterdir ve glisidik ester olarak adlandinhr. Bli
sentez Darzen kondensasyonu olarak bilinir.
r' r
C=0 + C1CH 2 C0 2 C 2 H 5 c ^ H ^ 0Na ► r— c CHCOjCjH; + NaCl + C,H 3 OH
R °
Bir gilisidik ester
(a) Darzen kondensasyonu icin uygun bir mekanizma yaziniz. (b) Epoksi esterin
hidrolizi sonucu epoksi asit olu§ur, daha sonra piridin ile lsitildiginda bir aldehit
verir. Burada ne olmaktadir?
R' R' O
R— C CHCO,H ° sE ^P R— CH— CH + CO,
V " ,s '
(c) /3-iyononla basjayarak (Problem 17.13) a§agidaki aldehiti nasil sentezleyebi-
lecegini gosteriniz. (Bu aldehit A vitamininin endiistriyel sentezinde bir ara uriin-
dur.)
19.38 Perkin kondensasyonu bir aldol thru kondensasyondur. Bu tepkimede bir aroma-
tik aldehit (ArCHO) bir karboksilik anhidritle (RCH 2 CO) 2 tepkimeye girer ve
bir «,jS-doymami§ asit (ArCH=CRC0 2 H) verir. Katalizor olarak karboksilik asi-
din potasyum tuzu (RCH 2 C0 2 K) kullanilir. (a) Benzaldehit, propiyonik anhidrit
ile potasyum propanoat varhginda tepkimeye girdiginde olu§an Perkin konden-
sasyonunu gosteriniz. (b) /?-Klorosinamik asidi (p-ClC 6 H 4 CH=CHC0 2 H) Per-
kin kondensasyon tepkimesiyle nasil elde edersiniz?
918 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
19.39 (+)-Fenkon bir terpenoittir ve rezene (padi§ah otu) yagindan izole edilir. (±)Fen-
kon a§agidaki yolla sentezlenmi§tir. Yazilmayan ara iiriin ve reaktifleri yaziniz.
CH,=CH— CH=CH, + (a)
C0 2 CH 3
(1) (b)
(2) (c)
C0 2 CH 3
(d)
CO,CH > W ve @ ) kan 5 imi
C0 2 CH 2 ,
CO.H
CO,CH
(g)
(h)
CO,CH,
CH,CO,CH,
H,0 + (1)
CH,CO,CH
2'- v ^2 v - 11 3
(±)-Fenkon
19.40 A§agida formiilu verilen agn kesici madde olan Darvonun sentezini etil fenil ke-
tondan cikarak tasarlayiniz.
CH,
CH 2 — C— CH— CH 2 — N(CH 3 ),
O— C— CH 2 — CH,
O
Darvon
19.41 Asetilasetonun (2,4-pentandion) a^agida verilen farkli cozeltiler i9erisindeki enol
miktarlannin degi§imini a?iklayiniz.
£6ziicii
H 2
CH 3 CN
Q>H, 4
gaz fazi
%EnoI
15
58
92
92
19.42 Dietil siiksinata Dieckmann kondensasyonu uygulandiginda elde edilen iiruniin
molekiil formiilu Ci 2 H| 6 6 'dir. Bu bile§igin yapisim bulunuz.
19.43 Etil krotonat, CH 3 CH=CHCOOC 2 H 5 , dietil oksalatla, C 2 H 5 OOCCOOC 2 H 5 , tep-
kimeye girdiginde Claisen tiirii bir kondensasyon iirunii verir.
O O O
C,H,OC— CCH 2 CH=CHCOC 2 H 5
Bu bile§igin olu§masini gosteren aynntih mekanizmayi yaziniz.
Ek Problemler 919
19.44 A§agidaki diketonun bir kondensasyon tepkimesiyle nasi] elde edilecegini gos-
teriniz. q
CH 2
C
O
* 19.45 (a) 01duk9a simetrik yapida olan A bilesjginin yapisini bulunuz.
Q °
etanol
-+ A
A§agida A bile§igi igin se9ilmis, spektrum verileri verilmistir.
MS (m/z): 220 (M:)
iR(cm-'): 2930,2860, 1715
l H NMR (<5): 1,25 (9); 1,29 (9); 1,76 (9); 1,77 (9); 2,14 (b) ve 2,22 (u) (sirasiy-
la , integral oranlan 2:1:2:1:2:2)
l3 C NMR (8): 23 (CH 2 ), 26 (CH 2 ), 27 (CH 2 ), 29 (C), 39 (CH), 41 (CH 2 ), 46 (CH 2 )
208 (C)
(b) A bile§iginin olu§umunu a9iklayan bir mekanizma yaziniz?
*19.46 A§agida verilen tepkimede meydana gelen B, C ve D maddelerinin yapilanni
yaziniz.
HCK /^^ /COOH
Br, HCHO _ RaneyNi/H, „
' + B ^„,„^, - ■ - , ,„„ .^ ►C --+ D
CHC1, EtOH/HOAc igerisinde (CH 3 ) 2 NH
B'nin spektrum verileri:
MS (m/z): 314, 312, 310 (bap bolluk 1:2:1)
'H NMR (8): D 2 ile etkilesririldikten sonra, yalnizca 6,80 (b)
C i^in veriler:
MS (m/z): 371, 369, 367 (bagil bolluk 1:2:1)
1H NMR (6): 2,48 (b) ve 4,99 (b); alan oram 3 : 1; D 2 ile etkilestirildikten son-
ra 5,5 ve 1 1 'deki genis, birliler yok oldu.
D nin verileri:
MS (m/z): 369 (M: - CH 3 ) [tris(trimetilsilil) tiirevleriyle ?ali§ildjginda]
'H NMR (8): 2,16 (b) ve 7,18 (b); alan oranlan 3 : 2; D 2 ile etkile§trildikten
sonra 5,4 ve ll'deki geni§ birliler kayboldu.
920 Bolum 19 / /3-Dikarbonil Bilesjklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri
Ogrenme Grubu
PROBLEMLERi
/3-Karoten, Likopodin ve Dehidroabeitik Asit
1. /3-Karoten olduk?a konjuge bir hidrokarbondur ve rengi portakal kirmizisidir. Bi-
yosentezleri izopren tizerinden gecerek gercekle§ir. Balkabaginda ve bir^ok dogal
bile§ikte bulunur. /3-Karotenin sentezinden biri 20. yiizyihn sonunda Ipatiew (Ber.
1901, 34, 594) tarafindan gercekle§tirilmi§tir. Bu sentezin ilk basamagi, bilinen ve
yaygin olarak kullanilan tepkimeleri icerir. 6 ve 7 bile§ikleri arasindakiler haric, di-
ger biitiin basamaklardaki tepkimelerin mekanizmalanni yaziniz.
/2-karoten
HBr(2e;d.) gr
CO,Et
CO,Et (2) AcX>
(1) NaOH
(2) H»0 + , isi
(1) Ca(OH),
(2) Ca(OXHK
McCO/NaOEt
CHO
10
2. Likopodin dogal olarak olu§an bir amindir ve alkaloitler denilen dogal tiriinler si-
nifindandir. Bu maddenin sentezi guniimuzde me§hur bir sentetik organik kimyaci
olana Gilbert Stork (Columbia Universitesi) tarafindan (/. Am. Chem. Soc. 1968,
90, 1647-1648) gercekle§tirilmi§tir. 2 nolu madde, etil asetoasetat ile etoksit iyon-
lan varhginda tepkimeye girdiginde meydana gelen biitiin basamaklarin mekaniz-
masim tiim aynntilanyla yaziniz. Mekanizmanin en onemli basamagi alkenin (2)
baz kataliz izomerle§mesi (konjuge enolat iizerinden) ve kar§ihk gelen a,/3-doyma-
mi§ esteri olu§turmasidir.
Ogrenme Grubu Problemeri 921
OMe
CO,Et
1
Likopodin
(1) NaOEl,EtOH
(2) HO~
(3) H,0 + ,isi
OMe
3. Dehidroabietik asit dogal bir maddedir ve Pinus palustris'ten izole edilmi§tir. Ya-
pi olarak abiyetik asite benzer ve recineden elde edilir. Dehidroabietik asitin sen-
tezi Gilbert Stork tarafindan (/. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 284-292) yapilmi§tir. Stork,
bu sentezle 9ah§irken me§hur enaniin tepkimesini bulmu§tur.
(a) 5'ten 7'ye kadar biitiin tepkimelerin aynntili mekanizmalanm yaziniz (bkz. s.
927).
(b) Stork sentezine gore yapilan dehidroabietik asit sentezinin aynntili mekanizma-
sini (7 nolu bile§ikten 9 nolu bile§ige kadar olan) yaziniz (sayfa 922'de goriil-
mektedir). Mekanizmanin ba§lica basamagi olarak reaktantlardan birinin
1 -penten-3-ona donii§mesini igeren mekanizmayi gosteriniz. 7'den 8'in sente-
zindeki i§lemin adini yaziniz.
Dehidroabietik asit
Yapilar I. Fleming'den {Selected Organic Syntheses; Wiley: New York, 1973: s. 76) • almmi§tir.
922
Ozel Konu
C
Tiyoller, Kiikiirt Yiliirler
ve Disiilfurler
Sistin
Kiikiirt, periyodik cizelgede 6. grupta bulunan oksijenin hemen altindadir. Bekledigi-
miz gibi, onceki boliimlerde gordiigiimiiz oksijen bile§iklerinin kiikiirt kar§iliklan olan
bile§ikler vardir.
Organokukiirt bile§iklerinin bazi onemli ornekleri a§agida verilmi§tir.
R'
R— SH
R-
-S— R'
ArSH R
— S— S— R'
R — S— R"
Tiyoller
Tiyoeterler
Tiyofenoller
Disiilfurler
Trialkilsiilfonyum
ivonlari
II
R — S— R'
II
R— S— R
S
R— C — R'
R— S— OH
II
R— S — OH
O
Siilfoksiller
Siilfonlar
Tiyoketonlar
Siilfinik
asitler
Sulfunik
asitler
Bir alkoliin kiikiirt kar§iligi tiyol veya merkaptan olarak adlandinhr. Merkaptan adi
"civa yakalayan" anlamindaki mercwium captans latince deyiminden gelir. Merkaptan-
lar civa iyonlan ve diger agir metal iyonlanyla ^okelek olu§turmak iizere tepkimeye
girerler. Biritsh Anti-Lewisite (BAL) olarak bilinen CH 2 CHCH,OH bile§igi sava§
SH SH
gazi olarak kullanilan zehirli arsenik bile§ikleri igin bir panzehir olarak geli§tirildi. Bri-
tish-Anti-Lewisite civa zehirlenmesi icjn etkili bir panzehir olarak da bilinir.
A§agida bazi basit tiyoller gosterilmis.tir.
CH,
CH 3 CH 2 SH
CH 3 CH 2 CH,SH
CH 3 CHCH 2 CH,SH
CH 2 =CHCH 2 SH
Etantiyul
1-Prupantiyol
3-Metil-l-biitantiyul
2-Prupen-l-tiyuI
(dugal gaza
(suganda bulunur)
(kukarca uretir)
(sanmsakta bulunur)
katilir)
Kiikiirt bile§ikleri ve dii§iik molekul kiitleli tiyoller genellikle hosa gitmeyen koku-
lan ile taninirlar. Hidrojen sulfur (H 2 S) kullanilan bir kimya laboratuvannm yamndan
ge9tigimizde hissettigimiz, curuk yumurta kokusunu andiran bir kokudur. Diger bir kii-
kiirt bile§igi olan 3-metil-l-butantiyol ise kokarcamn bir savunma silahi olarak kullandigi
sivinin pis kokulu bir bile§enidir. 1-Propantiyol taze kesilmi§ sogandan yayilir ve allil
merkaptan ise sanmsaktaki korii kokudan sorumlu bile§iklerden biridir.
923
924 Ozel Konu C / Tiyoller, Kiikurt Yilurler ve Disulfiirler
Benzer kukiirt ve oksijen bile§iklerinin kokulan bir tarafa, kimyasal ozellikleri de
farkhliklar gosterir. Bu farkliliklar genis, 61?ude kiikiirt bilesjklerinin a§agidaki ozellik-
lerinden kaynaklaniT.
1. Kiikiirt atomu oksjen atomundan daha biiyiiktiir ve daha fazla polarize olabilir. Bu
yiizden kukiirt bile§ikleri daha giicjii niikleofillerdir ve yapilannda — SH i^eren bi-
lesjkler oksijen benzerlerinden daha asidiktirler. Ornegin etantiyolat iyonu
(CH 3 CH 2 S:-) karbon atomlan ile olan tepkimelerinde etoksit iyonundan
(CH 3 CH 2 :_ ) 90k daha guglu bir niikleofildir. Diger taraftan etanol, etantiyolden
daha zayif asit oldugundan etoksit iyonu iki konjuge bazin en kuvvetlisidir.
2. Tiyollerdeki S — H baginin bag aynsma enerjisi (330 kj mol -1 ) alkollerdeki O — H
baginm bag ayn§ma enerjisinden (420 kj mol -1 ) daha azdir. S — H baglari zayif ol-
dugu igin tiyoller, lhmh yiikseltgenme reaktifleriyle tepkimeye girdiklerinde yiik-
seltgemeli kenetlenme tepkimeleri verirler. Tepkime uriinii bir disiilfiirdiir.
2 RS— H + H 2 2 ► RS— SR + 2 H 2
Bir tiyol Bir disiilfiir
Alkoller ise benzer tepkimeleri vermezler. Alkoller yiikseltgen reaktiflerle etkile§-
tiginde yiikseltgenme kuvvetli O — H bagindan 90k, daha zayif olan C — H baginda
(~ 360 kj mol -1 ) meydana gelir.
3. Kiikiirt atomlan daha kolay bir §ekilde polarize oldugundan kom§u bir atomdaki ne-
gatif yiikii kararh kilarlar: Bunun anlami §udur: Alkiltiyo grubuna biti§ik karbon
atomlanndaki hidrojen atomlari, bir alkoksi grubuna bitisik karbon atomlanndaki
hidrojen atomlarmdan 90k daha asidiktir. Ornegin tiyoanizol, biitillityum ile a§agi-
daki sekilde tepkimeye girer.
(Cj\—SCH 3 + C 4 H 9 = - Li + ► ((~j\—SCH 2 -- Li + + C 4 H 10
Tiyoanizol
\
Anizol ise benzer tepkimeyi vermez. Sulfoksitlerin S — O grubu ve siilfonyum
iyonlannin pozitif kiiktirdu kom§u bir atomdaki negatif yiikiin dagilmasinda (delo-
kalize olmasinda) daha etkilidir.
•0-
CH3SCH3 ^+
Dimetil siilfoksit
•O- =0:-
CH 3 S X CH 2 4— ► CH 3 S=CH 2
+ H,
CH 3 CH 3
CH 3 SCH 3 Br- — — — ► CH 3 S— CH 2
+ (-HBr) %•
Trimetilsiilfonyum Bir sfilffir vi|Qr
bromur
Yukandaki tepkimelerde olu§an anyonlar sentetik ama9h kullamhrlar. Ornegin bun-
lar epoksitlerin sentezinde kullamlabilirler (bkz. Altbolum C.3.)
C.I TiYOLLERiN Elde Edilmesi
Alkil bromur ve iyodiirter tiyolleri olu§turmak uzere potasyum hidrojen siilfiir ile tep-
kimeye girerler. (Potasyum hidrojen siilfiir. potasyum hidroksitin bir alkollii 9dzeltisi
i9erisinden H 2 S gazi ge9irilerek elde edilebilir.)
C.2 Tiyollerin Fiziksel Ozellikleri 925
CJLOH
R— Br + KOH + H,S ^ ► R— SH + KBr + H,0
(a§in)
01u§an tiyoller yeteri kadar asidiktirler ve potasyum hidroksit icerisinde tiyolat iyonu-
nu oIu§tururlar. Eger bir tepkimede H 2 S'nin a§insi kullanilmazsa tepkimenin ana iirii-
nii tiyoeter olacaktir. Tiyoeter a§agidaki tepkimelerle elde edilir.
R— SH + KOH ► R— §:- K + + H 2
R— S:- K + + R— fir i ► R— S— R + KBr
Tiyoeter
Alkil halojeniirler ayni zamanda tiyoiireyle tepkimeye girerek (kararh) S-alkilizoti-
yoiiroriyum tuzlanni olu§tururlar. Meydana gelen bu bile§ikler tiyollerin elde edilme-
sinde kullanilabilirler.
H ' N \ /— ^ A- H ^ N \ +
C=S: + CH,CH,— Br: ► C=S— CH 2 CH 3 Br~
/ • " C,H s OH /
H 2 N H,N
Tiyoiire S-Etilizotiyouronyum
bromiir
(%95)
OH~ sonra H,U +
I 1
H 2 N X
C=0 + CH 3 CH 2 SH
H 2 N
Lire Etantiyol
(%90)
C.2 TiYOLLERIN FiZIKSEL OZELLIKLERi
Tiyoller 90k zayif hidrojen baglan olu§tururlar; tiyollerin hidrojen baglan alkollerin hid-
rojen baglan kadar kuvvetli degildir. Bu nedenle diis.Uk molekiil kiitleli tiyoller, benzer
molekiil kiitleli alkollere gore daha dii§tik kaynama noktasina sahiptirler. Ornegin etan-
tiyol. etanole gore 40"C'dan daha fazla dii§iik sicakhkta kaynar (78°C'a kar§ihk 37°C).
Tiyol molekulleri arasindaki hidrojen baglannin daha zayif olu§unun kaniti etantiyol ve
onun izomeri olan dimetil sulfuriin kaynama noktalan kar§ila§tinldigi zaman ortaya 51-
kar:
CH 3 CH 2 SH CH3SCH3
kn 37°C kn 38°C
Bazi tiyollerin fiziksel ozellikleri (^izelge C.l'de verilmi§tir.
£izelge C. I Ti yollerin Fiziksel Ozellikleri
Bile§ik Yapi en (°C) kn (°C)
Metantiyol
CH,SH
-123
6
Etantiyol
CH3CH2SH
-144
37
1-Propantiyol
CH 3 CH 2 CH 2 SH
-113
67
2-Propantiyol
(CH 3 ) 2 CHSH
-131
58
1 -Biitantiyol
CH 3 (CH 2 ) 2 CH 2 SH
-116
98
926 Ozel Konu C / Tiyoller, Kukurt Yilurler ve Disulfiirler
C.3 Kukurt Yjlurlerjn Aldehit ve Ketonlara
Katilmasi
Kukurt yiltirler, bir niikleofil olarak aldehit ve ketonlann karbonil karbonuyla da tep-
kimeye girerler. 01u§an betain genellikle bir alkenden cok bir epoksit olu§turmak iizere
bozunur.
+ Na CH,SOCH 3
(CH,) 2 S: + CH,I ► (CH 3 ) 2 S— CH 3 J -^
CH,SOCH 3
0°C
Trimetilsiilfonyum
iyodiir
F(CH 3 ) 2 S— CH 2 «— ► (CH 3 ) 2 S=CH 2
Rezonans-kararli kukurt yiliir
'Sir
CH + :CH,S(CH 3 ),
^_y -
Benzaldehit
:0:-_
CH— CH 2 — S(CH 3 ) 2
I
/ \
CH— CH, +:S(CH 3 ),
(%75)
Problem C. I ^ Kukurt yiliirleri kullanarak a§agidaki bilesikleri nasil elde edersiniz?
(a)
H
H,C.
O
^\ / \
(b) C — CH,
O H
H3C
/
C.4 BiYOKiMYADA TlYOLLER VE DlSULFURLER
Tiyoller ve disulfiirler canh hiicrelerde onemli olan bilesjklerdir ve bircok biyolojik yuk-
seltgenme indirgenme tepkimelerinde birbirlerine d6nii§urler.
[O]
2 RSH«=*R— S— S— R
[H]
Ornegin lipoik asit biyolojik yiikseltgenmede onemli bir kofaktordiir, ve yukseltgenme-
indirgenme tepkimesine ugrar.
S— S
H H
S S
[H]
(CH,) ,CO,H «=*
[O]
Lipoik asit
(CH,) 4 CO,H
Dihidrolipoik asit
Amino asitlerden sistein ve sistin benzer yolla birbirine dbnii§iirler.
C.4 Biyokimyada Tiyoller ve Disiilfiirler 927
[O]
2 H0 2 CCHCH 2 SH < > H0 2 CCHCH 2 S— SCH 2 CHC0 2 H
[H]
NH 2 NH 2 NH 2
Sistein Sistin
Bolttm 24'te gorecegimiz gibi sistin birimlerinin disiilfiir baglantilan, protein molekiil-
lerinin toplam §ekillerinin belirlenmesinde onemlidir.
A§agidaki tepkimelerdeki iiriinlerin yapilanni yazniiz. -< Problem C.2
(a) Benzil bromiir + tiyoiire ►
(b) (a)'nin iiriinii + OH /H 2 daha sonra H 3 + — **
(c) (b)'nin iiriinii + H 2 2 — *
(d) (b)'nin urunii + NaOH *■
(e) (d)'nin iiriinii + benzil bromiir ►
Allil disiilfiir CH 2 =CHCH 2 S— SCH 2 CH=CH 2 , sanmsak yaginm onemli bir bile- < Problem C. 3
§enidir. Allil bromiirden ba§layarak allil disiilfiiriin sentezini yaziniz.
Allil alkolden ba§layarak BAL, HSCH 2 CH(SH)CH 2 OH, sentezini tasarlayiniz. < Problem C.4
Lipoik asidin sentezi (heniiz verilen yapisina bakiniz) a§agida gosterilmi§tir. Yazil- ■< Problem C.5
mayan reaktifleri ve ara iiriinleri yaziniz.
O
II CH 2 =CH, NaBH 4
C1-C(CH 2 ) 4 C0 2 C 2 H 5 2 MCh - > (a) C 1(1 H 17 C10 3 *+
C1CH 2 CH 2 CH(CH 2 ) 4 C0 2 C 2 H 5 ► C1CH 2 CH 2 CH(CH 2 ) 4 C0 2 C 2 H 5
Q» w ^,^x, ™. „~ ~„ (EL
(d)
OH CI
(1) Na, sivi NH,
C 5 H 5 CH,SCHXH,CH(CH,),CO,H '- u ^_ **•
(2) H^O
SCH-,C 6 H 5
O,
(e) C 8 H 16 S,0, — ^> lipoik asit
I. Diinya Savasmda bircok kimyasal madde savas, gazi olarak kullanilmigtir. Bun- •< Problem C.6
lardan biri de giiclii bir kabartici etkiye sahip "hardal gazi"dir. (Hardal gazinin is-
mi hardal bitkisininkine benzer kokusundan gelir. Bu madde gaz degildir, yiiksek
kaynama noktah sividir ve kiiciik damlaciklarm bir sisi olarak dagihr.) Hardal gazi
a§agidaki yolla oksirandan sentezlenebilir. Olusan tepkimeleri gosteriniz.
2 H,C— CH, + H,S ► C.H.JSO, HC1 » C 4 H S SC1,
\ / " ZnCl :
O "Hardal gazi"
3-Metil-3-biitenil pirofosfat
Ozel Konu
D
Tiyol Esterleri ve
Lipit Biyosentezi
D.I TlYOL ESTERLERI
Tiyol esterleri tiyol ve acjl kloriirlerin tepkimelerinden elde edilebilirler.
R— C + R' — SH
\
CI
o
CH,/ + CH 3 SH -^-
CI
/
R— C
\
S— R'
Tiyol ester
O
+ HC1
/
-► CH,C
SCH,
H CI
Tiyol esterler, laboratuvar sentezlerinde sikca kullanilmamasina ragmen canli hiic-
relerde olu§an sentezlerde biiyiik oneme sahiptirler. Biyokimyada onemli tiyol esterler-
den biri de "asetil-koenzim A"dir.
NH 3
H O
H O
CH, O O
N
N
N
CH 3 C SCH 2 CH 2 N — CCH 2 CH,N — C — CH( OH ) — CCH 2 OPOPOCH 2 ,Q
Tiyol ester
N
O OH
PO,H"
Asetil-koenzim A
Bu karmajjik yapida, zincirin ba§langicinda tiyol esterler bulunur. Bu nedenle ase-
til-koenzim A icin yaygin olarak a§agidaki kisaltma kullanilir:
O
II
CoA— SCCH 3
ve koenzim A kendi ba§ina CoA — SH olarak kisaltilir.
928
D.l Tiyol Esterleri 929
Bazi kimyasal tepkimelerde acil-koenzim A agilleme reaktifi olarak hareket eder; ti-
yol esterlerin a9il karbonuna niikleofilik atagin oldugu bir tepkimede bir acil grubunu
bir ba§ka nukleofile aktanr. Ornegin,
O O
o-
±R
"O— P=0 + CoA— SH
O— P=0
o-
Bir aqil fosfat
Bli tepkime fosfotransasetilaz enzimi tarafindan katalizlenir.
Asetil-koenzim A'nin asetil grubunun a hidrojenleri onemli ol^ude asidiktir. Bunun
sonucu olarak asetil-koenzim A ayni zamanda bir niikleofilik alkilleme reaktifi olarak
da davranir. Ornegin asetil koenzim A, oksaloasetat iyonuyla aldol katilma tepkimesine
benzer bir tepkimeyle etkile§erek sitrat iyonunu olusturur.
o
CoA— SCCH, +
CO,
+ o^ccx ^
CH,
± HOC— C0 2 -
+ CoA-
-SH
6u tepkime sitrik asit
metabolik gevrimine C 2
birimlerinin girmesinin
CH 2
CH,
ba§langicidir ve ayni adh
co 2 -
co 2 -
bile§ikler olu§turur.
Oksaloasetat iyonu
Sitrat iyonu
Hemen su soru akhmiza gelebilir: "Tabiatta ni9in tiyol esterlerinin kullanimi bu ka-
dar yaygindir?" Veya normal esterlere gore tiyol esterler hiicrelerde ne tiir avantajlar
saglar? Bu sorulari cevaplarken iic etkeni goz online almamiz gerekir.
1. A§agidaki tepkimede (b) tiirii rezonans yapisi herhangi bir esteri kararli kilar ve kar-
bonil grubuna niikleofilik ataga kar§i onleyici etki yapar.
H
H-
H
-c-
H
M
C^
H— C— C
O— R
V
Q.
O— R
(a)
(b)
Bu yapi daha onemli
bir katki saglar.
Bunun aksine tiyol esterler benzer rezonans katkisiyla ayni olcude kararli olamaz-
lar. Qiinkii a§agidaki yapilardan biri olan (d) yapisinin var olmasi icin kukiirdiin Zp
orbitali ile karbonun 2p orbitali arasinda 6rtu§me gerekir. Bu ortii§me etkili degil-
dir. Bu nedenle (d)'nin rezonans kararliligi etkili degildir. (e) Yapisinin ger^ek ya-
piya katkisi daha fazladn. Bu bakimdan tiyol esterler niikleofilik ataga daha a5iktir.
H-C-C^
H
S — R
H
S — R
(c)
(d)
Bu yapinin
onemli bir
katkisi yoktur.
H— C— C
H I" 5
(e)
Bu yapi, karbonil
karbon atomunu
niikleofilik ataga
duyarb yapar.
930 Ozel Konu D / Tiyol Esterleri ve Lipit Biyosentezleri
?
H,C OH
2. Benzer (g) yapisinin rezonans katkisi, tiyol esterlerin a hidrojenlerini normal ester-
lerden daha asidik yapar.
B: -^
% /* _ H - *+&* h \ ;° :: "
H— C— C — **-► H— C— C^ «-► / C=C \
H $~ R H $~ R H $ _ R
(f) (g)
Bu yapinin katkisi
tiyol esterin anyonunu
kararli yapar.
3. Tiyol esterlerin karbon-kiikiirt baglan normal esterlerin karbon-oksijen baglarindan
daha zayiftrr; ~SR, "OR'den daha iyi aynlan gruptur.
1 ve 3 etkenleri tiyol esterleri aqilleme reaktifi olarak daha etkili yapar; ikinci etken,
daha etkili niikleofilik alkilleme reaktifi olmalanni saglar. Bu bakimdan asagidaki gibi
benzer tepkimeleri gordiigiimuzde §a§irmamalryiz.
O O
o
/
//
CH,C
+ CH.C
3 \
3 \
► CH 3 C— CH 2 — C— S— R + HS— R
S— R S— R
Bu tepkimede tiyol esterlerin bir molii acilleme reaktifi olarak ve ikincisi akilleme
reaktifi olarak davranir (Altboliim D.2).
D.2 YAG ASITLERiNiN BiYOSENTEZi
Hticre duvarlan, kati yaglar ve sivi yaglar, uzun zincirli karboksilik asit esterlerini (ge-
nellikle C 14 , C 16 ve C, 8 ) i9erirler ve bunlar yag asitleri olarak adlandinhrlar. Yag asit-
leri lipitlerdir, biyomolektillerin hidrofobik ailesini olu§tururlar ve bunlar Boliim 23'te
anlatilacaktir. Yag asitlerine ornek olarak heksadekanoik asiti verebiliriz. Bu asidin yay-
gm adi palmitik asittir. q
CIL CH,. /CH /CH 2 ^CH /CH /CH C
HjC^ CSf ^CH 2 ^ ^CH 2 ^ XHf ^CHf CE£ ^CH 2 ^OH
Palmitik asit
Dogal olarak olu§an yag asitlerinin cogunlugu gift sayida karbon atomlanndan olu§-
mustur, bu da asitlerin iki karbonlu birimlerden olu§tugunu gostermektedir. 1893 yilla-
nnda bu birimlerin asetat (CH 3 COO~) olabilecegi ifade edilmi§tir. Sender soma,
radyoaktif olarak etkilenms, bilesjkler kullamlmaya ba§landiginda bu varsayim da kanit-
lamm§tir.
Bir organizma. karboksil grubundaki karbonu karbon- 14 izotopuyla etiketli asetik
asitle beslendiginde, sentezlenen yag asitleri, karboksil karbon atomuyla ba§layan ve bir
atlayarak etiketlenmis, karbon atomlan icerir.
I4 C-karboksil- etiketli
asetik asitle beslenme ...
,cK hi 2 ^ /CH CH 2 ^ /CH 2 ^ CH^ ^CH^ C ^
H 3 C^ ^CH^ CE£ TH 2 ^CH; XBf ^CH 2 >€Hf OH
bu konumlarda etiketli
palmitik asit olu§ur.
D.2 Yag Asitlerinin Biosentezi 931
Buna kar§ilik metil karbon atomu etiketli asetik asitle beslenmede ise farkli fakat yine
bir atlayarak etiketli karbon atomlan grubu i9eren bir yag asidi olu§ur.
O
H 3 C"
^OH
14 C-metil-etiketli
asetik asitle beslenme . . .
H,C
,CH,,
_CH,
"CH,"
CH,"
CH,
^CH'
.CH 2>
CH,
^CH 7 X
~CH;
CH 7s
*CHT
,CH,,
O
I
CM,"
^OH
bu konumlarda etiketli
palmitik asit olu§ur.
Giiniimiizde yag asitlerinin biyosentezinin asetil koenzim A ile ba§ladigi bilinmektedir.
?
H 3 C
^S— Co A
A§agidaki bag-cizgi formiilii, asetil-koenzim A 'dan palmitik asite giren ikili karbon bi-
rimlerinin yerlerini gostermektedir.
OH
Asetil-koenzim A'nin asetil kismi asetik asitten hiicre icerisinde sentezlenebilir; ay-
m zamanda karbohidratlardan, proteinlerden ve yaglardan da sentezlenebilir.
O
CH3COH
Karbohidratlar
Proteinler
Kati yaglar"
CoA— SH
o
II
► CH3CS— CoA
Asetil-koenzim A
Asetil koenzim A'mn metil gurubu tiyol esterinin bir kismi oldugundan kondense-
le§me tepkimelerine kar§i etkindir (Altboliim D. 1 ), doga onu tekrar malonik koenzim A
ya donu§turerek etkinle§tirir.
O OO
asetil-CoA karboksilaz*
CH,CS— CoA + CO, «=
Asetil-CoA
± HOCCHjCS— CoA
Malonil-CoA
Yag asitlerinin sentezinde sonraki basamak, malonil-koenzim A ve asetil-koenzim
A'mn acil gruplarimn agil ta§iyici protein veya ACP — SH denilen bir koenzimin tiyol
gruplanna aktanlmasini iserir.
?
HOCCH,CS— CoA
Malonil-CoA
O
ACP— SH
CHjCS— CoA + ACP— SH
Asetil-CoA
O O
HOCCH 2 CS— ACP + CoA— SH
Malonil-S-ACP
O
II
CH 3 CS — ACP + CoA— SH
Asetil-S-ACP
* Bu basamak ayni zamanda 1 mol adenozin trifosfat (Altboliim 22. IB) ve karbon dioksiti transfer eden bir
enzim gerektirir.
932 Ozel Konu D / Tiyol Esterleri ve Lipit Biyosentezleri
Asetil-S-ACP ve malonil-S-ACP daha sonra kendi aralannda kondensele§erek ase-
toasetil-S-ACP olu§tururlar.
O
ii ii if ii ii
CH,CS— ACP + HOCCH,CS— ACP «=* CH,CCH 2 CS— ACP + CO, + ACP— SH
Asetil-S-ACP Malonil-S-ACP Asetoasetil-S-ACP
Bu tepkimede kaybedilen C0 2 molekiilii asetil-CoA karboksilaz tepkimesinde malonil-
CoA'ya katilan molekiildiir.
Bu onemli tepkime daha once gordiigiimiiz (Altboliim 19.4) malonik ester sentezi-
ne oldukga benzer. Ornek olarak asetoasetil-S-ACP'nin daha ekonomik sentezinin 2 mol
asetd-S-ACP'nin basit kondenselesjnesi oldugunu du§unebiliriz.
o o o o
CH,CS— ACP 4- CH,CS— ACP «=^ CH,CCH,CS— ACP + ACP— SH
Bu tepkimeyle ilgdi calismalar, tepkimenin oldukga endotermik oldugunu g6stermi§tir
ve dengenin yonu biiyiik 61?ude sol tarafa yonlenmektedir.Bunun aksine asetil-S-ACP
ve malonil-S-ACP'nin kondensele§mesi oldukga eksotermiktir ve dengenin yonu biiyiik
olciide sagadir. Malonil-S-ACP kullandarak yapdan kondensele§mede oldukga kararh
bit tirtin olan karbon dioksit meydana gelir. Bu sonug termodinamik olarak da yeglenir.
Bu bakimdan malonil grubunun dekarboksilasyonu, kondensasyona termodinamik yar-
dim saglar.
Yag asidin sentezinde sonraki iig basamak asetoasetil-S-ACP'nin asetoasetil grubu-
nu biitiril (biitanoil) grubuna d6niis,tiiriir. Bu basamaklar (1 ) keto grubunun indirgenme-
sini (indirgeyici reaktif olarak NADPH* kullanilir), (2) alkollerin dehidrasyonunu ve,
(3) ikili bagin indirgenmesini (tekrar NADPH kullanilir) icerir.
Keto Grubunun indirgenmesi
O O OH O
CH,CCH,CS — ACP + NADPH + H" «=^ CH 3 CHCH,CS— ACP + NADP +
Asetoasetil-S-ACP /J-Hidroksibiitril-S-ACP
Alkoliin Dehidrasyonu
OH O O
CH,CHCH,CS— ACP *=* CH,CH=CHCS— ACP + H 2
/5-Hidroksibiitril-S-ACP Krotonil-S-ACP
Ikili Bagin indirgenmesi
o o
II II
CH,CH=CHCS— ACP + NADPH + H + ^=^ CH,CH,CH,CS— ACP + NADP+
Krotonil-S-ACP Biitiril-S-ACP
Bu basamaklar bir yag asidi sentezinin bir cevrimini tamamlar. Tarn sonug iki asetat
biriminin, biitinil-S-ACP'nin dort karbonlu biitirat birimine donii§iimiidiir.
* NADPH nikotinamit adenin diniikleoiil fosfattir (indirgenmis $ekli). Yapisi ve fonksiyonu NADH'ye 50k
benzeyen bir koenzimdir (bkz. Boliim 12 giri§i ve Altbolum 14.10).
D.2 Yag Asitlerinin Biyosentezi 933
(§iiphesiz bu d6nii§iim bir karbon dioksit molekuluniin olduk9a onemli olan araya gir-
mesini gerektirir.) Bu noktada, bir ba§ka gevrim ba§lar ve iki fazla karbon atomu ekle-
nerek zincir uzar.
Takip eden 9evrimlerde zincire iki karbonlu birimler katilarak uzun zincirli yag asi-
di oiu§ur. Ornegin palmitik asitin sentezinin toplam e§itligi a§agidaki gibi yazilabilir.
O
o o
CH 3 CS— CoA + 7 HOCCH 2 CS— CoA + 14NADPH + 14 H + ►
CH 3 (CH 2 ) l4 C0 2 H + 7 C0 2 + 8 CoA— SH + 14 NADP + + 6 H 2
Yag asidi sentezinin en onemli ozeliiklerinden biri biitiin 9evrimin dimerik 50k fonk-
siyonlu bir enzim tarafindan ger^ekle^tirilmesidir. Bu enzimin molekul kiitlesi 2.300.000*
olarak tahmin edilmi§tir ve yag asidi sintetaz olarak adlandinlir. Sentez, ba§langic. mad-
desi olan asetil-S-ACP'nin bir molekiilii ile ba§lar, daha sonra; ornegin palmitik asitin
sentezinde, malonil-S-ACP'nin yedi molekuluniin ba§anli bir §ekilde birbirini izleyen
kondensasyonlan olur. Her bir kondensasyonu indirgenme, dehidrasyon ve indirgenme
takip eder. Bir C, 6 zincirinin senteziyle sonuclanan bu basamaklann tamami enzimden
yag asidi birakilmadan once ger9ekle§ir.
E. coir den aqU ta§iyici protein izole edilmi§ ve safla§tinlmi§tir; molekul kiitlesi yak-
la§ik 10.000'dir. Hayvanlardaki tafiyici, daha buyiik olan 90k fonksiyonlu enziminin bir
kismidir. Ta§iyici proteinlerin her iki tiirii de fosfopantetein olarak adlandinlan koen-
zim A'ya (Altbolum D.l) benzeyen zincir grubunu i9erir. ACP'de bu zincir proteine
.0
^ /
indirgenme o ^
Kondensasyon
HOOC N / C^
Malonil
transferi
|< 20,2 A
-VWWW SH
ACP'nin 4 -fosfopantetein
yan zinciri
Agil
transferi
Ta§iyici
protein
Dehidrasyon
CH CH„
C CH R
§ekil D. I Yag asidi sintetaz
kompleksinde bir dondiirme kolu
gibi goriilen fosfopantetein grubu
[Lehninger, A. L. Biochemistry;
Worth: New York, 1970; s 519'dan
izin alinarak uyarlanmi§tir.]
Tkinci
indirgenme
* Maya hiicrelerinden izole edilmi§tir. Farkli kaynaklardan elde edilen yag asiti sintetazlan farkli molekul kiit-
lelerine sahiptir. Omegin giivercin karacigerinden elde edilen yag asidi sintetazin molekul kiitlesi 450.000 dir.
934 Ozel Konu D / Tiyol Esterleri ve Lipit Biyosentezi
baglidir (koenzim A'da adenozin fosfota baglidir):
Pantotenik asit
2-Aminoetantiyol
O
CH 3
O
o
Protein
O — P— O— CH 2 — C— CH(OH)— C— NH— CH 2 — CHj— C— NH— CH 2 — CH 2 — SH
OH CH 3
Fosfopantetein grubu
20.2A ►
Fosfopantetein grubunun uzunlugu 20,2 A'dur ve bu grup, enzimin bir aktif yiiziinden
bir digerine biiyiiyen acil zincirinin ta§inmasini saglar (§ekil D.l).
D.3 JZOPRENOiT BiLE^IKLERlNIN
BiYOSENTEZi
Izoprenoit bilesjkleri lipit biyomolekiillerinin bir ba§ka tiirudiir. Bunlardan bazilari a-
terpineol, geraniol, A vitamini, ve /3-karoten, steroitler (yani. kolesterol, kortizon, est-
rojen ve testesteron) gibi dogal iiriinler ve bu tur bir?ok bile§iktir. Terpenler daha soma
Boliim 23 'te incelenecektir. Ancak §imdi bunlann biyosentezlerinde yer alan ve daha
onceki boliimlerde inceledigimiz bazi tepkimeleri ele alacagiz.
CH
HO
a-Terpineol
CH, H,C CH,
Geraniol
A vitamini
CH
/3-Karoten
Terpen ve terpenoitlerin sentezlerinde temel yapi ta§i 3-metil-3-biitenil pirofosfattir.
Bu bile§iklerin be§ karbon atomu, izoprenoit bile§iklerinde "izopren birimlerinin" ana
D.3 izoprenoit Bile§iklerinin Biyosentezi 935
kaynagidir. (A§agida izopren birimleri mavi ve kirmizi 9izgilerle gbsterilmis.tir.)
CH 3 O O
CH 2 =C— CH 2 — CH 2 — O— P— O— P— OH
OH OH
3-Metil-3-biitenil pirofosfat
Altboliira D.4'te 3-metil-3-biitil profosfatin biyosentezinin nasil oldugu inceleyece-
giz. Ilk olarak C 5 izopren birimlerinin birbirlerine baglanis, §ekillerini dii§iinelim. Ge-
rekli ilk basamak 3-metil-2-butenil pirofosfatin 3-metil-3-biitenil pirofosfattan enzimatik
olu§umudur. Bu izomerle§me bir dengeye ula§ir ve boylece her iki bile§ik de hucrede
kullanilabilir.
OPP
3-Metil-3-biitenil
pirofosfat
OPP
3-MetiI-2-biitenil
pirofosfat
OPP = pirofosfat
3-Metil-2-biitenil pirofosfat ve 3-metiI-3-biitenil pirofosfatin birle§mesi bir allilik kat-
yonun enzimatik olu§umunu igerir. Burada pirofosfat grubu dogal bir aynlan grup ola-
rak davranir. Biyokimyasal sureclerde bir5ok durumda bu, pirofosfat grubu iizerinde
gercekle§ir. iki C 5 biriminin kondensele§mesiyle geranil pirofosfat olarak adlandiran bir
C 10 bile§igi olu§ur.
t.
OPP
(-H — Enzim)
Enz Geranil pirofosfat
Geranil pirofosfat mono terpenlerin kaynagidir; ornegin geranil pirofosfatin hidroli-
zi sonucu geraniol olu§ur.
Geranil pirofosfat
HOH
OH
Geraniol
936 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi
Geranil pirofosfat aynca 3-metil-3-biitenil pirofosfatla kondensele§erek C 15 seski-
terpenlerin oncii maddesi olan farnesil pirofosfati olu§turur.
OH
diger seski terpenler
Farnesol
Farnesol, ambrette yagindan izole edilmi§tir. Leylak kokusundadir. Farnesol aym za-
manda bazi boceklerde hormon odevi de gortir ve kurtcuk seklinden giive §ekline do-
nu§iimu ba§latir.
Benzer kondensele§me tepkimeleri diger tiir terpenler icinde oncii maddeler saglar
(§ekil D.2). Buna ek olarak iki molekiil farnesil pirofosfati n kuyruk-kuyruga indirgeyi-
ci kenetlenmesi skualeni olu§turur. Bu bile§ik, steroitler olarak bilinen izoprenoitlerin
onemli bir grubu i?in oncii maddedir (bkz. Altboliim 23.4 ve D.4).
§ekil D.2 Terpenler ve steroitlerin Monoterpenl
biyosentetik olu§umunda izlenen yol.
(C,„)
er
Seski terpenler
(C 15 )
Diterpenler
(C 20 )
Geranil pirofosfat
(C 10 -pirofosfat)
3-metil-3-biitenil
pirofosfat
Farnesil pirofosfat
(Ci 5 -pirofosfat)
3-metil-3-biitenil
pirofosfat
C 20 -Pirofosfat
Tetraterpenler
(C 40 )
Skualen
(C 30 )
Lanosterol
Kolesterol
(bir steroit)
D.4 Stereoitlerin Biyosentezi 937
Farnesol, siilfiirik aside etkile§tirildiginde bisabolene donii§iir. Bu tepkime i9in ^ Problem D.I
uygun bir mekanizma tasarlayiniz.
Farnesol — ■ —
Bisabolen
D.4 STEROiTLERIN BlYOSENTEZi
Onceki altbolumde C 5 bilesigi olan 3-metil-3-buten pirofosfatin ger9ek bir "izopren
birimi" oldugunu gordiik ki doga. bu iiriinleri kullanarak terpenoitleri ve karotonoit-
leri olu§turur. §imdi biyosentetik yolu iki farkli yone uzatabiliriz. 3-Metil-3-biitenil
pirofosfatin (yag asitlerine benzer) asetat birimlerinden nasil olu§tugunu ve bircok onem-
li steroitin kaynagi olan kolesterolun 3-metil-3-bQtenil pirofosfattan nasil sentezlendi-
gini gosterebiliriz.
] 940 ' 1 1 yillarda Harvard Universitesi'nden Konrad Bloch kolesterolun turn karbon
atomlarinin asetik asitten gelebilecegini gbstermek icin etiketleme deneyi yapti. Orne-
gin, metili etiketli asetik asidin kullanimi sonucu Bloch, sentez edilen kolesterolde eti-
ketli karbonlann a§agidaki gibi oldugunu buldu.
p* n* r* r*
C* I
c I . c* c*
CH,CO,H
r n* r C*
c * r* c*
Her or Nr
Bloch ayni zamanda karboksil etiketli asetik asitle besleme sonucu olu§an kolesterolun
diger karbon atomlarinin hepsinin etiketli oldugunu buldu (yukanda verilen formulde
yildizli olmayan karbon atomlan).
Bunu takip eden bir 50k sayida ara§tirma 3-metil-3-butenil pirofosfatin asagidaki tep-
kime sirasma gore asetat birimlerinden sentezlendigini gbstermistir:
O OO CoA _ SH O O
CH,CS— CoA + CH 3 CCH,CS— CoA -^ ► HOCCH, CH.CS— CoA
(C 2 ) (C 4 ) c
Asetil-CoA Asetoasetil-CoA
/ \
H 3 C OH
(C fl )
/3-Hidroksi-/J-metilglutaril-CoA
2 NADPH + 2H 1
CoA — SH
938 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi
O
HOCCH 2 CH 2 CH 2 OH
C
/ \
H,C OH
(Q)
Mevalonik asit
3 ATP
3 ADP ?" Uc basai i li basamak
O
]
o
o
^
H— O— C— CH,v CH,CH,0— P— O— P— O-
-\ / " " | |
/ C \(V 0~ O
H 3 C OP0 3 H"
(C 6 )
3-Fosfo-5-pirofosfomevalonik asit
^> co 2 + H : por
H : C X
o
/
C— CH,CH ? — O— P— O— P— O-
H 3 C
o-
(C s )
3-Metil-3-biitenil pirofosfat
o-
Bu sentetik yolun ilk basamagi oldukga a9iktir. Asetil-CoA (bir mol asetattan) ve
asetoasetil-CoA (2 mol asetattan) kondensele§erek C 6 bile§igini, /3-hidroksi-)S-metil glu-
taril-CoA'yi olu§turur. Bu basamagi, ^3-hidroksi-jS-glutaril-CoA'nin tiyol ester grupla-
nnin mevolonik asitin birincil alkollerine enzimatik indirgenmesi takip eder. Bu basamagi
katalizleyen enzim HMG-CoA reduktaz olarak adlandirilir (HMG. ^3-hidroksi-jS-metil
glutarildir) ve bu basamak kolesteroliin biyosentezinde tepkime hizini belirleyen basa-
maktir. Bu yolu bulmamn anahtan. bir ara uriin olan mevalonik asitin ke§fi olmu§tur ve
daha sonra bu C 6 bile§igi be§ karbonlu 3-metil-3-biitenil pirofosfata ba§anh bir §ekilde,
fosforlama ve dekarboksilasyonla, d6nu§tiiriilmu§tur.
Daha once gordiigiimiiz gibi (Altboliim D.3) 3-metil-3-butenil pirofosfat izomerle-
§erek, icerisinde 3-metil-2-butenil pirofosfatm da bulundugu bir denge kan§imi olu§turur
ve bu iki bile§ik, geranil pirofosfati (C| bile§igi) olu§turmak iizere kondensele§ir. Bu
bile§ik de 3-metil-3-biitenil pirofosfatm diger bir moliiyle kondensele§erek bir C 15 bile§igi
olan farnezil pirofosfati olu§turur. (Geranil pirofosfat ve farnesil pirofosfat mono-seski
terpenlerin oncii maddeleridir; (bkz. Altbolum D.3.)
> h,p,o 7 2 -
D.4 Steroitlerin Biyosentezi 939
Geranii pirofosfat
^--3-metil-3-biitenil pirofosfat
Farnesil pirofosfat
Iki molektil famesil pirofosfat daha soma indirgeyici kondensele§meyle skualeni olu§-
turur.
birkat:
*op 2 o 6 3
NADPH + H +
basamak ^ NADP+ + HJ > n a-
Skualen
Skualen, kolesteroltin dogrudan oncii maddesidir. Skualenin yiikseltgenmesiyle sku-
alen 2,3-epoksit olu§ur ve daha sonra e§ zamanli metaniir ve hidriir gocmesiyle bir se-
ri halka kapanmasi sonucu lanosterol meydana gelir. Bu yontem Boliim 8'de "Kolesterol
Biyosentezinin Kimyasinda" ayrintili bir sekilde anlatilmi§tir. Lanosterol daha sonra bir
seri enzim katalizli tepkime sonucu kolesterola donii§ur.
(3S)-2,3-Oksidoskuaien
1
940 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi
B :
HO
HO
HO
Lanosterol
(bii\'ok enzimatik basamak)
Kolesterol
(her iki yapiyla da gosterilir)
HO
Kolesterol
D.5 Kolesterol ve Kalp Hastaliklari
Kolesterol, steroit hormonlanmn bir oncusii ve hiicre zarlannin onemli bir bile§eni
olmasindan dolayi, ya§am icin 90k onemlidir. Diger taraftan atardamarlarda kolestero-
lin birikmesi oliimlere sebep olan atheroscleroisis ve kalp hastaliklannin nedenidir. Bir
organizmanin saglikli olrnasi icin kolesterolun biyosentezi ile kullanimi arasinda hassas
bir dengenin kurulmasi gerekmektedir. Bu durumda atardamarlardaki birikme en alt
seviyede tutulur.
Kandaki kolesterolun seviyesi yiiksek olan bazi hastalara tedavi amaciyla yag ve ko-
lesterolii az olan diyet uygulanir. Kalitimsal olarak yuksek kolesterolii olanlara (FH)
kandaki kolesterolii azaltan diger yontemler gereklidir. Buna ornek bir tedavi yontemi
mevinolin olarak da adlandmlan Jovastatin adli ilacin kullanimidir.
D.5 Kolesterol ve Kalp Hastaliklan 941
HO.
OH
Mevalonat ivonu
Lovastatin
Lovastatin, yapisinin bir boliimii mevalonat iyonuna benzedigi icin kolesterol biyo-
sentezindeki hiz belirleyen basamagi katalizleyen enzimin, yani HMG-CoA rediiktazin
(Altboliim D.4) aktif bolgesine baglamr. Lovastatin. bu enzimin yan§an bir inhibitbrii
olarak davranir ve boylece kolesterol sentezini azaltir. Lovastatin tedavisinde serumda-
ki kolesterol seviyesinin %30'lara kadar azaltilmasi miimkundiir.
Karacigerde sentezlenen kolesterol ya sindirim esnasinda kullanilan safra asidine do-
nusiir ya da kanla ta§inmak iizere esterlesjr. Kolesterol, yogunluklarma gore adlandin-
lan lipoprotein kompleksleri §eklinde kanda ta§mir ve hiicrelerde tutulur. Diisuk
yogunluklu lipoproteinler (LDL) kolesterolu karacigerden daha di§ dokulara ta§ir. Yiik-
sek yogunluklu lipoproteinler (HDL), safra asitleri halinde karaciger tarafindan ati-
lan atik kolestrolleri tekrar karacigere ta§ir. Yiiksek yogunluklu lipoproteinler
atardamarlarda biriken kolestrolii azalttigindan "iyi kolesterol*' olarak adlandinhr. Kalp
hastahklanna neden olan atardamarlarda birikmi§ kolesterolun yiiksek seviyedeki LDL
ile ili§kili olmasindan dolayi LDL "kotii kolesterol" olarak adlandinlmi§tir.
Bununla birlikte karacigerden bagirsaklara akan safra asitleri, karacigere etkili bk
§ekilde geri ta§inir. Bunun ke§fedilmesi, safra asitlerini baglayan ve bagrrsaklarda on-
lann yeniden sogurulmasim engelleyen reginelerin yenilmesi yoluyla kolesteroliin dii-
§iirulmesini amaclayan bir ba§ka yontemin geli§mesine yol a^migtrr.
Aminler
Ndrotoksinler ve Sinir lleticileri
Kolombiya zehirli ok kurbagalan kii9uk, giizel ve bliimculdur. Histriyonikatoksin de-
nen bir zehir Qretirler. Amin yapisinda olan bu zehir, kurbanin solunum kaslanni felc
eder ve nefes alamayarak olmesine neden olur. (Histriyonikatoksinin molekiiler mode-
li yukanda verilmi§tir.) Amazon yerlilerinin ok uclanna siirdiikleri kiirar adi verilen ze-
hir, bir cesjt sarma§iktan elde edilen bile§iklerin bir kari§imidir. Kan§im icinde bulunan
ve d-tiiboktirarin denen bile§ik felce neden olan diger bir norotoksindir. Histriyonika-
toksin ve d-tiibokiirarin, bnemli bir sinir ileticisi olan asetilkolinin faaliyetlerini durdu-
rurlar.
942
\+/
Histriyonikatoksin
HO N OCH 3
CH,0 O
H 3 C CH 3 CI
CH 3
Asetilkolin
HO
rf-Tiibokiirarin kloriir
d-Tiibokiirarin ve asetilkolinin her ikisi de don gruba bagh bir azot atomu ta§irlar
(d-tuboktirarinde iki azot). Azot atomlan formal pozitif yiik ta§irlar ve bu nedenle, her
iki bilesjk de kuaterner amonyum tuzlan simfina girerler (Altboliim 20.3C). Kuaterner
amonyum grubunun bulunmasi onemlidir, gtinku asetilkolin ahcisina baglanma buradan
olur. Sinir dtirtiilerinin ta§inmasi sirasinda asetilkolin, ahciya baglamr. Bu baglanma,
hiicre zanni depolarize eder ve bir konformasyon degisjmine neden olarak, Na' ve
K + katyonlanmn hiicreye sira ile girip gikmasim saglayan bir kanal acar. Bu kanaldan,
2 milisaniye icinde, her bir katyondan yakla§ik 20.000 tanesi hiicreye girip cikar.
^-Tiibokurarin, asetilkoline benzeyen yapisindan dolayi bu ahciya baglamrsa, asetilko-
linin buraya baglanmasini engeller ve boylece, iyon kanalimn afilmasmi onler. Zann
depolarize olamamasi (zann depolarize olmasi sinir diirtiisii basjatir) felce neden olur.
£/-Tiibokiirarin ve histriyonikatoksin birer zehir olmalanna kar§in bilimsel ara§tirmalar-
da yararh olmu§lardir. Ornegin, normal solunum duzeni di§inda durumlar gerektiren so-
lunum fizyolojisi deneylerinde, gonullii bir denegin solunumunu ge9i9i olarak fel9
etmede, kiirar kullandm^tir. Denek, deney ba§ladigi andan, kiirann etkisi ge9inceye ka-
dar yapay bir solunum cihazina baglanmi§tir. d-Tubokurarin de tipki siiksinilkolin bro-
mur gibi solunum kaslarmi felg etme ozelligine sahip oldugundan, bazi ameliyatlarda
kas gev§eticisi olarak kullanihr.
Siiksinilkolin brumur
943
944 Boliim 20 / Aminler
20.1 Adlandirma
20.2 Aminlerin Fiziksel
Ozellikleri ve Yapilan
20.3 Aminlerin Bazligi:
Amin Tuzlari
20.4 Biyolojik Onemi
Olan Bazi Aminler
20.5 Aminlerin Eldesi
20.6 Aminlerin
Tepkimeleri
20.7 Aminlerin Nitroz
Asitle Tepkimeleri
20.8 Arendiozonyum
Tuzlarimn Yer Degi§tirme
Tepkimelri
20.9 Arendiazonyum
Tuzlarimn Kenetlenme
Tepkimeleri
20.10 Aminlerin Sulfonil
Kloriirle Tepkimeleri
20.11 Sulfa Ilacjari:
Siilfanilamit
20.12 Aminlerin Analizi
20.13 Amonyum
Bile§iklerini Keren
Aynlmalar
20.1 Adlandirma
Yaygm adlandirmada pek cok birincil amin alkilaminler olarak adlandinhrlar. Sistema-
tik adlandirmada ise NH 2 grubunun baglandigi zincir ya da halka sisteminin adinin sonuna
-amin son eki eklenir (a§agida parentez icindeki mavi adlar). Aminler azot atomuna bag-
li organik gruplann sayisina gore birincil (1°), ikincil (2°) veya iiciincul (3°) diye sinrf-
landinhrlar (Altboliim 2.9).
Birincil Aminler
CH 3 NH 2
Metilamin
I ii let aim inin i
CH 3 CH 2 NH 2
Etilamin
(etanamin)
CH 3 CHCH 2 NH 2
CH 3
Izobiitilamin
( 2-metil- 1 -propanamin )
Sikloheksilamin
(sikloheksanamin)
Pek cok ikincil ve iiciinciil amin de benzer §ekilde adlandinhr. Yaygm adlandirma-
da azota bagh organik gruplann adlan belirtilir. Eger azota ikisi ya da U5U de ayni olan
organik gruplar baglanmi§sa di- ya da tri- on ekleri kullanihr. Sistematik adlandirmada
ise siibstituentin azota bagli oldugunu belirtmek icin, substitiient adinin online N on eki
yazihr.
ikincil Aminler
Ikincil Aminler
CH 3 NHCH 2 CH 3
Etilmetilamin
1 A'-metiletanamin )
(CH 3 CH 2 ) 3 N
Trietilamin
A'.A'-tlietiletanamin
(CH 3 CH 2 ) 2 NH
Dietilamin
(A^-etiletanamin)
CH 2 CH 3
CH 3 NCH 2 CH 2 CH 3
Etilmetilpropilamin
A'-etil-jV-metil-l -propanamin
TUPAC adlandirma sisteminde — NH 2 substituentine amino grubu denir. Bu sistemi
bir — OH ya da bir — C0 2 H grubu iceren aminleri adlandinnakta sik sik kullamnz.
O
H 2 NCH 2 CH 2 OH
2-Aminoetanol
H 2 NCH 2 CH 2 COH
3-Aminopropanoik asit
20. 1 A Arilaminler
Yaygm arilaminlerden dordiinun adlan a§agida verilmi§tir:
NH 2 NHCH 3 NH,
Anilin
(benzenamin)
A'-Metilanilin
(N-metil-
benzenamin)
p-Toluidin
(4-metil-
benzenamin)
NH,
OCH
3
p-Anisidin
(4-metoksi-
benzenamin)
20.2 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri ve Yapilan 945
20. IB Heterohalkah (Heterosiklik) Aminler
Onemli bazi heterohalkah aminlerin yaygin adlan vardir. Sistematik adlandirmada, kar-
§ilik gelen liidrokarbondaki karbon atomlari yerine ge9en azot atomlarini belirtmek i^in
aza-* diaza- ve triaza- on ekleri kullanihr.
H
imidazole
( 1,3-diazasiklopenta-
2,4-dien)
H
Pirol
(1-azasiklopenta-
2,4-dien)
H
Pirazol
( 1,2-diazasikIupenta-
2,4-dienl
N
H
Indol
(1-azainden)
Piridin
(azabenzen)
Piridazin
( 1,2-diazabenzen)
Pirimidin
(1,3-diazabenzen)
Kinolin
(1-azanaftalin)
V
H
Piperidin
(azasikloheksan)
Ni
H
Pirolidin
(azasiklopentan)
:a
Tiyazol
(l-tiva-3-
azasiklopenta-
2,4-dien)
Purin
20.2 AMiNLERIN FiZJKSEL OZELLIKLERi VE YAPILARI
20. 2A Fiziksel Ozellikler
Aminler orta polarlikta bilesjklerdir. Kaynama noktalan benzer molekul kiitleli alkan-
lardan yuksek. alkollerden dus,iiktiir. Birincil ve ikincil aminlerin molekulleri birbirle-
riyle ve suyla giiclii hidrojen baglari olu§turabilirler. Ugiinciil aminlerin molekulleri
birbirleriyle hidrojen baglari yapamazlar, ama su ya da diger hidroksilli 9bzuciilerin mo-
lekulleri ile hidrojen baglari yapabilirler. Bu nedenle, uciincul aminler benzer molekul
kiitleli birincil ve ikincil aminlerden daha du§tik sicakhklarda kaynarlar. Ku^Uk mole-
kiil kiitleli biitiin aminler suda 90k cbzuniirler.
(^izelge 20.1'de bazi yaygin aminlerin fiziksel ozellikleri verilmi§tir.
20. 2B Aminlerin Yapisi
Pek 90k aminin azot atomu, amonyaktaki gibi, yakla§ik sp 3 melezlesmesi yapmi§tir. U9
alkil grubu ( ya da hidrojen atomlari) bir diizgiin dbrtyuzliiniin iiq ko§esine baglanir.
dorduncu sp 3 orbitalinde ortakla§ilmami§ bir elektron 9ifti bulunur. Aminin bu §ekh\ azo-
ta bagh atomlann yerleri dikkate alinarak, iicgen piramit diye adlandinhr (Altbbliim
1.16). Bununla birlikte ortakla§ilmami§ elektron 9ifti sanki bir grupmu§ gibi dii§iiniile-
946 Boliim 20 / Aminler
Cizelge 20.1 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri
en
kn
Suda gozunurliigu
pA'a
Adi
Yapisi
(°C)
(°C)
(25°C) (g 100 ml/ 1 )
(amonyum iyonu)
Birincil Aminler
Metilamin
CH 3 NH,
-94
-6
Cok goztiniir
10.64
Etilamin
CH 3 CH 2 NH 2
-81
17
Qok goztiniir
10,75
Propilamin
CH 3 CH,CH,NH 2
-83
49
Cok goztiniir
10,67
Izopropilamin
(CH,) 2 CHNH 2
-101
33
Cok gozUntir
10,73
Biitilamin
CH 3 (CH,),CH 2 NH 2
-51
78
Cok goztiniir
10,61
izobiitilamin
(CH,),CHCH 2 NH 2
-86
68
£ok goztiniir
10,49
seA'-Biitilamin
CH 3 CH,CH(CH 3 )NH 2
-104
63
Cok goztiniir
10.56
ter-Butilamin
(CH 3 ) 3 CNH 2
-68
45
Cok goztiniir
10,45
Sikloheksilamin
Siklo-C 6 H,,NH 2
-18
134
Az goziiniir
10,64
Benzilamin
C 6 H,CH,NH,
10
185
Az goztiniir
9.30
Anilin
C 6 H 5 NH 2
-6
184
3.7
4.58
p-Toluidin
p-CH,C 6 H 4 NH,
44
200
Az goziiniir
5,08
p-Anisidin
p-CH 3 OC 6 H 4 NH,
57
244
Cok az goziiniir
5,30
p-Kloroanilin
p-ClC 6 H 4 NH,
73
232
Coztinmez
4,00
p-Nitroanilin
p-N0 2 C 6 H 4 NH 2
148
332
Qoziinmez
1.00
ikincil Aminler
Dimetilamin
(CH 3 ) 2 NH
-92
7
Cok goztiniir
10,72
Dietilamin
(CH 3 CH 2 ) 2 NH
^18
56
Qok goziinur
10.98
Dipropilamin
(CH 3 CH 2 CH,) 2 NH
^10
110
Cok goztiniir
10,98
/V-Metilanilin
C 6 H 5 NHCH 3
-57
196
Az goztinur
4,70
Difenilamin
(C 6 H 5 ) 2 NH
53
302
Coziinmez
0,80
I Cmiciii aminler
Trimetilamin
(CH 3 ) 3 N
-117
2,9
Qok goztiniir
9,70
Trietilamin
(CH 3 CH 2 ) 3 N
-115
90
14
10,76
Tripropilamin
(CH 3 CH,CH 2 ),N
-93
156
Az goztinur
10,64
7V,/Y-Dimetilanilin
C 6 H S N(CH 3 ) 2
3
194
Az goztiniir
5,06
rek aminin geometrisi bir diizgun dortyiizlii olarak kabul edilebilir. Trimetilaminin van
der Waals yiizeyi icin olan elektrostatik potansiyel haritasi (a§agida ag §eklinde veril-
mi§tir) azot atomu iizerindeki bag yapmami§ elektronlann negatif yiik dagilimini gos-
termektedir.
V
R"
N>
R"
Aminin yapisi
Trimetilaminin hesapla bulunan yapisi
(Hidrojen atomlan g6sterilmemi§tir.)
Bag acilan diizgun dortyuzliiden beklendigi gibi, 109,5" ye 50k yakindir. Ornegin, tri-
metilaminin bag acilan 108" dir.
20.3 Aminlerin Bazligi: Amin Tuzlan 947
Bir ugunciil aminin biitiin alkil gruplan farkli ise, o amin kiraldir ve iki enantiyome-
ri vardir. Ancak, enantiyomerler hizla birbirlerine donii§iirler ve pratikte biz bunlan 90-
gu kez ayiramayiz (yaramayiz).
R' R'
R'v ^f -^. > R
.Nl^- ' : ^ N
R" R"
Amin enantiyomerlerinin birbirine d6nu§iimu
Bu birbirine donii§iim piramit ya da azot devrilmesi olarak adlandinhr. Basit amin-
lerde bu d6nii§umun enerji engeli yakla§ik 25 kJ mol "dir ve oda sicakhginda kolayca
saglanir. Devrilmenin gegi§ durumunda azot atomu sp 2 melezle§mesi yapar ve ortakla-
§ilmami§ elektron 9ifti/? orbitalinde bulunur.
Amonyum tuzlan, ortakla§ilmami§ elektron cifti ta§madiklanndan devrilmezler. Bu
nedenle dort farkh grup baglamis, kuaterner amonyum tuzlan nispeten kararli enantiyo-
merlere yanlabilirler.
R' R'
R'^ />"
N— R"" R'^N
/ \
R"' R'"
X" x-
Bu yapidaki kuaterner amonyum tuzlan
enantiyomerlerine yanlabilirler.
20.3 AMiNLERIN BAZLIGI: AMIN TUZLARI
Aminler nispeten zayif bazlardir. Sudan daha giiclii baz olmalanna karsin, hidroksit iyo-
nu, alkoksit iyonu ve karbanyonlardan 90k daha zayiftirlar.
Aminlerin bazlik kuvvetlerini kar§ila§tirmanm uygun bir yolu, e§lenik (konjuge) asit-
leri olan alkilaminyum iyonlannin asitlik sabitlerini (ya da pK a degerlerini) kar§ila§tir-
maktn (Altbolum 3.5C). Aminlerin asitlik sabiti ifadesi a§agidaki gibi yazilabilir:
RNH 3 + H 2 «-=^ RNH 2 + H 3 +
[RNH 2 ][H 3 Q + ] _
K * ~ [RNH., 1 ] A--***
Eger amin kuvvetli bir baz ise, aminyum iyonu, protonu sikica tutacagindan zayif bir
asit olacaktir (pK a degeri biiyiik olacaktir). Diger yandan. amin zayif bir baz ise, amin-
yum iyonu protonu sikica tutamayacak ve daha gu^lu asit ozelligi ta§iyacaktir (pK a de-
geri kiigtik olacaktir).
Aminlerin (^izelge 20.2'de verilen bazliklanni inceledigimizde, bir9ok alifatik ami-
nin amonyaktan daha gu^lii baz olduklanni goriiriiz:
NH 3 CH3NH2 CH 3 CH 2 NH 2 CH 3 CH 2 CH 2 NH 2
E§Ienik asitin p^'si 9,26 10,64 10,75 10,67
Bunun nedenini alkil gruplarirun elektron verme ozelligine baglayabiliriz. Alkil grupla-
n elektron saglarlar ve asit-baz tepkimesinden olu§an alkilaminyum iyonunu, pozitifyu-
948 Boliim 20 / Aminler
kii molekiile dagitarak kararh kilarlar. Alkil gruplan. aminden daha 50k alkilaminyun
iyonunu kararh kilarlar.
H
R-^N— H + H— OH +=±- R^N — H + _: OH
H H
R, elektron salar (R->) ve
alkilaminyum iyonunu,
yiik dagilimi nedeniyle
kararh kilar.
A§agidaki aminlerin gazfazmda ol^iilen bazlik kuvvetlerinin raetil grubu sayisi ile
artmasi bu aciklamayi desteklemektedir.
(CH.,),N > (CH 3 ) 2 NH > CH 3 NH 2 > NH 3
Aminlerin gaz fazindaki bazlik sirasi sulu fazdakine uymaz. Ayni aminlerin sulu 96-
zeltilerindeki bazlik sirasi a§agidaki gibidir (Qizelge 20.2):
(CH 3 ) 2 NH > CH 3 NH 2 > (CH 3 ) 3 N > NH 3
Guniimiizde bile§iklerin farkli fazlardaki bu belirgin farkli davrani§imn nedeni bilinmek-
tedir. Birincil ve ikincil aminlerin sulu cdzeltilerinde oiu§an aminyum iyonlan, iiciincul
aminlerden meydana gelen aminyum iyonlanndan, 90k daha etkin olan hidrojen bagla-
n nedeniyle, daha iyi sanhrlar ve dolayisiyla daha kararh duruma gelirler. Ucuncul
aminlerden meydana gelecek (CH 3 ) 3 NH + gibi bir aminyum iyonunun. su molekiilleriy-
le hidrojen bagi yapabilecek tek bir hidrojeni vardir. Oysa, birincil ve ikincil aminlerin
aminyum iyonlan, sirasiyla, tic ve iki hidrojen ta§irlar. Bir ucunciil aminden olu§an amin-
yum iyonunun zayif sanlmasi, uc metil grubunun elektron salma etkilerini bastinr ve
u^iinciil aminleri, sulu ^ozeltilerinde birincil ve ikincil aminlerden daha az bazik yapar.
Bununla birlikte, alkil gruplannin elektron salma etkisi iicuncul aminlerin amonyaktan
daha kuvvetli baz olmalanni saglar.
20.3A Arilaminlerin Bazligi
Aromatik aminlere (ornegin. anilin ve p-toluidin) ait aminyum tuzlanmn Qizelge 20.1 'de
verilen pK a degerlerini incelersek, onlarin, sikloheksilamin gibi kar§ihk gelen alifatik
aminlerden 50k daha zayif bazlar olduklanm goriiruz.
Siklo-C 6 H„NH 2 C 6 H 5 NH 2 p-CH,C 6 H 4 NH 2
E§lenik asitin pA' a 'si 10,64 4,58 5,08
Bu etkiyi, bir arilaminin toplam melezine katkida bulunan rezonans yapdar uzerinde
gorebiliriz. Anilin icin a§agida verilen rezonans yapilar onemlidir.
1 2 3
1 ve 2 yapilan herhangi bir benzen turevi icin yazilabilen Kekule yapdandir. Oysa 3-5
yapdan azotun ortakla§ilmami§ elektron giftini halkanm orto ve para konumlarma
delokolize eder (dagitir). Elektron giftinin bu delokalizasyonu, azotun proton yakalama-
smi zorla§tinr. Boylece. elektron ciftinin delokalizasyonu anilini kararh kilar.
20.3 Aminlerin Bazligi: Amin Tuzlan 949
Anilin bir proton yakaladiginda anilinyum iyortu haline gelir.
C 6 H,NH 2 + H 2 *-=* C 6 H 5 NH, + OH
Anilinyum
iyonu
Azot atomunun elektron ciftinin bir proton yakalamasiyla olu§an anilinyum iyonunun
yalruzca iki rezonans yapisi (iki Kekule yapisi) olasidir.
Anilinyum iyonunun 3-5 yapilanna kar§ihk gelen yapilan miimkiin degildir. Bu ne-
denle, rezonans, anilinyum iyonunu anilinin kendisi kadar kararli kilamaz. Tepkimeye
girenin (anilin) daha biiyiik kararlihgi, iiriiniin (anilinyum iyonu) kararliligi ile kar§ilas-
tinldiginda, bu tepkimenin AH° degeri
Anilin + H 2 ► anilinyum iyonu + OH" (§ekil 20.1)
a§agida tepkimeninkinden daha biiyiik pozitif bir deger olacaktir.
Sikloheksilamin + H : ►sikloheksilaminyum iyonu + OH"
(§ekil 20.2). Sonu? olarak, anilin daha zayif bazdir.
Aromatik aminlerin alifalik aminlerden daha zayif baz olmalarinin, diger bir nede-
ni, bir fenil grubunun elektron cekme etkisidir. Fenil grubunun karbon atomlan sp 2
melezlesmi§lerdir ve alkil gruplannin sp* melezle§mi§ karbon atomlanndan daha elekt-
ronegatiftirler (dolayisi ile elektron 5ekme gii9leri fazladir). Biz bu etkiyi ileride,
Altbolum 21.5A'da inceleyecegiz.
§ekil2l.l Sikloheksilaminin
H 2 ile (1) ve anilinin H 2 ile
(2) tepkimelerinin entalpi
diyagrami. (Egriler yalnizca
kar§ila§tirma maciyla cizilmi§-
tir, olcekli degildir.)
950
Boliim 20 / Aminler
^
Amitler aminler gibi bazik
degildir.
20. 3B Aminlerle Amitlerin Kar§ila§tinlmasi
Amitler goriinus.te aminlere benzerlerse de 90k daha az baziktirler (arilaminlerden bile
zayif bazlardir). Tipik bir amidin e§lenik asitinin pA^'si yakla§ik O'dir.
Amitlerin aminlerden daha zayif baz olmalan rezonans ve indiiktif etkiyle a9iklana-
bilir. Azot iizerindeki bag yapmamis, elektron gifti rezonansa girer ve amidi kararli ki-
lar. Oysa, azot iizerinden protonlanan bir amidin boyle bir rezonansa girme §ansi yoktur.
Soylediklerimiz a§agidaki rezonans yapilarinda goriilmektedir.
Altai
0'
:0:- =0:-
Daba biiyiik
R NH 2
' /^-\.. ^ ^ /^'' 5 *5n rezonans
R + NH 2 R NH 2 + kararliligi
N-Protonlanmi§ amit
'o'*
■ '6--
Daha km ;iik
vCs* ^ * ^C\ + rezonans
R NH 3 R NH 3 kararliligi
Bunun yaninda, amitlerin aminlerden daha zayif baz olmalarimn daha tinemli bir nede-
ni, amitteki karbonil grubunun §iddetle elektron 9ekmesidir. Bu etki etilamin ve aseta-
mitin elektrostatik potansiyel haritalan ile gosterilebilir (§ekil 20.2). Etilaminde bag
yapmamis, elektron giftinin bulundugu yerde onemli 6I9u.de negatif yiik birikimi goriil-
dugii halde (kirmizi renkle belirtilmisj, asetamitin azot atomu yakinlannda etilaminin-
kinden daha az negatif yiik vardir.
A§agidaki tepkimelerde, amit ile olan tepkimedeki denge, amininkine gore daha faz-
la sola kaymi§tir. Bu durum, aminin amitten daha gu^lii bir baz oldugu du§uncesiyle
uyumludur.
R
>,
H,0<-
NH 2
R
>:
+ OH
NH,
R^NH 2 + H 2 «-=* R->NH 3 + OH
Amitlerdeki azot atomlannin bazligi o kadar zayiftir ki, gelen proton azota degil
oksijene baglamr (Altboliim 18.8F'deki amit hidrolizi mekanizmasina bakimz). Oksi-
jen atomlan, elektronegatifliklerinin fazla olmasindan dolayi azot atomlanndan daha az
Sekil 20.2 Etilamin ve asetamitin hesap-
lanmis elektrostatik potansiyel haritalan.
Renk degisimine bakilarak molekullerdeki
yiik dagihminin dogrudan karsila§tinrabilme-
si igin, her iki haritada da ayni elektrostatik
potansiyel olcegi kullanilnnstir.
Etilamin
20.3 Aminlerin Bazhai: Amin Tuzlan 951
bazik olmalanna kar§in, amitlerde protonlanma oksijen atomu iizerinde olur. Proton, ami-
tin oksijen atomuna baglandiginda, azottaki ortakla§ilmami§ elektron ciftinin rezonans
kararliligma katilabildigine dikkat ediniz.
:OH :OH :OH
R Ml R Ml R ^NH
20. 3C Aminyum Tuzlan ve Kuaterner Amonyum Tuzlan
Birincil, ikincil ve ucuncul aminlerin birer baz olarak davranarak asitlerle verdikleri tuz-
lara aminyum tuzlan denir. Aminyum tuzlannda pozitif yuklii azot atomu en az bir
hidrojen atomuna baghdir.
CH 3 CH 2 NH 2 + HC1 — ► CH 3 CH 2 NH 3 CP
Etilaminyum kloriir
(bir aminyum tuzu)
(CH,CH,)oNH + HBr 777^ (CH,CH,),NH, Br
Dietilaminyum bromiir
(CH 3 CH 2 ) 3 N + HI -£+ (CH 3 CH 2 ) 3 NH V
Trietilaminyum iyodiir
Bir bile§igin merkez azot atomu pozitif yuklii. fa kat bir hidrojene baglanmami§ ise
bu biles_ige kualerner amonyum tuzu denir. Ornegin,
CH^CH-,
CH,CH 2 — N— CH,CH, Br
CH^H,
Tetraetilamonyum bromiir
(bir kuaterner amonyum tuzu)
Kuaterner amonyum halojeniirleri, azot iizerinde ortakla§ilmami§ elektron cifti ta§i-
madiklanndan, baz ozelligi gosteremezler.
(CH,CH 2 ) 4 N Br
Tetraetilamonyum bromiir
(asitlerle tepkime vermez)
Diger yandan. kuaterner amonyum hidroksitler kuvvetli bazlardir. Kati hallerinde ve
cozeltilerinde tamamen kuaterner amonyum katyonlari (R 4 N*) ve hidroksit iyonlan (OH")
§eklinde bulunurlar. Bu yiizden. sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit kadar kuvvet-
li bazlardir. Kuaterner amonyum hidroksitler asitlerle tepkimeye girerek kuaterner amon-
yum tuzlanm olu§tururlar:
(CH 3 )4N OH - + HC1 ► (CH,) 4 N Or + H 2
952 Boliim 20 / Aminler
Kuaterner amonyum tuzlannin faz-transfer katalizorleri olarak nasil kullanilabildik-
lerini Altboliim 1 1.21'de gordiik. Altboliim 20.12A'da ise bunlann Hofinann ayrilmasi
sonucu nasil alkenlere d6nii§ebildiklerini gbrecegiz.
Aminlerin bazhgim organik
kimya laboratuvarlannda
bile§iklerin ayrilmasi ya da
bilinmeyen bilesiklerin ka-
rakterizasyonu iejn kulla-
nabiliriz.
20. 3D Aminlerin Sulu Asitlerde (Zoziinurlugii
Hemen hemen biitiin alkilaminyum kloriirler, bromurler, iyodiirler ve siilfatlar suda co-
ziiniirler. Bu nedenle, suda cozunmeyen birincil, ikincil ve iiciincul aminler sulu seyrel-
tik HC1, HBr, HI, ve H 2 S0 4 icerisinde cozuniirler. Aminlerin seyreltik asitlerde
coziinebilmeleri. bunlari, suda goziinmeyen ya da baz olmayan ba§ka bile§iklerden ayir-
mamiza yarayacak uygun kimyasal yontemler geli§tirmemize yardimci olur. Aminleri,
bu ozelliklerinden yararlanarak. baz olmayan ve suda coziinmeyen diger bile§iklerden
ayirabiliriz. Amin, sulu asit ile (seyreltik HC1) ekstrakte edilebilir, sonra asidik cozel-
ti bazik hale getirilir ve ardindan eter ya da CH 2 C1 2 ile ekstrakte edilerek geri kazann-.
(veya H 2 S0 4 )
\ +
— N-
X
Suda cozunmeyen
amin
(veya HS0 4 ~)
Suda goziinebilen
aminyum tuzu
Amitlerin bazhgi aminlerinkinden gok gok daha az oldugundan, suda cozunmeyen
amitler seyreltik sulu HC1, HBr, HI ve H 2 S0 4 cozeltilerinde de cozunmezler.
O
II
R NH 2
Suda coziinmeyen amit
(sulu asitlerde goziinmezler)
Problem 20.1 >• Heksilamini sikloheksandan ayirmak icin seyreltik HC1. sulu NaOH ve dietil eter-
den yararlanarak bir yontem geli§tiriz.
Problem 20.2 >• Benzoik asit, p-kresol, anilin ve benzen igeren bir kan§imi, asitler, bazlar ve orga-
nik gozLiculer kullanarak nasil aymrsiniz?
20. 3E Yarma Reaktifi Olarak Aminler
Rasemik kan§un halinde bulunan asidik bile§ikleri enantiyomerlerine yarmak icin sik
sik amin enantiyomerlerinden yararlanihr. Bu i§lemin kapsadigi ilkeleri, bir organik asi-
din rasemik §ekillerinin yarma reaktifi olarak kullanilan bir aminin (§ekil 20.2) birenan-
tiyomeri ile nasil enantiyomerlerine yanlabilecegini (aynlabilecegini) gostererek
aciklayabiliriz.
Yarma isleminde asidin rasemik §eklinin bir gozeltisine bir aminin bir tek enantiyo-
meri. ornegin, (/?)-l-feni!etilamin, ilave edilir. Burada olu§an tuzlar artik birbirinin enan-
tiyomerleri degil. diastereomerleridir. (Tuzun asit kisimindaki stereomerkezler birbirinin
enantiyomeri oldugu halde, baz kisminin stereomerkezleri degildir.) Bu diastereomer-
lerin gozunurliikleri farkhdir ve dikkatli bir kristallendirme ile ayrilabilirler. Aynlan tuz-
20.3 Aminlerin Bazhai: Amin Tuzlan 953
lar hidroklorik asitle asitlendirilir ve organik asidin enantiyomerleri ayn coziiciiler ice-
risinden elde edilir. Amin, cozelti icinde hidrokloriir tuzu halinde kalir.
C0 2 H C0 2 H
H— ^— OH HO^c^ H
+
C 6 H 5
(R)
C 6 H 5
NH 2
C 6 H 5 -c^H
CH,
(S)
Rasemik (i?,S)-asit
Yarma
reaktifi
(JR)-Amin ( opt ike; e saf)
i
Bu tuzlar
go 2 - ijjh 3
diastereomerlerdir y y
ve ayirilabilirler.
C 6 H 5
CEL
(R) (R)
(RJthTuz
|h 3 o +
C0 2 H
H^c^OH
C fi H 5
(RhAsit
CO,
NIL
HO^c^H C 6 H 5 ^ C -H
C 6 H 5
CEL
(S) {R)
(SJt)-Tuz
Ayinlabilir
|h,o^
C0 2 H
HO^c^ H
C G H 5
(S)-Asit
§eki! 20.3 Bir orga-
nik asidin rasemik §ekli-
nin optikce aktif bir
amin kullamlarak yaril-
masi. Ayrilan diastere-
omer tuzlarin
asitlendirilmesi asit
enantiyomerlerinin cok-
mesine neden olur (asi-
din suda coziinmedigi
varsayilarak) ve yarma
reaktifi olan amin suln
cozell itlt- e§lenik asidi
§eklinde kalir.
Yarma reaktifi olarak kullanilacak saf enantiyomerler dogal kaynaklardan cogu kez
kolayca elde edilebilirler. Qtinkti, canh organizmada meydana gelen kiral organik mo-
lekiillerin cogu enzim katalizli tepkimelerle sentezlenir ve tek bir enantiyomer §eklin-
dedir. (-)-Kinin (Altboliim 20.4). (-)-striknin ve (-)-brusin gibi dogal olarak meydana
gelen optikce aktif aminler rasemik asitleri enantiyomerlerine yarmada sikca kullanihr-
lar. Rasemik bazlan yarmak icin de (+)-ya da (-)-tartarik asit (Altboliim 5. 15B) gibi or-
ganik asitlerden yararlamhr.
CH,0
CH,0
(-)-Striknin
(— t-Brusin
R
imyasi
Enantiyomerin HPLG Yanlmasi
R
.asematlan yarma tekniklerinden biri, kiral duragan faz (CSP) kullanilarak yiik-
sek performansli sivi kromatografisi (HPLC) ile yarmadir. Bu teknik Illinois Univer-
sitesinden William H. Pirkle tarafindan geli§tirilmi§tir ve rasemik pek 90k amin, alkol,
amino asit ve benzer bile§iklerin yanlmasinda kullanilmi§tir. Yerimiz, teknigin ayrin-
tilarim vermeye yeterli degildir,* ama, §u kadanni soyleyelim ki, rasemik kan§imin
bir cozeltisi, gozenekli ve ku^tik silika boncuklarla doldurulmu§ bir kolondan (Pirk-
le kolonu) gecirilir. Kiral grup boncuklann yiizeyine kimyasal olarak baglamr.
Silika
Yanlmak istenen bile§ik once 3,5-dinitrofenil grubu iceren bir tiirevine ddnu§turiilur.
Ornegin, amin, 3,5-dinitrobenzamite cevrilir.
0,N
O.N
1 CH,C1,
C-Cl + (±)RNH 2lS ^
0,N
Alkol ise Curtius cevrilmesine (Altboliim 20. 5E) benzer bir yolla bir karbamata (Alt-
boliim 18.10A) ddnu§turuliir.
O.N
O.N
C— N, + (±)ROH
toluen
geri
sogutiicu
allinda
kaynatma
0,N
0,N
O
NH— C— OR(±)
Kiral olan duragan faz, enantiyomerlerden birine digerinden 90k daha siki baglamr.
Baglanma, enantiyomerin alikonulma siiresini arttinr ve yanlmayi kolayla§tinr. Bag-
lanma kismen 3,5-dinitrofenil tiirevi ile kiral duragan faz (CSP) arasinda hidrojen bag-
lanyla olur, ancak tiirevin elektronca yoksul 3,5-dinitrofenil halkasi ile CSP'nin
elektronca zengin naftalin halkasi arasindaki Tr-7r etkilesjnesi de oldukca onemlidir.
* Bir laboratuvar el kitabma ba§vurabilir ya da a§agidaki makaleleri okuyabilirsiniz: Pirkle, W. H.; Pochapsky,
T. C; Mahler, G. S.; Corey, D. E; Reno, D. S: Alessi, D. M. ./. Org. Chem. 1986, 51, 4991 - 5000.
954
20.4 Biyolojik Onemi Olan Bazi Aminler 955
20.4 Biyolojik Onemj Olan Bazi Aminler
TibbT ve biyolojik onemi olan bilesjklerin cogu amindir. A§agida boyle aminlere bazi
ornekler verilmi§tir.
HO
HO
OH
C.
CH.NHR
CH,.
/CH 3
C ..
HJJ*H
NH,
R = CH„ Adrenalin (epinefrin)
R = H, Noradrenalin (norepinefrin)
Amfetamin
(benzedrin)
CH.CH.NH,
2-FeniletiIamin
CH,Q
HO
HO
CH,CH,NH
CH,0
CH,CH,NH,
CH,0
Dopamin
Meskalin
CH,0
Morfin (R = H)
Kodein (R = CH 3 )
2-Feniletilaminler Pek cok feniletilamin bilesjginin giiclii fizyolojik ve piskolojik
etkileri vardir. Adrenalin ve noradrenalin adrenal salgi bezinden salgilanan iki hormon-
dur. Bir hayvan bir tehlike hissettiginde kana verilen adrenalin kan basincini ve kalp
ati§ hizini arttinr, akcigerin hava geci§ yollanni geni§letir. Biitiin bu etkiler hayvani sa-
va§maya ya da kacmaya hazirlar. Noradrenalin de kan basincini arttinr ve diirtulerin bir
sinir ucundan digerine gecmesinde gorev ustlenir. Dopamin ve serotonin beyindeki onem-
li sinir ileticileridir. Beyinde dopamin duzeyindeki anonnallikler, Parkinson hastahgi
dahil, pek 50k psikolojik hastahga neden olur. Dopamin hareketlerin, motivasyonun ve
duygularm kontroliinde ve diizenlenmesinde ba§hca rol oynar. Serotonin ilgin9 bir bi-
Ie§iktir. Mental olaylarda oldukca bnemli bir rolii oldugu. zihinsel aktiviteleri arttirdigi
sandmaktadir. §izefroni gibi zihinsel bozukliiklarin serotonin metabolizmasi ile ilgili
oldugu dii§uniilmektedir.
Amfetaminin (gticlii bir uyanci) ve meskalinin (bir halusinojen) yapdari serotonin,
adrenalin ve noradrenalinin yapilarina benzer. Hepsi de 2-feniletilamin turevidir (veri-
len yapisina bakiniz). (Serotoninde azot atomu be§ uyeli bir halkada benzen halkasina
baghdir.) Bu bile§iklerin yapi benzerlikleri, fizyolojik ve psikolojik etkilerini de belir-
lemelidir. Ciinkii 2-feniletilamin ttirevlerinin pek cogu benzer ozellikler gosterir. Orne-
gin N-metilamfetamin ve LSD (liserjik asitin dietilamiti) bunlardan yalntzca ikisidir. iki
giiclu analjezik olan morfin ve kodein (Boltim 13 giri§indeki molekiiler grafige bakiniz)
de yapdannda birer 2-feniletilamin sistemi ta§irlar. [Morfin ve kodein alkaloit adi ve-
Adrenalin.
956 Boliim 20 / Aminler
rilen (Ozel Konu F) bile§iklere hirer ornektir. Yapilannda 2-reniletilamin sistemini be-
lirlemeye cah§iniz].
Vitaminler ve Antihistaminler Aminlerin bir cogu vitamindir. Bunlardan bazila-
n nikotinik asit ve nikotinamit (antipellagra faktorleri. Boliim 12 giri§i), piridoksin (B6
vitamini, Boliim 16 giri§i) ve tiamin kloriirdiir, (Bl vitamini, bkz. "Tiyaminin Kimya-
si" Bolum 18). Nikotin tiitiinde bulunan zehirli bir alkaloittir ve sigara ali§kanligini ya-
pan bile§iktir. Bas,ka bir zehirli amin olan histamin vucudun biitiin dokulannda proteinlere
baglanmis, olarak bulunur. Histaminin serbest kalmasi allerjik tepkinielere ve soguk al-
ginligina neden olur. Klorfeniramin bir "antihistamindir" ve soguk algmliginin tedavi-
sinde ilac bile§eni olarak kullamhr.
CH,
CH,OH
CH,OH
HO
H 3 C N
Piridoksin
(B 6 vitamini)
N NH 2
Tiyamin kloriir
(B, vitamini)
CI
jgfLGELNH.
Histamin
CH 2 CH 2 OH
/ \
cr
ifw
/\ .CO
ft
N CH 3
N
Nikotin
Nikotinik asit
(niasin)
CHCH 2 CH : N(CH 3 ) 2
Klorfeniramin
N11C1L
Klordiazepoksit
(Librium)
Teskin Ediciler Klordiazepoksik yedili bir halka iceren ilginc bir bile§iktir ve en
cok kullanilan yati§tincilardan biridir. (Klordiazepoksik N-oksit halinde pozitif bir azot
atomu da ta§ir.)
Sinir ileticileri Sinir hiicreleri diger sinir hucreleri ile sinaps denen baglanti yerle-
rine veya yanklara sahiptirler. Sinir diirtuleri bu baglanti yerlerinde (sinapslarda) sinir
ileticileri denen kimyasal bile§ikler tarafmdan ta§mirlar. Asetilkolin (asagidaki tepki-
meye bakimz) cholinergic synapses denilen yerde onemli bir sinir ileticisidir. Bu bile-
§ik bir kuaterner amonyum grubu la§ir. Kiiciik molekullu ve iyonik yapida oldugundan.
suda 90k cozuniir ve kolay difiizlenir. Bu ozellikleri onun sinir ileticisi olmasina yar-
dimcidir. Asetilkolin molekiilleri, sinapslardan onceki bolgedeki zar tarafmdan. yakla-
§ik 104 molekullu paketler halinde noronlara verilirler. Bu molekul paketi, iki sinir
arasinda. bir sinir hucresinden digerine difiizlenir.
O
+ aseiilkoliiiesteraz *
CH 3 COCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 + H 2 < =*■ CH,C0 2 H + HOCH 2 CH 2 N(CH 3 ),
Asetilkolin Kolin
20.5 Aminlerin Eldesi 957
Elektriksel iletimi tetikleyen sink diirtiilerini sinapslar iizerinden ta§iyan asetilkolin
molekulleri. arkadan gelen diirtiinun ula§masina firsat tanimak amaciyla birkac milisa-
niye icinde (koline) hidroliz olmahdir. Bu hidroliz asetilkolinesteraz denen 90k etkin
bir enzim tarafindan katalizlenir.
Kaslann sinaps sonrasi zarlan iizerinde bulunan asetilkolin alicilan bazi oliimciil sinir
zehirleyicilerin hedefi durum undadir. Bunlann bazilan boliimun ba§inda anlatilmi§tir.
20.5 Aminlerin Eldesi
20. 5A Niikleofilik Yer Degistirme Tepkimeleri Uzerinden
Amonyagin Alkillenmesi Birincil aminlerin tuzlan, amonyak ve alkil halojeniirler-
den niikleofilik yer degistirme tepkimeleriyle elde edilebilirler. Amin tuzlarinin bir baz
ile etkile§tirilmesi birincil aminleri verir.
NH, + R— X ► R— NH,X" ► RNH,
Bu yontem, aminlerin coklu alkillenmeleri nedeniyle, sentezlerde sinirh bir uygula-
maya sahiptir. Ornegin, etil bromiir ve amonyaktan olu§an etilaminyum bromur, ortam-
daki amonyakla tepkimeye girerek ba§langi?ta etilamin verir. Etilamin tipki amonyak
gibi bir nukleofildir ve etil bromiirle tepkiyerek dietilaminyum bromur olu§turur. Eger
ortamda a§in alkil halojeniir varsa. bu alkillenme ve proton aktarimimn tekrarlanmasty-
la, bir miktar iiciinciil amin ve hatta biraz da kuaterner amonyum tuzu meydana gelir.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
NH,'un Alkillenmesi
p*\ +
NH, + CH 3 CH 2 — Br ►CH 3 CH 2 — NH 3 + Br"
CH 3 CH 2 — N— H + NH, ► CHjCR.NH, + NH 4
H
CH,CH,NH, + CH,CH 2 — Br ► (CH 3 CH 2 ) 2 NH 2 + Br", vb.
Coklu alkilleme. ortama a§in amonyak ilave edilerek en aza indirilebilir. (Nicin?)
2-Bromopropanoik asitten alanin sentezi bu teknige bir omektir.
CH 3 CHCO,H + NH, ► CH 3 CHC0 2 - NH 4 +
Br NH,
(1 mol) (70 mol) Alanin
(%65-70)
Aziir Iyonunun Alkillenmesi ve indirgenmesi Alkil halojenihierin aziir iyonu
ile niikleofilik yer degi§tirme tepkimesine sokulup alkil azurlerin (R-N 3 ) elde edilme-
958 Bolum 20 / Aminler
si, sonra bu alkil aziirlerin,
+
R— X + ".N=N=N..'
Aziir
iyonu
S v 2
(-x-
■>R— N^
=n=n!
Na/alkol
v<) da
LiAIH,
-►RNH,
Alkil
aziir
sodyum ve bir alkol ya da lityum aliiminyum hidriir yardimiyla birincil aminlere indir-
genmesi birincil amin eldesinde daha uygun bir yontemdir. Uyan: Alkil aziirler patla-
yicidir. Kiiciik molekiil kiitleli alkil aziirler izole edilmemeli. cozelti icinde tutulmahdir.
Gabriel Sentezi Birincil aminler potasyum ftalimitten (a§agidaki tepkimeye baki-
niz) cikdarak, Gabriel sentezi denen bir yontemle de sentezlenebilirler. Bu yontemde,
alkil halojeniir ile amonyak arasinda meydana gelen goklu alkillenme karma§asi gorul-
mez, tek bir birincil amin elde edilir.
/ . Basamak
> N _H™»*
/
2. Basamak
\I1,\H,
\ i ,. etanol
: ,N — R
3. Basamak
gen sogutucu
altinda kaynalma
(gejitli basamaklar)
+ R— NH,
Ftalazin-L,4-dion Birincil amin
Ftalimit oldukca asidiktir (pK a = 9). Potasyum hidroksitle tepkimeye girer ve potas-
yum ftalimite donu§iir (1. basamak). Ftalimit anyonu giiclii bir nukleofil oldugundan bir
alkil halojenur ile S N 2 mekanizmasina gore etkile§ir ve Af-alkilftalimit verir (2. basa-
mak). Bu noktada /V-alkilftalimit sulu asit ya da bazla hidroliz edilebilirse de. hidroliz
bu kosullarda zordur. Bu nedenle, A'-ftalimitin etanol icerisinde hidrazin (NH 2 NH 2 ) ile
geri sogutucu altinda kaynatilmasi sik sik ba§vurulan bir yontemdir (3. basamak). Bu-
radan bir birincil amin ve ftalazin-l,4-dion elde edilir.
Gabriel sentezi ile amin eldesi, bekledigimiz gibi, metil, birincil ve ikincil alkil ha-
lojeniirlerin kullanilmasiyla sinirhdir. Ciinkii u^tinctil alkil halojeniirler 2. basamakta yer
degistirme degil, hemen tiimiiyle aynlma tepkimesi verirler.
Problem 20.3 >■ Ftalimitin asit ozelligi gostermesinin ba§lica nedeni, ftalimit iyonunun rezonans ya-
pdanna sahip olmasidir. (a) Ftalimit iyonunun rezonans yapilarmi yaziniz. (b) Fta-
limitin asitligini benzamitin asitligi ile kar§da§tinmz. Hangisi daha gucjti asittir,
neden? (c) Gabriel sentezinde 2. basamaktan sonra 9e§itli basamaklar gosterilme-
mi§tir. Bu basamaklar icin kabul edilebilir mekanizmalar oneriniz.
Problem 20.4 ► Gabriel sentezi ile benzilamin elde ediniz.
20.5 Aminlerin Eldesi 959
t)c,uncul Aminlerin Alkillenmesi UQiincuI aminlerin metil halojeniir ya da birin-
cil halojentirlerle alkillenmesinde coklu alkillenme sorunu yoktur. A§agidakine benzer
tepkimeler iyi bir verimle gergekle§ir.
R 3 N: + RCH 2 — Br-^+ R 3 N— CH 2 R + Br~
20. 5B Arornatik Aminlerin, Nitro Bile§iklerinin indirgenmesiyle Eldesi
Aromatik aminlerin eldesinde en 90k uygulanan yontem. arornatik bile§iklerin nitrolan-
masi ve sonra nitro grubunun amino grubuna indirgenmesidir.
Ar-H ^ Ar-NO: "^^Ar-NH,
Aromatik halkalann nasil nitrolandigini ve bu i§lemin pek 90k halkaya uygulanabilece-
gini Boliim 15'te gorduk. Nitro gruplannm aminlere indirgenmesi 9e§itli yollarla yapi-
labilir. En sik uygulanan yontem, katalitik hidrojenleme ya da nitro bile§iginin bir asit
ve demir tozu ile tepkimeye sokulmasidir. Asit yaninda cjnko, kalay ya da SnClo gibi
bir metal tuzu da kullamlabilir. Nitro grubu amino grubuna indirgenirken 6e ahr.
Genel Tepkime
H>, katalizor ,
Ar - N °^ , m ,i,F..Ha a, oh- ' Af-f".
Ozel Ornekler
-NO, /^\/NH,
" (l)Fe, HCI
(2) OH-
(%97)
fki nitro grubundan birinin se^imU indirgenmesi cogu kez sulu amonyak (ya da al-
kol) i9erisinde hidrojen sulfur ile ger9ekle§tirilir.
H,S
NH„ C,H 5 OH
N0 2
m-Dinitrobenzen m-Nitroanilin
(%70-80)
Bu yontem uygulamrken hidrojen sulfur miktan dikkatle ayarlanmalidir. Qtinkti hidro-
jen sulfiirun a§insi birden 90k nitro grubunu indirgeyebilir.
Hangi nitro grubunun indirgenecegini onceden belirlemek 90gu kez miimkiin degil-
dir. Ama 2,4-dinitrotoluen hidrojen sulfur ve amanyok ile etkile§tirildiginde 4-nitro gru-
bu indirsenir:
CH,
NO,
H,S. NH 3
NO, NH,
960 Bolum 20 / Aminler
Buna kar§ihk, 2,4-dinitroanilinin 2-nitro grubu indirgenir.
NH, NH,
NO,
NO,
N0 2
(%52-58)
20. 5C Indirgeyerek Aminleme Ydntemi ile Birincil, ikincil ve
UciJnciil Aminlerin Eldesi
Aldehit ve ketonlarm amonyak ya da bir amin varliginda katalitik olarak ya da kimya-
sal indirgenmesi aminleri verir. Birincil, ikincil ve uciincul aminler a§agidaki gibi sen-
tezlenebilirler.
NH,
r ;
/C =0
R
Aldehit
yada
keton
[H]
RNH,
R'
"► R— CH— NH 2
R'
mi
R R NH
* R— CH— NHR"
R'
[HI
► R— CH— NR'R'
1 Amin
2 Amin
3 Amin
Aldehit ve ketonlarm indirgenerek aminlenmesi (ya da aminlerin indirgenerek alkil-
lenmesi) denen bu i§lem. a§agida verilen bir (1° amin icin verilen) genel mekanizma
uzerinden yiiriiyor gibi goriinmektedir.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
indirgeyerek Aminleme
R' s~ "X
\ & : „ iki „
C=0. + H,N— R ■* *
/ (= ? basarnak
R
Aldehit
ya da
keton
1 Amin
R
R— C— NHR"
OH
Yan-aminal
(~H,0)
R'
\
/
R
,C=NR"
hniii
TfHl
R'
R— CH— NHR'
2 Amin
Amonyak ya da birincil amin kullamldiginda uriine iki yoldan gidilebilir: Yari-ase-
tale benzeyen ve yan-aminal denen bir amino alkol uzerinden ya da bir imin uzerinden.
20.5 Aminlerin Eldesi 961
Ikincil amin kullamldiginda imin olus_amaz. Bu yiizden. tepkime yan-aminal ya da imin-
yum iyonu iizerinden yiirur.
/C =N x
R R"'
Iminyum iyonu
Kullanilan indirgen, hidrojen ve bir katalizor (Ni gibi) ya da NaBH 3 CN veya
LiBH 3 CN'dir (sodyum veya lityum siyanoborhidriir). Son iki indirgen NaBH 4 'e benzer
ve indirgeyerek aminlemede oldukca etkindir. Asagida bu tip tepkimelere iic ornek ve-
rilmistir:
A.
CH.NH,
^
Iminlerin onemini
Altboliim 16.8'de
"Piridoksal Fosfatin
Kimyasi"nda (B 6 vitamini)
gordiik.
Benzaldehit
Benzilamin
(%89)
CH,CH : NH 2
LiBH.CN
CH,NHCH,CH,
Benzaldehit
N-Benziletanamin
(%89)
(CH 3 ) : NH ^
/
CH,
N,
Sikloheksanon
NaBH,CN
CH 3
A^A-Dimetilsikloheksanamin
(%52-54)
A§agidaki aminleri indirgeyerek aniinleme yontemiyle nasil sentezleyebileginizi gbs- -< Problem 20.5
teriniz.
(a) CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 NH 2 (c) CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 NHC 6 H 5
(b) C 6 H,CH 2 CHCH 3 (d) C 6 H S CH 2 N(CH 3 ) 2
NH 2
(Amfetamin)
R' tipindeki aminlerin eldesinde ketonlann indirgen aminlenmesi. alkil < Problem 20.6
RCHNH 2
halojenurlerin amonyakla etkile§tirilmesinden daha iyi bir yontemdir. Neden?
20. 5D Birincil, ikincil ve Ucunciil Aminlerin Nitril, Oksim ve
Amitlerin indirgenmesi ile Eldesi
Nitriller, oksimler ve amitler aminlere indirgenebilirler. Nitril ve oksimlerin indirgen-
mesi birincil aminleri, amitlerin indirgenmesi, amidin yapisina gore birincil, ikincil veya
ucunciil aminleri verebilir.
962
Boliim 20 / Aminler
R— C=N
Nitril
RCH=NOH
Oksim
O
R— C— N— R'
R"
Amit
[H]
[H]
RCH,NH,
1° Amin
RCH,NH,
1° Amin
RCH,N— R'
R"
3° Amin
{
Nitriller, alkil halojenurler ve CN" lerden
(Altbolum 18.3) ya da aldehit ve ketonlardan
siyanuhidrinler olarak elde edilebilirler
(Altbolum 16.9).
Oksimler, aldehit ve ketonlardan elde
edilebilirler (Altbolum 16.8A).
{
Amitler; asit kloriirler, asit
anhidritler ve esterlerden elde
edilebilirler (Altbolum 18.8).
(Son bmekte R' = R" = H ise iiriin birincil amin: yalnizca R' = H ise iiriin 2° amindir.)
Biitiin bu indirgemeler hidrojen ve bir katalizbrle ya da LiAlH 4 ile yapilabilir. Ok-
simler alkol icerisinde sodyumla da elverisji §ekilde indirgenirler.
Bazi brnekler §unlardir:
.OH , ,
N — ► ( /^NH 2
(%50-60)
Rane\ Ni //'\\
r| i ,,„^ » (()^— CH 2 CH 2 NH ;
140 C
2-Feniletannitril
(fenilasetonitril)
O
2-FeniIetanamin
(%71)
N-CCH 3 + LiAlH, ~^> (0)~^Cli 2 CH 5
CH 3
N-Metilasetanilit
CH,
A/-EU1- A'-metilanilin
Bir amidin indirgenmesi, bir aminin monoalkillenmesinde son adimdir. isjem, ger-
cekte, bir aminin bir acil kloriir ya da asit anhidrit ile acillenmesi ile basjar, elde edilen
amit, sonra lityum aliiminyumhidriir ile indirgenir. Ornegin:
O
CH,COCl II (1) LiAlH 4 .Et,0
C fi H,CH,NH, - ► C 6 H,CH,NHCCH, =-► C 6 H 5 CH,NHCH 2 CH 3
baz
(2) H,0
Benzilamin
Benziletilamin
Problem 20.7
>• A§agidaki doniistimleri bir amit, oksim ya da nitrillerin indirgenmesinden yararla-
narak nasil ger9ekle§tirebilirsiniz?
(a) Benzoik asit *■ benziletilamin
(b) 1-Bromopentan ► heksilamin
(c) Propanoik asit ► tripropilamin
(d) Biitanon ► .wfc-butilamin
20.5 Aminlerin Eldesi 963
20. 5E Birincil Aminlerin Hofmann ve Curtius £evrilmeleri ile Eldesi
Azot iizerinde substitiient ta§imayan amitler, sodyum hidroksit gozeltisi igerisinde klor
ya da bromla tepkimeye girerek. Hofmann gevrilmesi ya da Hofmann kiiciiltmesi olarak
bilinen bir tepkime iizerinden aminleri verilir:
O
R— C— NH 2 + Br 2 + 4 NaOH -^> RNH 2 + 2 NaBr + N^CC^ + 2 H 2
Bu tepkimeyi inceledigimizde, amidin karbonil karbon atomiinu (CO^^ olarak) yi-
tirdigini yine amidin R grubunun amin azotuna baglandigim goriiriiz. Bu vol ile elde
edilen birincil aminler 2° ve 3° amin safsizhklanni icermezler.
Bu ilginc tepkimenin mekanizmasi a§agidaki §emada goriilmektedir. Amit, ilk iki
basamakla, baz etkisiyle, ketonlann Altboliim 17.38'de inceledigimiz bazik halojenlen-
mesine benzer §ekilde bromlanir. [Amidin elektron cekici aciJ grubu, amit hidrojenleri-
ni amininkilerine gore 90k daha asidik yapar.] Soma, /V-bromo amit, hidroksit iyonu ile
tepkimeye girer ve bir anyon olu§turur. Bu anyon da bir bromiir iyonu kaybederek bir
izosiyanata (Altboliim 18.10A) cevrilir. Bu cevrilmede, R-grubunun elektronlan ile bir-
likte acil karbonundan azot atomuna gocmesi ile bromtir iyonunun aynlmasi e§zaman-
hdir. Tepkime kan§immda olu§an izosiyanat, sulu baz gozeltisi tarafindan hemen
karbamat iyonuna hidroliz edilir. Karbamat iyonu da kendiliginden karbon dioksit kay-
beder ve amini verir.
i Tepkime i^in Bir Mekanizma
p4iii 2 .
Hofmann £evri!mesi
O" O - 0"
An fe AA^*> ^Sl Bl . + Br -
H H H
+ H 2
Amit iV-Bromo amit
Amidin baz destekli A-bromlanmasi meydana gelir.
" -i\ B, '^^ K W-^'' <-Br". >R " C -
A'-Bromo amit Izosiyanat
Baz azottan bir proton koparir ve bir Bromiir iyonu ayrilirken R —
bromo amit anyonu ulusur. grubu azot iizerine »neer. Bu,
izosiyanati olusjurur.
964 Bolum 20 / Aminler
:OH
k-N T C=0, ► R — N (^0 =
izosivanat
I.
:OH
H |<P
R— N O - ~ » > R— NH 2 + C0 2 + OH-
— U' I
Karbamat iyunu Amin
Hcor
.. J^ ..
izosivanat hidroliz olur ve karbon dioksit kaybederek amini verir.
Bu mekanizmanin ilk iki basamagini incelerseniz. tepkimenin ger9ekle§ebilmesi i?in
ba§langi9ta amidin azot iizerinde iki hidrojen ta§imasi gerektigini goriirsiinuz. Sonug
olarak, Hofmann ^evrilmesini ancak RCONH 2 yapisindaki amitler verir.
Stereomerkezi karbonil grubuna dogrudan bagh optikce aktif amitlerin Hofmann
cevrilmesinin incelenmesi, bu tepkimede konfigiirasyonun korundugunu gostermi§tir.
Buna gore R grubu azota, elektronlan Ue birlikte./a&a/ devrilme olmaksizin gbcer.
Cwtius gevrilmesi, acil aziirlerin verdigi bir 9evrilmedir. Hofmann gevrilmesinde ol-
dugu gibi, Curtius 9evrilmesinde de R — grubunun agil karbonundan azota g09mesiyle,
aynlan grubun aynlmasi e§zamanhdir. Ancak, burada aynlan grup N 2 'dir (N 2 olduk9a
kararli olmasi, ger9ekten bazik olmayan ve bir gaz halinde kendiliginden uzakla§masi
nedeniyle butlin ayrdan gruplarin en iyisidir). A91I aziirler, a9il kloriirlerin sodyum aziir
ile tepkimesinden kolayca elde edilebilirler. A91I aziiriin lsitdmasiyla 9evrilme gercek-
le§ir ve izosiyanat olu§ur. Ortama suyun ilave eddmesi izosiyanatin hidroliz olmasina
ve dekarboksilasyonuna yol a9ar.
•o'-
■O*
NaN,
'Cja_^,
H,0
zLM=M; - N 2
*g» <_NaC1) rQ-n=n ;
AcH kloriir Acil aziir
> R— N = C=0. —*-+ R— NH 2 + C0 2
Izozivanat
Amin
Problem 20.8 >- A§agidaki d6nu§umleri, her biri i^in farkli ve en iyi yontemi kullanarak ger9ekle§-
tiriniz:
(a) CH3O -(Cj) —* CH 3 O^Q\-NH 2 (d) 2 N VQ»-CH 3 — ► 0,
(b) CH3O -\Cj) — ► CH^O -/QVcHCH, (e) (O/ CH ' ~~ * \0/ CH ^ CH ^ NH 2
20.6 Aminlerin Tepkimeleri 965
20.6 Aminlerin Tepkimeleri
Aminlerin bazi onemli tepkimeleri ile daha onceki kisimlarda kar§tlasttk. Birincil. ikin-
cil ve iiciinciil aminlerin baz olarak davrandiklarun Altbolum 20.3'te gordiik. Altbolum
20.5'te alkilleme tepkimelerinde ve Boliim 18'de acilleme tepkimelerinde nukleofil ol-
duklanm belirttik. Boliim 15 'te ise amino grubunun giiclii bir elkinle§tirici ve orto-pa-
ra yonlendirici grup oldugunu anlattik.
Aminlerin biitiin bu tepkimeleri verebilmesi, kisacasi amin kimyasimn temeli; azo-
tun, iizerindeki elektron ciftini ba§ka atomlarla ortakla§abilme ozelligine dayamr.
Asit-Baz Tepkimeleri
\ ^ n* \+
-N : +H— A «=*— N— H + : A-
Amin bir baz olarak davramr.
Alkilleme
Acilleme
\
;N = + R— CH 2 — Br
/
N— CH,R + Br"
Amin. alkilleme tepkimelerinde bir nukleoflldir.
O
\-/C
R
\% ( " HCI >
H CI
Amin, acilleme tepkimelerinde bir nukleoflldir.
Yukandaki tepkimeler aminin bir elektrofile elektron cifti vererek bir nukleofil ola-
rak davrandigi kimyasal olaylara ornektir. A§agidaki ornek ise azotun rezonans ile elekt-
ron cifti vererek karbon atomlarini nukleofil haline getirmesini gosterir:
Elektrofilik Aromatik Yer Degi$tirme
Amino grubu aromatik elektrofilik yer degistirme tepkimelerinde
etkinle§tirici bir gruptur ve orto-para yonlendiricidir.
Onceki kisimlarda verilen amin kimyasim gozden gecjriniz ve yukanda belirtilen <
tepkimelere ornekler veriniz.
Problem 20.9
966 Boliim 20 / Aminler
20. 6A Aminlerin Yukseltgenmesi
Birincil ve ikincil alifatik aminler, cogu kez yararh iirunler vermezlerse de yiikseltge-
nebilirler. Sik sik karma§ik yan tepkimeler meydana gelir ve kompleks kan§imlar elde
edilir.
Uciinciil aminler amin oksitlere yukseltgenebilirler. Bunlara d6nQ§iim hidrojen pe-
roksit ya da bir peroksi asit kullamlarak yapilabilir.
o
RN; HAyadaRCOOH^ R ^_g : -
(Jciincul amin
oksit
Ucuncul amin oksitler, Altboliim 20.13B'de belirtildigi gibi, yararh aynlma tepkimele-
ri verirler.
Arilaminler, hava oksijeni dahil, cesjtli yukseltgenlerle cok kolay yiikseltgenirler.
Yukseltgenme yalnizca amino grubu ile sinirh degildir, halka da yukseltgenir. (Amino
grubunun elektron verme ozelligi halkayi elektronca zenginle§tirir ve yiikseltgenmeye
yatkin duruma getirir.) Aromatik halkada amino grubu bulundugu zaman. halka iizerin-
deki diger gruplann yiikseltgenmesi gergeklegmez. Qiinkii bbyle durumlarda once hal-
ka yukseltgenir.
20.7 Aminlerin Nitroz Asjtle Tepkimelerj
Nitroz asit (HONO) zayif ve kararsiz bir asittir. Genellikle, tepkime ortammda, sodyum
nitrit (NaN0 2 ) ile kuvvetli bir asidin sulu cozeltisinin etkile§tirilmesinden elde edilir.
HCl^, + NaN0 2laql ► HONO (aq) + NaCl (aq)
H 2 S0 4 + 2 NaN0 2(aq) ► 2 HONO (aq) + Na 2 S0 4(aq)
Nitroz asit her sinif aminle tepkime verir. Elde edilecek iiriin, aminin birincil, ikin-
cil ya da ucuncul olmasma bagli oldugu kadar, aminin alifatik ya da aromatik almasina
da baghdir.
20.7A Birincil Alifatik Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri
Birincil alifatik aminler nitroz asit ile, diazolama denilen bir tepkime verirler. 01u§an
iirunler 90k kararsiz alifatik diazonyum tuzlandir. Alifatik diazonyum tuzlan dii§iik si-
cakliklarda bile hemen bozunurlar ve azot gazi 5iki§iyla birlikte karbokatyonlar olu§tu-
rurlar. Bu karbokatyonlar proton yitirerek alkenleri, H 2 ile tepkiyerek alkolleri ve X'
ile tepkiyerek alkil halojeniirleri verirler.
Genel Tepkime
R— NH, + NaNO, + 2 HX (H °" 0) » fR-r-N=N : X~l + NaX + 2 H,0
1° Alifatik Alifatik diazonyum tuzlan
amin (50k kararsiz)
I -N,(yani, : N=N : )
R + + X"
Alkenler, alkoller, alkil halojeniirler
20.7 Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri 967
Alifatik birincil aminlerin diazolanmasnun sentezlerde fazla bir onemi yoktur. £un-
kii karmasrk bir iiriinler kan§imi verirler. Bununla birlikte, a$iga cikan azot kantitatif-
tir ve bu nedenle, alifatik birincil aminlerin diazolanmasi analitik amaclarla kullamlabilir.
Aynca, bu yolla karbokatyonlar iiretilip, suda, asetik asitte ve ba§ka 56ziiciilerdeki dav-
rani§lan incelenebilir.
20.7B Birincil Arilaminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri
Aminlerin nitroz asitle verdigi en onemli tepkime birincil arilaminlerde olanidir. Bunun
nedenini Altboliim 20.8'de gorecegiz. Birincil arilaminler nitroz asitlerle tepkimeye gi-
rerek arendiazonyum tuzlanni verirler. Arendiazonyum tuzlan da cok kararh olmamakla
birlikte, alifatik diazonyum tuzlanna gore cok daha kararlidirlar. Tepkime kari§iminin si-
cakligi 5° C'un altinda tutuldugunda. 96zelti icerisinde belirli bir sure kararh kalabilirler.
Ar— NH, + NaN0 2 + 2 HX
Birincil arilamin
-> Ar— N=N: X +NaX + 2H,0
Arendiazonyum tuzu
(5°C'un altinda kararli)
Bir birincil aminin diazolanmasi bir dizi basamakla ger9ekle§ir. Nitroz asit, giiclij
bir asit etkisiyle + NO iyonlanna d6nii§ur. Bu iyonlar aminin azot atomuyla tepkimeye
girer ve bir ara uriin olarak kararstz A / -nitrozoamonyum iyonunu verir. Bu ara iiriin de
bir proton kaybeder ve A/-nitrozoamine dbniis.iir. Sonra, /V-nitrozoamin, keto-enol tauto-
merle§mesine benzer §ekilde diazohidroksite tautomerlesjr. Diazohidroksit de asit
varliginda bir su molekiilii kaybederek diazonyum iyonunu olu§turur.
Tepkime i^in Bir Mekanizma
Birincil arilaminler aril
diazonyum iyonlari iize-
rinden aril halojeniirle-
re, nitrillere ve fenollere
d6nii§ebilirler (Altboliim
20.8).
Diazolama
HONO + H 3 + + A : ~ «=* H 2 0^-NO + H,0 +=* 2 H 2 + N=0
H H^ : OH 2
I ^ •• Si . •• -H,0 +
Ar— N : + + N=0 ► Ar— N— N=0 ■ ► Ar— N— N=0.
^H— A
H
1° Arilamin
(ya da alkilamin)
H
N-Nitrozo-
amonyum
iyonu
H
N-Nitrozoamin
-HA •• •• +HA -^/ •• p^
Ar— N- r N=0+ « » Ar— N=N— OH < » Ar— N=N — OH,'
\-2 [jA \ +HA -HA
' H Diazohidroksit
H
A
r,J"
Ar— N^N : «— ► Ar— N=N + H,0
^ , -
Diazonyum iyonu
Birincil arilaminlerin diazolama tepkimeleri oldukca onemlidir. Qiinkti diazonyum
grubu ( — N=N: ) diger fonksiyonel gruplarla yer degistirebilir. Bu tepkimeleri Altboliim
20.8'de inceleyecegiz.
^
imyasi
N-Nitrozoaminler
N-
-Nitrozoaminler 90k giiglii karsinojenlerdir. Bir 50k yiyecekte, ozellikle sodyum nit-
rit katilarak korunan pi§irilmi§ etlerde bulunabilir. Etlere ve et iirunlerine, Clostridium
botilimwfun (botulinus zehirini iireten bakteri) uremesini ve kirmizi etin kahverengiye
d6nii§mesini onlemek igin fogu kez sodyum nitrit katihr. (Botulinus zehirinden ileri ge-
len gida zehirlenmesi QOgu kez oldiirucudiir.) Sodyum nitrit, asit ya da isi etkisinde, et-
te her zaman var olan aminlerle N-nitrozoamin verir. Ornegin, pi§mi§ domuz
pastirmasimn A^-nitrozodimetilamin ve N-nitrozopirolidin icerdigi g6rulmu§tiir. Yiyecek-
lerdeki nitritler aminlerle, midedeki asitin etkisiyle de tepkimeye girerek nitrozaminler
olu§turabilirler. 1976'da. kizarmis, ette izin verilen nitrit miktan 200 ppm'den 50-150
ppm'e du§urulmu§tur. Nitritler (ve bakteriler tarafindan nitritlere dunu§turiilebiler nit-
ratlar) birgok gidada dogal olarak da bulunurlar. Sigara dumaninin N-nitrozodimetila-
min icerdigi bilinmektedir. Giinde bir paket sigara igen ki§i yakla§ik 0,8 /xg
/V-nitrozodimetilamin solumaktadir ve sigara icilen yerlerde bulunanlar icin bu daha da
fazladir.
20. 7C ikincii Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri
Ikincil alkil ve aril aminlerin her ikisi de nitroz asitle etkile§erek /V-nitrozoaminleri ve-
rirler. /V-Nitrozoaminler tepkime kan§imindan genellikle sari yagimsi bir sivi olarak
aynlirlar.
Ozel Ornekler
( MONO )
(CH 3 ) 2 NH + HC1 + NaNO, HQ » (CH,) 2 N— N=0
(HONO) .
+ HC1 + NaNO, H Q »
Dimetilamin N-Nitrozodimetilamin
(sari renkli yag)
N=0
K
CH,
A'-Nitrozo-A'-metilanilin
(%87-93)
(sari renkli yag)
20. 7D Usiinciil Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri
Ucuncul alifatik aminler nitroz asit ile kari§tinldigmda: ucuncul amin, bu aminin tuzu
ve /V-nitrozoamonyum bilesjgi arasinda bir denge meydana gelir.
2 R,N: + HX + NaN0 2
I ciinciil alifatik
amin
R3NHX + R3N— N=OX"
Amin tuzu A'-Nitrozoamonyum
bile§igi
N-Nitrozoamonyum bilesjkleri du§iik sicakliklarda kararh olmakla birlikte, yiiksek
sicakliklarda ve sulu asit gozeltilerinde bozunarak aldehit ve ketonlan verirler. Ancak
bu tepkimenin sentezlerde fazla onemi yoktur.
968
20.8 Arendiazonyum Tuzlanmn Yer Degi§tirme Tepkimeleri 969
Ugiincul arilaminler nitroz asitle tepkiyerek C-nitrozo aromatik bilesikieri verirler.
Para konumu bo§ ise nitrozo grubu hemen tiimiiyle oraya baglanir. eger degilse orto ko-
numuna yonelir. Bu tepkime (Problem 20.10'a bakiniz) elektrofilik aromatik yer degi§-
tirmenin ba§ka bir ornegidir.
Ozel Ornek
H,C
+ HC1 + NaNO,
N=0
H 3 C x
sc w \-
► N
H 3 C
p-Nitrozo-A',A'-dimetilanilin
(%80-90)
iVjV-Dimetilanilinin para-nitrozolanmasinin (C-nitrozolanmasi), NO iyonlannin < Problem 20.10
elektrofilik atagi ile yuriidiigiine inanilmaktadir. (a) NaN0 2 ve HC1 'nin sulu ?6zel-
tisinde NO iyonlarmm nasil meydana geldigini gosteriniz. (b) MJV-Dimetilanilinin
/?-nitrozolanma mekanizmasini yaziniz. (c) U^unciil aromatik aminler ve fenoller C-
nitrozolanma verirler. Oysa diger benzen tiirevleri vennezler. Bu farki nasil agik-
larsiniz.
20.8 ARENDiAZONYUM TUZLARININ
Yer DEGi|TiRME Tepkimeleri
Diazonyum tuzlari aromatik bile§iklerin sentezi 19111 90k kullanisji ara iiriinlerdir. C.iin-
kii, diazonyum grubu — F. — CI . — Br, — I. — CN. — OH ve — H dahil. pek cok atom
ve grupla yer degi§tirebilir.
Diazonyum tuzlari hemen her zaman aromatik birincil aminlerin diazolanmasi ile
elde edilirler. Birincil arilaminler ise, dogrudan nitrolama tepkimeleri ile elde edilen nit-
ro bilesjklerinin indirgenmesiyle sentezlenebilirler.
20. 8A Diazonyum Tuzlanmn Kullanimim i$eren Sentezler
Arendiazonyum tuzlanmn $OgU 5 - 10°C'un iizerinde kararsizdirlar ve kurutulduklarin-
da patlarlar. Iyi ki, cogu diazonyum tuzu. izole edilmeden yer degi§tirme tepkimeleri
verebilir. Kan§ima CuCl, CuBr, Kl, vb. gibi reaktifler ilave etmek ve hafifce lsitmak
yeterlidir. Bu arada yer degi§tirme tepkimesi gercekle§ir ve azot gazi a£iga cikar.
Cu 2 0, Cu :+ , h,o
HONO - +
Ar — NHt ~ -°~ » Ar—
- 0-5 c
Arendiazonyum
tuzu
► Ar— OH
CuCl
>Ar— CI
CuBr
-►Ar— Bi
CuCN
-*■ Ar— CN
Kl
> Ar— I
(l) HBF 4
(2) isi
H,POj. HjO
-> Ar— F
>Ar— H
970
Boliim 20 / Aminler
Yalnizca — F ile yer degi§tirmede diazonyum tuzunu izole etmemiz gerekir. Bunun
icin kan§ima HBF 4 ekleriz ve az coziinen. nispeten kararh arendiazonyum floroborat,
ArN 2 + BF 4 -, cokelegini elde ederiz.
20. 8B Sandmeyer Tepkimesi: Diazonyum
Grubunun — CI, — Br ve — CN ile Yer Degi§tirmesi
Arendiazonyum tuzlan bakir(I) kloriir, bakir(T) bromiir ve bakir(I) siyaniir ile tepkime-
ye girerek, sira ile. — CI, — Br ve — CN ile diazonyum grubunun yer degi§tirmi§ oldu-
gu iiriinleri verirler. Bu tepkimeler genellikle Sandmeyer tepkimeleri olarak bilinir.
A§agida bunlara ce§itli omekler verilmi§tir. Bu yer degi§tirmelerin mekanizmalan tarn
olarak anla§ilmi§ degildir, ama iyonlar uzerinden degil, radikaller uzerinden yuriidiik-
leri samlmaktadir.
CI
o-Klorotoluen
(toplam %74-79)
Br
CI
/n-Kloroanilin
NO,
NO
NH,
o-Nitroanilin
HC1. NaNO,
~-t
H :
(oda sicakligi)
Ni cr
CuCN
w-Bromoklorobenzen
(toplam %70)
NO,
-CN
90-100 C
o-Nitrobenzonitril
(toplam %65)
N,
+ N,
+ N,
20.8C —I ile Yer Degi§tirme
Arendiazonyum tuzlan potasyum iyodurle tepkimeye sokulduklannda, diazonyum gru-
bu — I ile yer degi§tirir. /?-tyodonitrobenzenin sentezi buna bir ornektir:
NO,
NH,
p-Nitroanilin
H2SO4, NaN0 2
H :
o-5°e
Kl
N, + HS0 4
+ N,
P-Iyodonitrobenzen
(toplam %81)
20.8 Arendiazonyum Tuzlannin Yer Degi§tirme Tepkimeleri 971
20. 8D — F ile Yer Degiftirme
Diazonyum tuzu floroborik asit (HBF 4 ) ile tepkimeye sokulursa, diazo grubu — F ile
yer degi§tirir. Once, coken diazonyum floroborat izole edilir. kurutulur ve bozununca-
ya kadar lsitihr. Sonucta bir aril floriir elde edilir.
NH,
/w-Toluidin
(1) HONO. H" 1
(2) HBF 4
N 2 + BF 4 ~
/n-Toluendiazonyum
floroborat
(%79)
ffi-FIorotoluen
(%69)
+ N 2 + BF,
20.8E — OH ile Yer Degi§tirme
A§in miktarda bakir(II) nitrat iceren seyreltik diazonyum cozeltisine bakir(I) oksit ilave
edildiginde diazonyum grubu yerine hidroksil grubu gecer:
H 3 C— (())— N, + HS0 4 " C /° » H,C— ((j
OH
P-Toluendiazonyum
hidrojen siilfat
p-Krezol
(%93)
Sandmeyer tepkimesinin degi§ik bir §ekli olan bu tepkime (Pittsburg Universitesi'nden
T. Cohen tarafindan geli§tirilmi§tir), fenolun eldesinde eski bir yontem olan diazonyum
tuzunun deri§ik asit cozeltisinde lsitilmasindan 90k daha basit ve guvenlidir.
Yukanda diazonyum tepkimelerine verdigimiz orneklerde sentezlere (a)-(e) bile- -< Problem 20. 1 I
§iklerinden ba§ladik. A§agida verilen bile§ikleri benzenden ^lkarak nasil sentezler-
siniz?
(a) w-Nitroanilin (c) w-Bromoanilin (e) p-Nitroanilin
(b) w-Kloroanilin (d) o-Nitroanilin
20. 8F Hidrojenle Yer Degi§tirme: Diazolamayla Amin Cikanlmasi
Arendiazonyum tuzlan hipofosforoz asit (H 3 P0 2 ) ile tepkimeye girerek, diazonyum gru-
bu yerine — H'nin gectigi uriinler verirler.
Diazonyum tuzlarim sentezlemek icin genellikle, once aromatik bile§ikleri nitro-
ladigimiza gore, — N0 2 yerine — NH 2 uzerinden — H gecirmemiz biraz anlamsiz gibi
goriinse de, bu yararli bir tepkime olabilir. Ikinci grubu halka iizerinde istedigimiz ko-
numa yonlendirmek icin, halkaya once bir amino grubu baglamamiz (nitro uzerinden)
gerekebilir. Sonra, bu amino grubunu diazolayip H 3 P0 2 ile etkile§tirerek uzakla§tn-abi-
liriz. Bu i§leme amin qikarilmasi (deaminasyon) adi verilir.
972 Boliim 20 / Aminler
w-Bromotoluenin sentezinde amin cikanlmasinin ne kadar kullamsji oldugu a§agi-
daki ornekte acikca goriilmektedir.
H,S0 4 . NaNO,
CH 3
CH,
(f)\
(CH,CO),0 r
►
o
(1) Br.
\LJ}
(2) OH". H,0
y"^
ISl
NH 2
NH
COCH.,
p-Toluidin
H :
0-5°C
(p-toluidinden %65)
CH 3 CH 3
N,
/w-Bromotoluen
(2-bromo-4-metilanilinden %85)
Toluenin dogrudan bromlanmasi ya da bromobenzenin Friedel-Crafts alkillemesi m-
bromotoluen vermez. QtinkLi her iki durumda da o- ve p-bromotoluenler olu§ur. (Hem
CH 3 — . hem de — Br orto-para yonlendiricidirler.) Oysa, toluenin nitrolanmasi, para izo-
merinin aynlmasi ve nitro grubunun indirgenmesi ile elde edecegimiz p-toluidin, yu-
kandaki tepkime dizisi iizerinden, yuksek verimle, w-bromotoluen verir. Birinci
basamakta /V-asetil-/j-toluidin hazirlamamizin nedeni. amino grubunun etkinligini azalt-
mak icindir. (Aksi durumda, her iki orto konumu da bromlanabilir.) Daha sonra, asetil
grubu hidroliz ile uzaklastinlir.
Problem 20. 1 2 >• 3,5-Dibromotoluen elde etmek icin yukandaki tepkime dizisinde nasil bir degisjk-
lik yapardiniz?
Problem 20. 1 3 >■ (a) m-Toluidinden cikarak yapilan w-florotoluenin sentezini Altboliim 20.8D'de gor-
diik. w-Toluidini toluenden cikarak nasil sentezlersiniz? (b) w-Klorotolueni nasil
sentezlersiniz? (c) w-Bromotolueni? (d) m-iyodotolueni? (e) /w-Tolunitrili (m-
CH 3 C 6 H 4 CN)? (f) m-Toluik asiti?
Problem 20.14 >■ 1,2.3-Tribromobenzeni. /?-nitroanilinden [Problem 20.11 (e)] cikarak nasil sentez-
leyebilirsiniz?
20.9 ARENDiAZYONYUM TUZLARININ KENETLENME
TEPKiMELERi
Arendiazonyum iyonlan zayif elektrofillerdir. Bunlar ancak fenoller ve Licuncu] arila-
minler gibi olduk^a etkin aromatik bile§iklerle tepkimeye girebilirler ve azo bile§ikleri
verirler. Bu elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesine cogu kez diazo kenetlen-
me tepkimesi adi verilir.
20.9 Arendiazyonyum Tuzlarimn Kenetlenme Tepkimeleri 973
Genel Tepkime
G = — NR 2 veva— OH
Ozel Ornekler
n, + cr +
Benzendiazonyum
kloriir
NaOH
H,0
Fenol
-HX
X"
Bir azo bilesigi
N=N
p-(Fenilazo)fenol
(portakal renginde kati
OH
n : + cr +
N(CH,) 2 CH - C ° ^ >
Benzendiazonyum A^N-Dimetilanilin
kloriir
0C
H :
N=N
N(CH,) 2
A , ,A r -Dimetil-/Mfenilazo)anilin
(sari renkli kati)
Arendiazonyum katyonlari ile fenoller arasindaki kenetlenme tepkimeleri en hizh ha-
fifbaz\k gozeltilerde gergeklesir. Bu ko§ullarda fenoliin biiyiik bir kismi fenoksit iyo-
nu, ArO ", halinde bulunur. Fenoksit iyonu elektrofilik yer degi§tirme tepkimelerinde
fenoliin kendisinden daha etkindir. (Ni?in?) Eger cozelti 90k bazik (pH > 10) olursa,
arendiazonyum tuzunun kendisi hidroksit iyonu ile etkile§ir ve etkinligi nispeten az olan
diazohidroksit ya da diazotat iyonuna doniisiir:
OH
O-
OH
HA
Fenol
(yavas kenetlenir)
Fenoksit iyonu
(hush kenetlenir)
Ar _ N = N : «=
OH
=^Ar— N=N— OH
OH
HA
HA
Arendiazonvum
Diazohidroksit
(kenetlenmez)
± Ai — N=N— O:
Diazotat iyonu
(kenetlenmez)
Arendiazonyum katyonlari ile aminler arasindaki kenetlenmeler hafif asidik (pH =
5-7) cdzeltilerde en hizhdir. Bu kosullarda arendiazonyum katyonunun derisjmi en
yiiksektir ve aym zamanda, aminin etkin olmayan aminyum tuzuna gevrilmemis, kismi
en fazladtr:
974
Boliim 20 / Aminler
NR,
HNR
HA
OH
Amin
(kenetlenir)
Aminyum tuzu
(kenetlenme/,)
Eger cozeltinin pH'si 5'ten kiiciik olursa aminin kenetlenme hizi daha yava§tir.
Fenol ve anilin tlirevlerinde kenetlenme para konumu aciksa, hemen tiimiiyle para
konumunda meydana gelir. Para konumu kapahysa kenetlenme orto konumunda ger-
cekle§ir.
o
N, Cl-
+
4-Metilfenol
(p-krezol)
NaOH
1
H,0
OH
N=N
4-Metil-2-(fenilazo)fenol
Azo bile§ikleri genellikle parlak renkli bile§iklerdir. Qiinkii iki aromatik halka azo
(diazendiil), — N=N — . grubuyla birbirine baglanmi§ ve bu nedenle konjugasyon art-
mi§tir. 77-elektronlannin delokalizasyonu arttigi icin. i§igin sogurulmasi gbriiniir bolge-
de meydana gelir. Azo bile§ikleri, parlak renklerinden dolayi ve nispeten ucuz ciki§
maddelerinden sentezlenebildiklerinden. boy a olarak 90k sik kullamlirlar.
Azo boyalan cogu kez, boyanin suda goziinebilmesi igin ve liflerin (pamuk, yiin,
naylon gibi) polar yuzeylerine tutunabilmelerini saglamak icin bir ya da daha fazla
— S0 3 Na + gruplan icerirler. Boyle boyalann cogu naftilaminlerin ve naftollerin kenet-
lenme tepkimeleriyle elde edilirler.
Orange II adh boya 1876'da 2-naftolden elde edilmi§tir.
OH
N=N
SOrNa- 1
Orange II
Problem 20.15 >• Orange Il'nin 2-naftol ve /7-aminobenzensiilfonik asitten sentezini gosteriniz.
Problem 20.16
>• Tereyag sarisi, bir zamanlar margarinleri renklendirmek amaciyla kullamlmi§ bir
boyadir. Kanserojen oldugu sanildigindan, artik gidalara katilmasi yasaklanmi§tir.
Tereyag sansini. benzen ve A/,A/-dimetilanilinden gikarak sentezleyiniz.
20.10 Aminlerin Siilfonil Kloriirle Tepkimeleri 975
N=N ^^
Tereyag sarisi
Azo bile§ikleri. kalay(IT) kloriir dahil, 9e§itli indirgenlerle aminlere indirgenebilir- -< Problem 20. 1 7
ler.
Ax— N=N— At' » ArNH 2 + Ar'NH 2
Bu indirgenme, a§agidaki ornekte goruldugii gibi, sentezlerde yararh olabilir:
(l)HONOH,0" NaOH, CH 3 CH,Br „ SnClj
4-Etoksianilin (2)fei1oK 0H » A (C 14 H H N,0 2 ) »B (C, 6 H 1S N 2 2 ) ^
asetik anhidril
iki esdeger mol C (C g H,,NO) ► fenasetin (C l( ,H l3 N0 2 )
Fenasetin ve A, B, C ara uriinlerinin yapilanni yazimz. (Eskiden yati§tinci olarak kul-
lanilan fenasetin. Problem 18.35'in de konusudur.)
20.10 Aminlerin Sulfonjl Klorurle Tepkimelerj
Birincil ve ikincil aminler siilfonil kloriirlerle tepkimeye girerek sullonamitleri verirler.
H O HO
R— N— H + CI— S— Ar — — ► R— N— S — Ar
— HLI
o o
1° Amin Siilt'onil JV-Siibstitiie
kloriir siilfonamit
R O R O
R— N— H + CI— S— Ar ► R — N— S— Ar
-HCl
o o
2° Amin iV,A , -Disiibstitue
siilfonamit
Siilfonamitler sulu asitle lsitildiklannda aminlere hidrolizlenirler:
R O R O
(1) H,() + .isi
R— N— S — Ar— --7- ►R— N — H+ O— S— Ar
(2) OH
o o
Fakat bu hidroliz karboksamitlerin hidrolizinden 90k daha yava§tir.
20.I0A Hinsberg Testi
Siilfonamit olu§umu. Hinsberg testi denilen, ve bir aminin birincil, ikincil ya da Q9Q11-
ciil mii oldugunu anlamak i9in kullanilan bir kimyasal deneyin temelini olu§turur. Hins-
berg testi iki basamak i^erir. Once, az miktarda amin ve benzensulfonil kloriir kan§imi
976 Boliim 20 / Aminler
a§in potasyum hidroksit ile falkalanir. ikinci olarak, tepkimenin tamamlanmasi i9in bir
sure beklendikten sonra, kan§im asitlendirilir. Testin bu her iki basamaginda da amin-
ler birincil, ikincil ya da u?iincul olmalanna gore, gozle gdriilebilen farkli belirtiler gos-
terirler.
Birincil aminler benzensiilfonil klorurle tepkimeye girerek /V-siibstittie benzensiilfo-
namitleri verirler. Meydana gelen sulfonamit, a§in potasyum hidroksitle hemen bir asit-
baz tepkimesine girer ve suda cozlinebilen potasyum tuzunu olu§turur. (Bu tepkimeler
meydana gelir, clinkii azota bagh hidrojen, giiglu elektron cekici — SO2 — grubu nede-
niyle asitik hale gelmi§tir.) Bu basamakta deney tuptindeki 96zelti berraktir. Qozelti son-
raki basamakta asitlendirildiginde meydana gelen /V-siibstitiie sulfonamit suda
coziinmeyeceginden 9okecektir.
H O
R— N— H + CI— S
O
1° Amin
OH'
(-HC1)
Asidik hidrojen
KOH
H O
R— N— S
O
Suda co/umii..'/
(gokelek)
HCl
K + O
-N— S
Suda gdziinebilen tuz
(berrak cozelti)
Problem 20.18
Ikincil aminler sulu potasyum hidroksit gozeltisindeki benzensiilfonil klorurle tep-
kimeye girerek suda goztinmeyen ve birinci basamak sonrasi cbkelek olu§turan /V,/V-di-
siibstittie sulfonamitleri verirler. /V./V-Disiibstitiie sulfonamitler, asidik hidrojenleri
bulunmadigindan, sulu potasyum hidroksit cbzeltisinde ^oziinmezler. Kan§im asitlen-
dirildigi zaman da gozle goriilebilen bir degisjklik olmaz. A^N-Disubstitiie sulfonamit
9okelek halinde kahr, yeni bir 9okelek meydana gelmez.
suda coziinmez
(^okelek)
Amin bir U9iinciil aminse ve suda 96ziinmuyorsa, sulu potasyum hidroksit ve benzen-
siilfonil klortirle kan§tinp 9alkalandiginda hi9 bir degi§iklik gozlenmez. Kan§im asitlen-
dirildiginde, ii9tinciil amin, suda 90ziinebilen bir tuz olu§turarak suda 9bziiniir.
>• Bir A amininin molekiil formiilii C 7 H 9 N*dir. Bu amin sulu potasyum hidroksit i^e-
risinde benzensiilfonil klortir ile 9alkalandigmda berrak bir 96zelti olu§ur. C,bzelti
asitlendirilirse bir 9okelek meydana gelir. A, NaN0 2 ve HCl ile - 5°C'da tepki-
20. 1 1 Sulfa Ilaclan: Sulfanilamit 977
meye sokulur ve sonra 2-naftol ile etkile§tirilirse belirgin renkli bir bile§ik olu§ur. A bi-
le§iginin iR spektrumu 815 cm ' de sjddetli bir band verir. A nin yapisi nedir?
Birincil aminlerin siilfonamitleri safik'mcU aminlerin sentezinde siklikla kullanilir. •< Problem 20. 1 9
Bu sentezin nasil yapildigmi gosteriniz.
20.11 SULFA JLA^LARI: SULFANiLAMiT
20. 1 I A Kemoterapi
Kemoterapi. enfeksiyona ugramis. hiicrelerin, kimyasal maddeler kullamlarak, sahibine
zarar vermeksizin yok edilmesi diye tanimlanir. inanmak 90k zor olsa da ("mukemmel
ila§lann" bu 9aginda) kemoterapi nispeten modern bir olgudur. 1900'den once yalmz-
ca U9 ozel ilac biliniyordu. Bunlar frengi tedavisinde kullanilan, ama ?ogu kez zararh
etkileri olan civa, sitma tedavisinde kullanilan kinakina agaci kabugu ve dizanteri teda-
visinde kullanilan ipecacuanha (bir Giiney Amerika bitkisi) idi.
Cagda§ kemoterapi, yirminci yuzyihn ba§larinda Paul Ehrlich'in 1907'de tripan kir-
mizisi I adi verilen bir boyanin deneysel olarak, trypanosomiasise (trypanosoma bakte-
rilerinin olu§turdugu bir hastalik) ve 1909'da salvarsan adli ticari ilacin frengiye (Ozel
Konu G) kar§i iyilesririci etkisini ke§fiyle ba§lami§tir. Ehrlich 1908'de tip alamnda No-
bel Odiilii kazanmi§tir. Ehrlich "kemoterapi" adim kendisi vermi§ ve bula§ici mikroor-
ganizmalan yok eden. ama insana zarar vermeyen kimyasallan, hedefine ula§an "sihirli
mermiler" diye adlandirmi§tir.
Ehrlich tip ogrenciligi sirasinda bazi boyalann kimi dokulari se^ici olarak boyadik-
lanm farketmi§tir. Bu "boyamanin" doku ile boya arasindaki kimyasal bir tepkimeden
ileri gelmesi gerektigi du§tincesinden hareket eden Ehrlich. mikroorganizmalann da se-
gici boyandigini gormus.ttir. Bunun uzerine, yalmzca mikroorganizmalan oldiirecek bi-
gimde degi§iklige ugratilabilen bir boya bulabilecegini ummu§tur.
20.1 IB Siilfo ilaglan
Ehrlich ve digerleri "sihirli mermiyi" bulabilmek amaciyla, 1909 - 1935 yillan arasin-
da. boyalar dahil onbinlerce kimyasal maddeyi denemi§lerdir. Ancak 50k az bile§igin
umit vereci etkiler gosterdigini gozlemi§lerdir. 1935'e geldiklerinde §a§irtici bir olayla
kar§ila§mi§lardrr: Bir Alman boya iireticisinin yaninda cali§an bir doktorun, Gerhhard
Domagk'in kizi bir igne batmasi sonucu streptokoka dayali bir enfeksiyona yakalanmis,-
tir. Domagk, kizi olmek uzereyken agizdan prontosil denen boyayi vermeyi du§iinmii§-
tiir. Prontesil, Domagk'm firmasi (I. G. Farbenindustrie) tarafindan geli§tirilmi§ ve
streptokoklann 90galmasim onlemesi fareler uzerinde denenmi§ti. Kisa bir zaman son-
ra kiiciik kiz iyile§ti. Domagk'in oynadigi kumar sadece ku9uk kizinin hayatim kurtar-
makla kalmadi, 9agda§ kamoterapide yeni ve olaganiistii yararh bir kapi agti. G. Domagk
1939 tip Nobel Odulunii kazandi, ama 1947*ye kadar almasi miimkiin olmadi.
Bu olaydan bir yil sonra, 1936'da, Paristeki Pasteur Enstitiisii'nden Ernest Fourne-
au bu boyanin insan viicudunda par9alanarak sulfanilamit verdigini ve streptokok uze-
rinde etkili olan asil maddenin bu sulfanilamit oldugunu kamtladi.
H,N— <( )>— N=N— (( ))— S— NH 2 ► H 2 N^( J/S— NH,
O
Prontosil Sulfanilamit
978
Boliim 20 / Aminler
Fourneau'nun bu bulu§unu yayinlamasi iizerine. daha etkili kemoterapi ilaclan bul-
mak amaciyla sulfanilamit benzeri ba§ka bilesjklerle ilgili yogun bir ara§tirma ba§ladi.
Sulfanilamit iskeleti igeren binlerce bile§ik sentezlendi. Sulfanilamitin hayal edilebile-
cek her tiirlii tiirevi hazirlandi ve denendi. Ancak, en iyi sonuc — S0 2 NH 2 grubunun bir
hidrojeni yerine ba§ka gruplann, ozellikle heterosiklik halkalann (a§agidaki mavi yapi-
lar) gegirildigi bilesjklerle elde edildi. Bunlardan en ba§arili tiirevler a§agida verilmi§-
tir. Sulfonilamitin kendisi genel kullanim \q'\n cok fazla zehirlidir.
NH,
SO,NH\/N
Vi
Siilfapiridin
NH,
SO,NH\/N
Siilfatiyazoi
NH,
SO,NH
Siilfadiazin
o o
NHCCH,CH,COH
SO,NH\/N
S
Siiksinilsiilfatiyazol
IPX
O CH 3
Siilfametoksazol
NH,
Siilfasetamit
Siilfapiridinin 1938'de, zaturreye kar§i etkili oldugu gortildii. (O tarihten once za-
tiirre salginindan olenlerin sayisi onbinleri buluyordu.) Siilfasetamit, uriner yollann
enfeksiyonunda, 1941'de ba§anyla kullanilan ilk ilagtir. 1942'den itibaren suksinilsLil-
fatiyazol ve benzeri bir bilesjk olan ftalilsiilfatiyazol bagirsak enfeksiyonlanna kar§i kul-
lanilmi§tir. (Her iki bile§ik vucutta yava§ca siilfatiyazole hidroliz olur.) Siilfatiyazoi II.
Diinya Sava§inda sayisiz yarali askerin ya§amini kurtarmi§tir.
194'ta D. D. Woods, sulfa ilaglann ne yaptiklanni anlamayi saglayan ilk ara§tirma-
lan ger9ekle§tirmi§tir. Woods, bazi mikroorganizmalarin cogalmalannin siilfanilamit ta-
rafindan onlenmesinin /?-aminobenzoik asit iizerinden oldugunu gbzlemi§tir. Woods, bu
iki bile§igin yapisal benzerligine dikkat etmi§ (§ekil 20.4) ve bazi gerekli metabolik i§-
lemlerde birbirleri ile yan§tigi sonucuna varmi§tir.
20. 1 IC Gerekli Gidalar ve Antimetabolitler
Biitiin hayvanlar ve pek 90k mikroorganizma bazi temel (gerekli) organik bile§iklerin
biyosentezini yapamazlar. Bu gerekli gidalara, vitaminler, bazi amino asitler, doymami§
karboksilik asitler, purinler ve pirimidinler dahildir. Aromatik amin/?-aminobenzoik asit,
sulfanilamit terapisine duyarli olan bakteriler i9in temel bir gidadir. Bu bakterilerdeki
20.1 1 Sulfa tlaglan: SUlfanilamit 979
6,7 A
2,3 A
p-Aminobenzoik asit
2,4 A
Bir siilfanilamit
Sekil 20.4 /?-Aminobenzoik asit ve bir
siilfanilamitin yapi benzerligi. [Korolko-
vas, A. Essantials of Molecular Pharmaco-
logy, Wiley: New York, 1970; s. lOS'ten
izin alinarak kullamlmiftir.]
enzimler/o//£ asit olarak adlandinlan diger bir temel bile§igi sentezlemek icinp-amino-
benzoik asiti kullanirlar.
/>-Aminobenzoik asit kalintisi
O
O H
H
N CH 7 — N
OH
CH,CH,COH
Folik asit
Mikroplann cogalmasim onleyen kimyasallara antimetaboUUer denir. Sulfanilamit-
ler, /;-aminobenzoik asite ihtiyac duyan bakterilerin antimetabolitleridir. Siilfanilamit-
ler folik asit sentezi yapan bakterilerin enzimatik basamaklanni durdururlar. Bakteri
enzimleri, bir stilfanilamit molekiilii ile bir p-aminobenzoik asit molekiiliinii ayirt ede-
mezler. Boylece, siilfanilamit, bakteri enzimini is, goremez hale getirir. Ortamda siilfa-
nilamit varsa mikroorganizma folik asit sentezleyemez ve oliir. insanlar folik asiti
/j-aminobenzoik asitten sentezlemeyip gidalarla di§andan aldtgindan (folik asit bir vita-
mindir), siilfanilamit tedavisi insanlari etkilemez.
Siilfanilamitin etki mekanizmasimn ke§fi, birgok yeni ve etkin antimetabolitin geli§-
tirilmesini sagladi. Bazi kanser tiimorlerinin tedavisinde kullanilan ve bir folik asit tii-
revi olan metotreksat bunlara bir ornektir:
O H
/
O
,CH,CHXOH
NH,
N— C
i'""H
O OH
Metotreksat
Metotreksat, folik asite benzediginden folik asitin girdigi ayni tepkimelere girebilir.
ama ozellikle hiicre boliinmesi gibi onemli tepkimelerde folik asitin gorevini yerine ge-
tiremez. Metotreksat biitiin canli hiicrelere kar§i zehirli olmakla birlikte 90k hizh bolii-
nen hiicreler (/causer hiicreleri) bu bilesjgin etkisine daha fazla maruz kahrlar.
980
Boliim 20 / Aminler
20.1 ID Sulfa ilaslann Sentezi
Siilfanilamitler asagidaki tepkime dizileri yardimiyla anilinden sentezlenebilirler.
H : N — R
(-HCI)
Anilin
(1)
Asetanilit
(2)
S0 2 CI
/7-Asetamidobenzen-
siilfonil kloriir
(3)
NH,
(1) seyreltik HC1
1SI
(2) HC0 3 "
S0 2 NHR
4
SO ; NHR
Bir siilfanilamit
(5)
Anilinin asetillenmesi asetaniliti (2) verir. Boylece, amino grubu bundan sonraki tep-
kimelerde korunmus olur. 2'nin klorosiilfonik asit ile etkile§tirilmesi bir elektrofilik aro-
matik yer degi§tirme tepkimesi iizerinden /j-asetamidobenzensiilfonil kloriirii (3) verir.
Bunun da amonyak ya da bir birincil aminle etkile§tirilmesinden diamit (4) elde edilir
(hem kaTboksilik asit, hem de sulfonik asidin amidi). 4'iin seyreltik hidroklorik asitle
gerisogutucu altinda kaynatilmasi segimli olarak karboksamit baglantisim hidrolizler ve
bir siilfanilamit olusuirur. (Karboksamitler siilfanamitlerden 90k daha hizh hidroliz olur-
Iar.)
Problem 20.20
A
Bu nrodan, aminleri
karakterize etmek igin
kaydediniz.
>• (a) Anilinden ve 2-aminotiyazolden cikarak sulfotiyazol sentezleyiniz. (b) Siilfati-
yazolii suksinilstilfatiyazole nasil donti§ ttire bilirs iniz?
2-Aminotiyazol
20. 1 2 AMiNLERIN ANALiZi
20.I2A Kimyasal Analiz
Aminler bazliklanna ve dolayisiyla seyreltik sulu asitte cbziinmelerine gore karakteri-
ze edilirler (Altbolum 20. 3A). Bilinmeyen bir bile§ikte amin fonksiyonel grubunun var-
hgi nemli pH kagidi ile denenebilir. Eger bile§ik bir aminse pH kagidi bir bazin varhgini
20.12 Aminlerin Analizi 981
2000 1800 1600
Dalga boyu (cm" 1 )
400
§ekil 20.5 4-MetilaniIinin cozuinloimiis IR spektrumu.
gosterir. Sonra, bilinmeyen amin IR spektroskopisi ile birincil, ikincil ya da iigunctil
olarak kolayca siniflandinlabilir (asagiya bakiniz). Bir aminin birincil, ikincil ya da U9iin-
ciil amin oldugu Hinsberg testi (Altbolum 20.10A) ile de anla§ilabilir. Birincil aroma-
tik aminler 90gu kez, diazolanir ve sonra 2-naftol ile kenetlenerek parlak renkli azo boyasi
vermesi saglanarak belirlenir (Altbolum 20.9).
20.I2B Spektroskopik Analiz
Infrared Spektrumlan Birinci ve ikincil aminler 3300 - 3555 cnr' asit bolgesin-
de N — H gerilme titresjmlerinden ileri gelen IR sogurma badlan ile ayirt edilebilirler.
Birincil aminler bu bolgede iki band vernier (§ekil 20.5); ikincil aminler ise ayni bol-
gede genellikle tek bir banda sahiptirler. Uciinciil aminler N — H grubu ta§imadiklann-
dan bu bolgede sogurma yapmazlar. Alifatik aminlerin C — N gerilme titre§imlerinden
ileri gelen sogurma bandlan 1020-1220 cm ' bolgesindedir, fakat bu bandlar genellik-
le zayiftirlar ve farkedilmeleri zordur. Aromatik aminler genellikle 1250- 1360 cm ' bol-
gesinde §iddetli bir C — N gerilme bandi verirler. §ekil 20.5'te 4-metilanilinin
96zumlenmi§ IR spektrumu goriilmektedir.
'H NMR Spektrumlan Birincil ve ikincil aminler 8 0.5 -5 bolgesinde N — H pro-
ton sinyalleri verirler. Bu sinyaller genellikle geni§tir ve bunlann ger?ek konumlan 50-
ZLiciiye, numunenin safligina, deri§ime ve sicakliga baghdrr. N — H protonlan proton
degi§imi nedeniyle, kom§u protonlarla ^ogu kez e§le§mezler. Yukandaki nedenlerden
dolayi, amin protonlanni belirlemek zordur. En iyi belirleme yolu, protonlan saymak
ya da numuneye az miktarda D 2 eklemektir. D 2 eklendiginde amin porotonlan yeri-
ne doteryumlar ge9er ve olu§an N — D grubu 'H NMR'ye duyarsiz oldugundan amin sin-
yali kaybolur.
Alifatik aminlerin a karbonunda bulunan protonlar. azotun elektron cekme etkisi ne-
deniyle perdelenmezler ve 5 2,2-2,9 bolgesinde soguma yaparlar. /3-Karbonundaki pro-
tonlarsa daha fazla perdelendikleri icin 8 1,0-1,7 araliginda sogururlar.
982
Boliim 20 / Aminler
(a)
• ' '
I
U')
(a) (a)
CH 3 CH 3
CH (/ " CH ib)
(a) *"" CH (a)
H3C N CH3
TMS
0,7
0,5
1
1 {h)
_J
\^_
__y
\
^Z
i - .
3,0
2,8
1,2
1,0
4
8 H (ppm)
§ekil 20.6 Diizopropilaminin 300 MHz H NMR spektrumu. Yaklasik 5 0,7'deki geni§ NH
pikinin integraline dikkat ediniz. Dikey geni§letme ol^ekli degildir.
§ekil 20.6. diizopropilaminin c6ziimlenmi§ 'H NMR spektrumunu gostermektedir.
I3 C NMR Spektrumlari Bir alifatik aminin a karbonu. elektronegatif azot tarafin-
dan perdelenmez, sogurmasi dii§iik alana kayar. Bu kayma, alkolun a karbonu kadar ol-
maz, cunkii azot oksijen kadar elektronegatif degildir. Dii§uk alana kayma (3 karbonunda
daha azdir ve zincir boyunca, amin azotundan uzakla§tikca dii§iik alana kayma azalir.
Bu durum pentilamin karbonlarimn kimyasal kaymalannda acikca gorulmektedir:
H 3 C— CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — NH,
5 14,3 23,0 29,7 34,0 42,5
13 C NMR kimyasal kaymalari
Aminlerin K title Spektrumlari Bir aminin kiitle spektrumunda gozlenen molekii-
ler iyonun kiitlesi tek sayihdir (ancak, azot cift ise ktitle cift sayili olur). Molekuler iyon
piki, aromatik ve halkali aminlerde genellikle §iddetli, acik zincirli alifatik aminlerde
zayiftir. Alifatik aminlerin awe (3 karbonlan arasindan parcalanmasi sik kar§ila§ilan bir
durumdur.
20.13 AMONYUM BiLE^iKLERiNi J^EREN Ayrilmalar
20.I3A Hofmann Aynlmasi
Daha once anlattigimiz biitiin Hofmann aynlmalannda ciki§ maddeieri notr bile§ikler-
di. Oysa. pozitif yiik ta§iyan substratlarda olan aynlmalar da bilinmektedir. Boyle ay-
nlmalarin en onemlilerinden bin, kuatemer amonyum hidroksit lsitildigi zaman meydana
gelen E2 tipi ayrilmadir. Urunler bir alken, su ve bir iicunciil amindir.
20.13 Amonyum Bile§iklerini iceren Aynlmalar 983
HO " H
1^/ I + ,,, \ /
— C— C-^NR, — ► / C=\ + HOH + NR 3
Kuaterner alken + su + iiciincul
ammonyum hidroksit amin
Bu tepkime 1851'de August W. von Hofmann tarafindan ke§fedilmi§ ve onun admi al-
mi§tir.
Kuaterner amonyum hidroksitler kuaterner amonyum halojeniirlerin sulu cozeltileri-
ne gumiis, oksit eklenerek ya da bir iyon degi§tirme recinesi yardimiyla elde edilebilirler.
2 RCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 X~ + Ag 2 + H 2 ► 2 RCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 OH" + 2 AgX I
Kuaterner amonyum Kuaterner amonyum
holejeniir hidroksit
Giimiis, halojeniir 96ker ve siiziilerek uzakla§tinlabilir. Soma, suyun buharlastinlmasiy-
la kuaterner amonyum hidroksit elde edilebilir.
Notr ciki§ maddesi kullamlarak gercekle§tirilen gogu aynlmalar Zaitsev kuralim iz-
ledikleri halde (Altboliim 7.6A), yiiklii ciki§ maddelerinin aynlma tepkimeleri Hofmann
kurah denen ve ba§hca uriinun en az siibstitue olmu§ alken oldugu yolu izler. A§agida
verilen ornekleri kar§ila§tirarak bu davrani§i gorebiliriz.
C,H,OH
C 2 H 5 0-Na + + CH 3 CH 2 CHCH 3 ' ; »
Br
CH 3 CH=CHCH 3 + CH 3 CH,CH=CH 2 + NaBr + C^OH
(%75) (%25)
CH 3 CH,CHCH 3 OH- — » CH 3 CH=CHCH 3 + CH 3 CH,CH=CH, + (CH 3 ) 3 N : + H,0
N(CH 3 ) 3 " " <%5) " " <%95)
CH 3 CH 7 CHCH 3 OC 2 H5 — ► CH 3 CH=CHCH 3 + CH 3 CH 2 CH=CH, + (CH,) 2 S + C,H,OH
](CH,, 2 " {%26 > ' ' (%U)
Bu farkhligin mekanizmaya dayanan nedenleri oldukca karma§iktir ve heniiz tam ola-
rak anla§damami§tir. Olasi bir aciklamasi, yuklii cikis, maddelerinin verdigi aynlma
tepkimelerinde gecis, durumlannin onemli olcude karbanyonik karakterde olmasidir.
Bu yiizden, bu gecis durumlan son iiriin alkene ?ok az benzer ve meydana gelmekte
olan ikili bag, geci§ durumu karaihhgini fazla etkilemez.
HO- 5 -"-H HO— H
— C— C— — C— C —
N(CH 3 ) 3 Br s "
Karbanyon benzeri geci§ durumu Alken benzeri gecis durumu
(Hofmann iirimn verir) (Zaitsev urunii verir)
Yuklii bir substratta baz en asidik hidrojene atak yapar. Birincil hidrojen atomlan
daha asidiktir. Cunkii baglandiklan karbon atomu elektron salan yalmzca tek bir gruba
baglidir.
984 Boliim 20 / Aminler
20. I3B Cope Ayrilmasi
Ugiinciil aminlerin oksitleri lsitildiklannda bir alken ve bir dialkilhidroksilamin verir-
ler. Bu tepkimeye Cope ayrdmasi denir.
1 6*- : 6h
rchxh,n— ch, ►rch=ch, + : n— ch 3
- 2 \ 3 I50°C 2 I
CH 3
Bir lien iH'iil
CH 3
Bir alken A',A'-Dimetilhidroksilamin
amin oksit
Cope ayrilmasi bir sin ayrilmadir ve halkali bir geci§ durumu iizerinden yiiriir:
R— CH— CH ?
R— CH=CH, +
H
../ N \
- O CH 3
/CH 3
H— O CH 3
Uctinciil amin oksitler bir ticttnciil aminin hidrojen peroksitle etkile§tirilmesinden ko-
layca elde edilebilirler (Altboliim 20. 6A).
Cope ayrdmasi sentezlerde kullani§lidir. Metilensikloheksan a§agidaki gibi sentez-
lenebilir.
CH 2 + (CH,) 2 NOH
(%98)
Aminlerin Eldeleri ve
Tepkimelerinin Ozeti
Aminlerin Eldesi
1. Gabriel sentezi (Altboliim 20.5A'da tarti§ilmi§tir).
O O
(1) KOH
— H
N— R
*R— NH,
NH 2 NH 2
(2) R— L^y^^y' ' etanol
geri
sogutucu
altinda
kavnatma
2. Alkilaziirlerin indirgenmesiyle (Altboliim 20.5A*da tarti§ilmi§tir).
Na/alkol
R— Br
NaN.
etanol
► r— N=N=N
veya
LiAlH 4
-► R— NH 2
Aminlerin Eldeleri ve Tepkimelerinin Ozeti 985
3. Alkil halojenurlerin aminlenmesiyle (Altbolum 20.5A"da tarti§ilmi§tir).
R— Br + NH, ► RNH, + Br + RjNH^Bf" + R,N+Br + R 4 N + Br
I OH
RNH, + R 2 NH + R,N + R 4 N + OH~
(1'riinlerin bir kansimi olusur.)
(R = bir 1° alkil grubu)
4. Nitroarenlerin indirgenmesiyle (Altbolum 20.5B*de tarti§ilmi§tir).
Ar— NO,
NO,
II,. katalizor
veya
(1) Fe/HCI (2) NaOH
U.S. NH,
*• Ar— NH,
C,H 5 ()H
NO, v NH 2
5. indirgeyerek aminleraeyle (Altbolum 20.5C , de tartisdmi§tir).
R
NH,
R'
I
R O
Aldehit
ya da
keton
[H|
R"NH,
> R— CH— NH, 1° Amin
R'
(H|
-* R— CH— NHR" 2° Amin
R'
RR Nil
[H|
►R— CH — NR'r" 3° Amin
6. Nitriller, oksimler ve amitlerin indirgenmesiyle (Altbolum 20.5D'de tartis.ilmis.tir).
(1) LiAIH,.Et-,0
R — C=N
(2) H,0
-►R— CH,— N — H l°Ainin
H
OH
NH,
R R'
O
Na/etanol
"► R— CH— R'
1° Amin
R
(1) LiAIH..EtX)
I '——* R-CH ,-N-H 1= Amin
(2) H,0
H
H
R
O
C\
O
II
^C>
„, n , (I) LiAIH,,Et,0
N— R' — 4 - » R— CH,— N— R' 2° Amin
(2) H,0 I
II
H
R
(1) UAIH.,Et,0
N— R , „„ ' » R— CH,— N— R' 3° Amin
(2) H,0
R" R"
986 Boliim 20 / Aminler
7. Hofmann ve Curtius cevrilmeleri uzerinden (Altbolum 20.5E'de tarti§ilmi§tir).
Hofmann Cevrilmesi
O
R N— H
H
Br,. OH
■► R— NH 2 + CO, 2
Curtius Cevrilmesi
O O
II II
/C\ NaN, /^\ isi
R C1 ( - NaC i, " R N 3T ^+R-N = C=0— ►R- NH. + CO,
H,0
Aminlerin Tepkimeleri
1. Baz olarak (Altboliim 20.3'te tarti§ilmi§tir).
H
R— N— R' + H— A ► R— N— R' A~
R" R"
(R. R', ve/veya R" alkil, H ya da Ar olabilir)
2. 1° Arilaminlerin diazolanmasi ve diazonyum grubunun yer degi§tirme ve
kenetlenme tepkimeleri (Altboliim 20.8 ve 20.9'da tarti§ilmi§tir).
Cu 2 0, Cu 2+ , h,o
HOW) . +
Ar— NH, Q _ 5 c ► Ar— N,
-> Ar— OH
CuCI
-> Ar— CI
CuBr
-*■ Ar— Br
('ut'N
>Ar— CN
KI
■> Ar— I
(1) HBF 4
(2) isi
II, !'(>,. H,0
>Ar— F
-► Ar— H
IS\
- f , = \R 2 ya da OH
N=N
3. Siilfonamitlere d6nii§tiirme (Altbolum 20.10'da tarti§ilmi§tir).
H HO
(1) ArSO,0,OH"
R— N— H
R'
(2) HC1
-►R— N— S— Ar
R' O
I ArSQ 2 CI. OH' ^ n I »
r — N — jj ► R — N — S — Ar
Anahtar Terimler ve Kavramlar 987
4. Amitlere dbnu§tiirme (Altbolum 18.8'de tarti§ilmi§tir).
H ° HO
R'c — ci „ I II „ r ,
R— N— H — " ► R— N— C— R" + CI"
baz
H 9 HO O
I <R"C->-,0 I II
R— N— H ~—*R— N— C— R" + R"— C— OH
R'
R— N— H
o
R"C— CI
baz
R O
►R— N— C— R' + Cl"
5. Hofmann ve Cope ayrilmalan (Altbolum 20.13'te tarti§ilmi§tir).
Hofmann Ayrilmasi
H
I I + ist \ /
— C— C— NR 3 OH" ► / C=C X + H 2 + NR.,
Cope Ayrilmasi
o-
I
H + N(CH,) 2
— C— C—
(sinaynlma) / \
\ /
► ,C=C + (CH,) 2 NOH
tar Terimler ve Kavramlar
1° Aminler
2° Aminler
3° Aminler
Arilaminler
Heterohalkali aminler
Aminlerin ba/ligi
Aminyum tuzlari
Yarma reaktit'i olarak aminler
Kualerner amonyum tuzlari
indirgeyerek aminleme
Diazonyum tuzlari
A'-Nitrozominler
Siilt'onamitler
Stilfo ilaglan
Altbolum 20.1
Altbolum 20.1
Altbolum 20.1
Altbolum 20.1A
Altbolum 20.1B
Altbolum 20.3
Altbolum 20.3C
Altbolum 20.3F
Altbolumler 20.2B ve 20.3C
Altbolum 20.5C
Altbolumler 20.7A, 20.7B, 20.8 ve 20.9
Altbolum 20.7C
Altbolum 20.10
Altbolum 20.11
988
Boliim 20 / Aminler
EK PROBLEMLER 20.21 A§agidaki bile§iklerin yapi formullerini yapiniz:
20.23
(a) Benzilmetilamin
(b) Triizopropilamin
(c) /V-Etil-N-metilanilin
(d) w-Toluidin
(e) 2-Metilpirol
(f) /V-Etilpiperidin
(g) jV-Etilpiridinyum bromiir
(h) 3-Piridinkarboksilik asit
(i) Indol
(j) Asetanilit
(k) Dimetilaminyum kloriir
(I) 2-Metilimidazol
(m) 3-Amino-l-propanol
(n) Tetrapropilamonyum kloriir
(o) Pirolidin
(p) iV.A^Dimetil-/?-toluidin
(q) 4-Metoksianilin
(r) Tetrametilamonyum hidroksit
(s) /j-Aminobenzoik asit
(t) /V-Metilanilin
20.22 A§agidaki bilesjklerin yaygin adlarim veya sistematik adlanni yaziniz:
(a) CH 3 CH 2 CH 2 NH 2
(b) C 6 H 5 NHCH 3
(c) (CH,) 2 CHN(CH 3 ) 3 r
(d) o-CH 3 QH 4 NH 2
(e) tf-CH 3 OC 6 H 4 NH 2
'N' NH,
(h) C 6 H 5 GH 2 NH 3 *C1-
(i) C fi H,N(CH 2 CH 2 CH 3 ) 2
(j) C 6 H 5 S0 2 NH 2
(k) CH 3 NH 3 CH 3 C0 2
(1) HOCH 2 CH 2 CH 2 NH 2
A§agidaki bile§iklerin her birinden benzilamini nasil sentezlersiniz?
(a) Benzonitril (d) Benzil tosilat (g) Fenilasetamit
(b) Benzamit (e) Benzaldehit
(c) Benzil bromiir (f) Fenilnitrometan
(iki yol)
20.24 A§agidaki bile§iklerin her birinden anilini sentezleyiniz.
(a) Benzen (b) Bromobenzen (c) Benzamit
20.25 A§agidaki bile§ikleri butil alkolden cikarak sentezleyiniz.
(a) Biitilamin (2° ve 3° amin icermeyecek) (c) Propilamin
(b) Pentilamin (d) Biitilmetilamin
20.26 Anilini a§agidaki bile§iklerin her birine nasil d6nu§turiirsunuz? (Problemin
onceki §iklarinda elde ettiginizi yeniden elde etmenize gerek yoktur.)
(a) Asetanilit (i) iyodobenzen
(b) N-Fenilftalimit (j) Benzonitril
(c) /7-Nitroanilin (k) Benzoik asit
(d) Sulfanilamit (I) Fenol
(e) A'.N-Dimetilanilin (m) Benzen
(f) Florobenzen (n) p-(Fenilazo)fenol
(g) Klorobenzen (o) /V,j'V-Dimetil-/?-(fenilazo)anilin
(h) Bromobenzen
20.27 A§agidaki aminlerin herbiri sulu sodyum nitrit ve hidroklorik asitle tepkim-
eye girdiginde hangi iiriinlerin olu§masmi beklersiniz?
(a) Propilamin (c) /V-Propilanilin (e) /?-Propilanilin
(b) Dipropilamin (d) /V,/V-Dipropilanilin
* Yildizla isaretlenmi^ problem ler "cozulmesi daha zor olan problemler"dir.
Ek Problemler 989
20.28 (a) Bir onceki problemde verilen aminlerin her bin benzensiilfonil kloriir ve
sulu potusyum hidroksitin a§insiyla tepkimeye girerse hangi iimnler olu§ur?
(b) Her bir tepkimede neler gozlemeyi beklersiniz? (c) Tepkime sonunda
gozeltiye ya da kan§ima asit eklerseniz neler gozlersiniz?
20.29 (a) Piperidinin sulu sodyum nitrit ve hidroklorik aside tepkimesinden hangi
urun olu§ur? (b) Piperidinin benzensiilfonil kloriir ve sulu potasyum
hidroksitin a§insiyla verecegi urun nedir?
20.30 A§agidaki tepkimelerin iirunlerini yaziniz:
(a) Etilamin + benzoil kloriir ►
(b) Metilamin 4- asetik anhidrit ►
(c) Metilamin + siiksinik anhidrit — ►
(d) (c) run uriinii — ►
(e) Pirolidin + ftalik anhidrit ►
(f ) Pirol + asetik anhidrit ►
(g) Anilin+ propanoil kloriir ►
(h) Tetraetilammonyum hidroksit ►
NH 3
(i) w-Dinitrobenzen + H 2 S „ H QH »
(j) p-Toluidin + Bis (a§in) H » ►
20.31 A§agidaki bile§ikleri benzen ya da toluenden cikarak, diazonyum tuzlan iize-
rinden sentezleyiniz. (Problemin onceki basamaklannda elde ettiginiz bir bi-
le§igi yeniden sentezlemenize gerek yoktur.)
(a) /?-Florotoluen (p) CH 3 -
(b) o-iyodotoluen
(c) /7-Krozol
(d) w-Diklorobenzen
(e) /7J-C 6 H 4 (CN) 2
(f) w-iyodofenol
(g) w-Bromobenzonitril
(h) l,3-Dibromo-5-nitrobenzen
(i) 3,5-Dibromoanilin CH,^ /^\ 0H
(j) 3,4.5-Tribromofenol
(k) 3,4.5-Tribromobenzonitril
(I) 2,6-Dibromobenzoik asit
(m) l,3-Dibromo-2-iyodobenzen
(n) 4-Bromo-2-nitrotoluen
(o) 4-Metil-3-nitrofenol CH,
20.32 A§agidaki bilesikleri birbirinden ayirt etmek icin basit kimyasal tepkimeler
yaziniz.
(a) Benzilamin ve benzamit
(b) Allilamin ve propilamin
(c) p-Toluidin ve N-metilanilin
(d) Sikloheksilamin ve piperidin
(e) Piridin ve benzen
(f) Sikloheksilamin ve anilin
(g) Trietilamin ve dietilamin
(h) Tripropilaminyum kloriir ve tetrapropilamonyum klorur
(i) Tetrapropilamonyum klorur ve tetrapropilamonyum hidroksit
990
Boliim 20 / Aminler
20.33 AniIin,/?-kresol, benzoik asit ve toluen kan§imini labaratuvarda kullandiginiz
basit reaktiflerle nasil ayirabileceginizi denklemlerle belirtiniz.
+
20.34 /3-Aminopropiyonik asidi (^NCHUCFTjCCV) siiksinik anhidritten cikarak
nasil sentezlersiniz? (/3-Aminopropiyonik asit pantotenik asit sentezinde
kullanihr; bakiniz Problem 18.34.)
20.35 A§agidaki bilesjklerin her birini belirtilen bile§iklerden ve ba§ka gerekli reak-
tiflerden cikarak nasil sentezlersiniz?
(a) 1,1 0-Dekandiolden (CH 3 ) 3 N<CH 2 ) 10 N(CH3)3 2Br
(b) Siiksinik asit, 2-bromoetanol ve trimetilaminden baslayarak suksinilkolin
bromiir (bkz. bolum giri§i).
20.36 Folik asitin ticari sentezinde a§agidaki tic bilesjk sulu sodyum bikarbonat ile
isitihr. Folik asit veren bu tepkimeler icin uygun mekanizmalar oneriniz.
NH,
NH,
O
CHBr,CCH 7 Br + H 7 N
HCOj". H,0
Folik asit
(~%10)
20.37 W bilesjgi (C| 5 H, 2 N) benzenstilfonil klortir ve sulu potasyum hidroksitle et-
kile§tirildiginde belirgin bir degi§im gozlenmez. Bu kan§imin asitlendirilme-
si berrak bir cozelti verir. W'nun 'H NMR spektrumu §ekil 20.7'de
gortilmektedir. W ic^n bir yapi oneriniz.
W.C 15 H 17 N
3,6 3,4
1,2 1,0
TMS
4
8 H (ppm)
§ekil 20.7 W bilesjginin 300 MHz 'H NMR spektrumu, Problem 20.37. Sinyallerin geni§-
kiilmis §ekilleri kaydinlmis olarak ayrica gosterilmi§tir.
Ek Problemler 991
§ekil 20.8 Z bile§iginin 300 MHz H NMR spektrumu, Problem 20.38. Sinyallerin geni§-
k'tilmis sel< illeri kaydinlmi§ olarak ayrica gosterilmi§tir.
20.38 X, Y ve Z nin yapilan nasildir?
X (C 7 H 7 Br) -^% Y (C S H 7 N) ^%> Z (C B H„N)
X'in 'H NMR spektrumu 8 7,3'te coklu (5H) ve 5 4,25'te birli (2H)
olmak iizere iki sinyal verir. X'in IR spektrumu 680 - 840 cm ' arahginda
690 cm ' ve 770 cm "de piklere sahiptir. Y'nin 'H NMR spektrumu X'inkine
benzer: 8 7,3'te coklu (5H). 8 3,7'de (2H) birli (2H). Z'nin 'H NMR spektru-
mu §ekil 20.8 'de goriilmektedir.
20.39 A§agidaki tepkimeye bu bollimde ogrendiginiz tepkimelerden yararlanarak bir
mekanizma dneriniz?
CH,CH ? CN
H„Pd
20.40 R - W bile§iklerinin yapilanm yazimz:
Ag 2
/V-Metilpiperidin + CHJ ► R (C 7 H 16 NI) "^"►S (C 7 H 17 NO) —
O)
T (C 7 H 15 N)-^% U (C 8 H 18 NI) ^§+\ (C 8 H l9 NO)-^-+W (C 5 H 8 ) + H,0 + (CH 3 ) 3 N
20.41 A (C )0 H| 5 N) bilesjgi seyreltik HC1 'de coziiniir IR sogurma spektrumu 3300
- 3500 cm -1 bdlgesinde iki band verir. A'mn geni§band proton-e§le§mesiz l3 C
992 Boliim 20 / Aminler
spektrumu §ekil 20.9'da verilmi§tir. A'nin yapisi nasildir?
20.42 B bile§igi A'nin (Problem 20.41) bir izomeridir ve seyreltik HCl'de coziiniir.
E'nin IR spektrumunda 3300 - 3500 cm ' bolgesinde band gozlenmez. B'nin
geni§band proton-e§lesmesiz "C spektrumu §ekil 20.9'da verilmis.tir. B'nin
yapisini yaziniz.
20.43 C (C 9 H, ,NO) bilesjgi pozitif Tollens testi verir ve seyreltik HC1 'de coziiniir.
IR spektrumu 1695 cm' civannda kuvvetli bir band verir. fakat 3300 - 3500
cm -1 bolgesinde band vermez. Geni§band proton-eslesmesiz l3 C NMR spekt-
rumu §ekil 20.9'da gorulmektedir. C i^in bir yapi oneriniz.
20.44 Organik giki§ maddesi olarak dimetilamin. oksiran ve asetil kloriir kullanarak
asetilkolin iyodiiru sentezleyiniz.
O
CH, ||
I /C.
H,C— N— CH 2 — CH 2 — O CH 3
CH 3 r
Asetilkolin iyodiir
20.45 Etanolamin, HOCH 2 CH 2 NH 2 , ve dietanolamin, (HOCH 2 CH 2 ) 2 NH. emulsifiye
edici bir madde olus.turmak ve asidik gazlari sogumiak ic, in ticari olarak kul-
lanilir. Bu iki bile§igi nasil sentezleyebilirsiniz?
20.46 Dietilpropiyon (a§agida verilen yapiya bakiniz) anoreksiya tedavisinde
kullanilan bir bilesiktir. Benzenden cikarak ve gerekli maddeleri kullanarak
dietilpropiyonun sentezini tasarlayimz.
CH— N(C 2 H 3 ) 2
CH 3
Dietilpropiyon
20.47 Hofmann tepkimesinin bir molekiil igi gevrilme oldugunu, yani gogen R
grubunun amit grubundan higbir zaman tarn olarak ayrilmadigim kamtlayan
bir deney tasarlayimz.
20.48 Asya ulkelerinde pirinc, tarlalannda yabani ot miicadelesinde kullanilan
naproanilitin sentezini propanoik asit, anilin ve 2-naftolden gikarak nasil
yapabilirsiniz?
O
O— CH NH
CH 3
Naproanilit
A.C 10 H. 5 N
CH
CH 2
CH 3
CH
TMS
c c
CDCI3
220 200 180 160 140 120 100
8 C (ppm)
80
60 40
20
B. C 10 H 15 N
CH
CH
CH
CDCI3
CH n
CH,
TMS
220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
5 C (ppm)
C,C 9 H n NO
CH
CH
CH
CH,
CDCI3
TMS
220
200
180 160
140
120 100
5 C (ppm)
80
60
40
20
§ekil 20.8 Problem 20.41 - 20.43'teki A, B ve C bilegiklerinin geni§band proton-e§le§mesiz l3 C NMR
spektrumlan. DEPT "C NMR spektrumlarindan elde edilen bilgiler her pikin iizerinde verilmi§tir.
993
994 Boliim 20 / Aminler
*20.49 Fenil izotiyosiyanat, C 6 H 5 N=C=S, lityum aliiminyum hidriir ile indirgen-
diginde olu§an uriinun spektral verileri a§agidadir;
MS (m/z): 107, 106
IR (cm" 1 ): 3330 (keskin), 3050, 2815, 760, 700
'H NMR (8): 2,7 (b). 3,5 (geni§), 6,6 (c), 7,2 (U)
l3 C NMR (8): 30 (CH 3 ), 1 12 (CH), 1 17 (CH), 129 (CH), 150 (C)
(a) Uriinun yapisi nedir?
(b) 106 m/z pikini veren yapi nasildir ve nasil olu§mu§tur? (Bir iminyum
iyonudur.)
*20.50 N./V'-Difeniliire (A) piridin icerisinde tosil klorurle tepkimeye sokulunca
B uriinti olu§ur.
H H
Y
o
A
B'nin spektral verileri a§agidadir:
MS (m/z): 194 (M:)
IR (cm 1 ): 3060, 2130, 1590, 1490, 760, 700
'H NMR (5): yalmz 6,9 - 7,4 (c)
IJ C NMR (5): 122 (CH), 127 (CH), 130 (CH), 149 (C), ve 163 (C)
(a) B'nin yapisi nedir?
(b) B'nin olus_umu icin bir mekanizma oneriniz.
* 20.51 A§agidaki tepkimenin meydana geli§ini a9iklayan bir mekanizma oneriniz.
O
,COOH 0,^/Ck^O
+ — ►,! en
*20.52 Aseton, susuz kalsiyum klorur (bir su ?ekici madde) icerisinde susuz amon
yak ile etkile§tirilirse tepkime kan§iminin organik fazinda, kristal bir C iirii-
nii elde edilir.
C'nin spektral verileri a§agidadir:
MS (m/z): 155 (M. + ), 140
IR (cm 1 ): 3350 (keskin), 2850 - 2960, 1705
'H NMR (8): 2,3 (b. 4H), 1.7 (1H; D 2 0'da kaybolur) ve 1,2 (b, 12H)
(a) C'nin yapisi nedir?
(b) C'nin olu§umu icin bir mekanizma oneriniz.
Osrenme Grubu Problemleri 995
1. Reserpin alkaloitler sinifindan dogal bir iirundiir (bakiniz Ozel Konu F). Reserpin,
Hint yilan kokii, Rauwolfia serpentinadan izole edilmi§tir. Reserpin yiiksek tansi-
yonda, sinirsel ve ruhsal bozukluklarda ila9 olarak kullamlir. Alti stereomerkez ice-
ren reserpinin sentezi 1955 yilinda R. B. Woodward tarafindan ger9ekle§tirilen onemli
bir olaydi. Bu sentez, aminler ve ilgili azot ta§iyan fonksiyonel gruplar igeren ce§it-
li bir dizi tepkimeye gercekles,tirilmi§tir.
Ogrenme Grubu
Problemlerj
CH 3 o
OCH 3
OCH,
OCH,
Reserpin
(a) Sayfa 996'da verilen §emadaki ilk iki basamagin amaci, amit uzerinden, bir ikin-
cil amin hazirlamaktir. Birinci ve ikinci basamaktan olu§an sirasiyla, A ve B iiriin-
lerinin yapilanni ciziniz. A'nin olu§um mekanizmasim yaziniz.
(b) Tepkimenin sonraki basamagi, yeni bir halka kapanmasi ile birlikte, bir iiciinciil
amin olu§umudur. Amit fonksiyonel gmbunun fosfor oksikloriir (POCl 3 ) ile
tepkimeye girerek, parantez icindeki ara iirunde aynlan grubun yerine nasil
ge§tigini oklarla belirtiniz.
(c) Parantez icindeki ara iiriiniin verdigi halka kapanmasi, indol halkalan 19111
karakteristik bir elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesidir. Yapimn indol
halkasi iceren kismi neresidir. Indol halkasindaki azot atomunun, konjugasyon
yoluyla, komsu karbon atomuna nasil elektron vererek bunun elektrofile atagini
sagladigini gosteren bir mekanizma yaziniz. Bu durumda parantezdeki ara iiriiniin
indolii tarafindan yapilan atak, bir katilma-aynlma tepkimesidir ve bir bakima
aynlan gruplar ta§iyan karbonillerle meydana gelen tepkimelere benzer.
2. (a) Bir ogrenciye bilinmeyen iki bile§enli bir kan§im veriliyor ve bunlari ayirip
te§his etmesi isteniyor. Bile§iklerden biri bir amin, digeri notr bir bile§iktir (hie bi-
ri belirgin asit ve baz ozelligi gostermiyor). Bilinmeyen amini notr bile§ikten dietil
eter ve %5'lik HC1 ve %5'lik NaHC0 3 96zeltilerinden yararlanarak, ekstraksiyon
teknigiyle nasil ayirabilirsiniz? Kan§rm dietil eterde tamamen 96ziinuyor, am a pH 7
olan suda her ikisi de 96zunmiiyor. Aminin organik gruplanni R ile simgeleyerek,
ongordugiiniiz asit-baz tepkimelerinin basamaklarmi yaziniz. Iigilendiginiz bile§igin
ayirma isjemi sirasmda verilen bir zamanda ni9in eter fazinda ya da sulu fazda ol-
dugunu a9iklayiniz.
(b) Amin ba§anyla izole edilip safla§tinldiktan sonra, sulu sodyum hidroksit
varliginda benzensiilfonil kloriirle etkile§tiriyor. Bu i§lemde olu§an 96zelti asitlendiril-
diginde bir 96kelek olu§uyor. Burada yapilan, aminleri siniflandirmak i9in kullanilan
Hinsberg testidir. Bilinmeyen bile§ik hangi amin sinifindadir? Birincil, ikincil ya da
iiciinciil? Bu smiflandirma i^in kullandiginiz tepkimeleri bir genel amin i^in yaziniz.
(Sayfa 996'da devam ediyor.)
996 Bolum 20 / Aminler
CH,0'
CI,OPO grubu
iyi bir ayrilan
gruptur.
CH,0 ^ N
H
NH,
NaBH,
♦A ^B
CH 3 2 C
OAc
OCH
OCH,
OCH,
Reserpin
2. (devami) (c) Safla§tinlan bilinmeyen amin IR. NMR ve MS ile analiz ediliyor ve a§agidaki veri-
ler elde ediliyor. Bu bilgiler i§iginda bilinmeyen aminin yapisi igin ne soyleyebilirsi-
niz? Onerdiginiz yapinin spektral verilere uydugunu gosteriniz.
IR (cm -'): 3360, 3280, 3020, 2962, 1604, 1450, 1368, 1021, 855, 763, 700, 538
'H NMR (8): 1.35 (i, 3H), 1,8 (gb, 2H), 4,1 (d, 1H), 7,3 (?, 5H)
MS (m/z): 121, 120, 118, 106 (temel pik), 79, 77, 51, 44, 42, 28, 18, 15
Ozel Konu
E
Heterohalkali
Aminlerin
Tepkimeleri ve Sentezleri
Kinolin
Heterohalkali aminlerin pek 90k tepkimesi daha once gordugumiiz aminlerin tep-
kimelerine benzer.
E.I Heterohalkali Aminlerin Bazligi
Aromatik olmayan heterohalkali aminlerin bazliklan acik zincirli aminlerin bazliklan-
na 90k yakindir.*
H,
H 2 C
~CH,
N
II
Piperidin
pK b = 2,80
H,C-
CH, H,C
H 2 C^.. ^CH 2 H 2 C\.. /CH-, H 2 C
N
I
H
Pirolidin
p* 6 = 2,89
*N'
CH,
.CH,
H
Dietilamin
pK h = 3,02
Sulu 95zeltilerde piridin, pirimidin ve pirol gibi aromatik heterohalkali aminler, aro-
matik olmayan aminlerden ve amonyaktan 90k daha zayif bazlardir. (Ancak, anilin ve
pirol gaz fazinda amonyaktan daha baziktir. Bu durum bagil bazlikta sanlmamn 90k
onemli oldugunu gosterir, bkz. Altboliim 20.3)
Piridin
pK b = 8,77
Pirimidin
pK„ = 11,30
N
H
Pirol
pK b = 13,60
Kinolin
pA'„ = 9,5
* Altboliim 20,3 'te aminlerin bagil bazhgini e§lenik asitlerinin pK a degerlerine gore kar§ila§tirdik. Burada
ise bazligi kar§ila§lirmak icin bir diger yontemi, pK,, degerlerini kullanacagiz. pK a + pK h = 14, buradan
pK b =l4-pK a .
997
998 Ozel Konu E / Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri
E.2 ALKiLLEME VE AgJLLEME TEPKIMELERINDE
NUKLEOFJLLER OLARAK HETEROHALKAH
AMlNLER
Pek §ok heterohalkah amin, halkali olmayan aminlerinkilere cok benzeyen alkilleme ve
acjlleme tepkimesi verir.
•N— H + RCH 2 — Br
Piperidin
,CH,R
= N— CH,R +
Br
ex
\ / \ / + \
CH 2 R
N-Alkilpiperidin AVV-Dialkilpiperidinyum bromiir
Mono- ve dialkilleme iiriinlerinin bir kari§innyla sonuglanir.
C \ N:+ RCH 2 _ Bl "
N— CHUR Br
Piridin
■N— H + RC— CI
Pirolidin
baz
(-HCI)
\-\lkilpiiicl in Mini
bromiir
O
= N— CR
A'-Acilpirolidin
(bir amit)
Problem E. I >■ A§agidaki tepkimelerden hangi iiriinlerin olu§masini beklersiniz?
(a) Piperidin + asetik anhidrit *■
(b) Piridin + metil iyodiir ►
(c) Pirolidin + ftalik anhidrit — ►
(d) Pirolidin + (a§in) metil iyodiir b *
(e) (d)'nin Lirunu + Ag 2 0, H 2 0, sonra isi ►
E.3 AROMATIK HETEROHALKALI AMINLERiN
ELEKTROFILIK YER DEGi§TIRME TEPKiMELERI
Pirol, elektrofilik yer degi§tirmeye kar§i olduksa duyarhdrr ve yer degi§tirme ba§hca 2
konumunda olur.
Genel Tepkime
+
EA
H
Pirol
Elektrofil
Ozel Ornek
+ C 6 H 5 — N=N X
N
I
H
+ HA
N
H
2-Siibstitiie
pirol
OX
N N=N— C^H.
H
+ HX
E.3 Aromatik Heterohalkali Aminlerin Elektrofilik Yer Degistirme Tepkimeleri 999
Elektrofilik yer degi§tirmenin nicin 2 konumunu yegledigini, a§agidaki rezonans ya-
pilari inceleyerek anlayabiliriz.
Piroliin 2 Konumunda Yer Degistirme
T E 7-A-
H
'N
H
E
H
■E
N' H
I
H
Pozitif \ 1 1 k ik atom iizerine dagilmi§tir.
-HA
Piroliin 3 Konumunda Yer Degi§tirme
E— A
H
^~: A -
t
I
H
H
^
V N N
I I
H H
(Bu ozellikle daha kararhdir, giinkii
her atomun okteti tamdir.)
■
T
Pozitif yiik yalmzca iki atom
iizerine dagilmi§tir.
-HA
H
Her iki ara iiriin de melez yapiya katki saglayan nispeten kararh yapilar olsa da, 2
nolu konuma atak sonucu olu§an ara iiriin ek bir rezonans yapiyla kararli kilinir, ve po-
zitif yiik iki atoma degil iic atoma dagilir. Bunun anlami, bu ara iiriiniin daha kararli ol-
dugu ve 2 konumuna olan atagin daha kiiciik serbest aktifle§me enerjisine sahip
oldugudur.
Piridin elektrofilik yer degi§tirmeye kar§i benzenden daha az etkindir. Piridin Fri-
edel-Crafts alkilleme ve agillemesini vermez, diazonyum bile§ikleri ile kenetlenmez. Pi-
ridinin bromlanmasi ger9ekle§tirilebilirse de, ancak buhar fazinda, 200 °C'da miimkundiir
ve radikalik mekanizma iizerinden yiiriidugii samlmaktadir. Nitrolama ve sulfolama da
1000 Ozel Konu E / Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri
siddetli ko§ullarda olur. Elektrofilik yer degi§tirme, eger gercekle§irse, hemen hemen
her zaman 3 konumunda meydana gelir.
-Br Br\/0\/Br
200-220 C
3-Bromopiridin 3,5-Dibromopiridin
%37)
N0 2
(%26)
HgSOj. 220 C
SO.,H
3-Piridinsiilfonik asit
Piridinin benzene gore dii§Uk etkinligini kismen. azotun karbona gore daha elektro-
negatif olmasina baglayabiliriz. Azot, daha elektronegatif oldugundan, elektrofilik yer
degi§tirmede pozitif yiiklii iyonu (bir arenyum iyonuna benzer) olu§turan geci§ halini
karakterize eden elektron eksikligini daha az banndirabilir.
+ E"
N
Azot daha
elektronegatif
N
Arenyum
iyonuna
benzer (fakat
ondan daha az
kararhdir)
Benzen Karbonun Arenyum iyonu
elektronegatifligi daha
(lnsnk oldugundan
ge^is hali daha dii§iik
enerjilidir
Piridinin elektrofilik yer degi§tirmeye daha az yatkin olmasinin ana nedeni, piridi-
nin bir proton ya da diger bir elektrofille. ba§langi£ta, piridinyum iyonuna donu§mesi
olabilir.
Piridinyum iyonu
(pozitif yiik nedeniyle tepkimeye yakinhgi cok azdir)
E.3 Aromatik Heterohalkah Aminlerin Elektrofilik Yer Degistirme Tepkimeleri 1001
4 Konumuna (veya 2 konumuna) elektrofilik atak. ara iiriin melezine katki saglayan
rezonans yapilann ozellikle kararsiz olmasi nedeniyle yeglenmez.
H H H
A/oi mi alti elektronlu olmasi ve iki
pozitif yiik ta§imasi nedeniyle
ozellikle kararsiz
2 Konumuna atak i^in de benzer rezonans yapilan yazilabilir.
Piridinin 3 konumuna atakta olu§an melez yapiya ozellikle kararsiz ya da ozellikle
kararh bir yapi katkida bulunmaz; sonuc olarak 3 konumuna atak yeglenir ama yava§
gerceklesjr.
r>F + +
H
E
'N
I
H
Meleze katkida bulunan ozellikle
kararsiz ya da kararli bir yapi yok.
Pirimidin, elektrofilik yer degi§tirmeye kar§i piridinden bile daha az etkindir. (Ni-
cin?) Eger elektrofilik yer degi§tirme gercekle§irse. bu, 5 konumunda olur.
\f Elektrorilik yer degi§tirme
5 burada olur
Pirimidin
tmidazol elekrofilik yer degisrirmeye kar§i piridin ya da pirimidinden daha fazla fa-
kat pirolden daha az etkindir. 1 Konumunda stibstituent ta§iyan imidazoller elektrofilik
yer degi§tirmeyi 4 konumunda verirler.
0,N\
N
UNO,
o
N
CH,
CH 3
l-Metil-4-nitroimidazol
imidazolun kendisi de benzer §ekilde elektrofilik yer degi§tirme verir. Ancak, tautomer-
lesjne 4 ve 5 konumlanm esdeger hale getirir.
-N
Br,
Br^_
Br
H
^K
H
H
-N"
3
4-(5)-Bromoimidazol
1002 Ozel Konu E / Heterohalkali Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri
Problem E.2
>• Pirol ve imidazoliin her ikisi de zayif bazdir; bunlar, kuvvetli bazlarla tepkimeye
girerek anyonlanni verirler.
-N:
Pirol anvonu
imidazol anvonu
(a) Bu anyonlar daha once gdrdugiimuz karbosiklik anyona benzerler. Karboksilik
anyon nedir? (b) Pirol ve imidazol anyonlannin kararhliklarindan sorumlu olan re-
zonans yapilanni yaziniz.
E.4 PiRiDiNiN Nukleofiuk Yer Degj^tirme
TEPKiMELERi
Piridin halkasi, tepkimelerinde, kuvvetli elektron-ceken bir grup ta§iyan benzen halka-
sina benzer. Piridinin elektrofilik yer degi§tirmelere kar§i etkinligi nispeten az olmakla
birlikte, niikleofilik yer degi§tirmelere kar§i etkinligi oldukca fazladir.
Onceki altboliimde piridin ve benzenin elektrofilik yer degi§tirmeye kar§i etkinlik-
lerini kar§ila§tirdik ve piridinin daha az etkin olu§unu halkadaki azotun elektronegatif-
ligine bagladik. Ciinkii azot karbondan daha elektronegatiftir ve elektrofilik aromatik
yer degi§tirmede hiz belirleyen basamagin ge9i§ halindeki elektron eksikligini daha az
banndirabilir. Diger yandan, azotun karbondan daha fazla olan elektronegatifligi. niik-
leofilik yer degi§tirmede, bir aromatik halkada nukleofilin baglanmasi ile meydana ge-
len a§in negatif yukii kendi uzerinde daha fa-la tutabilir.
Ornegin, piridin sodyum amit ile tepkimeye girerek 2-aminopiridin verir. Chichiba-
bin tepkimesi denen bu onemli tepkimede amit iyonu (NH 2 ) D ' r hidriir iyonu (H ) ile
yer degi§tirir.
+ -Na :NH,
KM) C
toluen
NH, Na +
N Qp
N
NH,
2-Aminopiridin
(%70-80)
+ Na + H:
Bu tepkimedeki ara uriine katki saglayan rezonans yapilanm incelersek halkanin azot
atomunun negatif yukii nasil banndirdigim gorebiliriz.
^
N NH,
H
NH,
Negatif yiik elektronegatif
azot uzerinde oldugundan
nispeten daha kararli
E.4 Piridinin Nukleofilik Yer Degi§tirme Tepkimeleri 1003
Bu basamakta ara iiriin bir hidriir iyonu kaybeder ve 2-aminopiridin haline gelir*.
N^H
NH,
+ H :
N NH,
Piridin; fenillityum, butillityum ve potasyum hidroksitle de benzer nukleofilik yer
degi§tirme tepkimeleri verir.
c 6 H 5 : Lr
1I0°C. toluen
N CeHs
2-Fenilpiridin
CH,(CH,)iCH 2 : Li'
+ LiH
N
+ LiH
CH 2 (CH 2 ) 2 CH,
2-Butilpiridin
KOH. O;
320°C
N ^N OH
N O
H
2-Piridinol 2-Piridon
(%S0)
2-Kloropiridin sodyum metoksitle tepkimeye girer ve 2-metoksipiridin verir:
NaQCH,
(-NaCl)
N CI N OCH,
* Pratikte bunun ardindan bir tepkime daha olur: 2-aminopiridin sodyum hidriirle tepkimeye girerek bir sodyo
liirevi verir ve bu da dengenin saga kaymasina yardim eder.
+ Na + H :
'N NH,
+ H 2 t
N' ~NH Na +
Tepkime tamamlandiginda tepkime kan§imina soguk suyun ilave edilmesi sodyo tiirevini 2-aminopiridine
d6nii§turur.
1004 Ozel Konu E / Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri
Problem E.3 ► Altb6liimE.4'teki, piridinin aminlenmesi icin digerbirmekanizma"piridin''araurii-
niinii icerir. yani.
Problem E.4
: NH,
+ NH, ►
3 -H,
+ : NH,
NH,
NH
Bu mekanizma, 3-detoryopiridin ile sodyum amitin tepkimeye sokuldugu bir deneyde
engellendi. Her iki mekanizmada dbteryumun ne oldugunu gosteriniz ve durumu acik-
layiniz.
>• 2-HalopiridinIer niikleofilik yer degi§tirmeye piridinin kendisinden daha kolay ug-
rarlar. Buradaki etken nedir?
E.5 PiRiDiNYUM JYONLARINA
NUKLEOFiLiK KATILMALAR
Piridin iyonlan, a§agidaki rezonans yapilarimn katkilanndan dolayi, 2 veya 4 konum-
lannda nukleofilik ataga kar§i ozellikle duyarhdir.
4
Ornegin, /V-alkilpiridinyum halojeniirler hidroksit iyonlan ile ba§lica 2 konumlann-
dan tepkimeye girerler; bu, ydlanci baz denilen bir katilma uruniinun olusmasina yol agar.
4
H,0
'N
Yalanci baz
K ; Fe(CN),
OH^ ►
H
N
CH,
O
AMVIetil-2-piridon
(% 65-70)
Bu yalanci bazin potasyum ferrisiyoniirle yiikseltgenmesi bir N-alkilpiridon verir.
Piridinyum iyonlanna nukleofilik katdmalar, ozellikle hidrtir iyonlarimn katilmasi
kimyacilann oldukca ilgisini cekmi§tir. Cunkii bu tepkimeler. onemli bir koenzim olan
nikotinamit adenin dinukleotitin (NAD*, Altbolum 14. 10) biyolojik indirgenmesine ben-
zemektedir.
Bircok model lepkime bu cahsmalarla ili§kili olarak yapdmisnr. Ornegin N-alkil pi-
ridinyum iyonu sodyum borhidriir (hidriir iyonu olusturur) ile etkilestirilmis,. fakat ka-
tilmanin 2 konumunda meydana geldigi ve buna cogu kez genellikle daha ileri
indirgenmelerin de eslik ettigi gbrulmiisttir:
E.6 Heterohalkali Aminlerin Sentezi 1005
H,0
NaBH 4 — ►
NaBH 4
H,0
N
R
Bir 1,2-dihidro-
piridin
Bir 1,2,3,6-tetrahidro-
piridin
"N
I X"
R
AT-Alkil-
piridinyum
halojeniir
Buna kar§ihk piridinyum iyonunun bazik sodyum ditiyonit (Na 2 S 2 4 ) ile etkile§ti-
rilmesi yalmzca 4 konumundan ozel bir katilma verir.
H H
Na,S,0 4
H,0
Bir 1,4-dihidropiridin
Sodyum ditiyonit sulu bazik cozeltide NAD' yi NADH'ye indirger. Ditiyonit indirge-
mesiyle olu§an NADH'nin biyolojik olarak etkin oldugu ve potasyum ferrisiyonur ile
NAD T ya yiikseltgenebildigi g6riilmii§tur.
O
H H
NH,
"N
N.iS _(.">,. Oil . HO
K.Fe(CN),
R
NAD +
( K'nin yapisi icin Altboliim
1-4. 1 Da bakimz)
NH,
NADH
E.6 Heterohalkali Amjnlerjn Sentezj
Pirollerin sentezi icin kullanilan en genel ve yaygm yontem. bir a-amino keton veya a-
amino-j8-keto ester ile bir keton ya da keto esteri kondensele§tirmektir. Bu tepkime, Knorr
sentezi olarak adlandinhr ve asit ya da bazla katalizlenir. A§agida iki brnek verilmi§tir:
O
O O
CH 3 CCHCOEt
NH,
o o
CH-CCH 2 COEt
CH,CO,H
COEt
« + II NaOH, 25 C .
CH 3 CCH 2 NH 3 CI" + CH 3 CCH 3 ►
CH,
1006 Ozel Konu E / Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri
Problem E.3 > Yukanda heniiz verilen siibstitiie pirollerin iki sentezi kpin uygun birer mekanizma
oneriniz.
Piridin ve pek 90k ttirevi komiir katranindan izole edilir. Komiir katranindan elde
edilen piridinlerden de yer degi§tirme yoluyla pek 90k ba§ka piridin tiirevi sentezlenir.
En 90k bilinen piridin sentezi Hantzsch sentezidir. Bu yontemde bir jS-keto ester bir al-
dehit ve amonyakla bir kondensasyon tepkimesine sokularak dihidropiridin elde edilir.
Dihidropiridinin yiikseltgenmesi de siibstitiie piridin verir. Ornegin,
O
2 CH 3 CCH 2 COEt + NH 3 + HCH
COEt
HNO,.H,S0 4
EtOC
H3C
COEt
N CH,
(%58-65)
En gtizel kinolin sentezi Skraup sentezidir. Bu yontemde anilin, gliserinle sulfurik
ash ve bir yiikseltgen beraberinde lsitihr. Burada, nitrobenzen ve hava dahil degi§ik yiik-
seltgenler kullanilmi§tir.
CH.OH
NH,
I H,S0 4
+ CHOH - — ►
o,
CH 2 OH
Tepkime a§agidaki basamaklar iizerinden yiiriir:
O
CH,— CH— CH,OH
HA
-2H,0
OH OH
T/ 0H
3^
> CH,=CH— CH
OH
-HA
-H,0
Birinci basamakta gliserin, bir asit varhginda propenal (akrolein) olu§turmak uzere
dehidrate edilir. Daha sonra aniline Michael katdmasi ve ardindan bir asit katalizli hal-
kalanma dihidrokinolin verir. Son olarak, dihidrokinonun yiikseltgenmesi kinolini
olusturur.
E.6 Heterohalkali Aminlerin Sentezi 1007
A - H bile§iklerinin yapilarmi yaziniz: -< Problem E.6
inirc
(a) 2,5-Heksandion + (NH 4 ) 2 C0 3 ► A (C 6 H 9 N)
Bir pirol
O
' baz ..
(b) CH 3 CCH,NH 2 + aseton ► B (C 6 H 9 N)
A'nin bir izomeri
HA
(c) CH3NHNH2 + (CH 3 0) 2 CHCH 2 CH(OCH,) 2 -^ C (C 4 H 6 N 2 )
Bir pirazol
(d) 2,5-Heksandion + hidrazin -^-* D (C 6 H 10 N 2 ) — — ► E (C 6 H g N 2 )
Bir dihidropiridazin Bir piridazin
O
ZnCl,
(e) Anilin + CH 2 =CHCCH, — ► F (C, H 9 N)
Bir kinolin
I
is, OH- (l)KMnO,,OH-
,CH(CH 2 ) 3 NHCH 3 ► ► G (C 10 H 14 N 2 ) -^5; ► H (C 6 H 5 N0 2 )
(f ) I i )\ Nikotin Nikotinik asit
Ozel Konu
F
Alkaloitler
Kokain
Bitkilerin kabuk, kok yaprak ve meyvelerinin oztitlenmesinden cogu kez, alkaloitler de-
nilen ve azot i9eren bilesjkler elde edilir. Bunlara alkaloit denilmesinin nedeni, "baz gi-
bi" davranan bilesikler olmalan, yani asitlerle tepkimeye girerek gogu kez suda
foziinebilen tuzlar vermeleridir. Alkaloitlerin gogunda azot atomu heterohalkalann bir
iiyesidir. Ama az sayida da olsa. bazi alkaloitlerin azotu birincil amin ya da kuaterner
amonyum grubu halinde bulunabilir.
Pek 90k alkaloit, hayvanlara verildiklerinde belirgin fizyolojik etkiler yapar. Bu et-
kinin niteligi ve §iddeti alkaloitten alkaloite degi§ir. Bazi alkaloitler merkezi sinir sis-
temini uyanr. Bazilan fel§ eder; bir kismi kan basincini arttirirken, bir kismi dii§iirur.
Alkaloitlerin bazilan agn kesici, bazilan yati§tinci odevi goriirken, digerleri bula§ici
mikroorganizmalan yok eder. Alkaloitlerin pek cogu yeterli dozda alindiklannda zehir
etkisi yapar. Oyle ki, bu doz bazi alkaloitler igin 90k kiigiiktiir. Zehir ozelliklerine kar-
§m, bir kisim alkaloit tipta ilag olarak kullanihr.
Alkaloitlerin sistematik adlan 90k seyrek kullanihr. Kullandan yaygin adlan koken-
lerine gore verilmi§tir. Bunlann gogu gikanldiklan bitkinin adindan tiiretilmi§tir. Or-
negin. bir alkaloit olan striknin Strycthnos bitkisinin tohumlanndan elde edilir. Bazi
alkaloitlere ilging adlar da verilmi§tir: Afyon alkaloidi olan morfinin adi eski Yunan rii-
ya tannsi Morpheus'tan gelir. Tiitiin alkaloidi nikotin adini, tiitun tohumlanni Fran-
sa'ya ilk getiren eski bir Fransiz elgisi Nicot'tan almi§tir. Alkaloit adlannin sonunda
genellikle -in son eki vardir. Bu ek alkaloitlerin birer amin oldugunu belirtir.
Alkaloitler. kimyacilann yiizlerce yil ilgisini gekmi.^ ve binlercesi dogal kaynaklardan
izole edilmi§tir. Pek gogunun yapilan, kimyasal ve fiziksel yontemlerle aydinlatilmi§, yi-
ne biiyiik bir kisminin yapisi laboratuvar sentezleri ile kanitlanmi§tir. Alkaloit kimyasi
ciltlerce kitabi dolduracak kadar geni§tir. Biz burada ancak bir-kag tanesini gorecegiz.
F.I PiRIDiN YA DA JNDJRGENMi§ PlRIDiN
HlALKASI J^EREN ALKALOITLER
Erythroxylum coca,
yapraklari vaklasik %1
kokain iceren bir call.
Tiitiin bitkisinin ba§hca alkaloiti nikotindir.
OH
"N
Nikotinik asit
1008
F.l Piridin ya da tndirgenmis Piridin Halkasi iceren Alkaloitler 1009
Nikotinin 50k kiiciik dozlari uyancidir fakat biiyiik dozlari depresyon. bulanti ve kus-
maya neden olur. Daha biiyiik dozlari oldiiriicii bir zehirdir. Nikotin tuzlan bocek oldii-
riicti olarak kullanilir.
Nikotinin deri§ik nitrik aside yiikseltgenmesi piridin-3-karboksilik asiti (nikotinik
asit) verir. Nikotin alinmasinin insana higbii - yarari olmadigi halde, nikotinik asit bir vi-
tamindir. Onemli bir koenzim olan ve NAD + (yukseltgenmis hali) ile simgelenen niko-
linamit, adenin diniikleotitin yapisina girer.
Nikotin asagidaki tepkime dizisi ile sentezlenmi§tir. Buradaki biitiin tepkime •< Problem F.l
basamaklanni daha once gordiik. Harflerle gosterilen reaktifleri belirtiniz.
CCH 2 CH 2 CH 2 NHCH,
(d)
N
Br H
I I
CHCH 2 CH,CH 2 N— CH,
H
Br"
(f)
' ± )-nikotin
Alkaloitlerin bir ^ogu, piperidin halkasi icerir. Bunlardan bazilan koniin (baldiran zehiri,
Conium maculatum, havug ailesinin bir iiyesi. Umbelliferae), atropine (Atropa belladonna
ve ayni bitki ailesinin diger tiirlerinden, Solanaceae) ve kokaindir (Eiythrosylum coca' dan).
^"CH 2 CH 2 CH 3
H
Koniin
[( +)-2-propilpiperidinl
Atropin
CO.CH,
H
H O'
Kokain
O
S QH 5
1010 Ozel Konu F / Alkaloitler
Koniin zehirli bir maddedir. Viicuda alinmasi halsizlige, nefes darhgina, bulantiya,
yorgunluga, felce ve oltime neden olur. Koniin Sokrat'in ilacmda kullanilan baldiran
otunun zehirli bile§enlerinden biridir (ba§ka zehirler de olabilir).
Kokainin di.i§uk bir dozu uyancidir ve dti§unsel aktiviteyi arttinr. Insan kendini iyi
hisseder. Kokain aynca bir lokal anestetiktir ve bir zamanlar bu amagla tipta kullanil-
misttr. Ah§kanhga yol agtigi anlasihnca ba§ka lokal anestetiklere yonelinmishr. Bu amag-
la, 1905'te yapisi kokaine benzeyen Novokain (bir adi da prokain) sentezlenmi§tir
(benzoik esteri ve uciincul amin grubu icerir).
CH3CH2V
N— CH 2 CH 2 — O
CH 3 CH,
Novokain
(prokain)
Atropin §iddetli bir zehirdir. Seyreltik cozeltisi (%0,5 - 1,0) goz muayenelerinde goz
bebegini biiyiiltmek icin kullanihr. Atropine benzer bile§ikler yaygin soguk alginhgi has-
taliklannda 12 saat diizenli ilac salan kapsiiller halinde kullanihr.
Problem F.2 > Atropa belladonna' nin (giizelavrat otu) basjica alkaloidi optikge aktif hyoscyamin-
dir. Hyoscyamin, bitkiden izolasyonu sirasinda baz etkisiyle cogu kez, optikge ak-
tif olmayan atropine rasemle§ir. (a) Rasemle§meye ugrayan stereomerkez hangisi
olabilir? (b) Hyoscyaminin stereomerkezi (S) kanfigurasyonundadir. Bile§igin iig bo-
yutlu yapisim yaziniz.
Problem F.3 >* Atropinin hidrolizi tropin ve (±)-tropik asit verir. (a) Bu bile§iklerin yapilanni ya-
ziniz. (b) Tropin, bir stereomerkeze sahip olmasina karsm optikge aktif degildir. Agik-
layiniz. (c) Tropin bir bazla lsitihrsa, bir izomeri oian i^-tropine d6nii§ur. (/'-Tropin
de optikge aktif degildir. Yapisi nasildir?
Problem F.4 > 189 l'de G. Merling, tropini (bakiniz Problem F.3), a§agidaki tepkime dizisi ile 1,3,5-
sikloheptatriene (tropiliden) d6nu§tiirmii§tur.
-H,0 CH,I (DAg.O/H^O
Tropin (C x H, 5 NO) --+ C g H 13 N -►C 9 H 16 NI -^ — *
C 9 H,.,N-^+ C, H 1S NI 'pi^f ^ 20 ^ 1,3,5-sikloheptatrien + (CH,) 3 N + H 3
Tepkimelerden olu§an uriinleri yaziniz.
Problem F.5 >■ Bitkilerde pek 90k alkaloit Mannich tepkimesine (Altboliim 19.10) benzer tepki-
melerle sentezlenir. Bunun farkedilmesi (1917'de R. Robinson tarafindan) "fizyo-
F.2 izokinolin ya da indirgenmi§ izokinolin igeren Alkaloitler 1011
lojik ko§ullarda", yani oda sicakhgi ve notr pH degerlerinde tropinon sentezinin ya-
pilmastna yol acmisttr. Bu sentez a§agida gorulmektedir. Tepkime ic^n bir meka-
nizma oneriniz.
/
O
C— H
\
C— H
II
O
C0 2 H
CE 2
CH 3 — NH 2 + /C=0 ^> I N— CH^O + 2 C0 2
CH 2
Tropinon
CO,H
F.2 JZOKINOLIN YA DA JNDiRGENMi§
izOKINOLiN JCEREN ALKALOITLER
Papaverin, morfin. ve kodein afyon bitkisinin {Papaver somnifentm) kapsiillerinden el-
de edilen alkaloitlerdir.
RO
CH,0
Papaverin
HO
Morfin (R = H)
Kodein (R = CH,)
Papaverin bir izokinolin halkasina sahiptir. Morfin ve kodainde de kismen hidrojen-
lenmi§ (indirgenmi§) izokinolin halkalan vardir.
izokinolin
Afyon en eski yazdi tarihten beri kullanilmaktadir. Morfin. afyondan ilk kez 1803'te
elde edilmi§tir. Bu olay, bir ilacm aktif maddesinin saf olarak izolasyonuna ilk ornek-
lerden biridir. Ancak. morfinin karma§ik yapisinin aydinlatilmasi ve laboratuvar sente-
zi (Rochester Universitesi'nden Marshall Gates) ile 1952'de kanitlanmasina kadar
yiizyirmi yd gecmi§tir.
Morfin, bilinen en etkili agri kesicilerden (analjezik) biridir ve tipta hala agri din-
dimiede kullandmaktadir. Ama bu bile§ik bagimhlik yapmakta ve solunum duzenini boz-
maktadir. Bu olumsuzluklar, bbyle olumsuzluklar ta§imayan morfin benzeri bile§ikler
sentez edilerek giderilmeye 9ah§dmi§tir. Pentazosin, bu bile§iklerin en yenilerinden bi-
1012 Ozel Konu F / Alkaloitler
ridir. Pentazosin yiiksek etkinlige sahip, bagimlilik yapmayan bir bile§ik olmakla bir-
likte. ne yazik ki, tipki morfin gibi solunumu bozar.
HO
N— CH,CH=C
/ CH 3
\
CH,
Pentazosin
Problem F.6 >■ Papaverin a§agidaki tepkime dizisi ile sentezlenmistir.
CH,0
CH,0
CH,-. CH^O
CH 2 +
NH 2 CH,0
O
II
CH, CI
OH"
PPio k Pd
C 20 H 25 NO 5 ► dihidropapaverin ►
papaverin
(~H,0)
(-H,)
Tepkimeyi yaziniz.
Problem F.7
Morfin sentezinde onemli adimlardan biri a§agidaki donii§iimu icerir.
Bu basamagin nasd gercekle§tigini gosteriniz.
Problem F.8 ^ Morfin 2 mol asetik anhidrit ile tepkimeye sokulursa, oldukca bagimli kdici bir nar-
kotige, eroine donii§ur. Eroinin yapisini yaziniz.
F.3 JNDOL VE JNDiRGENMi| INDOL HALKALARI
JCEREN ALKOLOITLER
Alkaloitlerin biiyuk bir kismi indol halka sistemi icerirler. Bunlar nispeten basit yapih
gramindm oldukca karma§ik yapih sthknin ve reserpine kadar degi§ir.
F.3 tndol ve indirgenmi§ indol Halkalan Igeren Alkoloitler 1013
.CH,— N.
CH3
\
Gramin
CH,
Striknin
CH,0
OCH,
ch,oc y "0 '
CH 3
Reserpin
0CH 3
OCH,
Gramin. klorofil ta§imayan arpa mutantlarindan elde edilebilir. Striknin 50k aci, ol-
dukca zehirli bir bilesjktir ve Strychnos nuxvomicci tohumlanndan gikanlir. Sitriknin,
merkezi sinir sistemini uyarir ve merkezi sinir sistemi depresyonlannda (dii§uk dozda)
ilac, olarak kullanilmi§tir. Reserpin, yerel tipta yiizyillardir kullanilan Hint yilan koktin-
den {Rauwolfia serpentina) elde edilebilir. Qagda§ tipta yati§tinci ve kan basincini dti-
§iirmede kullanilmaktadir. Reserpinin sentezi icin Boliim 20'deki Ogrenme Grubu
Problemine bakiniz.
Gramin: indol. formadehit ve dimetilamin kan§iminin lsitilmasiyla sentezlenmi§tir. •<
(a) Buradaki genel tepkime nedir? (b) Gramin sentezi icin uygun bir mekanizma
oneriniz.
Problem F.9
Fenoller ve Aril Halojeniirler: Nukleofilik
Aromatik Yer Degi§tirme
Gumu; Kupa
Kaliksarenler tipta, endiistride ve analitik kimyada uygulama alani bulabilen, kupa §ek-
linde molekiil ailesidir. ileride gorecegimiz gibi, kaliksaren adi bunlann yapilanni ve
ozelliklerini 90k iyi nitelemektedir. Qiinkii kaliks sozciigii Yunanca kupa sozcugiinden
gelmektedir. Yukanda bir model fotografi ve bir sonraki sayfada formulii verilen 4-ter-
biitilkaliks[4]aren bunlara bir ornektir. 4-/e/-BiitiIkaliks[4]aren dort 4-ftv-butiIfenol mo-
lekiilii ile dort formaldehit molekuliinun kondensasyonundan elde edilir.
Kaliksarenler, ozellikle Lewis asitleri i9in olaganiistii bir konukcu molekiildiir. Kalik-
sarenlerdeki fenolik hidroksil gruplan metal iyonlanni tutacak §ekilde yerle§irler. Ka-
liksarenler konuk?u-konuk ili§kilerine 90k yatkin olduklanndan, enzim taklit^ileri, se9ici
iyonoforlar ve hatta pestisitler olarak geni§ bir kullanim alani buiabilirler. Ornegin, ka-
liksarenlenn gumii§ iyonu kompleksleri E. coli, 11911k (herpes simpleks) viriisii ve HTV-
L'e kar§i etkilidir. Kaliksaren giimiis, kupalar; agizdan ve lokal antimikrobiyal
uygulamalarda, aynca mutfak aletlerinin, ameliyat aletlerinin ve kapkacagin giimii§ kap-
1014
4-fer-Biitilkaliks[4]aren
lanmasinda denenmislerdir. Hatta bunlar boya ile kan§tinldiklannda antimikrobiyal ak-
tivite gostermektedirler.
Kaliksarenlerin yapisi ve sentezi pek 50k bakimdan fenollerin kimyasini i9erir. Fenol-
Ier, elektrofilik aromatik yer degi§tirmeyi kolayca verirler ve bu, kaliksarenlerin sente-
zinde bir anahtardir. Fenollerin ve kaliksarenlerin hidroksil grubu, molekiiller arasi
etkilesjmlerin (kaliksarenlerin en temel ozelligi) de merkezidir. Dahasi, fenolik hidrok-
sil gruplan eterler, esterler ve asetaller gibi diger i§levsel gruplara d6nu§tiirulebilirler.
Bu cesjt d6nu§tiirulrneler belirli metal iyonlarinm ve diger konuklann baglanmasi icin
uygun kaliksarenler sentezini miimkiin kilar. Kaliksarenler, halka biiyiikliiklerine ve stibs-
titiientlerine bagli olarak, civa, sezyum, potasyum, kalsiyum, sodyum, lityum ve ku§ku-
suz gumu§ ile kompleksler olu§turabilirler.
21.1 Fenollerin Yapilari ve Adlandirilmalari
Hidroksil grubunun dogrudan benzen halkasina bagli oldugu bile§iklere fenoller denir.
Bundan dolayi, fenol. hidroksibenzenin ozel adi ve hidroksibenzenden ttiremi§ bile§ik
sinifinin da genel adidir:
Fenol
OH
4-Metilfenol
(bir fenol)
Polisiklik (cok halkah) benzenoit halkasina bagli bir hidroksil grubuna sahip bile§ikler
kimyasal olarak fenollere benzerler, fakat naftoller ve fenantroller olarak adlandinhrlar.
7
6fT^
OH
5 4
1-Naftol
(a -nail oh
2-Naftol
(/3-naftol)
9-Fenantrol
21.1 Fenollerin Yapilari
ve Adlandirilmalari
21.2 Dogal Olarak
OIu§an Fenoller
21.3 Fenollerin Fiziksel
Ozellikleri
21.4 Fenollerin Sentezleri
21.5 Asitler Olarak ^
Fenollerin Tepkimeleri
21.6 Fenollerin O—H -
Grubunun Diger
Tepkimeleri
21.7 Alkil Aril Eterlerin -
Boliinmesi
21.8 Fenollerde Benzen -»
Halkasinin Tepkimeleri
21.9 Claisen Cevrilmesi "^
21.10 Kinonlar
21.11 Aril Halojenurler ve «
Niikleofilik Aromatik Yer
Degi§tirme
21.12 Fenoller ve Aril
Halojeniirlerin
Spektroskopik Analizleri
1015
1016 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
2 1. 1 A Fenollerin Adlandmlmasi
Bazi fenollerin adlandinlmasini Bbliim 14'te gordiik. Bir9ok bile§ikte/<?/7o/ temel ad-
dir.
:i Br
-NO,
OH
2-NitrofenoI
o-nitrofenol)
OH
4-Klorofenol
(/j-klorofenol)
Metilfenollere genellikle krezoller denir:
CH 3 CH,
-OH
Benzendiollerin de yaygin adlan vardir:
OH
OH
OH
l,2-Ben7.endioI
(katekol)
OH
1,3-Benzendiol
(rezorsinol)
3-Bromofenol
(/M-bromofenol)
OH
2-Metilfenol
3-Metilfenol
4-Metilfenol
(o-krezol)
( m-krezol)
(p-krezol)
OH
OH
1,4-Benzendiol
(hidrokinon)
21.2 Dogal Olarak Olu§an Fenoller
Fenoller ve ilgili biles/ikier dogada yaygin olarak bulunurlar. Bir amino asit olan tiro-
sin, proteinlerin yapisinda vardir. Metil salisilat, keklik uzumii yaginda; ogenol, karan-
fil yaginda ve timol de kekikte bulunirr.
HO
CH,CHCO,
NH, +
Ti rosin
CH,CH = CH,
OCH,
OH
Zehirli sarmasikta bulunan urusjyoller kopiik yapici (kabartici) maddelerdir.
OH
(CH,) 2 CH
Mctil salisilat
Ogenol
Timol
(keklik iiziimu yagi)
(karanfil yagi)
(kekik)
21.4 Fenollerin Sentezleri 1017
OH
R
Urusjyoller
R = — <CH 2 ), 4 CH„
— ( CH 2 ) 7 CH = CH( CH 2 ) 5 CH „ veya
— ( CH 2 ) 7 CH = CHCH 2 CH =CH( CH 2 ) 2 CH „ veya
— (CH 2 ) 7 CH=CHCH 2 CH=CHCH=CHCH, veya
— <CHi> 7 CH=CHCH 2 CH=CHCH 2 CH=CH 2
Estradiol bir di§ilik seks hormonu ve tetrasiklinler de onemli antibiyotiklerdir.
OH
HO
OH O
OH I
CONH,
Y HO CH 3 J
Estradiol
Tetrasiklinler
(Y = CI. Z = H; Oreomisin)
(Y = H, Z = OH; Terramisin)
21.3 Fenollerin FIzjksel Ozellikleri
Fenol molektillerinde hidroksil gruplarimn bulunniasi demek, fenollerin de alkoller gi-
bi (Altbbliim 11.2) giiclii molekiiller arasi hidrojen baglan yapabilmesi demektir. Bu
hidrojen baglan, fenollerin kaynama noktalannin ayni molekiil ktitlesine sahip hidro-
karbonlarm kaynama noktalarmdan daha yiiksek olmasma yol a^ar. Ornegiii. fenol ve
toluenin molekiil kiitleleri ayni oldugu halde, fenoliin kaynama noktasi (182°C) tolu-
enin kaynama noktasindan (1 10,6°C) 70°C daha yiiksektir.
Fenoller su molekiilleri ile kuvvetli hidrojen baglan yapabilirler ve bu nedenle suda
bir miktar goziinebilirler. ^izelge 21.1 'de bazi yaygin fenollerin fiziksel ozellikleri ve-
rilmi§tir.
21.4 FENOLLERiN SENTEZLERJ
2I.4A Laboratuvar Sentezleri
Fenollerin en onemli laboratuvar sentezi, arendiazonyum tuzlannin hidrolizidir (Altbo-
Itim 20. 8E). Bu yontem oldukca uygundur. Diazolama basamagi ve hidroliz basamagi
i?in gerekli ko§ullar llimandir. Yani, halkadaki diger gruplar fazla etkilemnez.
Genel Tepkime
HONO . + Cu,0
Ar— NH>
Ar— N>
' Cu 2 . H.O
•► Ar— OH
Ozel Ornek
NH,
OH
Br (l)NaNO,, H,S0 4
0-5°C"
(2) Cu,0, Cu :+ . H,0
CH 3
2-Bromo-4-metilfenol
(%80-92)
K
unyasi
Poliketit Antikanser Antibiyotik Biyosentezi
D,
oksorubisin (adriamisin olarakda bilinir) fenol fonksiyonel gruplan ta§iyan, olduk-
9a etkili bir antikanser ilacidir. Bu bile§ik, Hodgkin hastahgi ve diger akut losemilere
kar§i oldugu kadar yumurtalik, meme, mesane ve akciger tiimorlerini de kapsayan di-
ger pek 90k kanser tiirlerine kar§i etkilidir. Doksorubisin, antibiyotiklerin antrasiklin ai-
lesinin bir iiyesidir. Ailenin diger bir iiyesi de donomisindir. Bu her iki antibiyotik de
Streptomyces bakterileri tarafindan poliketit biyosentezi denen bir yolla uretilir.
O OH °
Doksorubisin (R = CH,OH
Donomisin (R = CH,)
Izotoplarla etiketlenmi§ deneyler gostermi§tir ki, domisin, Streptomyces galilaeus'ta
aklavinon denen tetrasiklik bir ba§langi9 bile§iginden sentezlenmektedir. Aklavinon ise
asetattan sentezlenir. S. galilaeus karbon- 1 3 ve oksijen- 1 8 ile etiketlenmi§ asetat i9e-
ren bir ortamda 90galtihrsa, uretilen aklavinon, a§agida belirtilen konumlarda izotopik
etiketlere sahiptir. Oksijen atomlannin, yaprnm 9evresinde bazi yerlerde karbon atom-
lanni birer atlayarak yerle§tikJerine ve asetat birimlerinin ba§-kuyruk diizeninde bag-
landiklanna dikkat ediniz. Bu, tipik bir aromatik poliketit biyosentezidir.
▼O
WW
OH •COOCH,
T
~ONa
H 3 C
izotoplarla etiketlenmi§ asetat
■, • = l3 C etiketleri
▼ = Is etiketleri
▼OH ^O
▼OH ▼OH
Aklavinon
1018
Bu ve diger bilgiler, a§agida verilen dogrusal poliketit ara iiruniinii olu§turmak Qzere,
malonil-koenzim A'dan dokuz C, birimi ile propiyonil-koenzim A'dan bir C 3 biriminin
birle§tigini gostermektedir. Bu birimler, Altboliim 19.4'te ogrendigimiz malonik ester
sentezinin biyosentetik e§degeri olan a9illeme tepkimeleriyle birbirlerine baglanmi§tir.
Bu tepkimeler, ayrica yag asitleri biyosentezinde (Ozel Konu D) gbrdiigiimiiz acilleme
basamaklarina da benzerler. Olu§an dogrusal poliketitler, molekul ici aldol katilmalan
ve dehidrasyonlara (Altboliim 17.6) benzeyen enzimatik tepkimeler yardimiyla halka-
la§irlar. Bu basamaklar aklavmonun tetrasiklik gekirdegini olu§turur. Aklavinondaki feno-
lik hidroksil gruplari, aldol kondensasyonu basamaklanndan sonra meydana gelen keton
karbonil gruplari run enolle§meleriyle ortaya cikarlar. Daha sonraki bir kac d6nii§um
donomisinin olu§umuna yol agar.
S — Enzim
-0,C
o LOA Enzimatik malonik ester
Dokuz malonil-CoA kondensasyonlan
H 3 C\^ - S — CoA
Bir propiyonil -CoA
COOCH,
5. galilaeus
Enzimatik aldol
kondensasyonlai
OH O OH OH
Aklavinon
Donomisin
Poliketit biosentezle olu§an onemli biolojik aktif maddelere pek gok ornek vardir.
Aoreomisin ve Terramisin (Altboliim 21.2) diger aromatik poliketit antibiyotiklerinin
ornekleridir. Eritromisin (Altboliim 18.7C) ve bir karsinojen olan aflatoksin (Altboliim
11.18) de diger yollardan olu§an poliketitlerdir.
1019
1020 Bdliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degistirme
£izelge 21.1 Fenollerin Fiziksel Ozellikleri
en
kn
Suda co/uniii lii«ii
Adi
Formiilii
(°Q
(°C)
(g 100 mL- 1 H 2 0)
Fenol
QH 5 OH
43
182
9,3
2-Metilfenol
w-CH,C 6 H 4 OH
30
191
2,5
3-Metilfenol
m-CH 3 CJl A OH
11
201
2,6
4-Metilfenol
p-CH^C.HjOH
35,5
201
2,3
2-Klorofenol
<>-ClC 6 H 4 OH
8
176
2,8
3-Klorofenol
w-ClQH 4 OH
33
214
2,6
4-Klorofenol
/?-ClC 6 H 4 OH
43
220
2,7
2-Nitrofenol
^-0 2 NC 6 H 4 OH
45
217
0.2
3-Nitrofenol
w-0 2 NC 6 H 4 OH
96
1,4
4-Nitrofenol
/>0 2 NC 6 H d OH
114
1,7
2,4-Dinitrofenol
0,N— (())— OH
113
0.6
2,4.6,-Trinitrofenol
(pikrik asit)
O.N
OH 122
NO,
1,4
2I.4B Endiistriyel Sentezleri
Fenol oldukca onemli bir endiistriyel kimyasaldir; aspirinden cesitli plastiklere kadar
pek cok ticari iiriiniin ham maddesidir. Diinyadaki yillik iiretimi 3 milyon tondan faz-
ladir. Fenoliin ticari sentezinde cesjtli yontemler kullamlmaktadir.
1.
Klorobenzenin Hidrolizi (Dow iskmi ). Bu yontemde klorobenzen 350°C'da (yiik-
sek basing altinda) sulu sodyum hidroksitle lsitdir. Tepkimeden olu§an sodyum fe-
noksit asitlendirilir ve fenol elde edilir. Tepkimenin benzin (Altboliim 21.1 IB)
iizerinden yurudiigii sanilmaktadir.
CI /^\ /ONa
+ 2 NaOH
350 C
(yiiksek basing)
+ NaCI + H,0
ONa
HCI
OH
NaCI
2. Sodyum Benzensulfonatin Bazik Eritisi. Fenoliin ilk ticari sentezi 1890'da Al-
manya'da geli§tirilmi§tir. Bu sentezde sodyum benzenesiilfonat ile sodyum hid-
roksit kansjminin eriti§i (350°C"da) yapihr. 01u§an sodyum fenoksit daha sonra
asitlendirilir ve fenol elde edilir.
21.4FenoIlerin Sentezleri 1021
SO,Na
f 2 NaOH — C »
ONa
+ Na 2 SO, + H 2
Sodiyum
benzensiilfonat
Bu yontem laboratuvarda da uygulanabilir ve a§agidaki ornekte gosterildigi gibi
metilfenoliin eldesinde 90k iyi sonuc verir. Ancak, tepkimenin sjddetli ko§ullarda
gercekle§tirilmesi gerekir ve bu nedenle bu yontem pek 50k fenoliin eldesi icin uy-
gun degildir.
NaOHi%72)-KOHl%28) )
300-330°C
H,CT
SO.," Na +
Sodyum
p-toluensiilfonat
ONa
OH
4-MetilfenoI
(toplam %63-70)
3. Kiimen Hidroperoksitlerden. Bu isjem endiistriyel kimyaya en iyi orneklerden
biridir. Nispeten ucuz iki organik bilesigi — benzen ve propen — cok daha degerli
iki bilesjge — fenol ve aseton — doniis.turen bir yontemdir. Bu isjemde kullanilan
diger tek madde havanin oksijenidir. Diinyada §u an en cok kullanilan fenol elde
etme yontemi budur. Bu sentez, kiimen (izopropilbenzen) olu§turmak iizere. ben-
zen in propen ile Friedel-Crafts alkillenmesi ile ba§lar.
Tepkime ]
+ CH, = CHCH,
250 C
H,P<) 4
basing
Sonra kiimen, kiimen hidroperoksite yiikseltgenir:
CH,
Kiimen
CH 3
Tepkime 2 C 6 H — CH + O, 95 ' 35 " C ► C 6 H 5 — C — O— OH
CH,
CH,
Kiimen hidroperoksit
Son olarak, kiimen hidroperoksit, %10'luk stilftirik asitle etkile§tirildiginde, fenol
ve aseton olu§turan bir hidrolitik cevrilmeye ugrar.
CH,
Tepkime 3 C 6 K — C — O — OH
CH,
CH,
?•
H,0 +
: ► C H OH + C=0
50-90°C ^"s^™ /
CH,
Fenol Aseton
Fenoliin, benzen ve propenden, kiimen hidroperoksit iizerinden sentezindeki her bir
tepkimenin mekanizmasi bazi yorumlar gerektirir. Ilk tepkime bildigimiz bir tepkime-
1022 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
dir. Propenin bir asitle (H,P0 4 ile) tepkimesinden elde edilen izopropil katyonu, benze-
ni tipik bir elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesiyle alkiller:
H,C. /CH,
CH ^OPO,H,
H
HOPO.H, ^<r>" |, ^1 -HOPO.H,
CH,= CHCH , — * CH 3 CHCH , ►
tkinci tepkime bir radikalik zincir tepkimesidir. Bir radikal ba§laticisi kiimenin ben-
zilik hidrojen atomunu cikanr ve bir 3° benzil radikali olu§turur. Daha sonra oksijen ile
olan bir zincir tepkimesi kiimen hidroperoksiti verir.
Zincir Baslamasi
1 . Basamak C 6 H — C-"- H + R ► C 6 H 5 — C - + R— H
CH, CH 3
Zincir Gelismesi
CH, CH,
2. Basamak C 6 H — C -^"~^>-0— O ► C 6 H 5 — C— O— O-
CH, CH,
CH, CH,
C — O — O'+H-^C— <
CH, CH,
3. Basamak C 6 H - - O (+ H^C— C 6 H ?
CH, CH,
C 6 H 5 — C — O— O— H + C 6 H 5 — C-
CH, CH,
Tepkime 2. basamak, 3. basamak, 2.basamak, 3. basamak vb. basamaklarla devam eder.
Uciincii basamak -hidrolitik cevrilme- daha once ogrendigimiz karbokatyon cevril-
mesine benzer. Ancak burada, bu cevrilme, bir fenil grubunun bir katyonik oksijen ato-
muna gocmesini gerektirir. Fenil gruplannin bir katyonik merkeze gocme egilimleri metil
gruplanmnkinden (bkz. Altboltim 16.12A) 90k daha buytiktur. A§agidaki denklemler
mekanizmanm biitiin basamaklanni gostermektedir.
CH, CH,
.^~~~""^i p5\ + •• pi + -H,()
C 6 H 5 — C— O— OH + H— OH, ►C 6 H 5 — C — O— OH 2 — ►
CH, CH,
H
I
H— O
CH, (CH,
C 6 H S — C— + ► + C— O— C 6 H 5
fenilin birelektron /
„„ ciftiyle birlikte oksijen pu
atomuna gofii
21 .5 Asitler Olarak Fenollerin Tepkimeleri 1023
H CH 3 CH, H
-5115^ — =- n — O — C O — C 6 H 5
H— O^C — O— C 6 H<«=± H — O— C— O — C„H< "'" ►
CH, .. I CH,
/
.P=C + HOC 6 H 5
CH,
Aseton Fenol
Mekanizmarun ikinci ve iiciincii basamaklan ayni zamanda meydana geliyor olabilir,
yani H 2 kaybi ve C 6 H 5 — gocii e§ zamanh olabilir.
21.5 Asitler Olarak Fenollerin Tepkimeleri
2I.5A Fenollerin Asitlik Kuvvetleri
Fenoller yapi olarak alkollere benzemesine ragmen, onlardan cok daha kuvvetli asitler-
dir. Bir 50k alkoltin pK degeri 18 dolaylanndadir. Bununla birlikte, fenollerin pK a de-
gerleri, Cjzelge 21.2'de gbrdiigiimuz gibi, 11 'den daha kiicuktur.
Gdriinu§te birbirine benzeyen iki bile§igi, sikloheksanol ile fenolii, kar§ila§tirahm:
Sikloheksanol Fenol
pK a = 18 pK a = 9,89
Fenol, asetik asit (pK a - 4.75) gibi bir karboksilik aside kiyaslandiginda daha zayif asit
olmasina ragmen sikloheksanolden daha kuvvetli bir asittir (8 pK a birimi kati).
£izelge 21.2 Fenollerin Asitlik Sabitleri
Fenol
9,89
2-Metilfenol
10,20
3-Metilfenol
10,01
4-Metilfenol
10,17
2-Kloro fenol
8,11
3-Klorofenol
8,80
4-Klorofenol
9,20
2-Nitrofenol
7.17
3-Nitrofenol
8,28
4-Nitrofenol
7,15
2,4-Dinitrofenol
3,96
2.4,6 Trinitrofenol
0,38
(pikrik asit)
1-Naftol
9,31
2-Naftol
9,55
1024 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
Deneysel ve teorik sonu^lar, fenoliin daha kuvvetli asit olmasinin baslica nedeninin,
— OH oksijeninin daha fazla pozitif olmasina yol a£an elektrik yiikii dagilimi, dolayi-
siyla protonun daha gev§ek tutulmasi oldugunu gostermektedir. Gercekte fenoliin ben-
zen halkasi, sikloheksanoliin sikloheksan halkasiyla kar§ila§tirddiginda, sanki elektron
cekici bir grupmus, gibi davranir.
Fenoldeki hidroksil grubunun baglandigi karbonun sp- melezle§tigine, oysa siklo-
heksanoldeki bu karbonun sp* melezle§tigine dikkat edersek bu etkiyi daha iyi anlaya-
biliriz. sp 1 Melezle§mi§ karbon atomlan, daha biiyiik s karakterleri nedeniyle, sp 3
melezle§mi§ karbon atomlanndan daha elektronegatiftirler (Altboliim 3.7A).
Elektron dagilimim etkileyen diger bir etken, toplam rezonans melezine, 2-4 yapisi
ile gostertlen rezonans yapilannin katkilan olabilir. Bu yapilann, hidroksil grubundan
elektron cekme etkilerine sahip olduklarina ve oksijeni pozitif yaptiklanna dikkat ediniz.
Fenoliin
rezonans
yapilan
Fenoliin sikloheksanola gore daha giiglu bir asit olmasinin diger bir a^iklamasi, fe-
noksit iyonunun benzer rezonans yapilari temeline dayandinlabilir. Fenoliin 2-4 yapila-
nndan farkli olarak fenoksit iyonunun rezonans yapilannda bir yuk ayrilmasi olmaz.
Rezonans kuramina gore, boyle yapilar fenoksit iyonunu, 2-4 yapilannin enolu karar-
h kilmasindan daha fazla kararli kilmahdir. (Ku§kusuz, sikloheksanol veya anyonu i?in
rezonans yapilan yazmak miimkiin degildir.) Fenoksit iyonunun (e§lenik baz) fenolden
(asit) daha kararli olmasi asitlik kuvvetini artiran bir etkendir.
Problem 21.1 >• ^izelge 21. 2'yi inceledigimizde metilfenollerin (krezoller) fenoliin kendisinden da-
ha zayif asit olduklanni goriiriiz.
OH ac^ >— OH
Fenol 4-MetilfenoI
pK a = 9,89 pK a = 10,17
Bu davrani§, elektron veren gruplan ta§iyan fenoller icin ozgiidiir. Buna bir agikla-
ma getiriniz.
Problem 21 .2 >• (^izelge 21. 2'yi incelersek, benzen halkasina bagh elektron ?ekici gruplara ( — CI
veya — 0,N) sahip fenollerin fenoliin kendisinden daha kuvvetli asit olduklanni go-
riiriiz. Bu durumu induktif etkiler ve rezonans yardimiyla a9iklayiniz. Cevabiniz,
2,4,6-trinitrofenolii (pikrik asit de denir) son derece asidik (pA^„= 0,38), asetik asit-
ten (pK a = 4,75) bile asidik yapan bir etkiyi, nitro gruplannin biiyiik asit kuvvetlen-
dirme etkisini de a9dclamahdir.
* Bu konuya daha fazla ilgi duyanlann a§agidaki makaleleri okumasi onerilir: Siggel, M. R. F.; Thomas, T.
D. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108. 4360-4362; ve Siggel, M. R. F.; Streitwieser, A. R.; Thomas, T. D. J. Am.
Cliem. Soc. 1988, I/O, 8022-8028.
21.6 Fenollerin O — H Grubunun Diger Tepkimeleri 1025
2 1. SB Fenollerin Alkoller ve Karboksilik Asitlerden
Ayirt Edilmesi ve Ayrilmasi
Fenoller sudan daha asidik olduklanndan, asagidaki tepkime tiimiiyle tamamlanir ve su-
da coziinebilen sodyum fenoksit meydana gelir.
h,o
OH + NaOH J- »
Daha kuvvetli asit Daha
pK a = 10 kuvvetli baz
(az goziinur)
ONa + + H,0
Daha zayif
asit
(ybziinur)
Daha zayif asit
P*„= 16
1-Heksanol sudan daha zayif asittir ve bundan dolayi sodyum hidroksitle hemen hemen
hie tepkime vermez.
CH 3 (CH 2 ) 4 CH,OH + NaOH
Daha zayif asit Daha
pK a = 18 kuvvetli baz
(cok az coziinur)
H,0
CH,(CH,) 4 CH,0- Na + + H,0
Daha
kuvvetli baz
Daha zayif asit
P* a - 16
Alti ve daha fazla karbon atomlu alkoller sulu sodyum hidroksit 9dzeltisinde gozunmez-
ken fenollerin goziinmesi, bu bile§ikleri bir9ok alkolden ayirt etmemizi ve ayirmamizi
kolayla§tinr. (Be§ ve daha az karbon atomlu alkoller suda tamamen cozuniirler. Hatta
bazilannin QOztouxLiigu sonsuzdur. Bunlar, fark edilebilir miktarda sodyum alkoksite
donu§medikleri halde sulu sodyum hidroksitte de 9bziinurler.)
Fenollerin pek 90gu sulu sodyum bikarbonat (NaHC0 3 ) gozeltisinde 9bzunmez, fa-
kat karboksilik asitler 96ziinurler. Bu nedenle, sulu NaHCO, bir9ok fenolun karboksil-
li asitlerden ayirt edilmelerine ve ayrilmalanna yardimci olur.
Bile§iklerin taninmasi ve
ayrilmasi igin yaptiginiz
laboratuvar calLsmalari-
nizda muhtemelen fenolun
lliman asitligini kullana-
caksimz.
Laboratuvarda size 4-metilfenol. benzoik asit ve toluen iceren bir kansim veriliyor. •<
Genel laboratuvar asitleri, bazlan ve 96ziiciilerine sahip oldugunuzu varsayiniz ve
bu kan§imi bile§enlerinin 96zuniirliik farklanni kullanarak nasil ayirabileceginizi
a9iklayiniz.
Problem 21.3
21.6 Fenollerin O — H Grubunun
Djger Tepkimeleri
Fenoller karboksilik asit anhidritleri ve asit kloriirlerle tepkimeye girerek esterleri ve-
rirler. Bu tepkimeler alkollerin tepkimelerine 90k benzer (Altbbliim 18.7).
o
OH
o
II
RCCI
baz
0-
II II
-CR + RCO
0-
-cr + cr
1026 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojentirler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
2I.6A Williamson Sentezinde Fenoller
Fenoller, Williamson sentezi (Altboliiml 1.15B) ile eterlere donu§tiirulebilirler. Fenol-
ler alkollerden daha asidik olduklanndan, sodyum hidroksit (alkolleri alkoksit iyonlan-
na cevirmekte kullamlan bir reaktif olan metalik sodyumdan daha cok) kullanilarak
sodyum fenoksite donu§tiirulebilirler.
Genel Tepkime
A J OH J *aOH*ArO-Na^
Ozel Ornek
OH
NaOH .
(X = CI, Br. I.
OSO.OR' veva
OSO,R'l
OCH 2 CH,
-> ArOR + NaX
Q"Na H
NaOH
H£>
Nal
OCH,
CHjOSO.OCH,
NaOSO,OCH 3
Anizol
(metoksibenzen)
21.7 ALKiL Aril Eterlerjn Bolunmesi
Dialkil eterlerin a§in miktarda deri§ik HBr ya da HI ile lsitildiklannda bolunduklerini
ve her iki alkil grubunun da alkil halojeniire donus.tiigiinii Altboliim 1 1 . 16'da ogrenmi§tik.
tit*r II\
R— O— R' — ► R— X + R'— X + H,0
1S1
Alkil aril eterler HI ve HBr gibi kuvvetli asitlerle tepkimeye girerek bir alkil halo-
jeniir ve bir fenol vernier. Fenoliin oksijen bagi 50k giiclii oldugundan (bkz. Problem
21.1) ve fenil katyonu kolay olu§madigindan, bu par^alanmadan meydana gelen fenol
daha ileri bir tepkimeye girmez ve dolayisiyla ile bir aril halojenur olu§maz.
Genel Tepkime
der. HX
Ar— O— R — - Ar— OH + R— X
Ozel Ornek
^~v o
CM -OCH3 + HBr -^ cn 3 -U\
p-Metilanizol 4-Metilfenol
HBr
CH 3 Br
Metil bromiir
tepkime olmaz
21.8 Fenollerin Benzen Halkasinin Tepkimeleri 1027
21.8 Fenollerin Benzen Halkasinin Tepkimeleri
Brotnlanma Hidroksil grubu elektrofilik yer degi§tirmelerde giiclii bir etkinle§tirici
ve orto-para yonlendirici bir gruptur. Fenol kendiliginden sulu cozeltideki brom ile et-
kilesjr ve hemen tiimiiyle 2,4,6-tribromofenol verir. Yiiksek etkinlige sahip bu halkanin
bromlanmasi igin bir Lewis asidine ihtiyac olmadigma dikkat ediniz.
OH OH
+ 3 Br,
H,0
+ 3 HBr
Br
2,4,6-Tribromofenol
(~%100)
Fenoliin monobromlanmasi karbon disiilfiir i^erisinde ve dii§iik sicaklikta gercekle§-
tirilebilir. Bu ko§ullarda bromun elektrofilligi azalir. Ana iiriin para izomeridir.
OH OH
+ Br, ^*
- cs.
+ HBr
Br
p-Bromofenol
(%80-84)
Nitrolanma Fenol seyreltik nitrik asitle tepkimeye girerek o- ve /?-nitrofenolun bir
kan§imini verir.
OH OH OH
-NO,
%20 HNQ 3
25°C
+
(%30-40)
Bu tepkimede verim nispeten dii§iik (halkanin yukseltgenmesinden dolayi) olmasina rag-
men, orto ve para izomerleri su buhan damitmasiyla aynlabilir. a-Nitrofenol molekiil
ici hidrojen baglan yaptigindan (a§agidaki yapiya bakiniz) daha ucucu olan izomerdir.
/j-Nitrofenol ise molekiiller arasi hidrojen baglannin molekullerinin arasinda bir birle§-
meye yol actigindan daha az ucucudur. Bundan dolayi «-nitrofenol su buhan ile
damitilarak alinir, p-nitrofenol ise damitma balonunda kahr.
•HO
o-Nitrofenol
i molekiil ici hidrojen bagi
nedeniyle daha union
0=---HO
p-NitrofenoI
(molekiiler arasi hidrojen bagi
nedeniyle daha az union
O:
/"
J
N
1028 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tiime
Siilfolanma Fenol deri§ik sulfiirik asitle 25°C , da tepkimeye girerek bashca orto-siil-
folanmi§ iiriinii; 100°C'da ise ba§lica para-siilfolanmi§ iiriin ii verir. Bu tepkime ter-
modinamik kontrollii ve kinetik kontrollii tepkimelere bir diger ornektir (Altboliim
13.10A).
OH
SO,H
der.
II, SO,
Kinetik kontrol altinda ana iiriin
| der. H 2 S0 4 , 100°C
100 C
Termodinamik kontrol altinda ana iiriin
SO,H
Problem 21.4 >• (a) Hangi siilfonik asit (onceki tepkimeye bakiniz) daha kararhdir? (b) Hangi siil-
folama i^in (orto ya da para) aktifle§me enerjisi daha dii§iiktur?
Kolbe Tepkimesi Fenoksit iyonu, elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesini
fenoliin kendisinden bile daha kolay verir. (Nicin?) Fenoksit halkasinin bu yiiksek et-
kinligi Kolbe tepkimesi olarak adlandinlan bir tepkimede kullanilu". Kolbe tepkimesin-
de karbon dioksit bir elektrofil olarak davramr.
j Tepkime igin Bir Mekanizma
' Kolbe Tepkimesi
Na + : =
tautomerlesme
H,() +
Sodyum salisilat
Salisilik asit
Kolbe tepkimesi genellikle sodyum fenoksite karbon dioksit absorbe ettirerek ve da-
ha sonra birkac atmosfer karbon dioksit basinci altinda 125°C'a lsitilarak gercekle§tir-
ilir. Burada olu§an kararsiz ara iiriin bir proton kaymasi (keto-enol tautomerle§mesi,
21.9 Claisen Cevrilmesi 1029
Altboliim 13.2 ? ye bakiniz) ile sodyum salisilata donii§ur. Ardindan kan§im asitlendi-
rilginde salisilik asit elde edilir.
Salisilik asitin asetik anhidrit ile tepkimesi, geni§ ol^iide agri giderici olarak kulla-
nilan aspirini verir.
O
CO,H
» \
+ \CH,C-j 2
Asetik
anhidrit
CH,COoH
OCCH3
C0 2 H °
+ CH3COH
Asetilsaliklik asit
(aspirin)
21.9 CLAiSEN ^EVRiLMESI
Alkil fenil eter 200°Ca tsitilirsa Claisen cevrilmesi denen molekiil igi bir tepkime mey-
dana gelir. Qevrilmenin iiriinii o-allilfenoldiir.
OCH 1 CH=CH,
Allil fenil eter
CH,CH=CH,
o-Allilfenoi
Bli tepkime. alkil fenil eterin karbon-oksijen bagi kinhrken ayni zamanda allil gru-
bunun C3 karbonu ile benzen halkasimn orto konumu arasinda bir bagin olu§tugu uyum-
lu (e§ zamanli) bir cevrilme iizerinden yiiriir. Bu cevrilmenin iiriinii, Kolbe
tepkimesindeki (Altboliim 21.8) kararsiz ara iiriine benzeyen kararsiz bir ara iiriindiir ve
bir proton kaymasi (bir keto-enol tautomerle§mesi, bkz Altboliim 17.2) ile o-allilteno-
le donii§iir.
^CH2\
CQ ^CH
CH,
H>C
2^^
CH
keto-enol
tautomerlesmesi
0t
Kararsiz ara iiriin
Allil grubunun, yalnizca, C3'iinun benzen halkasina baglandigi. C3'te l4 C iceren al-
lil fenil eter ile bir gevrilme gercekle§tirilerek gosterilmi§tir. Bu tepkimenin iiriinlerinin
hepsi halkaya bagh etiketlenmis, karbon atomuna sahiptir.
CH,-
CH
*CH,
Tek iiriin
1030 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halqjenurler: NUkleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
Problem 21.5 >• Yukanda belirtilen etiketli deneyler, allil fenil eterin once allil katyonu (Altbolum
13.4) ve fenoksit iyonuna ayn§tigi ve ardindan bir Friedel -Crafts alkillemesiyle (Alt-
bolum 15.6) o-allilfenoliin olu§tugu do§iincesini curiitmektedir. Bu alternatif meka-
nizmanin nasil onemsiz hale gelebilecegini, olu§acak iirunii (ya da iirunleri) de
yazarak agiklayiniz.
Problem 21.6
> Allil fenil eteri, fenol ve allil bromurden cikarak, Williamson sentezi (Altbolum
21.6A) ile nasi) sentezleyebilecegini gosteriniz.
Allil vinil eterler de lsitildiklannda bir Claisen cevrilmesi meydana gelir. Ornegin:
Aromatik
uec'is hali
4-Pentenal
Claisen 9evrilmesinde gecjs, hali alti orbital ve alti elektronlu bir halka i?erir. Bu al-
ti elektron, gegi§ halinin aromatik karakter (Altbolum 14.7) kazanmasim saglar. Bu tip
ba§ka tepkimeler de bilinmektedir ve bu tiir tepkimelere perisiklik tepkimeler denir.
Bir ba§ka benzer perisiklik tepkime a§agida gosterilen Cope gevrilmesidir.
3,3-Dimetil-
1,5-heksadien
Aromatik
ge^is hali
2-Metil-2,6-
heptadien
Diels- Alter tepkimesi de (Altbolum 12.1 1) bir perisiklik tepkimedir. Bu tepkime-
nin geci§ hali yine alti orbital ve alti elektron icerir.
Aromatik
geci§ hali
Diels-AIter tepkimesinin mekanizmasim ileride, Ozel Konu G'de tarti§acagiz.
21.10 KiNONLAR
Hidrokinonun ( 1 ,4-benzendiol) yiikseltgenmesi /7-benzokinon olarak bilinen bir bile§i-
gi verir. Yiikseltgenme i§lemi lliman yiikseltgenlerle yapilrr. Iliman yukseltgenler hid-
rokinondan bir elektron 9ifti (2 e~) ve iki proton cikarir. (Bu yiikseltgenmeyi bir hidrojen
molekiilii, H:H, gikanlmasi olarak da tammlayabiliriz.)
21.10 Kinonlar 1031
OH
Hidrokinon
-2e~
+2e'
+ 2H +
O
/?-Benzokinon
Bu tepkime tersinindir; />benzokinon indirgenlerle kolayca hidrokinona indirgenir.
Dogada bu tip tersinir indirgenme-yiikseltgenme tepkimelerine 90k sik rastlamhr.
Enzim katalizli bu tepkimelerde bir bile§ikten digerine bir elektron cifti aktanlir. A§a-
gida verilen bu onemli bile§iklere 11 hi kinonlar denir. (Ubiquitous + kinondan, bu ki-
nonlar biitiin canli hiicrelerin iq mitokondriyal zarlannda bulunurlar). Ubikinonlara
koenzim Q (CoQ) da denir.
Ubikinonlar izoprenden tiiremi§ uzun yan zincirler ta§irlar (bkz. Ozel Konu D ve
Altboliim 23.4). insan ubikinonlannin yan zincirinde on izopren birimi vardir. Yapila-
nnin bu kismi oldukga apolardir ve ubikinonlarin mitokondriyal ic zardaki yag benzeri
(hidrofobik) iki tabakada sozunmelerini saglar. Zar cevresindeki bu 96ziimne, ubikinon-
larin elektron aktanm zincirinin bir bile§eninden digerine yanal geci§lerini kolayla§ti-
nr. Ubikinonlar elektron aktanm zincirinde iki elektron ve iki hidrojen alomu alarak
hidrokinona donii§urler. Bu hidrokinon da iki elektronu zincir icerisinde bir sonraki ah-
ciya ta§ir.
CH.O
O
Ubikinonlar (n = 6-10)
(koenzim Q)
OH CH ?
Ubikinol (hidrokinon §ekli)
Kanin pihtila§ma ozelliklerini diizenleyen ve gidalarla di§ardan alinmasi gereken K,
vitamini 1,4-naftokinon yapisi icerir.
O ^3 9 H 3
CH 2 CH= C(CH 2 CH 2 CH 2 CH) 3 CH 3
1,4-Naftokinon
CH,
Kj Vitamini
/?-Benzokinon ve 1,4-naftokinon Diels-Alder tepkimelerinde dienofiller olarak dav- -<
ramrlar. A§agidaki tepkimelerden olu§acak iirunlerin yapilanm yaziniz.
(a) p-Benzokinon + butadien
(b) 1 ,4-Naftokinon + butadien
(c) p-Benzokinon + 1.3-siklopentadien
Problem 21.7
1032 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
Problem 21.8 ► A§agidaki bile§ik icin miimkiin olabilecek bir sentez tasarlayiniz.
OH
OH
21.11 Aril Halojenurler ve NOKLEOFiLiK
AROMATiK YER DEGi§TiRME
Basit aril halojenurler, alkil halojeniirlerin kolayca nukleofilik yer degi§tirme tepkime-
leri verdigi ko§ullarda. bu tiir yer degi§tirmelere kar§i nispeten etkin olmayan vinilik ha-
lojeniirlere benzerler. Ornegin, klorobenzen sodyum hidroksitle gunlerce kaynatilsa bile,
tespit edilebilecek kadar fenol (ya da fenoksit iyonu) meydana gelmez*. Benzer olarak,
vinil kloriir de sodyum hidroksit ile yer degi§tirme vermez.
h,o
+ NaOH : — ► y er degisttrme olmaz
geri sogutucu
altinda
kaynatma
CH,=CHC1 + NaOH '- ► yer degistirme olmaz
geri sogutucu
altinda
kaynatma
Etkinlikteki bu azalmayi, bir kac etkene dayandirarak anlayabiliriz. Bir aril haloje-
niiriin benzen halkasi, bir S N 2 tepkimesinde arka taraftan olacak olan atagi bnler.
lepkime olmaz
Fenil katyonu 90k kararsizdir, bu yiizden S N 1 tepkimeleri meydana gelmez. Aril (ve vi-
nilik) halojeniirlerin karbon-halojen baglari, alkil, allilik ve benzilik halojenurlerin bag-
lanndan daha kisa ve daha kuvvetlidir. Karbon-halojen baglannin kuvvetli olmasi,
bunlarm S N 2 ya da S N 1 mekanizmasi ile kirilmasi \qin daha 50k enerji gerektigi anla-
mina gelir.
Aril ve vinilik halojenurlerin karbon-halojen baglannin kisa ve kuvvetli olmasinin
iki nedeni vardir. (1) Her iki halojeniir tipinde de karbon atomu sp 2 melezle§mi§tir ve
bundan dolayi, karbon orbitalindeki elektronlar, sp } melezlesmi§ karbondakine gore, ce-
kirdege daha yakindir. (2) A§agida gbililen tipteki rezonans, karbon-halojen bagim, ona
ikili bag karakteri kazandirarak kuvvetlendirir.
RCH^CH-^-X: <— ► R— CH— CH=X: +
* Bir yer degi§tirme tepkimesiyle fenolii elde etmek i^in yapilan Dow i§leminde (Allboliim 21.4B) yilksek si-
caklik ve basin; gibi 90k §iddetli kogullar gerekir. Laboratuvarlarda bu ko§ullann saglanmasi pratik degildir.
21.11 Aril Halojeniirler ve Nukleofilik Aromatik Yer Degistirme 1033
Biitiin bu soylenenlere ragmen sonraki iki altboliimde, aril halojeniirlerin, belirli subs-
titiientler ta§imalan veya tepkimeye girmeleri icin uygun ko^ullann saglanmasi halinde
niikleofillere kar§i dikkat qekici olciide etkin olabildiklerini gorecegiz.
21.1 I A Katilma-Aynlma Yoluyla Nukleofilik Aromatik
Yer degi§tirme: S N Ar Mekanizmasi
Halojene bagk aril karbonunu nukleofilik ataga uygun hale getiren bir elektronik etken
oldugunda, aril halojeniirlerin nukleofilik yer degi§tirme tepkimeleri gergekle§ir. Halo-
jen atomuna gore orto ya da para konumlarinda kuvvetli elektron qekici gruplar ol-
dugunda nukleofilik yer degistirme meydana gelebilir.
OH
NO,
NO,
aq. NaHCO,
+ 0H oo°c '
aq. NaHCO,
OH" — — -->
H,0"
NO,
OH
0,N
NO,
_ aq. NaHCO,
+ OH — : -+
NO,
NO,
Yukandaki orneklerden de gordiigiimiiz gibi, tepkime i9in gerekli sicaklik, orto ya da
para nitro gruplannin sayisina baghdir. Bu iic bilesjkten, o-nitroklorobenzen icin en yiik-
sek sicaklik (/?-nitroklorobenzen 130°Cda tepkime verir); 2,4,6-trinitroklorobenzen icin
ise en du§tik sicaklik gerekir.
Meta-nitro grubu boyle bir etkinle§tirme etkisine sahip degildir. Ornegin, m-nitrok-
lorobenzen benzer bir tepkimeyi veremez.
Bu tepkimelerde izlenen mekanizma, bir Alman kimyacisi olan Jacob Meisenhe-
imer'den dolayi Meisenheimer kompleksi olarak adlandinlan, delokalize elektronlara
sahip bir karbanyon olu§umunu iceren bir kalilma-aynlma mekanizmasidir. Meisenhe-
imer bu karbanyonun dogru yapisim oneren ki§idir. Tepkimenin ilk basamaginda, orne-
gin /?-nitroklorobenzene hidroksit iyonunun katilmasi bir karbanyon olus,turur, daha sonra
kloriir iyonunun aynlmasi halkanin aromatikligini koruyarak yer degi§tirme urunii ve-
rir. Bu mekanizmaya S N Ar mekanizmasi denir.
1034 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
Tepkime igin Bir Mekanizma
* S N Ar Mekanizmasi
NO,
Cl/OH
katilma
aynlma
hizh
NO,
Karbanyon
(Meisenheimer kompleksi)
Katkida bulunan rezonans
yapilari a§agida verilmi§tir.
OH
+ CI" ►
HOH
NOn
NO,
Karbanyon, halojen atomuna gore orto ve para konumlannda bulunan elektron ge-
kici gruplar tarafindan kararli kilinir. A§agidaki Meisenheimer kompleksinin rezonans
yapilanni incelersek. karbanyonun nasil kararli kilindigini gorebiliriz.
HO CI
HO CI
HO CI
o^ o.
HO CI
En kararli
(Negatif yiikler her iki oksijen
atomu iizerinde)
Problem 21.9 ► l-Floro-2,4-dinitrobenzen S N Ar mekanizmasi uzerinden nukleofilik yer degi§tirme-
ye kar§i oldukga etkindir. (Bu bile§igin, proteinlerin yapisini belirlemek amaciyla
Sanger yonteminde nasil kullanildigini Altbolum 24.5A'da gorecegiz.) l-Floro-2,4-
dinitrobenzen a§agidaki bile§iklerin her biriyle tepkimeye sokulursa hangi iiriinler
olu§ur?
(a) CH 3 CH 2 ONa (c) C 6 H 5 NH 2
(b) NH 3 (d) CH 3 CH 2 SNa
21.1 IB Bir Ayrilma-Katilma Mekanizmasi Uzerinden
Yiiriiyen Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme: Benzin
Her ne kadar klorobenzen ve bromobenzen gibi aril halojenurler pek 50k nukleofil ile
normal ko§ullarda tepkime vermezlerse de, 90k §iddetli ko§ullar altinda tepkime verir-
ler. Klorobenzen, bir basingh tepkime kabi icerisinde sulu sodyum hidroksit ile 350°C
da lsitilarak fenole donustiiriilebilir (Altbolum 21.4).
*
imyasi
Bir PCB Turevinin Bakteriyel Dehalojenlenmesi
IT oliklorlanmis, bifeniller (PCB'ler) onceleri elektrikli cihazlarin bazi tiirlerinde, en-
diistriyel uygulamalarda ve poiimerlerde kullanilmis, bile§iklerdir. Bunlann kullanimi
ve iiretimi, zehir etkisi yapmalanndan ve beslenme zincirinde birikme egilimlerinden
dolayi, 1979'da yasaklanmi§tir.
4-Klorobenzoik asit, bazi PCB'lerin parcalanma iiriinudiir. Bazi bakterilerin 4-klo-
robenzoik asitten enzimatik niikleofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesiyle halojen
cikardiklan bilinmektedir. Uriin 4-hidroksibenzoik asittir ve bu enzim katalizli tepki-
menin mekanizmasi a§agidaki gibidir. Tepkime dizisi, koenzim A dan (CoA) tureyen
4-klorobenzoik asitin tiyoesteri ile ba§lar.
SCoA
o^r /SCoA
c
O^ /SCoA
P (^1
o=c
o=c
Enz
Enz
SCoA
O^ /SCoA
o2 /O (^
X r X V_^ H— B
/ \
Enz OH
0-
OH
0=C
B
Enz
Bu enzim katalizli S N Ar mekanizmasinin bazi temel ozellikleri §unlardir: Klorlan-
mi§ benzen halkasma atak yapan niikleofil, enzimin karboksilat iyonudur. Karboksilat
iyonunun saldinsi ile olu§an Meisenheimer kompleksinin tiyoester karbonil grubunda-
ki ilave elektron yogunlugu enzimdeki pozitif ytiklii gruplar tarafindan kararh kilinir.
Halkanin yeniden aromatikle§mesi ve kloriir iyonunun kaybi ile bozulan Meisenheimer
kompleksi, saldinya ugrayan grubun enzime kavalent bag ile bagli bir ester oldugu bir
ara uriin verir. Bu ester baginin hidrolizi, niikleofilligi enzimin bazik kismi tarafindan
arrtinlan su molekiilii yardimiyla gercekle§ir. Bu esterin hidrolizi 4-hidroksibenzoik asi-
ti olu§turur ve baska bir tepkime cevrimini katalizleyecek olan enzimi serbest birakir.
1035
1036 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
CI ONa
350°C w
+ NaOH " — ►
OH
H,0
H,0 +
Fenol
Bromobenzen, 90k kuvvetli bir baz olan NH 2 >' e SIVI amanyok icerisinde tepkimeye girer.
Br NH,
K NH,
3.VC
NH;
+ KBr
Anilin
Bu tepkimeler, benzin (ya da dehidrobenzen) denilen ilgin9 bir ara iiruniin olu§umu-
nu kapsayan bir ayrilma-katilma mekanizmasi uzerinden gercekle§ir. Bu mekaniz-
mayi, bromobenzen ve amit iyonunun tepkimesi ile gosterebiliriz.
Ilk basamak (agagidaki mekanizmaya bakiniz), amit iyonunun, en asidik olduklann-
dan orto protonlanndan birini kopardigi bir aynlma ile ba§lar. Orto karbonu iizerinde
olu§an negatif yiik, bromun induktif etkisiyle kararli kilinir. Bu aynlma oldukca karar-
siz ve bu yiizden 90k etkin olan benzini verir. Benzin daha sonra yakalayabildigi her
hangi bir niikleofille (burada bir amit iyonu) iki basamakli bir katilma uzerinden anili-
ni olu§turur.
j Tepkime i^in Bir Mekanizma
* Benzin Ayrilma-Katilma Mekanizmasi
Aynlma
l-NH,
NH 2
Benzin
(veya dehidrobenzen)
NH,
Katiima
NH,
+ =NH,
A§agida verilen orbital diyagramini incelersek; benzinin yapisi daha anla§ilir hale
gelecektir.
21.11 Aril Halojeniirler ve Niikleofilik Aromatik Yer Degistirme 1037
Benzin
Benzindeki fazladan olan bag. halkanin bitisjk karbon atomlanndaki sp 2 orbitallerinin
6rtii§mesiyle olu§ur. Bu sp 2 orbitallerinin eksenleri halkayla ayni diizlemdedir ve aro-
matik sistemin -n orbitallerine diktir. Bu yiizden it orbitalleri ile 6rtii§emezler. Aroma-
tik sistemi etkilemezler ve onemli sayilabilecek bir rezonans katkilan yoktur. Fazladan
olan bu bag zayiftir. Altigen halka, sp 2 orbitallerini birbirine yakla§tirmak i?in biraz bo-
zulsa bile, bu orbitaller arasindaki 6rtu§me fazla degildir. Bunun sonucu, benzin olduk-
9a kararsiz ve olduk^a etkindir. C^e§itli ybntemlerle belirlenip yakalandiysa da (a§agiya
bakiniz) hi^ bir zaman saf bir madde olarak izole edilememi§tir.
Oyleyse bazi nukleofilik aromatik yer degistirmelerin benzin uzerinden yuriiyen ay-
nlma-katilma mekanizmasini izlediklerini kanitlayan gozlemler nelerdir?
tlk kesin kamt, 1953'te J. D. Roberts (Altboliim 9.9) tarafindan yapilan ve benzin
kimyasimn ba§langic noktalanndan biri olan deneydir. Roberts, W C ile etiketlenmis. (*C)
bromobenzenin sivi amanyok i^erisinde amit iyonu ile etkile§tirildiginde olu§an anilin-
de, etiketli karbonun 1 ve 2 konumlanna e§it olarak dagildiklanni gostermisrir. Bu sonu^,
a§agida verilen aynlma-katilma mekanizmasi ile uyum i§indedir, fakat dogrudan yer de-
gistirme ya da katilma-aynlma mekanizmasi ile biituniiyle uyumlu degildir. (Ni9in?)
NH,
NH,
Ayrilma
Katilma
(%50)
Bu durum a§agidaki tepkimede daha 9arpici olarak goriilebilir. Eger orto tiirevi 1,
sodyum amit ile etkile§tirilirse elde edilen tek organik (iriin w-(triflorometil)anilindir.
NH,
(-NaCl)
NH,
m-(Triflorometil)anilin
Bu sonu9 da aynlma-katilma mekanizmasi ile a9iklanabilir. Ilk basamak benzin 2'yi
verir:
-CI
NH 3
H (- HC "
1038 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
Daha soma bu benzin, bir amit iyonu katar ve daha az kararh karbanyon, 4, yerine da-
ha kararh karbanyon olan 3'ii olu§turur:
...
4
Daha az kararli
karbanyon
CF 3
NH,
+ :NH,
Daha kararh karbanyon
(Negatif yuk elektronegatif triflormetil
grubuna daha yakin.)
Karbanyon 3 daha sonra, amanyaktan bir proton alir ve m-(triflorometil)anilin verir.
Karbanyon 3 karbanyon 4'ten daha kararlidir, 9unku negatif yiikii ta§iyan karbon
atomu oldukga elektronegatif triflorometil grubuna daha yakmdir. Triflorometil grubu
negatif yiikii indiiktif etkiyle kararh kilar. (Burada rezonans etkisi onemli degildir, ^iin-
kii elektron ciftini ta§iyan sp 3 orbitali aromatik sistemin 77 orbitalleri ile 6rtu§emez.)
Benzin ara iirunleri, Diels -Alder tepkimelerinin kullammlari sayesinde "yakalan-
mi§lardir". Benzin olu§turmanin uygun bir yolu, antranilik asitin (2-aminobenzoik asit)
diazolanmasi ve ardindan C0 2 ve N 2 'nin 9ikanlmasidir.
O
O diazolama
NH,
Antranilik
asit
O
Cn %
Benzin
(yakalandi)
Benzin, bir dien olan furan varliginda olu§turuldugunda, iinin bir Diels-Alder ka-
tilma Qrunudur.
+ O
Furan
Diels-Alder katdma
1 1 1111 1 11
Benzin
(bir ayrdma
tepkimesi ile elde
edilir)
Konukgu-konuk kimyasinin (bu alan D. Cram, UCLA, tarafindan bulunmus, ve Cram
1987'de Nobel Kimya odiiliinii payla§mi§tir) ilginc bir uygulamasmda benzinin kendi-
si, 90k dii§uk sicakhkta, hemikarserant denilen bir molekiiler kap i9erisinde hapsedil-
mi§tir. Bu ko§ullarla, R. Warmuth ve Cram, hapsedilmis, benzinin. i9inde bulundugu
molekullerle Diels-Alder tepkimesi vermeden once, 'H ve l3 C spektrumlan alinabile-
cek kadar kararli oldugunu bulmu§lardir.
21.12 Fenollerin Aril Halojeniirlerin Spektroskopik Analizleri 1039
Bir hemikarserant icerisinde hapsedilmis,
benzinin (ycsil i molekiiler grafigi.
Benzinden elde edilen ,3 C NMR verileri ve
benzini sentezlemede kullandan tepkime
beyaz daireler icerisinde goriilmektedir.
(Jan Haller'in goriintiilemesi Ralf
Warmuth'un izniyle basdmistir.)
«-Klorotoluen, Dow i§lemi ko§ullannda (yani 350°Cda ve yiiksek basincta sulu sod- "^
yum hidroksitte) o-krezol ve m-krezol verir. Bu sonuclara gore, Dow isjeminin me-
kanizmasi hakkinda ne onerebilirsiniz?
2-Bromo- 1 ,3-dimetilbenzen sivi amonyak icerisinde sodyum amit ile etkile§tirildi- ■<
ginde hie bir yer degi§tirme meydana gelmez. Bu sonuc aynlma-katilma mekaniz-
malan icin bir kanit olarak yorumlanabilir. Bu yorumu aciklayiniz.
Problem 21.10
Problem 21.1 I
21.12 FENOLLERiN VE ARIL HALOJENURLERiN
SPEKTROSKOPiK ANALIZLERI
Infrared Spektrumlan Fenoller 3400-3600 cm ' bolgesinde, O — H gerilmesin-
den ileri gelen karakteristik sogurma bandi (genellikle yayvan) gosterirler. Fenoller ve
aril halojeniirler benzen halkalarindan kaynaklanan karakteristik sogurmalara da sahip-
tirler (Altbolum 14.1 1C).
'H NMR Spektrumlan Fenoliin hidroksil protonu alkollerdekinden daha az per-
delenir. O — H sinyalinin gercek konumu hidrojen baginin derecesine ve bu bagin mo-
lekiil igi ya da molekuller arasi olup olmadigma baghdrr. Molekuller arasi hidrojen
baginin derecesi ise fenoliin derisjmine baglidrr ve O — H sinyalinin konumunu §iddet-
le etkiler. Ornegin, fenoliin kendisinde bu sinyalin konumu, saf fenol i^in olan 8 2,55
degerinden CC1 4 igerisindeki %1'lik fenol icin olan 8 5.63 degerine kadar degi§ir. Sa-
lisilaldehit gibi kuvvetli molekul ici hidrojen bagina sahip fenoller O — H sinyalini 8 0,5
ile 8 1,0 arasinda verirler. Bu sinyalin konumu deri§imle cok az degisir. Bir fenoliin
O — H protonu, degi§tirilebilen diger protonlarda oldugu gibi (Altbolum 9.9) numune-
ye D-,0 ilave edilerek belirlenebilir. O — H protonu doteryumla hizla yer degi§tirir ve
protonun sinyali kaybolur. Fenollerin ve aril halojeniirlerin aromatik protonlan 8 7-9
bolgesinde sinyal verir.
1040 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
13C NMR Spektrumlan Fenollerin ve aril halojeniirlerin aromatik halka karbonlan
8 135-170 arasinda goriinurler.
Kiitle Spektrumlan Fenollerin kiitle spektrumlannda molekuler iyon piki, Mt, ge-
nellikle belirgindir. Benzilik hidrojene sahip fenoller Mt pikinden daha biiyiik olabilen
bir Mt - 1 piki verirler.
Onemli Tepkimelerin Ozeti
Fenollerin Sentezi (Altbolum 21.4)
Laboratuvar Sentezi
Diazonyum tuzlan iizerinden.
HONO . + Cu 2
At— NH- n «.„ » Ar — N, „ ,. „ > Ar— OH
- 0-5 C
: Cu 2 *, H :
Endiistriyel Sentezleri
1. Dow islemi.
NaOH, 350 C
O-Na
H,0 H
yuksek basing
2. Sodyum benzensiilfonatlardan.
SO,Na 0"Na +
NaOH, 350°C
H,(V
OH
OH
3. Kiimen hidroperoksit iizerinden.
H.PO,, 250°C
+ CH,=CHCH, ', u ►
yuksek basin?
CH(CH 3 ) 2
0„ 95-135 C
HOO— C(CH 3 ) 2 OH
H 3 Q + , H,0
50-90°C
Fenollerin Tepkimeleri
1. Asitler olarak (Altbolum 21. 5A).
OH
ffYI Na ° H »
ONa
Onemli Tepkimelerin Ozeti 1041
2. Williamson sentezi (Altbolum 21. 6A).
OH ONa OCH 2 R
i I RCH,— X
3. A$illeme (Altbolum 18.7).
^ TT RCOCI veya (RC()) : (> _
OH ►
baz
o
II
OCR
4. Elektrofilik aromatik yer degi§tirme (Altbolum 21.8).
Br
3 Br„ H,0
OH
► Br
Br
Br 2 , CS 2
>Br
%20HNO„ 25t
OH j ► 0,N
OH
OH
Bromlama
NO,
CO,Na
0Na iii£2^
(2) 125 C
OH-^+
OH + 0)>— OH Nitrolama
CO,H
OH Kolbe tepkimesi
Claisen Qevrilmesi (Altbolum 21.19)
Aril Halojeniirlerin Sentezleri
1. Elektrofilik aromatik yer degi§tirmeyle (Altbolum 15.3).
\ : . Ic\,
X
1042 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
2. Arendiazonyum tuzlan iizerinden (Altboliim 20.8).
(l) hbf a
NH,
+
N,
HONO
0-5°C
(2) is.
CuCI
CuBr
KI
Aril halojenutierin Tepkimeleri
1. Elektrofilik aromatik yer degi§tirme (Altboliim 15.3-15.7).
X
(I
Br
2. Katilma-aynlma yoluyla aromatik yer degi§tirme (S N Ar iizerinden) (Altboliim
21.1 IA).
OH
H,C) H
N0 2 NO, N0 2
3. Aynlma-katilma yoluyla aromatik yer degi§tirme (benzin iizerinden) (Altboliim
CI O- Na + OH
21.11B).
NaOH, 350 C
yUksek basin?
CI
H,C) H
NH,
NaNH,. NH,
-33°C
Ek Problemler 1043
Anahtar Terimler ve Kavramlar
Ashler olarak fenuller Altboliim 21.5
Aril ester ve eterlerin sentezi ve boliinmesi Altboliimier 21.6 ve 21.7
Elektrofilik aromatik ver degi§tirme Altboliim 21.8
Claisen yevrilmesi Altboliim 21.9
Niikleofilik aromatik yer degi§tirme (S N Ar) Altboliim 21.11 A
Ayrilma-katilma I hen/ in iizerinden) Altboliim 21.11B
21.12 A§agidaki asit-baztepkimelerininherbirindeneldeedilebilecek iiriinler nelerdir? EK PROBLEMLER
(a) Etanol icerisinde sodyum etoksit + fenol ►
(b) Fenol + sulu sodyum hidroksit ►
(c) Sodyum fenoksit + sulu hidroklorik asit ►
(d) Sodyum fenoksit + H 2 + C0 2 ►
21.13 A§agidaki tepkimeleri tamamlayiniz:
5°C cs 7
(a) Fenol + Br 2 — — *•
(b) Fenol + der. H 2 S0 4 - — ►
100°C
(c) Fenol + der. H 2 S0 4 ►
-©-
H 2
(e) Fenol + Br 2 —^+
O
(!) Ivr.nl : p
(g) /?-Krezol + Br 2
O
H,0
(h) Fenol + C 6 H 5 CC1
baz
O \
(i) Fenol + I C ft H 5 C— 1,0
baz
(j) Fenol + NaOH ►
(k) (j)'ninurunu + CH 3 OS0 2 OCH 3 ►
(1) ( j) 'nin tiriinu + CH 3 I ►
(m) ( j) 'nin uriinii + C 6 H 5 CH 2 C1 ►
21.14 A§agidaki bile§ik ^iftlerindeki her bilesjgi digerinden ayirt etmek igin hangi
kimyasal tepkimeleri kullanabileceginizi a^iklayiniz.
(a) 4-Klorofenol ve 44iloro-l-metilbenzen
(b) 4-MetilfenoI ve 4-metilbenzoik asit
(c) Fenil vinil eter ve etil fenil eter
* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "96ziilmesi daha zor olan probIemler"*dir.
1044 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Ntikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
(d) 4-Metilfenol ve 2,4,6-trinitrofenol
(e) Etil fenil eter ve 4-etilfenol
21.15 w-Klorotoluen sivi amonyak igerisinde sodyum amit ile etkile§tirildiginde iiriin
o-, m-, ve p-toluidindir (yani 6>-CH 3 C 6 H 4 NH 2 , w-CH 3 C 6 H 4 NH 2 ve p-
CH 3 C 6 H 4 NH 2 ). Her bir iiriiniin meydana geli§ini a9iklayan uygun bir meka-
nizma yaziniz.
21.16 A§agidaki ciftlerle hangi bile§igin daha kuvvetli asit oldugunu, cizelgelere bak-
madan soyleyiniz.
(a) 4-Metilfenol ve 4-florofenil
(b) 4-Metilfenol ve 4-nitrofenol
(c) 4-Nitrofenol ve 3-nitrofenol
(d) 4-Metilfenol ve benzil alkol
(e) 4-Florofenol ve 4-bromofenol
21.17 Fenoller cogu kezetkili antioksidanlardir (Problem 21.20 ve Altbblum 10.11 'e
bakiniz). Qiinkii bunlar radikalleri "hapsederler". Bu tutuklama, fenoller yiik-
sek etkinlikteki radikallerle tepkimeye girerek dii§iik etkinlikte (daha kararh)
radikaller verdiginde olur. (a) Fenoliin kendisinin bir alkoksi radikali (RO)
ile tepkimeye girerek fenolik — OH grubundan nasil bir hidrojen cikarabile-
cegini gosteriniz. (b) 01u§an radikalin nispeten daha az etkin hale gelmesini
saglayan rezonans yapilanni yaziniz.
21.18 Bir tag eterin (Altbolum 11.21A) ilk sentezinde C. J. Pedersen (DuPont §ir-
keti) 1 ,2-benzendiolii, di(2-kloroetil) eter. (C1CH 2 CH 2 ) 2 0, ile NaOH varligm-
da muamele etmi§tir. Elde ettigi iiriin dibenzo- 1 8-crown-6 olarak adlandinlan
bir bile§ikti. Bu tag eterin yapisim yaziniz ve akla yatkin bir olu§ma mekaniz-
masi oneriniz.
21.19 Bir X (C 10 H| 4 O) bile§igi sulu sodyum hidroksitle goziiniir, ama sulu sodyum
bikarbonatta gozunmez. Bu bile§ik sudaki brom gozeltisi ile tepkimeye girer,
bir dibromotiirevi, C 10 H 12 Br 2 O, verir. X'in IR spektrumu 3000-4000 cm" 1
bolgesinde 3250 cm ' merkezli geni§ bir pik, 680-840 cm" 1 de §iddetli bir pik
verir. X'in'H NMR spektrumunda ise a§agidaki pikler goriiliir:
Birli 5 1,3(9H)
Birli 5 4,9(1H)
goklu 8 7,0 (4H)
X'in yapisi nedir?
21.20 Antioksidan ve gidalarda koruyucu olarak 90k fazla kullanilan BHA (biitillen-
mi§ hidroksianizol) gergekte 2-/e , /-btitil-4-metoksifenol ve 3-te/--btitil-4-metok-
sifenoliin bir kan§imidir. BHA, /?-metoksifenol ve 2-metilpropenden
sentezlenir. (a) Bu sentezin nasil yapildigim gosteriniz. (b) ^ok kullanilan di-
ger bir antioksidan ise BHT'dir (biitillenmi§ hidroksitoluen). BHT, gergekte
2,6-^/-biitil-4-metilfenol ve p-krezol ile 2-metilpropenden gucilarak sentezle-
nir. Burada hangi tepkime kullanilir?
21.21 2,4-D adh herbisit fenol ve kloroasetik asitten sentezlenebilir. Sentez basa-
maklarmi yaziniz.
OCH.CO.H ClCH,CO,H
CI
2,4-D Kloroasetik
(2,4-diklorofenoksiasetik asit) asit
Ek Problemler 1045
§ekil 2 1 . 1 Z bile§iginin (Problem 21.22) 300 MHz 'H NMR spektrumu, sinyallerin geni§-
k-iilinis §ekilleri kaydirilmi§ olarak aynca verilmi§tir.
21.22
21.23
Z bile§igi (C 5 H l0 O) karbon tekrakloriirdeki bromun rengini giderir. Z'nin IR
spektrumunda 3200 - 3600 cm ' bolgesinde yayvan bir pik gortiniir. 300 MHz
'H NMR spektrumu §ekil 21.1'de verilmistir. Z igin bir yapi oneriniz.
Bir /3-reseptor blokeri olarak bilinen toliprolololun sentezi 3-metilfenol ve
epiklorohidrin arasindaki bir tepkimeyle ba§lar. Bu sentez a§agida verilmistir.
Ara iiriinlerin ve toliprolololun yapilarini yazmiz.
OH" k
21.24
3-Metilfenol + H 2 (>-CH— CH 2 C1 ►C, H 13 O 2 Cl
O
Epiklorohidrin
C 10 H 12 O 2 J -^ J 2 ~+ Toliprotol, C 13 H 2 ,N0 2
A§agida formiilii verilen 2,2'-dihidroksi-l,r-binaftilin enantiyomerik yapila-
nnin nasil mumkun oldugunu aciklayimz.
21.25
Difenil eter (1) elde etmek amaciyla, p-kloronitrobenzen 2,6-di-te/-biitil fe-
noksit ile tepkimeye sokuluyor. Ancak elde edilen uriin 1 degil, bunun bir izo-
meridir ve fenolik hidroksil grubu icermektedir.
C(CH 3 ) 3
NO,
C(CH 3 ) 3
01u§an bu bile§ik nedir ve bu bilesjgin olusmasini nasd aciklayabilirsiniz?
1046 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
21.26 Fenoliin Dow i§lemi ile iiretiminde bifenil eter (1) ve 4-hidroksibifenil (2)
yan iiriinleri de elde edilmektedir. Bu bile§iklerin olu§umunu a9iklayimz.
1 2
21.27 S N Ar tepkimelerinde aynlan grup genelikle bir halojeniir iyonudur. Aynlan
grubun hidriir oldugu a§agida tepkimenin olu§umunu a9iklayimz.
NO, NO,
K 3 Fe(CN) 6 ,
NO, sonraH 3 0- X^ " N o,
OH
21.28 W bile§igi Japon'larin balik yemi olarak kullandiklan bir ge§it deniz kurdun-
dan izole edilmi§ ve kendisiyle temas eden bazi boceklere zehir etkisi goster-
digi gdrulmii§tiir.
MS (m/z): 151 (bagil bollugu 1,09), 149 (M!, bagil bollugu 1,00), 148
IR (cm 1 ): 2960, 2850, 2775
'H NMR (8): 2,3 (b, 6H); 2,6 (i, 4H); ve 3,2 (9, 1H)
a C NMR (8): 38 (CH 3 ), 43 (CH 2 ) ve 75 (CH)
W nun yapisi hakkinda daha fazla bilgi edinmek icin a§agidaki tepkimeler ya-
pilmi§tir:
NaBR, C 6 H,COCl Raney Ni
W ►X ► Y ►Z
X bile§igi 2570 cm ' de yeni bir IR bandi vennektir ve;
'H NMR (8): 1,6 (u, 2H; 2,3(b, 6H); 2,6 (9. 4H) ve 3,2 (9, 1H)
a C NMR (5): 28 (CH 2 ), 38 (CH 3 ) ve 70 (CH)
Y bile§iginin verileri de §unlardir:
IR (cm '): 3050. 2960, 2850, 1700, 1610, 1500, 760, 650
'H NMR (5): 2,3 (b, 6H); 2,9 (i, 4H); 3.0 (9, 1H); 7,4 (9, 4H); 7,6 (9, 2H);
0,8 (9, 4H)
'•'C (5): 34 (CH 2 ), 39 (CH 3 ). 61 (CH), 128 (CH), 129 (CH), 134 (CH). 135
(C). ve 187 (C)
Z bile§iginin verileri ise:
MS (m/z): 87 (Mt). 86, 72
IR (cm 1 ): 2960, 2850, 1385, 1370, 1170
'H NMR (8): 1.0 (i. 6H); 2,3 (b, 6H) ve 3,0 (yedili, 1H)
l3 C (8): 21 (CH 3 ), 35 (CH 3 ) ve 55 (CH)
W'nun ve bunun iirunleri olan X, Y ve Z'nin yapilan nasildir?
*21.29 Fenol, sodyum bor hidriir ile etkile§tirilmesi ve ardmdan tepkimeye girmeyen
a§in hidruru yok etmek i^in asitlendirilmesiyle genellikle bir degi§ime ugra-
maz. Ornegin. 1.2-. 1.3- ve 1,4-benzendioller ve 1,2,3-benzentriol bu ko§ul-
larla degi§mezler. Buna kar§ihk, 1,3,5-benzentriol (phloroglucinol) a§agida
ozellikleri belirtilen A bile§igini yiiksek verimle verir.
Ogrenme Grubu Problemleri 1047
MS (m/z): 110
IR (cm- 1 ): 3250 (genisj, 1613, 1485
'H NMR (8, DMSO da): 6,15 (9, 3H); 6.89 (ii, 1H) ve 9,12 (b, 2H)
(a) A'nin yapisi nedir?
(b) Yukandaki tepkime i?in bir mekanizma oneriniz. [1,3,5-Benzentriol, basit
fenollerin aksine daha 90k keto tautomerik yapismda bulunmayi yegler.]
1. Tiroksin, tiroid bezi tarafindan salgilanan ve metabolik etkinlikleri diizenleyen bir
hormondur. Daha onceki Ogrenme Grubu Problemlerinde (Boliim 15) tiroksinin
kimyasal sentezini i9eren tepkimeleri ele almi§tik. A§agida ise optikfe saf tiroksi-
nin trosin amino asidinden sentezi verilmi§tir (aynca a§agidaki Problem 2'ye ba-
kiniz). Bu sentezin endiistriyel o^eklerde yararh olabilecegi gosterilmi§tir. [Bu sema
Fleming, I. Selected Organik Syntheses, Wiley: New York, 1973, sayfa 3 1-33 'den
uyarlanm§tir.]
(a) l'den 2'ye Tin 2'ye d6nii§turiilmesindeki tepkimenin tipi nedir? Bu donu§ii-
miin aynntili mekanizmasini yazimz. 2'deki nitro gruplan nasil or-
taya 9ikmi§tir?
(b) 2'den 3'e (i) 2'nin 3'e d6nii§mesindeki 1. basamagin aynntili mekanizmasini
yazimz.
(ii) 2'nin 3'e donus.mesindeki 2. basamagin aynntili mekanizmasi-
ni yazimz.
(iii) 2'nin 3'e dontis.mesindeki 3. basamagin aynntili mekanizmasi-
ni yazimz.
(c) 3'ten 4'e (i) 3'iin 4'e doniismesinde ne tip bir tepkime mekanizmasi izlenir?
(ii) 3'ten 4'e ge£i§ tepkimesinin aynntili mekanizasini yazmiz. Tep-
kimenin i9erdigi ara iiriin nedir?
(d) 5'ten 6'ya 5'teki metoksi grubunun 6'da fenol hidroksiline donu§mesinin ay-
nntili mekanizmasim yazimz.
: N
HWO, „ //
NH, -* HO—'
COOH
Ogrenme Grubu
P ROBLEMLERi
CH,0
HO
NHCOCH,
COOEt
(1) H, Pd/C
mc0CH - ' a, mono CH '°
COOEt (3) Ij, Nal
NHCOCH,
11 COOEt
NH 2 -^^>HO
COOH
I H
( — (-Tiroksin
1048 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme
2. Tirosin fenolik yan zincir ta§iyan bir amino asittir. Tirosinin bitki ve mikroplarda-
ki biyosentezi, korismatin prefenata enzimatik d6nu§iimunu icerir (a§agiya baki-
niz). Prefenat daha ileri tepkimeler iizerinden tirosin verir. Bu basamaklar a§agida
gorulmektedir.
COr
-o 2 c,„
CH, V - O
korismat mutaz
ccv
HO H
Korismat
NH,
aminotransferaz
a-keloglutarat glutamal
prefenat
dehidrojenaz V^
NADH + CO,
OH
4-Hidroksifenilpiruvat
(a)
(b)
(0
(d)
Korismatin prefenata korismat mutaz ile enzimatik doniis.iimu hakkinda onemli ara§-
tinnalar ve tartis_malar bulunmaktadir. Yukanda enzim katalizli mekanizmaya tam
uymamakla birlikte, bu bolumde ogrendigimiz hangi laboratuvar tepkimesi, koris-
matm prefenata biyokimyasal d6nu§umune kar§ilik gelir? Korismatin prefenata do-
nii§tugii boyle bir tepkimede elektronlann hareketlerini gostermek i9in oklar
kullamniz.
Yukanda onerdiginiz tepkime tipi laboratuvar sentezine uygulandiginda, tepkime
genellikle uyumlu sandalye konformasyonu ge9i§ durumu iizerinden yiiriir. San-
dalyenin bes atomu karbon, biri oksijendii - . Hem cjki§ maddesinde, hem de iiriin-
de sandalyenin bir bagi kaybolmu§tur. Fakat baglann yeniden diizenlenmesi
a§amasinda, elektron yogunlugunun sandalye atomlan boyunca aki§i kabaca uyum-
ludur. A§agidaki gikis. maddesini ele alarak. uriiniin yapisini ve bu tip tepkimeler-
de goriilen sandalye konformasyonu ge?i§ durumunu yaziniz.
CO,
NAD*'mn nikotinamit halkasinin yapisini yaziniz ve NAD*'ya hidriir aktanlmasi
ile perfenatin 4-hidroksifenilpiruvata dekarboksilasyonunu gosteren mekanizmayi
oklar ^izerek gosteriniz (bu, prefenat dehidrojenaz mekanizmasmin icerdigi bir i§-
lem tipidir).
Glutamat (glutarik asit) ve a-ketoglutaratin yapilanni bulunuz ve 4-hidroksifenil-
piruvatin tirosine donusumundeki transaminasyon i§lemini goz online ahmz. Bu
Ogrenme Grubu Problemleri 1049
transaminasyonda amino grubu kaynagini belirtiniz. (Yani amino grubu "vericisi" hangi-
sidir?). Amino grubunun vericisinden aktanlmasindan sonra hangi fonksiyonel grup ka-
lir? Bu trans aminasyon igin bir mekanizma dneriniz? Onerdiginiz mekanizmanm
muhtemelen gesjtli imin ara uriinlerinin olusumunu ve hidrolizini kapsayacagma dikkat
ediniz. Benzer tepkimeleri; Altbolum 16.8 'de 6grenmi§tik.
1. A§agidaki serilerin her birindeki bile§ikleri artan asitliklerine gore siralayiniz.
O O
(a) CH 3 CH 2 OH CH 3 COH CH 3 OCCH 2 COCH 3 CH 3 CCH 3
(c) (CH 3 ) 3 N
O
O
o
(d) CH 3 CC1 2 C0H CH 3 CH 2 COH CH 3 CHC1C0H
O
O
(e) U^)~ CNH 2
NH
NH,
2. A§agidaki serilerin her birindeki bilesikleri artan bazliklanna gore siralayiniz.
O
(a) CH 3 CNH 2 CH 3 CH 2 NH 2 NH 3
•NH 2 ( ^NH 2 CH 3
( C ) 2 N—(C j)—NH 2 CH 3
(d) CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 NHCH 3 CH 3 OCH 3
NH,
3. A§agidaki her bir bilesjgi. 1-biitanolden cikarak ve gerekli diger reaktifleri kulla-
narak sentezleyiniz. Bu problemin onceki kisimlannda yaptiginiz basamaklan tek-
rarlamamza gerek yoktur.
(a) Biitil bromiir (c) Pentilamin (e) Pentanoik asit
(b) Biitilamin (d) Biitanoik asit (f) Butanoil kloriir
1050
Ikinci Karma Problem Takimi
1051
(g) Biitanamit
(h) Biitil biitanoasit
(i) Propilamin
(j) Butilbenzen
(k) Biitanoik anhidrit
(i) Heksanok asit
4. A§agidaki bile§iklerin her birini benzen, toluen ya da anilinden cikarak ve diger
gerekli reaktifleri kullanarak sentezleyiniz.
O O
(a) CH 3 -YQVcH,
CH=CCH
(d) 2 N
CH = CHC
(e) C 6 H 5 CH=CCH 3
CO.H
CHCH 2 OCH 2 CH 3
(c) CI
5. A-D bile§iklerinin stereokimyasal yapilanni yaziniz.
2-Metil-l,3-biitadien + dietil fumarat
A (C 13 H 2( ,0 4 )
(l)LiAIH 4 .(2)/H 2
B (C 13 H 20 O 4 ) ^V C (C 9 H 14 Br 2 ) Zn " H? °* > D (C 9 H, 6 )
6. A vitamininin (Altboliim 17.5B) endiistriyel sentezinde anahtar ara urtin olan Grig-
nard bile§igi a§agidaki yolla sentezlenebilir.
O
(I)siviNH, H,0 +
HC=CLi + CH,=CHCCH, - a -^ A (C 6 H 8 0) — ►
(2) NH/
CH,
! 2 CJBLMeBr
B HOCH 2 CH=C— C=CH ' * C (C 6 H 6 Mg 2 Br 2 0)
(a) A ve C bile§iklerinin yapilan nedir?
(b) A'nin B'ye asit katalizli 9evrilmesi 90k kolay meydana gelir. Bu olayin ger-
cekle§mesindeki iki etken nedir?
7. Vitamin A'nin (bir asetat olarak) endiistriyel sentezinde sonraki basaniaklar a§a-
gidaki gibidir. Problem 6'da elde edilen Grignard bile§igi a§agida gosterilen aide-
hit ile tepkimeye sokulur.
Bu basamaktan, asitlendirdikten sonra bir diol , D, elde edilir. D'nin uc.lu bagmin
Ni 2 B (P-2) katalizoru kullamlarak yapilan se?imli hidrojenlenmesi E'yi (C20H32O2)
1052 ikincil Karma Problem Takimi
verir. E'nin bir mol asetik anhidrit ile etkile§tirilmesi bir monoaasetat (F) olu§tu-
rur ve F'den su cikanlmasi vitamin A asetat verir. D-F'nin yapilan nasddir?
8. Asetonun hidrojen kloriir varliginda a§iri fenol ile lsitilmasi "bis fenol A" denilen
bir bi.les.igin endiistride iiretiminin temelini olu§turur. (Bisfenol A epoksi recinele-
rin ve Leksan adi verilen polimerin uretiminde kullanihr.) Bisfenol A'nin formiilii
C 15 H 16 2 'dir. Sentezi sirasinda meydana gelen tepkimeler DDT'nin sentezindeki-
lere benzer (bkz. Ozel Konu H). Bu tepkimeleri yaziniz ve bisfenol A*nin yapisi-
ni belirtiniz.
9. Lokal anestetik olan prokain'm sentezi a§agida verilmi§tir. Prokainin ve A-C ara
uriinlerinin yapilanni yazimz.
kt:*_ ,i (> > KMn0 4 . OH- isi . tn u NTr . > SOCI,
/?-Nitrotoluen _ ± ! — ► A (C 7 H-N0 4 ) ^*.
(2) H 3 0+
B (C 7 H 4 C1N0 3 ) HOCH 2 CH 2 N(C,H 5 ) 2 |t c (C|3 H 18 N 2 4 ) H2 ' kat > prokain (C 13 H 20 N 2 O 2 )
10. Bir yati§tmci-uyku verici olan etinamat a§agidaki gibi sentezlenebilir. Etinamatin
ve A ve B ara uriinlerinin yapilanni yaziniz.
0-111.1 (l)HC=CNa.(2)H,0+ A , n „ ^ C1C0C1
Sikloheksanon — *-*= a — ► A(C 8 H p O) p.
B (C 9 H n C10 2 ) ™k+ etinamat (C 9 H, 3 N0 2 )
11. Antihistaminlerin ilk ornegi olan difenhidramin (Benadril de denir) a§agidaki tep-
kime dizisiyle sentezlenebilir. (a) Difenhidraminin ve A ve B ara iiriinlerinin ya-
pilanni yaziniz. (b) Sentezin son basamagi icin uygun bir mekanizma oneriniz.
Benzaldehit " » ^MgBr, (2) H 3 Q^ ^ ^j^PBr^
B (C 13 H, ,Br) (CH 3 ) 2 NCH 2 CH 2 OH > difenhjdramin ( c i7 H 21 NO)
12. A§agidaki ilaclan sentezlemek icin yukanda verilen problemdeki sentezi ne gibi
degi§ikliklere ugratirsiniz?
(a) Br— ^ )/— CHOCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 2 Bromodifenhidramin (bir antihistamin)
C 6 H 5
CHOCH,CH 2 N(CH 3 ) 2 Orfenadrin (bir antispazmotik, Parkinson
hastaligini kontrol etmekte kullanihr)
C 6 H 5
13. Burada 2-metil-3-oksosiklopentankarboksilik asitin sentezi verilmi§tir. Her bir ara
iiriiniin yapisini belirtiniz.
CH,(CO,C,H0„ EtO- CH,=CHCN. EtO"
CH,CHC0 2 C 2 H 5 — " — — ► A (C l2 H 20 O 6 ) — " ►
Br
EtOH.HA EtO" (1) OH-.H,0. isi
B (C, 5 H 23 N0 6 ) ► C (C 17 H 2g 8 ) ► D (C l5 H 22 7 ) (2)H0 - (3)1S1 >
CO,H
ikincil Karma Problem Takimi 1053
14. A-D bilesjklerinin yapilarini yaziniz. D bile§igi 1720 cm" 1 yakininda §iddetli bir
IR sogutma bandi verir ve karbon tetrakloriirdeki brom cozeltisi ile radikal icer-
meyen bir mekanizma iizerinden tepkimeye girer.
o o
O
HCl CH,CCH,COC,H, baz
6 H .o°) ^ -^[bcc.^A)
HA. H,0. isi
C (C p H,„0,) ■ ► D (C Q H l4 0)
CH3CCH3 ► A (C,H l0 O) — --+ [B (C 12 H 20 O 4 )] ^— ►
15. Geni§ spektrumlu bir antibiyotik olan kloramfenikol' tin bir sentezi a§agida veril-
mi§tir. Son basamaktaki hidroliz, amit grubu yanmda ester bagini secimli olarak
hidrolizler. A-E ara Qriinlerinin yapilan nedir.
Benzaldehit + HOCH 2 CH 2 N0 2 ™°-+ A(C 9 H 11 NQ 4 ) H ?- kat -,,
B (C 9 H 13 N0 2 ) C1 - CHC0C1 , C (C u H 13 N0 3 ) «"<"**>*>.
D (C 15 H 17 C1 2 N0 5 ) m0 ^- S0 \ E (C 15 H 16 C1 2 N 2 7 ) ^^
OH
CHCHCH.OH
NHCOCHCl 2
Kloramfenikol
16. Sakinle§tirici bir ila£ olan meprobamat (Equanil ya da Miltown) 2-metilpentanal-
den a§agidaki gibi sentezlenir. Meprobamat ve A-C ara iirunlerinin yapilarini ya-
ziniz.
O
CH 3 CH 2 CH 2 CHCH HCHO - OH ~ » [A (C 7 H 14 0,)] -^^> B (C 7 H 16 0,) aCOa »
I OH
CH 3
NH
C (C,H I4 C1 2 4 ) — ^> meprobamat (C 9 H lg N 2 4 )
17. A-C nin yapilan nedir? C bile§iginden bir bbcek kovucu olarak yararlanihr.
c -i • 1 ua ; CH,CH,CH,OH . /r , „ n , SOC1,
Suksinik annidnt — : — - — = — ► A (C 7 H, 2 4 ) ►
B (C 7 H„C10 3 ) (CH3CH2)2NH > C (C n H 21 N0 3 )
18. Fenkamfamin olarak adlandirilan bir merkezi sinir sistemi uyaricisimn sentezi a§a-
gida verilmi§tir. Her bir ara uriiniin ve fenkamfaminin yapi formiiliinii yaziniz.
H Pt
1,3-Siklopentadien + (£)-C 6 H 5 CH=CHN0 2 ► A (C 13 H 13 N0 2 ) — — ►
CH,CHO H->. Ni
B (C ]3 H, 7 N 2 ) — ► [C (C l5 H 19 N)] — ► fenkamfamin (C |5 H 2] N)
19. A ve B bilesjkleri nedir? B bilesjgi 1650 -1730 cm" 1 bolgesinde §iddetli,
3200-3550 cm"' bolgesinde ise geni§ ve sjddetli IR sogurma bandlarina sahiptir.
1-Metilsikloheksen (1) ° sQ4 » A (C,H,,0,) — ► B (C 7 H.,0 9 )
(2)NaHS0 3 CH,CO,H " "
1054
ikincil Karma Problem Takimi
20. //•o«5 , -4-izopropilsikloheksankarboksilatin (yapisi a§agida verilmi§tir) bir stereose-
cjmli sentezini fenolden cikarak ger£ekle§tiriniz.
H
(CH 3 ) 2 CH
COCH,
O
11
21. Y (C 6 H 14 0) bile§igi ba§hca 3334, (geni§), 2963, 1463, 1381 ve 1053 cm" 1 de be-
lirgin IR sogurma bandlan vermektedir. Y nin geni§ band proton-e§le§mesiz L, C
NMR spektrumu §ekil 1 'de gorulmektedir. Y i9in bir yapi oneriniz.
220
r
Y.C 6 H 14
CH 2
CDC1 3
_JL-
CH
CH 3
CH 2
200
180
160
140
120 100
5 C (ppm)
80
60
TMS
L_l — 1_
40 20
I
i
Z,C 8 H 16
CH 3
CH
CH
CDCI3
%k
\
I
190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90
8 e (ppm)
70 60 50 40 30 20 10
§ekil I Y (Problem 21) ve Z (Problem 22) bile§iklerinin geni§ band proton-e§le§mesiz l3 C
NMR spektrumlan. DEPT "C NMR spektrumlanndan elle edilen bilgiler de aynca pikle-
rin iizerinde verilmistir.
ikincil Karma Problem Takimi 1055
22. Z (C 8 H 16 ) bile§igi bir stereoizemer giftinin daha kararh olan iiyesidir ve karbon
tetrakloriirdeki brom cozeltisi ile bir iyonik mekanizmaya gore tepkimeye giren.
Z'nin ozonlanmasi tek bir iiriin verir. Z'nin genis band proton-e§le§memi§ "C NMR
spektrumu §ekil 1 'de verilmi§tir. Z icin bir yapi oneriniz.
23. A§agidaki perasetik asit iceren tepkimeyi gozonune aliniz:
OH
B uruniin spektral verileri a§agidadir:
MS (mlz): 150 (Mt), 132
IR (cm- 1 ): 3400 (genig), 750 (690-710 araliginda sogurma yok)
X H NMR (6): 6,7-7,0 (9, 4H); 4,2 (5, 1H); 3,9 (i, 2H); 2,9 (i, 2H), 1,8 (1H;
D 2 ile etkile§tirildikten sonra kaybolur)
a C NMR (8): 159 (C), 129 (CH), 126 (CH), 124 (C), 120 (CH), 1 14 (CH), 78
(CH), 70 (CH 2 ) ve 35 (CH 2 )
(a) B'nin yapisi nedir?
(b) B'nin olu§umu icin bir mekanizma oneriniz.
cw-Tetrametilsiklobuten
Ozel Konu
G
Elektrosiklik ve
Siklokatilma
Tepkimeleri
G.I GiRi§
Kimyacilar, tepkimenin hasten sona yuriiyiisunun, molekuler orbitallerin belirli simetri
ozellikleri tarafindan kontrol edildigi bir 90k tepkimenin oldugunu bulmu§lardir. Bu tep-
kimeler halkali geci§ halleri uzerinden yiiriidiiklerinden bunlara cogunlukla perisiklik
tepkimeler denir. Daha onceki konularda molekuler orbital teorisini gordiik ve bu teorinin
ozellikle konjuge polienlere (dienler, trienler, vb.) nasil uygulandiklanni ogrendik. Ar-
tik burada, perisiklik tepkimelerin ilginc yonlerinin bazilarim inceleme a§amasmdayiz.
Iki temel tiirii, elektrosiklik tepkimeler ve siklokatilma tepkimelerini, aynntilariyla in-
celeyecegiz.
G.2 ELEKTROSiKLIK Tepkjmeler
Bir 90k tepkime, burada gosterilene benzer §ekilde, bir konjuge polieni bir halkali bile-
§ige d6nii§tiirur.
D
1,3-Biitadien Siklobiiten
Diger bir 90k tepkimede ise halkali bir bile§igin halkasi a9ihr ve konjuge polien olu§ur.
^
£
Siklobiiten
1,3-Biitadien
Her iki tepkime tiiriine de elektrosiklik tepkimeler adi verilir.
Elektrosiklik tepkimelerde a ve tt baglari biribirlerine d6nii§iirler. Birinci ornegi-
mizde 1 ,3-biitadienin bir 77-bagi, siklobutende bir crbagina d6nii§mu§tiir. Ikinci ornegi-
mizde ise, tersi olmakta, yani siklobiitenin bir a bagi, 1 ,3-biitadiende bir n bagma
donii§mektedir.
Elektrosiklik tepkimelerin kendine ozgii bazi ozellikleri vardir:
1. Ba§lama i^in yalnizca isi ya da i§ik gereklidir.
2. Mekanizmalan radikal ya da iyonik ara urunleri i9ermezler.
1056
G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1057
3. Baglar, halkah bir gegi§ halt iqeren uyumlu tek bir basamakta kirilir ve olu§urlar.
4. Bu tepkimeler oldukca stereodzgiidur.
A§agidaki ornekler elektrosiklik tepkimelerin bu son ozelligini gostermektedir.
rra/is,frans-2,4-Heksadien
,CH
trans,cis,trans-2,4,6-Oktatr\en
cts-5,6-Dimetil-l,3-
sikloheksadien
Bu orneklerin her birinde, cikis, maddesinin tek bir stereoizomeri, urtinun tek bir stere-
oizomeri vermektedir. Ornegin, trans, rra«.y-3,4-heksadienin uyumlu fotokimyasal hal-
kala§masi yalnizca c/5-3,4-dimetilsiklobuten verir, f; - a«5-3,4-dimetilsiklobuten vermez.
hv
X>
CH 3
frfl/jx,/ra«s-2,4-Heksadien
""'H
"»CH,
V 3
H
/ra/;s-3,4-Dimetilsiklobuten
(olu§maz)
Diger iki uyumlu tepkime de ayni stereoozgiilukle karakterize edilir.
Burada inceleyecegimiz elektrosiklik tepkimeler ve sonraki altboliimde gorecegimiz
siklokatilma tepkimeleri 1960'a kadar kimyacilar tarafindan cok az anla§ilmi§tir. 1 960'tan
sonraki ydlarda bir 50k bilim adami, ozellikle Japonya'dan K. Fukui, Ingiltere'den H.
C. Longuel-Higgins ve A.B.D'den R. B. Woodward ve R. Hoffmann bu tepkimelerin
nasil meydana geldiklerini ve neden oldukga stereoozgii olduklanni anlamamiza yara-
yan temelleri olu§turmu§lardrr.*
Biitun bu bilim adamlan molekiiler orbital kuramindan hareket etmi§lerdir. 1915'te
Woodward ve Hoffman geli§tirdikleri teoriyi bir kurallar dizisi haline getirmi§ler, boy-
lece yalnizca bilinen tepkimelerin anla§ilmasini saglamakla kalmayip heniiz yapilma-
mi§ bir 90k tepkimenin de dogru olarak tasarlanmasim saglamis_lardir.
* Hoffman ve Fukui bu cah§malanndan dolayi 1981 'de Nobel Odiilii almi§lardir.
1058 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeler
H
Woodward-Hoffmann kurallan yalnizca uyumlu tepkimeler icindir. Uyumlu tepki-
meler bag kinlmasi ve bag olu§masinin e§zamanli oldugu ve bu yiizden hie bir ara iirii-
niin meydana gelmedigi tepkimelerdir. Woodward-Hoffman kurallan §u hipoteze
dayamr: Uyumlu tepkimelerde, tepkimeye girenin molekuler orbitalleri urimiin molekuler
orbitallerine kesintisiz olarak doniisur. Bununla birlikte, molekuler orbitallerin bu do-
nii§umii gelisjgiizel degildir. Molekuler orbitaller simetri bzelliklerine sahiptirler. Bu ne-
denle, reaktantlann molekuler orbitallerinin uriiniin belirli molekuler orbitallerine
donu§ebilmesi icin bazi sinirlamalar vardir.
Woodward ve Hoffmann'a gore bir tepkimenin izleyecegi yollardan bazilarmm si-
metri izinli digerlerinin ise simetri yasakh oldugu soylenir. Belirli bir yolun simetri
yasakli olmasi, tepkimenin olmayacagi anlamina gelmez. Simetri yasakh olmasmm an-
lami, basitge, bir tepkime simetri yasakli bir yol uzerinden meydana geliyorsa, uyumlu
tepkimenin 90k yiiksek serbest aktifle§me enerjisine sahip oldugudur. Boyle tepkimel-
er muhtemelen farkli bir yol izleyecektir: simetri izinli ba§ka bir yol uzerinden ya da
uyumlu olmayan bir yol uzerinden gercekle§ecektir.
Elektrosiklik tepkimelerin Woodward-Hoffmann kurallan kullanilarak yapilan tarn
bir analizi, tepkimeye giren maddelerin ve cikan uriinlerin molekuler orbitallerinin hep-
sinin simetri bzelliklerinin ili§kilendirilmesini gerektirir. Boyle bir analiz bizim burada-
ki amacimiz di§indadir. Biz burada, canlandirilmasi kolay ve aym zamanda pek 90k
durumda dogru olan basitle§tirilmi§ bir yakla§imi ele alacagiz. Elektrosiklik tepkimeler
i?in olan bu basitle§tirilmi§ yaklasimda dikkatimizi yalnizca konjuge polienin en yiik-
sek dolu molekuler orbitaline (HOMO) odaklayacagiz. Bu yakla§im Fukui tarafindan
geli§tirilen simr orbital yontemi denen bir yonteme dayamr.
G.2A An ir-Elektron Sistemlerinin Elektrosiklik Tepkimeleri
Bu kisma, a§agida gosterilen c/5-3,4-dimetilsiklobuten ve c/.s,rr(3/T5-2,4-h.eksadienin bir-
birine lsisal d6nu§umuniin bir analizi ile ba§layalim.
'H '» >
v H
CH 3
H
cis-3,4-Dimetilsiklobiiten cis,frans-2,4-Heksadien
Elektrosiklik tepkimeler tersinirdir, ileri tepkime icin olan yol ile geri tepkime icin
olan yol aynidir. Bu ornekte, ci'j,/7-flnj-2,4-heksadien — ► c/.s-3,4-dimetilsiklobuten/?a/-
kalasma tepkimesini izlersek orbitallere ne oldugunu kolayca gorebiliriz.
Bu halkalasjnada heksadienin bir rr bagi, siklobutenin bir a bagina dbnu§ur. Acaba
bu 7rbagi hangisidir? Bu d6n(i§um nasil olmu§tur?
2,4-Heksadienin it molekuler orbitallerini inceleyerek ba§layalim: ozellikle, temel
T2 M /£\ _Ux fe? /jfl//'«//OMO'suna(§ekilG.la)bakalim.
.c.' Cy (+) / c v Incelemekte oldugumuz cis,trans-2,4-heksa.dien -* t/5-3,4-dimetilsiklobuten
HC 1t-) X H H c (+) X pi halkalasmasi yalnizca isi ister. Bu yiizden. bu tepkimcde. i§ik sogurulmasini gerektiren
heksadieninin uyanlmis haline gerek olmadigi sonucuna vannz. Dikkatimizi i// 2 — temel
Temel halin en yiiksek dolu halin HOMO'su— iizerinde toplarsak, C2 ve C5'teki p orbitallerinin, siklobutendeki a
molekuler orbitali (HOMO) bagina nasil dbnii§tiigunu gorebiliriz.
G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1059
Ta
¥$
(+)
,c''
(+)
-a
w
v:
TS 1
>S
V*.
JL
Temel
hal
(*)
T,
(
(+) C
(+
w / c :
4
h
+ .
V,
¥,
1 P,
> 5
Uyanlmis
hal
lb)
§ekil G. I 2,4-Heksadienin Trmolekul orbitalleri. (a) Temel halin elektron dagilimi. (b) Bi-
rinci uyanlmis halin elektron dagilimi. (Birinci uyanlmis. hal, molekiil uygun dalga boyun-
da bir i§ik fotonu sogurdugunda olus.ur.1 2,4-Heksadieninin orbitallerinin Sokil 13.5'te verilen
1,3-biitadieninkilerine bezedigine dikkat ediniz.
C2 ve C5 arasindaki abagip orbitallerinin aym yonde donmesiyle (ornekte, her iki-
si de saat yoniinde ya da saat yonuniin tersi yonde; her iki donme da aym sonucu verir)
olusur. \kip orbitalinin aym yonde donmesini tanimlamak icin es yonlii donme (konro-
tatori) terimi kullanihr.
y,
HoC
CHo
H
Es yonlii donme
(C2 ve C5 arasindaki
etkile§im bag
olu§umuna neden olur)
CH,
H
1060 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimkeleri
Ayni yonde donme p-orbitallerinin ayni fa- isaretli loblanni 6rtii§meye uygun hale
getirir. Ayni zamanda, iki metil grubu da halkanin ayni tarafina, yani cis konfigiirasyo-
nuna gelir.*
Metil gruplannin e§ yonlii donmesinden bekledigimiz iiriin ile dogru yapilan deney-
lerden elde edilen iiriin uyu§maktadir: Isisal tepkime, ris-3,4-dimetilsiklobiiten ve cis,
ftw/s-2,4-heksadienin birbirine d6nii§iimiinii gercekle§tirir.
CH3/ ^ CH 3
H,C
c/s,rran.s-2,4-Heksadien
E§ yonlii
donme
H
H
m-3,4-DimetilsikIobiiten
§imdi bir ba§ka 2,4-heksadien + * 3.4-dimetilsiklobiiten d6nu§umunii, i§ik et-
kisiyle olanini, inceleyebiliriz. Bu tepkime a§agida gorulmektedir.
H,C
fra/is,fra/is-2,4-Heksadien
CH 3 Zit yonlii
donme
CH,
H
CH 3
H
c/s-3,4-Dimetilsiklobuten
Bu fotokimyasal tepkime, m-3,4-dimetilsiklobuten ile trans, /ra/?.v-2,4-heksadieni biri-
birine d6nii§ttiriir. Bu fotokimyasal d6nii§um metil gruplannin zit yonlerde donmesiy-
le, yani metil gruplannin zit yonlii donmeleriyle (disrotatori) meydana gelir.
Bu fotokimyasal tepkimeyi, 2,4-heksadienin orbitallerini goz oniine alarak da anla-
yabiliriz. Bu tepkimede — once i§igin sogurulmasi gerektiginden — heksadienin birinci
uyartlmi§ haline bakmahyiz. ilk uyanlmis, halde ip% en yiiksek dolu molekuler orbital
oldugundan tfi^'i incelemeliyiz.
H
•Fl
H
ilk uyanlmi§ halin en yiiksek
dolu molekuler orbitali
HoC
H
HoC
H
i/^'in C2 ve C5'indeki orbitallerin zit yonlii donmesi ayni i§aretli loblan kar§i kar§iya
getirir ve bu karbonlar arasmda baglayici sigma molekuler orbitali meydana gelir. Ku§-
* E§ yonlii donme zit tarafa dogru (saat yoniiniin tersine ) olsaydi bile ayni faz i§aretli loblar yine 6rtii§ebi-
leceklerdi ve metil gruplan yine cis olacakli.
H a C
H
ayni yonde
(e§ yonlii)
donme
H 3 C H
(bag olu§umuna yol acan etiketle§me)
G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1061
kusuz, orbitallerin zit yonlii donmesi metil gruplarim da zit yonde dondiiriir. Deneysel
sonu9lar da bu soylediklerimizle uyum i9indedir. Bu fotokimyasal tepkime ds-3,4-di-
metilsiklobiiteni ve trans, /m«5'-2,4-heksadieni biribirine d6mi§tiirur.
15
HoC
CH q
H H
CH,
H
Zit yonlii donme
(C2 ve C5 arasinda bag
olu§muna yol agar)
CH,
II
trans, frans-2,4-Heksadien
c«-3,4-Dimetilsiklobiiten
Yukanda verilen her iki donu§iim de c/.y-3,4-dimetilsiklobuten verdigine gore, bu iki
tepkimeyi a§agidaki gibi bzetleyebiliriz:
e$ yonlii
donme
"""H
*H
cis, /rans-2,4-Heksadien
CH 3
cis-3,4-Dimetil-
siklobiiten
Zit J I 111 Hi
""•i\ (limine
fo>
CH 3
trans, frans-2,4-Heksadien
Bu iki tepkimenin tamamen zit stereokimya ile olu§tugunu goriiyoruz. Aynca, birbirine
dbnu§iimun stereokimyasinm, tepkimenin i§ik mi yoksa isi mi uygulanarak ger?ekle§ti-
rildigine bagli oldugunu da goriiyoruz.
Birinci Woodward-Hoffmann kurah a§agidaki gibi ifade edilebilir:
1. 4/i tt elektronu igeren (burada n = 1,2,3, . . .) lsisal elektrosiklik tepkimeler es
yonlii donmeyle; fotokimyasal tepkimeler ise zit yonlii donmeyle yiiriir.
Yakanda inceledigimiz her iki tepkime de 4/7 elektron sistemindedir ve her ikisi de bu
kurala uyar. Woodward ve Hoffmann bu kurah koyduktan sonra ba§ka pek 90k An it
elektronlu donu§umleri incelemi§ ve hepsinin de bu kurala uydugu g6riilmu§tur.
1062 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri
Problem G.I >■ cis, frtfHs-2,4-Heksadienin uyumlu fotokimyasal halkala§masindan hangi iiriinii bek-
lersiniz?
CH 3
cis, frfl/is-2,4-Heksadien
Problem G.2 >■ (a) A§agidaki lsisal elektrosiklik tepkimede hangi orbitallerin ise kan§tigini goste-
riniz.
H.C
H,C
,CH 3
"""H
*H 200°C
CH,
H,C
H,C
(b) Gruplar ayru yonde mi yoksa zit yonde mi doner?
Problem G.3 >■ trans, rr««A-2,4-heksadienin cis,tram-2,4-h&ksas3iea.Q stereobzgii dbnii§umii i^in bir
yontem onerebilir misiniz?
Problem G.4 >• A§agidaki 2,4,6, 8-dekatetraenler i§ik ya da isi etkisinde halka kapanmasi ile dime-
tilsiklooktatrienleri verirler. Her bir tepkimeden hangi iirunii beklersiniz?
Problem G.5 >■ A§agidaki her bir tepkimenin, (1) e§ yonlii donme yadazit yonlu donme ile mi yii-
rudugiinii, (2) i§ik etkisinde mi, yoksa isi etkisinde mi meydana geldigini belirtiniz.
(c)
/r^\
CHD
H H
G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1063
G.2B (4n + 2) tt- Elektron Sistemlerinin Elektrosiklik Tepkimeleri
Elektrosiklik tepkimelerle ilgili ikinci Woodward-Hoffmann kurah a§agidaki gibi ifade
edilir:
2. (4/i + 2) 7r elektronlu (burada n = 0, 1, 2, . . .) isisal bir elektrosiklik tepkime
zit yonlii donmeyle, fotokimyasal bir tepkime ise es yonlii donmeyle yiiriir.
Bu kurala gore, (An + 2) 7r-elektron sistemlerinin isisal ve fotokimyasal tepkimelerinin
donme yonleri 4/? sistemlerin donme yonlerinin zittidir. Her iki sistemi £izelge G.l'de-
ki gibi ozetleyebiliriz.
Asagidaki frtf/7j-5,6-dimetil-l,2-sikloheksadienin ve iki farkh 2,4,6-oktatrienin bir-
birlerine d6nu§umleri, 6 7r-elektronlu sistemlerin (Art +2, burada n = 1 ) isisal ve foto-
kimyasal d6nu§umlerini gostermektedir.
CH 3
trans, cis, m-2,4,6-
Oktatrien
<y
-» 4 CH,
/ra«s-5,6-Dimetil-l,3-
sikloheksadien
CH,
trans, cis, trans-2,4,6-
Oktatrien
A§agidaki isisal tepkimede metil gruplari zit yonde donmektedir.
(zit yonlii
H donme)
trans
£izelge G.I Elektrosiklik Tepkimeler igin Woodward -Hoffmann Kurallari
Elektron
Sayisi
Hareket
Kural
An
E§ yonlii
An
Zit yonlii
An + 2
Zit yondlii
An + 2
E§ yonlii
Isisal olarak izinli, fotokimyasal olarak yasakli
Fotokimyasal olarak izinli, isisal olarak yasakli
Isisal olarak izinli, fotokimyasal olarak yasakli
Fotokimyasal olarak izinli, isisal olarak yasakli
1064 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri
§ekil G.2 2,4,6-Oktatrienin
77 molekiiler orbitalleri. Mole-
kiil uygun dalga boyunda lsik
sogurdugunda birinci uyanl-
mi§ hal oIu§ur. (Bu molekiiler
orbitaller, burada lartisma
kapsami disinda olan i§lemler
kullandarak elde edilir.)
K
CH,-CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH,
CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3
Kar§it-
baglayici
orbitaller
iff* CH3-CH- ell - ''it en c -i 1 - rii i/h
HOMO
HOMO ^
CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3
J J J J
|| J J J
'i i cxt.— tm— ph- r.H-
0, " JL ~ CH 3 -CH- CH- CH- CH- Hi cii- CM
Baglayici
orbitaller
f JL
i/f l — il — CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3 — L —
Temel
hal
Birinci
uyanlmi§ hal
Bu fotokimyasal tepkimede gruplar ayni yonde donerler.
H,C
hv
(e§ yonlii
donme)
trans, cis, trans
CH 3 H
H CH 3
trans
§ekil G.2'deki tt molekiiler orbitallerini incelersek, bu tepkimelerin nasil meydana
geldigini anlayabiliriz. Burada dikkatimizi bir kere daha en yiiksek dolu molekiiler or-
bitallere cevirmemiz gerekir. 2,4,6-Oktatrienin tsisal tepkimesinde, molekul temel hal-
de tepkimeye girdiginden en yiiksek dolu orbital vb 3 'tur.
G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1065
-S
H,C J H H,C ) H
trans, cis, cw-2,4,6-Oktatrien To orbitali
j/j 3 'un C2 ve C7'deki orbitallerinin zit yonlii donmesinin karbonlar arasinda bagla-
yici sigma molekiiler orbitallerinin olu§masini sagladigini a§agidaki §ekilden gorebili-
riz. Bli orbitallerin zit yonlii dbnmesi, kuskusuz, C2 ve C7'ye bagh gruplarm da zit yonde
donmesini gerektirir. trans, cis, cis-2,4,6-oktatrien ► /ra/7s-5,6-dimetil-l,2-siklo-
heksadien lsisal tepkimesinde bu gruplarm zit yonde ddndugiinii gozleriz.
Temel
halin
HOMO'su
Zit yonlii donme
baglanmaya yol agar
trans, cis, cis
trans, cis, trans-2,4,6-Oktairier\ ► f/<2/?s-5,6-dimetil-l,3-sikloheksadienin fotokim-
yasal tepkimesini ele aldigimizda, dikkatimizi if/ fa odaklamahyiz. Bu fotokimyasal tep-
kimede i§ik, elektronun «// 3 'ten tj/fa aktarilmasina neden olur ve bu yiizden i/>f HOMO
haline gelir. Aynca C2 ve C7'deki orbitallerin, ki bunlar a bagi olu§turacak orbital-
lerdir, simetrilerini inceleriz. A§agida gosterilen ddnus.umde, orbitallerin e§yonlu dbn-
mesi ayni i§aretli loblarm 6rtii§mesine imkan verir. Boylece, bir fotokimyasal tepkimede
gbzledigimiz gruplarm ayni yonde donmesinin nedenini anlayabiliriz.
Birinci
uyanlmis.
halin
HOMO'su
hv
Es. yonlii donme
baglanmaya yol agar
trans, cis, /raws-2,4,6-Oktatrienin T 4 'u
1066 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri
Problem G.6 ► A§agidaki elektrosiklik tepkimelerin her birinden beklediginiz iiriiniin stereokimya-
sini belirtiniz.
Problem G.7 >■
Problem G.8
fra/7.s-5,6-Dimetil-l,3-sik]oheksadieni c/i , -5,6-dimetil-l ,3-sikloheksadiene donii§
turmek igin stereoozgii bir yontem onerebilir misiniz?
^ A bilesjgi isitildiginda tepkime kan§imindan B bilesjgi izole edilebilir. Burada ardar-
da iki elektrosiklik tepkime meydana gelir; birincisi bir 4 7r-elektron sistemi, ikin-
ci ise bir 6 7r-elektron sistemi icerir. Her iki elektrosiklik tepkimeyi gosteriniz ve
ara uriinun yapismi yazimz.
G.3 SiKLOKATILMA TEPKIMELERi
Aiken ve polienlerin, iki molekiiliin biribirine katilarak halkali iiriinler verdigi pek cok
tepkimesi vardir. Bu tepkimelere siklokatilma tepkimeleri denir.
Aiken
Dien
M— D
Aiken
Aiken
(dienofil)
Siklobiitan
[2 + 2] siklokatilmasi
[4 + 2] siklokatilmasi
Sikloheksen
(katilma iirunu)
Kimyacilar siklokatilma tepkimelerini her bir bile§ende i§e kan§an n elektronlarmi
sayarak siniflandinrlar. Iki alkenin bir siklobiitan verdigi tepkime [2 + 2] siklokatilma
tepkimesi, bir dien ile bir alkenin bir sikloheksen olu§turdugu tepkime [4 + 2] sikloka-
tilma tepkimesi olarak adlandinhr. [4 + 2] siklokatilma, Altbolum 13.11'de ogrendigi-
miz Diels- Alder tepkimesi oldugundan, bize yabanci degildir.
Siklokatilma tepkimeleri, a§agidaki dzellikleri bakimindan elektrosiklik tepkimele-
re benzerler:
1. Sigma ve pi baglari birbirine donu§iirler.
2. Siklokatilma tepkimeleri, basjama igin yalnizca isi veya i§ik gerektirir.
3. Uyumlu siklokatilmalann mekanizmalan radikaller ve iyonik ara iiriinler igermez.
G.3 Siklokatilma Tepkimeleri 1067
4, Baglar, halkah bir gecis_ hali iceren uyumlu tek bir basamakta olu§ur ve kirilir.
5. Siklokatilma tepkimeleri oldukca stereoozgiidur.
Umabilecegimiz gibi, uyumlu siklokatilma tepkimeleri bir ba§ka onemli yonden de
elektrosiklik tepkimelere benzerler: Etkile§en molekuler orbitallerin simetri elemanlan,
onlann stereokimyasim aciklamamiza imkan verir. Etkile§en molekuler orbitallerin si-
metri elemanlan, aynca, siklokatdma tepkimeleri hakkmda yaptigimiz diger iki gozle-
mi de aciklamamizi saglar:
1. Fotokimyasal [2 + 2] siklokatilma tepkimeleri kolayca gercekle§irken lsisal [2 +
2] siklokatilma tepkimeleri ancak sjddetli ko§ullarda meydana gelir. lsisal [2 + 2]
siklokatdmalari uyumlu bir i§lem iizerinden degil radikalik (ya da iyonik) mekanizma-
lar iizerinden yiiriirler.
2. lsisal [4 + 2] siklokatilma tepkimeleri kolay, fotokimyasal [4 + 2] siklokatilma
tepkimeleri ise zor gerceklesjr.
G.3A [2 + 2] Siklokatilmalan
Incelememize, iki eten molekulunun [2 + 2] siklokatilmasinm bir siklobiitan molekulii
verdigi tepkimeyle ba§layahm.
CH 2 H 2 C— CH 2
" CH 2 H,C— CH 2
Bu tepkimede iki it bagimn iki a bagina d6nu§tugiinii gormekteyiz. Acaba bu d6nu§iim
nasd ger9ekle§ir? Bu soruyu cevaplamamn bir yolu, tepkimeye girenlerin simr orbital-
lerini incelemektir. Simr orbitalleri, tepkimeye girenlerden birinin HOMO'su, digerinin
LUMO'sudur.
Iki eten molekulunun bir siklobiitan molekiiliine uyumlu isisal d6nii§iimunun olasi-
liklanni incelersek simr orbital etkilesimlerinin nasd rol oynadiklanni gorebiliriz.
Isisal tepkimelerde molekiiller temel halde tepkimeye girerler. Etenin temel hal or-
bital diyagrami a§agidaki gibidir.
99
CH 2 — CH 2 n * lumO
Kar§itbaglayici
orbital
9J
CHo— CHo — "— TtHOMO
Baglayaci
orbital
Etenin temel hali
Temel haldeki etenin HOMO'su 7r orbitalidir. Bu orbital iki elektron icerdigin-
den diger eten molekiiliinun bo§ molekiiler orbitali ile etkile§ir. Temel haldeki etenin
LUMO'su, ku§kusuz, 77*'dir.
1068 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri
Kar§itbaglayici
etkilesim
-X-
Bir eten
molekiiluniin
HOMO'su
n
CH 2
CH,
Ba§ka bir eten
molekuliinun
LUMO'su
Simetri yasakh
Yukandaki diyagramda goriildiigii tizere, bir eten molekiiluniin n orbitali, diger bir
eten molekiiliiniin re* orbitali ile. her iki karbon arasinda da bag olu§turacak §ekilde 6r-
tii§emez. Cunkii iistteki karbon atomlarinin orbitalleri zit i§aretlidir. Bu tepkimenin si-
metri yasakh oldugu soylenir. Bunun anlami nedir? Bunun anlarm, etenin lsisal (veya
temel halde) uyumlu siklokatilma veremeyecegidir. Bu sonuc deneysel olarak da bulu-
nabilir; etenin lsisal siklokatilmasi, oldugunda, uyumlu degildir ve radikal mekanizma-
lan iizerinden yiiriir.
Diger olasihk — fotokimyasal [2 + 2] siklokatilmasi — hakkinda ne diyebiliriz? Bir
eten molekulu uygun dalga boyunda bir i§ik fotonu sogurursa bir elektronu 77' den 77* 'a
atlar. Bu uyanlmi§ eten molekiiliiniin HOMO'su 7r*'dir. A§agidaki diyagram, uyanlmi§
haldeki bir eten molekiiliiniin HOMO'su ile temel haldeki bir eten molekiiluniin LU-
MO'su arasindaki etkiles.meyi gostermektedir.
Baglayici
etkilesim
•s»a
CH, .
CH,
Simetri izinli
Uyanlmis.
haldeki bir eten
molekiiluniin
HOMO'su
Baglayici
etikile§im
Temel haldeki
bir eten
molekiilun
LUMO'si
Burada her iki CH 2 grubu arasinda baglanma miimkundiir. Ciinkii orbitallerin aym
i§aretli loblan kar§i kar§iya gelmektedir. Aynca tarn ili§kilendirme diyagramlan da fo-
tokimyasal tepkimenin simetri izinli oldugunu ve uyumlu bir mekanizma iizerinden ko-
layca yiiriimesi gerektigini gostermektedir. Zaten deneysel olarak gozledigimiz de budur:
Eten: fotokimyasal siklokatilma tepkimesini kolayca verir.
Etenin [2 + 2] siklokatilmasi icin verdigimiz analiz biitiin alkenlerin [2 + 21 siklo-
katilmalan i5in de yapilabilir. Qiinkii biitiin alkenlerin de 77 ve 7r* orbitallerinin simet-
ri elemanlan eteninkilerle aynidir.
Problem G.9 >
A§agidaki uyumlu siklokatilma tepkimelerinden hangi urunlerin olu§masim bekler-
siniz? (Stereokimyasal formullerini de yaziniz.)
hv
(a) 2 m-2-Buten — ►
(b) 2 trans-2-Biiten ►
A§agidaki tepkimede ne oldugunu gosteriniz.
G.3 Siklokatilma Tepkimeleri 1069
< Problem G.IO
hv
G.3B [4 + 2] Siklokatilmalan
Uyumlu [4 + 2] siklokatilmalan — Diels-Alder tepkimeleri — msal tepkimelerdir. Orbi-
tal etkile§imleriiiin goz online alinmasi bu olayin iyice anla§ilmasina imkan verir. Bu-
nu gormek icin, §ekil 6.3'te gosterilen diyagrami ele alalim.
HOMO
*2
(dien)
LUMO
71"'
(dienofil)
C C
+
Baglayici etkile§im
(simetri izinli)
C C
Baglayici etkilesim
(simetri izinli)
(b)
LUMO
¥3
(dien)
HOMO
K
(dienofil)
Sekil 6.3 Isisal [4 + 2] sikloka-
tilmasi icin iki simetri izinli et-
kilesjm. (a) Dienin HOMO'su ile
dienofilin LUMO'su arasindaki
baglayici etkilesjm. (b) Dienin
LUMO'su ile dienofilin HO-
MO'su arasindaki baglayici et-
kilesjm.
§ekil G.3'te gorulen orbital ortiismesinin her iki §ekli de baglayici etkile§imlere ne-
den olur ve bu ikisinde de tepkimeye girenler temel haldedir. Dienin temel halinde iki
elektron i/^'dedir (HOMO'sunda). §ekil G.3a'da gorulen 6rtii§me bu iki elektronun di-
enofilin LUMO'suna (7r*'a) kaymasina izin verir. §ekil G.3//deki 6rtii§me ise her iki
elektronun, dienofilin HOMO'sundan (it) dienin LUMO'suna {ip%) akmasim saglar. Bu
isisal tepkimenin simetri izinli oldugu soylenir.
Diels-Alder tepkimesinde dienofilin konfigiirasyonunun korundugunu Altboliim
13.1 1 'de gordiik. Diels-Alder tepkimesi genellikle uyumlu oldugundan, tepkime, dienin
konfigiirasyonunun korunumuyla yiiriir.
Dienofilin
konfigiirasyonunun
korunmasi
H-
H-
R
R
Dienin
konfigiirasyonunun
korunmasi
1070 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri
Problem G.I I >
A§agidaki tepkimelerden hangi iiriinlerin olu§masini beklersiniz?
Ozel Konu
H
£evremizdeki
Organik Halojenurler ve
Organometalik Bile§ikler
DDT.
H.I BOCEK OLDUROcO (INSEKTiSIT)
Organik Halojenurler
Bocek oldiirme ozelligi ta§iyan DDT'nin 1942'de ke§finden beri, boceklerle mucadele
amaciyla yeryiiziine a§in miktarda klorlanmi§ hidrokarbon serpilmi§tir. Bu islem ba§lan-
gi?ta, ozellikle sitma ve tifiis hastaliklanni ta§iyan boceklerin yer yiiziinde azalmasina
neden olmu§tur. Fakat, zamanla, klorlu hidrokarbonlann bu kadar yogun kullamlmasi-
nin korkunc derecede zararh yan etkileri oldugunu anlamaya ba§ladik. Klorlu hidrokar-
bonlar genelde oldukca kararh bile§iklerdir ve gevrede dogal yollarla parcalanmalan 50k
yava§tir. Bu nedenle, kloroorganik bocek olduriiciiler dogada ydlarca degi§meden ka-
lirlar. Boyle kararli bocek zehirlerine "sert" bocek zehirleri denir.
Klorohidrokarbonlar yagda coziinen bile§iklerdir ve pek cok hayvanin yag dokula-
nnda birikebilirler. Gida zinciri, planktondan kiigiik baliga, oradan biiyiik baliga ve ku§-
lara ? oradan da insanlar dahil. geli§mi§ hayvanlara kadar gittiginden, her basamakta
kloroorganik bile§iklerinin dogadaki deri§imi artma egilimindedir.
Bir klorohidrokarbon olan DDT, ucuz ciki§ maddeleri, klorobenzen ve trikloroase-
taldehitten sentezlenir Tepkime asit katalizlidir.
2 CI
Q> + hccci, -^ a-^Q)-^-^)-
ci
cci^
DDT
[l,U-trikloro-2,2-
bis(/?-klorofenil)etan]
DDT'nin dogadaki ba§lica bozunma uriinii DDE'dir.
Ck ><S /~\ ^Cl
CI CI
DDE
[l,l-dikloro-2,2-
bis (/7-klorofenil ) eten]
1071
1072 Ozel Konu H / £evremizdeki Organik Halojeniirler ve Organometalik Bile§ikler
Tahminlere gore diinya ekosistemine yakla§ik 0,5 milyon ton DDT serpilmi§tir.
DDT'nin bozunmasindan olu§an DDE'nin, pek 50k ku§un yumurta kabugunun
olu§umunu etkiledigi belirtilmektedir. DDE, yumurta kabugunun olu§umunda kullanilan
kalsiyumun saglanmasini kontrol eden karbonik anhidraz enzimini inhibe eder. (Karbonik
anhidrazin diger onemli bir rolii ic.in Boliim 3 giri§ine bakiniz.) Sonu? olarak, yumurta
kabugu 50k kolay kinlrr ve kulucka sonuna kadar dayanamaz. 1 940'h yillarm sonlarmda
kartal, dogan, §ahin niifusunda korkung bir azalma g6rulmu§tur. DDT'nin bunun ba§lica
sorumlusu oldugu hakkmda §iiphe azdir.
DDE insanlann yag dokulannda da birikir. insanlar orta diizeyde DDE'yi kisa siire
i9in tolere ederlerse de uzun surede ne olacagi kesin degildir.
Diger sert bocek oldiiriiculer aldrin, dieldrin ve klordandir. Aldrin, heksaklorosiklo-
pentadien ve norbornadienin Diels-Alder tepkimesi ile iiretilir.
CI
Heksakloro-
siklopentadien
cii
Norbornadien
Aldrin
Klordan, heksaklorosiklopentadien ve siklopentadienin Diels-Alder katilma urununde-
ki siibstitiient ta§imayan ikili bagina klor katilarak elde edilir. Dieldrin ise aldrindeki
ikili bagi epoksite donu§lurerek yapilabilir. (Bu tepkime dogada da meydana gelir.)
Klordan
Aldrin
Dieldrin
1970'lerde ^!evre Koruma Kurulu (EPA), insan sagligina bilinen ve ku§kulanilan zarar-
lan nedeniyle DDT, aldrin, dieldrin ve klordan kullanimini yasaklami§tir. Biitiin bu bi-
lesjklerin kansere neden oldugu samlmaktadir.
H.2 Herbisitler Olarak Organik Halojenlirler 1073
DDT'nin klorobenzen ve trikloroasetaldehitten siilfiirik asilli ortamda sentezi iki -K Problem H. I
elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesi iigerir. Birinci elektrofilik yer degi§-
tirme tepkimesinde elektrofil. protonlanmis, triklorosetaldehittir. ikincisinde ise elekt-
rofil bir karbokatyondur. DDT"nin olu§um mekanizmasini yaziniz.
DDT'in DDE'ye ddnu§iimunde igerilen tepkime tiirii nedir?
< Problem H.2
Mireks, kepon ve lindan, kullanimi yasaklanmis, sert bocek bldufiiciilerdir.
ci _. ci
ci>— /U c
Mireks
Kepon
Lindan
H.2 Herbisitler Olarak Organik Halojenurler
Diger klprlanmi§ organik bile§ikler yabani ol miicadelesinde genis, olarak kullanilmis-
lardrr. Asagida verilen 2,4-D ve 2,4,5-T bunlara iki omektir.
CI
OCH,CO ? H
OCH,CO,H
CI
2,4-D
(2,4-diklorofenoksi-
asetik asit)
CI
2,4,5-T
(2,4,5-triklorofenoksi-
asetik asit)
Bu iki bile§ik Vietnam Sava§f nda Hindi^ini'nin balta girmemi§ oranlannda yaprak
dokiicu olarak 90k miktarda kullanilmi§tir. 2,4,5-T'nin bazi brneklerinin bir teratojen
(bir doliit bozucu madde) oldugu g6rulmii§tiir. Bu teratojenik etki ticari 2,4,5-T i9erisinde
safsizlik olarak bulunan 2,3,7, 8-tetraklorodibenzodioksin bile§iginden kaynaklanmak-
tadir.Aynca, 2, 3,7, 8-tetraklorodibenzodioksin 90k zehirlidir, brnegin. siyaniir iyonun-
dan, strikninden ve sinir gazlanndan bile daha zehirlidir.
Ck /\ /0\ /\ XI
CI
a
2,3,7,8-Tetraklorodibenzodioksin
(TCDD'de denir)
Bu dioksin cdduk^a da kararlidir; 9evrede bozunmadan kalrr ve yagda 96ziinme bzel-
liginden dolayi besin zincirine katilabilir. Oldiirucii miktann altindaki miktarlarla alin-
diginda klorakne denilen cildi 9irkinle§tiren bir haslahga yol a9ar.
1976 Temmuzunda italya'nin Seveso kentindeki bir kimyasal fabrikada meydana ge-
len bir patlama sonucu, atmosfere yakla§ik 10-60 kg arasinda dioksin kac,mi§tir. Fabri-
1074 Ozel Konu H / Cevremizdeki Organik Halojenurler ve Organometalik Bilesjkler
ka a§agidaki yontemi kullanarak 2,4,5-triklorofenol (2,4,5-T iiretiminde kullanilir) iiret-
mek igin anla§ma yapmisti.
CI CI CI
NaOH, CHjOH
16()°C
ONa
H,0"
OH
Sodyum 2,4,5-
triklorofenoksit
2,4,5-
Triklorofenol
CI CI CI
1,2,4,5-
Tetraklorobenzen
Birinci tepkimede sicaklik 50k dikkatli kontrol edilmelidir, yoksa, tepkime kan§i-
minda dioksin olu§ur:
Ck /\ /CI NaO^ /\ /CI Ck x\ /Ck /\ /CI
CI
ONa
CI
-2 NaCl
CI
CI
o
o
CI
italyan fabrikasinda sicakhgin kontrolden c,iktigi, bunun da basincin artmasina yol
a9tigi anla§ilmaktadir. Bunun sonucu olarak basin? vanasi acilmis, ve atmosfere triklo-
rofenil ve dioksin bulutu yayilmi§tir. Pek cok yabani ve evcil hayvan 61mii§, pek 90k
insan, ozellikle ?ocuklar agir deri hastahklanna yakalanmisttr.
Problem H.3 >■ (a) Orto ve para klor atomlannm, katilma-aynlma yoluyla meydana gelen niikle-
ofilik yer degistirme tepkimesi icin yeterli elektron gekme giiciine sahip olduklanni
ve aromatik halkayi yeteri kadar etkinle§tirdiklerini varsayarak, 1, 2,4,5 -tetrakloro-
benzenin sodyum 2,4,5-triklorofenoksite donii§mesi i^in uygun bir mekanizma ta-
sarlayiniz. (b) Aym i§lemi 2,4,5-triklorofenoksitin Altboliim H.2'deki dioksine
d6nu§iimii igin de yapiniz.
Problem H.4 >• 2,4,5-T, sodyum 2,4,5-triklorofenoksitin sodyum kloroasetat (ClCH 2 COONa) ile
etkile§tirilmesiyle elde edilir. (Bu i§lemde once 2,4,5-T'nin sodyum tuzu olu§ur ve
sonra bunun asitlendirilmesiyle 2,4,5-T meydana gelir.) Sodyum 2,4,5-triklorofe-
noksitin ClCH 2 COONa ile tepkimesinin mekanizmasi ne tip bir mekanizmadir? Tep-
kime denklemini yaziniz.
H.3 MiKROP OLDOrOCU MADDELER (GERMiSiTLER)
2,4,5-Triklorofenol, heksaklorofen iiretimi igin de kullanilir. Heksaklorofen bir mikrop
oldurucii maddedir ve sabunlarda, §ampuanlarda, deodorantlarda, agiz yikama sularmda,
tra§ losyonlannda ve diger pek 90k iiriinde yaygm olarak kullanilmaktadir.
OH OH
Ck ^\ .CH,s /k /CI
CI CI
CI CI
Heksaklorofen
Heksaklorofen deriden degi§iklige ugramadan sogurulur ve deney hayvanlan ile yapi-
lan denemeler onun bey in hasarma yol agtigini gostermektedir. Heksaklorofenin temiz-
H.6 Organometalik Bile§ikler 1075
lik madelerinde ve kozmetiklerde kullanimi 1972'den soma ABD'de Gida ve \\aq Y6-
netimi tarafindan yasaklanmi§tir.
H.4 POLIKORLANMI§ BiFENILLER, (PCB'LER)
Poliklorlanmi§ bifenil kan§imi 1929'dan sonra iiretilmi§ ve ticari olarak kullanilmi§tir.
Bu kan§imlarda, numaralanmis, konumlann (a§agidaki yapiya bakiniz) herhangi birile-
rinde klor atom Ian iceren bifeniller bulunabilir. Boylece toplam 210 bi1e§ik miimkiin-
diir. Tipik bir ticari kan§imda 50 kadar farkli PCB bulunabilir. Kan§imlar genellikle
klor iceriklerine gore siniflandinlirlar. Birgok endiistriyel kan§im %40-60 klor i9erir.
6 6'
Bifenil
Poliklorlanmi§ bifeniller 50k cesjtli kullanim alanlanna sahiptirler. Kapasitorlerde,
termostatlarda ve hidrolik sistemlerde isi degi§tirici maddeler olarak; polistiren kahve
kaplannda, dondurulmus, yiyecek gantalannda, ekmek po§etlerinde, emziklerde plastik-
le§tirici olarak kullamlmi§lardir. Bunlar aynca, matbaa miirekkeplerinde, karbonsuz kar-
bon kagitlannda ve mum olarak, metal dokiimii icin yapilan kahplarda da
kullanilmi§lardir. 1929 ile 1972 yillan arasinda yakla§ik 500.000 ton PCB uretilmi§tir.
Qevreye yayilmasi asla istenmemekle birlikte, PCB'ler, belki de diger herhangi bir
kimyasaldan daha fazla, 90k yaygin cevre kirleticisidir. Dunyanin her yerindeki yagmur
suyunda, pek 90k bahk, ku§ ve diger hayvan tiirlerinde (kutup ayilan dahil) ve insan
dokulannda tespit edilmi§lerdir.
Poliklorlanmi§ bifeniller olduk9a dayamkli maddelerdir, yagda 96ziinerek besin zin-
cirinde birikme egilimine sahiptirler. Ornegin, PCB ile kirlenmi§ sularda beslenen ba-
lik, 9evresindeki suya gore 1000-100.000 kat daha fazla PCB ta§ir ve bu balikla beslenen
ku§larda bu seviye 90k daha yuksektir. PCB'lerin zehirliligi her iki kan§imm bile§imi-
ne baghdir. PCB ile olan en geni§ insan zehirlenmesi 1968'de Japonya'da meydana gel-
mis,, bu olayda, kazaran PCBler ile kirlenmi§ yagla pi§irilen yemekleri yiyen yakla§ik
1000 insan zehirlenmi§tir. PCB 'den kurtulmanin muhtemel bir yontemi i^in "PCB'nin
Bakteriyel Dehalojenlenmesinin Kimyasi"na (Altboliim 21.11) bakiniz.
1975'e kadar PCB i9eren endiistriyel atiklann Hudson Nehrine atilmasi yasaldi.
1972'de EPA, atiklann su yollanna dogrudan dokulmesini yasakladi ve 1972'den beri
de PCB'lerin iiretimi, i§lenmesi ve dagitimi yasaktir.
H.5 POLiBROMOBiFENiLLER (PBB'LER)
Polibromobifeniller PCB'lerin brom benzerleridir ve alev geciktiriciler olarak kullani-
hrlar. 1973'de Michigan 'da, bir kimya §irketindeki bir hata, PBB'lerin c;ift9ilere satilan
hayvan yemlerine kan§masina yol agti. Yanh§lik farkedilinceye kadar binlerce besi
danasi, domuz, pili9 ve koyun etkilendi ve zorunlu olarak imha edildi.
H.6 Organometalik Bilesjkler
Organometalik bile§ikler, birka9i di§inda zehirlidir (Ozel Konu I'ya bakiniz). Zehirli-
ligin derecesi geni§ 6l9iide organometalik bile§igin niteligine ve metalin cinsine 90k bag-
1076 Ozel Konu H / Qevremizdeki Organik Halojenorler ve Organometalik Bile§ikler
lidir. Arsenik, antimon, kur§un ve civanin organometalik bile§ikleri, bizzat metal iyo-
nunun kendisinin oldugundan daha zehirlidir. Silisyum ve onun cogu inorganik bile§igi
zihirli olmadigi halde organik silisyum bile§iklerinin bazilan zehirlidir.
Yirminci yiizyilin ba§lannda organoarsenik bile§iklerinin canh organizmalan bldii-
riicii etkilerinin kesfedilmesi Paul Ehrlich'in kemotorapi cahsmalanna ba§lamasini sag-
ladi. Ehrlich, konukcu hiicrelerden daha 90k, hastaliga yol agan mikroorganizmalara kar§i
daha fazla zehir etkisi gbsterebilecek olan "sihirli mermiler" dedigi bile§ikleri ara§tir-
di. Ehrlich'in ara§tirmalan, Salvarsan ve Neosalvarsan adi verilen, spirochetes (yani fren-
gi) ve trypanosomes (yani uyku hastaligi) hastahklanmn tedavisinde ba§anyla kullanilan
iki organometalik bilesjgin geli§tirilmesini sagladi. Salvarsan ve Neosalvarsan, bu has-
tahklarm tedavisinde uzun siire kullamlmadi; bunlar, giivenli ve daha etkili antibiyotik-
lerle yer degi§tirdi. Bununla birlikte Ehrlich'in arasUrmasi kemoterapi gali§malannm
ba§lamasina neden oldu (Altbbliim 25.11).
Gercekte pek 90k organizma organometalik bile§ikler sentezler ve bu ke§if ekolo-
jik bakimdan korkutucudur. Civa metali zehirlidir fakat etkin degildir. Ge9mi§te, ton-
larca civa metali igeren endiistriyel atik higbir i§leme tabi tutulmadan dogrudan gollere
ve akarsulara birakilrm§tir. Civa zehirli oldugundan. bakteriler kendilerini korumak ama-
ciyla civa metalini metilciva iyonlanna (CH 3 Hg 1 ) ve dimetiiciva [(CH 3 ) 2 Hg] gazina do-
nii§turiirler. Bu organik civa bile§ikleri de baliktan insana kadar besin zincirine (bazi
degi§ikliklerle) katihr ve metilciva iyonlan, sinir hiicrelerine etki ederek bliime neden
olurlar. 1 953-1964 yillan arasinda Japonya Minamata'da iki ki§i, metilciva bile§ikleri
igeren bahk yedikleri igin zehirlenmi§lerdir. Arsenik de organizmalar tarafmdan metil-
lenerek zehirli dimetilarsine, (CH 3 ) 2 AsH, dbnu§turiiliir.
Klorlanmi§ hidrokarbonlann, civa metillenmesine neden olan biyolojik tepkimeleri
onlemesi §a§irticidir. Organoklor pestisitleri ile kirlenmis. gbllerde civa metillenmesi be-
lirgin derecede azalmaktadn. Bu iki cevre kirleticisinin etkile§imi bir bakima olumlu
ise de, kar§i kar§iya kaldigimiz gevre sorunlanmn karma§ikhgim belirtmesi bakimindan
gok bnemlidir.
Tetraetilkurs.un ve diger alkilkur§un bile§ikleri 1923 'ten beri benzinde vuruntu bn-
lemek igin kullamlmakladir. Artik bu bile§iklerin benzine katilmalan yava§ yava§
birakilmakla birlikte, §imdiye degin atmosfere yakla§ik 500 milyar kg kur§un salinmi§tir.
Kuzey yarimkiirede yer kiirenin her bir metrekaresine, benzinin yanmasi nedeniyle 10
mg kur§un serpilmi§tir. Sanayile§mi§ ulkelerde metrekareye verilen kur§un miktari,
muhtemelen bunun yiizlerce katidir. Kur§unun bilinen zehirliliginden dolayi, bu durum
biiyiik bir sorundur.
Ozel Konu
I
Geq§ Metalli
Organometalik Bile§ikler
Ferrosen
I.I GiRi§
Son yillarda en yogun ara§tirmalarin yapildigi kimyasal ara§tirma alanlanndan biri, bir
organik grubun karbon atomu ile bir geci§ metali arasinda bag iceren bile§ikler iizerin-
de yapilan 9ali§malardir. Bu alan, organik kimya ile anorganik kimyanin bir kesi§me
noktasidir ve organometalik kimya adini alir. Organometalik kimya, organik sentezler-
de 90k onemli uygulama alanina sahiptir. Bu ge9i§ metalli organik bile§iklerin 90gu,
olaganiistii se^iciligi olan katalizorler olarak davranir.
Ge9i§ metalleri, elementel halde ya da onemli bile§iklerinde kismen dolu d (ya da/)
kabuklan igeren elementler olarak tammlamrlar. Organik kimyacilann en 90k ilgilen-
dikleri ge^ig metalleri §ekil I.l'de verilen periyodik 9izelgenin ye§il ve san renkli
kisimlannda gorulmektedir. Ge9i§ metalleri, ligandlar denilen 9e§itli molekul ya da
1/IA
1
H
1,00797
2/IIA
3
4
Li
Be
6,941
9,01218
11 12
NaMg
22,98977
24,305 1 3/HIB
4/IVB 5/VB 6/VIB 7/VIIB 8/VIIIB 9/VIIIB 10/VIIIB 11/IB 12/IIB
19
20
21
22
23
24
25
26
27 28
29
30
K
Ca Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co Ni
Cu
Zn
39,098
40,08 : 44,9559
47,90
50.9414 1 51,996
54,9380
55,847
58,9332
58,71
63.546
65,38
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Rb Sr Y
Zr
Nb Mo Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
85,4678
87,62 88,9059
91,22
92,9064 ' 95,94 98,9062
101,07
102,9055 106,4
107,868
112,40
55
56 57
72
73 74
75
76
77 78
79
80
Cs
Ba La
Hf
Ta W
Re
Os
Ir Pt
Au
Hf?
132,9054
137,34 j 138,9055
178,49
180,9479
183,85
186,2
190,2
192,22 | 195,09
196,9665
200,59
1
3
5 6 7
Degerlik elektronlan
9
10
11
12
§ekil 1. 1 Onemli geci§ elementleri periyodik cizelgenin vosil ve sari renkli kisimlannda go-
rulmektedir. En altta, her bir elementin degerlik elektronlarimn (s ve b) toplam sayisi ve-
rilmistir.
1077
1078 Ozel Konu I / Gegi§ Metalli Organometalik Bile§ikler
graplarla tepkimeye girerler ve gegi§ metali komplekslerini olu§tururlar. Bir kompleks
olu§umunda, ligandlar metalin bo§ orbitallerine elektron verirler. Metal ile ligand
arasindaki bagin kuvveti 90k zayiftan, 90k kuvvetliye kadar degisjr. Bu baglar kova-
lenttir fakat 90gunlukla olduk9a polar karaktere sahiptir.
Ge9i§ metal kompleksleri metale ve onu saran ligandlann sayisma gore 9e§itli
geometrilere sahip olabilirler. Ornegin, sodyum dort ligandh kompleksler olu§turur ve
hare duzlemd'ir. Ote yandan rodyum. bes ya da alti ligandla da kompleksler olu§turabilir
ve U9gen bipramit ya da bir diizgun sekizyiizlii verir. Bu tipik §ekiller a§agida, ligandi
belirtmek i^in L harfi kullamlarak gdsterilmi§tir.
L L L
L //„ 0i >>X *L J-\ I I ...-*
^Rh^I ^Rh— L L— Rh— L
l l l 1 y \
L L L
Kare diizlem Uygen bipiramit Diizgiin sekizyiizlii
rodyum kompleksi rodyum kompleksi rodyum kompleksi
1.2 Elektron Sayimi.
I8-Elektron Kurali
Ge9i§ metalleri de daha once goriilen elementler gibi, bir soygazin elektron dagilimi-
na sahip olduklannda en kararlidirlar. Bu metaller, s ve p orbitallerinden ba§ka, be§ d
orbitali (bunlar 10 elektron alabilirler) i9erirler. Bu nedenle, ge9i§ metallermin soygaz
konfigiirasyonu, karbon, azot, oksijen ve benzerleri gibi 8 degil, 18 elektronludur. Bir
ge9i§ metali kompleksinin metal atomu 18 degerlik elektronuna sahipse koovdinasyon
bahmmdan doymu§tur denir.*
Bir kompleksteki her geci§ metalinin degerlik elektronlan sayisini belirleyebilmek
ic;in, element haldeki metalin degerlik elektronlannin toplan sayisini (bkz. §ekil 1.1) ah-
nz ve bu sayidan kompleksteki metalin yukseltgenme basamagini 9ikarinz. Bu i§lem
bize d elektronlan sayisini, d", verir. Bir metalin yukseltgenme basamagi, biitun ligand-
lar (Cizelge 1.1) uzakla§tinldigmda metal iizerinde kalacak yiiktur.
. _ elementel metalin toplam metalin kompleks i9indeki
degerlik elektronlan sayisi yukseltgenme basamagi
Daha sonra kompleksteki metalin toplam degerlik elektronlarim hesaplamak i9in rf"'e,
ligandlann tamami tarafmdan verilen elektronlann sayisini ekleriz. Bazi yaygin ligand-
lar tarafindan verilen elektron sayilan Cizelge 1. 1 'de goriilmektedir.
kompleksteki metali toplam ligandlar tarafindan
degerlik elektronlan sayisi verilen elektronlar
Simdi a§agidaki iki ornegi ele alalim ve elektron sayilanni hesaplayahm.
Ornek A Ince toz halindeki demir ile karbon monoksitin tepkimesinden olu§an bir ze-
hirli sivi olan demir pentakarbonili, Fe(CO) s , ele alalim.
* Yapilanmizda. bir metal kompleksinin ortaklasilmamis. elektron ciftlerini. gereksiz karma§ikhga yer ver-
memek icin 90gu kez gostermeyecegiz.
1.2 Elektron Sayimi. 18-Elektron Kurali
Cizelge 1 0.2 Gegi§ Metali Komplekslerindeki Yaygin Ligandlar
1079
Ligand
G6sterili§i
Sagladigi Elektron
Sayisi
Negatif yiiklii ligandlar
H
Hr
2
R
X
Aim
R:-
Xr
2
2
4
Siklopentadienil, Cp
Elektriksel olarak notr ligandlar
Karbonil (karbon monoksit)
Fosfin
o
CO
R 3 P veya
Ph 3 P
6
2
2
Aiken
\ /
C=C
/ \
2
Dien
Benzen
"Schwartz, J.; Labinger, J. A. J. Chem. Educ. 1980. 57, 170-175'ten uyarlanmi§tir.
CO
Fe + 5 CO ► Fe(CO) 5 veya
ocv
OC^
Fe— CO
CO
Demir pentakarbonil
§ekil I.l'den, elementel haldeki bir demir atomunun 8 degerlik elektronuna sahip
oldugunu gorebiliriz. Demir pentakarbonildeki demirin yiikseltgenme basamagina, komp-
lesk iizerindeki (kompleks, bir iyon degil) ve her bir CO ligandinin iizerindeki yiikiin
sifir olduguna dikkat ederek ula§abiliriz. Demir. bundan dolayi sifir yiikseltgenme ba-
samagindadir.
Bu sayilan kullanarak d" degerini ve ondan da kompleksteki demirin degerlik elekt-
ronlannin toplam sayisim hesaplayabiliriz.
d"= 8-0 = 8
degerlik elektronlarinin
toplam say,s, = * + 5(03) = 8 + 5(2) = 18
Fe(CO) 5 'te demirin 18 degerlik elektronu oldugunu ve dolayisiyla koordinasyon
bakimindan da doymu§ oldugunu goruriiz.
Ornek B Rodyumun Rh[C 6 H 5 )3P] 3 H 2 Cl kompleksini goz oniine almiz. Daha ileride
gorecegimiz gibi, bu kompleks, bazi alkenlerin hidrojenlenmesinde bir ara iirundiir.
CI T
L— Rh— H
A
L H
L = Ph,P [yani, (C 6 H 5 ),P1
1080 Ozel Konu I / Ge?i§ Metalli Organometalik Bilegikler
Rodyumun kompleksdeki yiikseltgenme basamagi + 3'tiir. (iki hidrojen atomu ve
klor atomunun her biri - 1 olarak sayihr. Trifenilfofin ligandlannin her birinin yiikti si-
firdir. Biitiin ligandlar cikanldigi zaman Rh u iyonu kalir.) §ekil 1.1 'den rodyumun ele-
mentel halde 9 degerlik elektronuna sahip oldugunu buluruz. §imdi, kompleksteki
rodyum igin d"'\ hesaplayabiliriz.
d« = 9 - 3 = 6
Kompleksteki alti ligandm her biri rodyuma iki elektron verir ve degerlik elektro-
nunun toplam sayisi 18 olur. Oyleyse, Rh[C 6 H 5 ) 3 P]3H 2 Cl kompleksinin koordinasyon
bakimindan doymu§tur.
rodyumun degerlik
elektronlannm toplam, = d " + 6 < 2 > = 6+12=18
1.3 Metalosenler: Organometalik
SANDVIC BiLE§IKLER
Siklopentadien, fenilmagnezyum bromurle tepkimeye girerek siklopentadienin Grignard
bilesjgini verir. Bu tepkime beklenmeyen bir tepkime degil, daha once gordugiimuz ba-
sit bir asit-baz tepkimesidir. Siklopentadienin metilen hidrojen atomlan benzenin hid-
rojen atomlanndan 90k daha asidiktir ve bu nedenle tepkime uriin yoniindedir.
(Siklopentadiendeki metilen hidrojen atomlannin normal metilen hidrojen atomlanndan
asidik olmasimn nedeni, siklopentadienil iyonunun aromatikligidir. Altboliim 14.7C'ye
bakiniz).
H
+ C 6 H,MgBr — -> K-pMgBr + C 6 H 6
H bL;U
Siklopentadien Fenilmagnezyum Siklopenta- Benzen
bromiir dienilmagnezyum
bromiir
Siklopentadienin Grignard bile§igi demir(II) kloriirle etkile§tirildiginde/£'/7Y?5£'/7 de-
nilen uriinii verecek bir tepkime olu§ur.
r + FeCl 2 ► (C 3 H 5 ) 2 Fe + 2 MgBrCl
Ferrosen
(siklopentadiene gore
toplam verim %71)
Ferrosen, erime noktasi 174°C olan portakal renginde bir katidir. Oldukca kararli bir bi-
le§iktir. 100°C'da sublime edilebilir ve 400°C'a kadar isitildiginda bozunmaz.
X-I§mlan analizi dahil, pek 50k gali§ma ferrosenin iki siklopentadien halkasi arasin-
da bir demir(H) iyonu ta§idigini gostermi§tir.
1.3 Metaloresenler: Organometalik Sandvic Bile§ikler 1081
Karbon-karbon bag uzunluklarimn tamami 1.40 A ve biitiin karbon-demir baglannin
uzunlugu ise 2,04 A'dur. Ferrosen gibi olan bile§ikler yapilanndan dolayi "sandvic"
bile§ikler olarak adlandinlmi§lardir.
Ferrosenin karbon-demir baglan, demir atomlannin 3d orbitalleri ve siklopentadienil
anyonlannin p orbitallerinin i^teki loblan arasindaki 6rtu§meyle olu§ur. Aynca, yapilan
daha ileri cali§malar, bu baglann; ferrosen halkalannin. demir atomundan gegen ve hal-
kalara dik olan bir eksen etrafinda serbestce donebilecek §ekilde oldugunu gbstermis.tir.
Ferrosenin demir atomu 18 degerlik elektronu ta§ir ve dolayisiyla koordinasyon
baknmndan doymu§tur. Bu elektron sayisim a§agidaki gibi hesaplayabiliriz.
Demirin elementel halde 8 degerlik elektronu vardir. Ferrosendeki yiikseltgenme ba-
samagi ise +2 dir. Buna gore, d" = 6'dir.
d* = 8 -2 = 6
Ferrosenin her bir siklopentadienil (Cp) ligandi demire 6 elektron verdiginden, de-
mirin degerlik elektronlan sayisi 18 'dir.
degerlik elektronlann
toplam sayisi
= d»+ 2(Cp) = 6 + 2(6) = 18
Ferrosen bir aromatik bile§iktir. Siilfolama ve Friedel-Craft acillemesi dahil bir cok
elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesini verir.
Ferrosenin ke§finden (1951'de) sonra benzer bir cok aromatik bile§ik sentezlenmi§-
tir. Bu tiir bile§iklere, bir simf olarak, metalosenler* denir. Zirkonyum, mangan, kobalt,
nikel, krom ve uranyum gibi cesjtli metallerden be§, alti, yedi ve hatta sekiz iiyeli halka
iceren metalosenler sentezlenmi§tir.
Metal karbonilleri kullanilarak yari-sandvi9 bile§ikleri de elde edilmi§tir. Bunlarin
birka^i a§agida verilmi§tir:
Siklobiitadien demir
trikarbonil
Siklopentadienilmangan
trikarbonil
CO
Benzen krom
trikarbonil
Siklobiitadien in kendisi kararli olmadigi halde, siklobiitadien demir karbonil
kararlidir.
Yukanda verilen yan-sandvic. bile§iklerinin her biri koordinasyon bakimindan ■<
doymu§tur. Bunun dogrulugunu her bir kompleksteki metal icin degerlik elektron
sayilanni hesaplayarak gbsteriniz.
Problem I.I
* Ernst o. Fischer (Teknik Universite, Miinih) ve Geoffry Wilkinson (Imperial Kolej. Londra). organometa-
lik sandvic bile§iklerinin (veya metalosenler) kimyasi iizerine (birbirlerinden bagimsiz olarak) yaptiklan oncii
fali§malari ifin 1973'te Nobel Odiilii kazandilar.
1082 Ozel Konu I / Gegi§ Metalli Organometalik Bile§ikler
1.4 GE£I§ METALi KOMPLEKSLERININ
TEPKiMELERI
Organik gecis, metali bile§iklerinin kimyasal ozelliklerininin pek gogu, meydana gelen
tepkimelerin mekanizmalanm izleyebilirsek daha anla§ihr hale gelecektir. Bu mekaniz-
malar, cogu kez, her bir geci§ metali kompleksine digii temel bir tepkime tipini temsil
eden tepkimelerin siralanmasindan daha fazla bir sey degildir. §imdi burada iic temel
tepkime tipini inceleyelim. Her bir durumda, bir alkenin Wilkinson katalizorii denilen
bir katalizor kullamlarak yapilan hidrojenlenmesinde meydana gelen basamaklan kul-
lanacagiz. Daha sonra (Altbblum 1.5'te) hidrojenlenme mekanizmasini bir biitiin olarak
inceleyecegiz.
1. Ligand Ayn§masi-Birle§mesi (Ligand Degi§imi). Bir gegi§ metali bir ligand
kaybedebilir (ayn§mayla) ve ba§ka bir ligand baglayabilir (birle§meyle). Bu olay-
da bir ligand degisimi meydana gelir. Ornegin, Ornek B'de ele aldigimiz rodyum
kompleksi bir alken ile (bu ornekte eten ile) a§agidaki gibi tepkimeye girebilir.
¥ 1 " T
I /* I / CH,
H— Rh— L + CH,=CH, «=* H— Rh« H " + L
/ I / I CH 2
L CI L CI
L = Ph,P [yani, (C 6 H S ),P]
Bu tepkime iki basamaklidir. Birinci basamakta, trifenilfosfin ligandlanndan biri
aynlir. Bu, rodyumun, yalmzca 16 elektrona sahip ve bu yiizden koordinasyon
bakimindan doymamis, bir kompleksinin olu§masina yol acar.
H , H
I ^ I *L
H— Rh— L *=* H— Rh" + L
<r I l
L CI CI
(18 elektron) (16 elektron)
L = Ph,P
Ikinci basamakta, rodyum yeniden koordinasyon bakimindan doygun hale gelmek
i9in alkenle birle§ir.
H
H— Rh. + CH,=CH, :
L
CI
(16 elektron)
Rodyumla alken arasindaki komplekse tt kompleksi denir. Burada alken, rodyuma
iki elektron saglar. Alkenlere, cogu kez, Ph,P:, CI- ve benzeri gibi a vericilerinden
ayirt etmek icjn 7r vericileri denir.
Yukandaki gibi bir tt kompleksi nde metalin dolu d orbital I erin den alkenin bo§
tt* orbitaline elektron verilir. Bu tiir elektron vermeye "*geri baglanma" denir.
2. Girme-^ikma Bir alken gibi doymamis, bir ligand, bir hidrojen veya bir karbon
■h— m< — H
/ 1 CH,
L CI
(18 elektron)
5.4 Gecis, Metal Komplekslerinin Tepkimeleri 1083
ile bir kompleksin metali arasindaki baga girebilir. Bu tepkimeler tersinirdir ve bu
tepkimenin tersi "cikma" olarak adlandinlir.
A§agida girme— cikmaya bir ornek verilmi§tir.
CH 3
H L CH,
girme ..>>*L
H— Rh«-J < » H— RIk
/ I CH, ? ,kma I ^ L
L CI CI
(18 elektron) (16 elektron)
Bu isjemde bir rr bagi (rodyum ile alken arasinda) ve bir a bagi (rodyum ile hid-
rojen arasinda) iki yeni a bagi (rodyum ve karbon arasinda ve karbon ile hidrojen
arasinda) ile degi§tirilir. Rodyumun degerlik elektronu sayisi sayisi 18'den 16'ya
dii§mii§tiir.
Bu girme-cikma tepkimesi stereoozgii bir yolla gercekle§ir ve M — H birimi-
nin alkene katilmasi bir sin katilma seklinde olur.
;>c=fc<1«=* v c— £ A
^ T ^ / \
M — H M H
3. Yukseltgemeli Katilma-indirgemeli Ayrilma. Koordinasyon bakimindan doy-
mamis, olan metal kompleksleri ce§itli maddelerin a§agidaki yolla* yukseltgemeli
katilmasina ugrayabilirler.
A
^M^ + A-B y" kselt g emelikatUm S -M-B
A— B maddeleri; H— H, H— X, R— X, RCO— H, RCO— X ve daha pek cok bi-
le§ik olabilir.
Yukseltgemeli katilmamn bu tipinde, kompleksteki metalin degerlik elektron-
lan sayisi ve yiikseltgenme basamagi artar. Bir ornek olarak, a§agida verilen rod-
yum kompleksine hidrojenin yiikseltgen katilmasini ele alalim (L = Ph 3 P).
L "V ...#** ^ yflkseltgen katilma . , J, .•• v " „
^Rh. +H~H^== r , " L-Rh-H
^ ^^ indirgen ayrilma S
]_. V--1 i
L CI
(16 elektron) (18 elektron)
Rh'nin yiikseltgenme Rh'nin yiikseltgenme
basamagi +l'dir. basamagi +3'tur.
tndirgemeli ayrilma, ytikseltgenmeli katilmamn tersidir. §imdi bu bilgilerin i§i-
ginda, geci§ metali komplekslerinin organik sentezlere uygulani§inin bir kac ilginc
ornegini inceleyelim.
* Koordinasyon bakimindan doymus. kompleksler de yiikseltgemeli katdmaya ugrayabilirler.
1084 Ozel KOnu I / Gegi§ Metalli Organometalik Bile§ikler
1.5 HOMOJEN HiDROJENLEME
Buraya kadar gordiigumiiz biitiin hidrojenleme isjemleri heterojen ortamlarda yapilmak-
taydi. Tepkime ortaminda iki faz vardir. Biri absorplanmi§ hidrojen i^eren kati katali-
zoriin (Pt, Pd, Ni, vb.) kati fazi; digeri ise doymami§ bilesigi iceren ^ozeltinin sivi fazi.
Rh[C 6 H 5 ) 3 P] 3 Cl (Wilkinson katalizorii) gibi bir ge^is metali kompleksinin kullamldigi
homojen hidrojenlemede hidrojenleme tek bir faz icerisinde, yani ?6zeltide gercekle§-
tirilir.
Alkenlerin Wilkinson katalizorii kullanilarak yapilan hidrojenlenmesi a§agidaki ba-
samaklar iizerinden yiiriir (L = Ph 3 P).
/ . Basamak
2. Basamak
4. Basamak
5. Basamak
6. Basamak
rRh,
***L
M
*L
CI
(16elektron, Rh 1 )
? L
L— Rh— II
L CI
(18 elektron)
H
+ H— H
H
If — Rh.
L— Rh — H
A
L CI
(18 elektron, Rh 111 )
3. Basamak H— Rh
^
CI
(16 elektron)
+ CH,=CH,-
L
CI
(16 elektron)
H L
| /** CH,
H~ Rh* H
y I
L CI
( 18 elektron)
CH.,
CH,
\
CH,
H
H— Rh
L CI
(18 elektron)
CH 3
CH,
H — Rh" +L
I L
CI
(16 elektron)
CH,
I
CH a
I >L
H— Rh— L ►
L CI
CH 2
I .,*** L
H~ Rh.
I L
CI
(16 elektron)
CH,
CH,
► H— Rh— L
L CI
(18 elektron)
La
,<*>L
Rh
L^ CI
+ CH,— CH,
Yiikseltgemeli
katilma
Ligand
aynlmasi
(16 elektron, Rh 1 )
Ligand
birle§mesi
Girme
Ligand
birle§mesi
indirgemeli
ayrdma
(18 elektron)
Sonra bu basamaklar tekrarlanir.
6. Basamak katalizorii yeniden ortaya 9ikanr ve bu da diger bir alken molekuliiniin
hidrojenlenmesine yol a9abilir.
1.6 Rodyum Kompleksleri Kullanilarak Karbon-Karbon Baginin 01u§turdugu Tepkimeler 1085
Girme basamagi (4. basamak) ve indirgemeli aynlma basamagi (6. basamak) stere-
oozgu oldugundan Wilkinson katalizbrii kullanilarak yapilan bir hidrojenlemenin net so-
nucu. hidrojenin alkene sin katilmasidir. Bu durum, a§agidaki ornekte (H 2 yerine D 2
kullamlmi§tir) acikca goriilmektedir.
H
lC0 2 Et
C
+
c
'CO.Et
H
Bir c/s-alken
(dietil maleat)
D,
CO,Et
Rh(Ph,P),CI
H< /
C
Et0 2 C^ CN
H
D
D
Bir mezo bilesigi
cis-Alken yerine (bir onceki tepkimeye bakiniz) bir trans-alken kullansaydiniz "^ Problem 1.2
Wilkinson katalizorii ve D 2 ile yapilan bir hidrojenlemede hangi iiriin (ya da iirun-
ler) olu§urdu?
1.6 Rodyum Kompleksleri Kullanilarak
Karbon-Karbon Baginin Olusturuldugu
TepkImeler
Rodyum kompleksleri, gerekli olan bir karbon-karbon bagim olu§turmak i?in de kulla-
nilabilirler. A§agidaki sentez buna ornektir:
ligand
(Ph 3 P) 3 RhCl + CH 3 Li de : i?imi > (Ph 3 P),RhCH, + LiCl
0-
yiiksellgemeli
kalilma
Q. indirgemeli
J + (Ph 3 P) 3 RhI < ayr :, ma (Ph 3 P) 3 Rh(CH 3 )I
Birinci basamak bir ligand degigimidii, ligand birle§mesi-aynsmasi basamaklan uze-
rinden yuriir ve rodyumun koordinasyon kiiresine bir metil grubu girer. Sonraki basa-
mak yukseltgemeli katilmadir ve fenil grubu rodyumun koordinasyon kiiresine girer.
Son basamakta ise bir indirgemeli aynlma iizerinden, metil grubu ile benzen halkasi bir-
birine baglanir ve toluen olu§ur.
Yukandaki sentezde, komplekslerdeki rodyumun toplam degerlik elektronlan sayi- -< Problem 1.3
larim hesaplaymiz.
1086 Ozel KOnu I / Gegis Metali Organometalik Bile§ikler
Diger bir ornek a§agidaki keton sentezidir.
(Ph 3 P),Rh(CO)Cl + CH,Li " L + (Ph 3 P) 2 Rh(CO)(CH 3 ) + LiCl
1 2
(b)
O
C 6 H ? CC1
(c)
(Ph 3 P),Rh(CO)Cl + C„H 5 CCH 3 < (Ph 3 P) 2 Rh(CO)(COC fi H,)(CH 3 )Cl
3
Problem 1.4 >• 1, 2 ve 3 ile belirtilen komplekslerde rodyumun degerlik elektronlan sayisim ve
yukseltgenme basamagmi bulunuz. Sonra, (a), (b), ve (c) basamaklannin hangi tip
temel tepkime (yukseltgemeli katilma, ligand degisjmi vb.) oldugunu belirtiniz.
A§agida verilen diger bir karbon-karbon bagi olu§umu ornegi, bu tepkimelerin ste-
reoozgii oldugunu gostermektedir.
O O
-Ph 3 P
oc N x PPh 3
(Ph 3 P) 3 Rh(CO)H + CH 3 OCC=CCOCH 3
OC.^^PPh.,
Ph,P
Rh C0 2 CH 3 ch,i
^Rh^ /C02CH3 m
Ph 3 P |
H C0 2 CH 3
H C0 2 CH 3
CH 3 . .C0 2 CH 3
> + RhI(CO)(PPh 3 ) 2
i i C0 2 CH 3
Problem 1.5 >■ Yukanda verilen sentez ic^n, mumkiin olan bir mekanizmayi aynntilanyla veriniz.
Her bir basamagin hangi temel tepkime tipini icerdigini belirtiniz.
Problem 1.6
Corey-Posner. Whitesides-House sentezlerinin (Altboliim 12.9) ger9ek mekaniz-
masi tarn olarak bilinmemektedir. Olasi bir mekanizma R' — X ya da Ar — X'in R 2 Cu-
Li*ye yukseltgemeli katdmasi ve ardmdan indirgenmeli aynlma uzerinden R — R'
ya da R — Ar'nin olu§masidir. Boyle bir mekanizmada bu basamaklan (CH 3 ) 2 CuLi
ve C 6 H 5 I kullanarak belirtiniz.
1.7 ViTAMiN B l2 : BiR GEgi§ Metalj Biyomolekulu
Fazla miktarda karaciger tuketiminin bir tiir oldiirucu kansizhgi onlediginin ke§fi (1926)
uzerine, B 12 vitamini denilen etkin bir madde izole edilmi§tir (1948). B, 2 vitaminin
(§ekil I.2a) ii? boyutlu yapisi. Dorothy Hodgkin tarafindan 1956 yilinda X-i§inlan 9a-
hsmalan sonucucunda aydinlatilmi§tir. (Hodgkin 1964'te Nobel Odiilii almi§tir) ve bu
karmagik molekiiliin sentezi ise 1972'de R. B. Woodward (Harvard Universitesi) ve
Bir karbon-kobalt
crbagi
NH„
HOCH,
(a)
1.7 Vitamin B, 2 : Bir Geci§ Metali Biyomolekiilii 1087
§ekil 1.2 (a) B l2 Vitamininin yapisi.
Vitaminin ticari seklinde
(siyanokobalamin), R = CN.
(b) (^ekirdekli halka sistemi.
(c) Vitaminin (5'-deoksiadenozil-
kobalamin) bijolojik olarak aktif
§eklinde 5'-deoksiadenozinin
5' karbon atomu kobalt atomuna
koordinedir. Adenin yapisi icin
Altbolum 25.2'ye bakimz.
CH 3 O O HO^
CH 3
OH OH
(0
(6)
A. Eschenmoser (isvicre Federal Teknoloji Enstitusii) tarafindan gercekle§tirilmi§tir. Bu
sentez 11 yil sUrmii§. 90 farkli tepkime yapilmi§ ve yiize yakin ara§tirmaci cah§mi§tir
B 12 Vitamini karbon-metal bagi icerdigi bilinen tek biyomolekiildiir. Bu vitaminin
kararh ticari §eklinde bir siyano grubu kobalta bagli, kobalt atomu +3 yuksellgenme ba-
samagindadir. B| 2 Vitamininin cekirdegi, ce§itli gruplar tatjiyan bir gekirdek halkadir.
Bu cekirdek halka. merkezdeki kobalt atomu, azotlanndan koordine olmu§ dort pirol
halka birimi ta§ir. Altinci ligand (§ekil I.2a'da alttaki halka) 5,6-dimetilbenzimidazol
denilen, heterohalkali bir molekulun azot atomudur.
B| 2 Vitaminindeki kobalt +2 ya da +1 yukseltgenme basamagina mdirgenebilir. Ko-
balt + 1 yukseltgeme basamaginda oldugunda B, 2 vitamini (B,, s denir) bilinen en giiclii
nukleofildir. Metanolden 10 14 kat daha giiclii bir niikleofil haline gelmistir.
Vitamin B, 2s adenozin trifosfata (Sekil 22.2) niikleofil olarak etkir ve vitaminin bi-
yolojik olarak etkin §eklini olu§turur (§ekil 1.2c).
Karbohidratlar
Hastaliklarda ve iyile§mede Karbohidrat Tanmmasi
Beyaz kan hticreleri, yaralanmaya ugrayan bir bolgeye ula§maya hazir halde dola§im
sisteminde ve dokular arasindaki bo§luklarda bulunurlar. Akyuvarlar icin en uctaki
gozciiler, sialil Lewis x asitleri olarak adlandinlan yiizeylerindeki karbohidrat gruplan-
dir. Yaralanma meydana geldiginde yaralanma bolgesindeki hiicreler, yaralanma bolge-
sini i§aretle bildiren ve sialil Lewis x asitlerini baglayan, selektinler denilen proteinleri
a^iga Qikanrlar. Akyuvarlar iizerindeki sialil Lewis" asitleri ve selektinler arasindaki
baglanma, akyuvarlann etkilenen alana yapi§masina neden olur. Akyuvarlann bu yolla
toplanmasi iltihaph bolgede bnemli bir a§amadir. Bu, enfeksiyona kar§i dogal savun-
mamizin bir pargasi oldugu kadar iyile§me siirecinin de gerekli bir kismidir. Sialil
Lewis x asidinin bir molekiiler modeli yukarida gosterilmi§tir ve yapi formiilii Altboltim
22. 16' da verilmi§tir.
1088
Devriye gezen akyuvarlann, yiizeyle-
rindeki sialil Lawis v glikoproteinleri ve
yaralanmi§ hiicredeki selektin protein-
leri arasindaki etkile§imlerle travma
bolgesine baglanmasi. Chem. Rev, 1998.
98, 833-862 (§ekil 1, s. 835).
Sialil Lewis x
glikopeptitleri
Damar
kanali
Damar
duvan
Travma
bolgesi
Akyuvarlann a§m toplanmasmdan kaynaklanan bazi hastahklar da vardir. Eklem ilti-
haplan, feeler, organ nakilleri ve ameliyatlar sirasindaki perftizyona bagh yaralanma-
lar bunlara birkac ornektir. Bu durumlarda viicut bu hiicrelerin tehdit altinda oldugunu
algilar ve buna bagh olarak iltihaplanma siirecini basjatir. Bu ko§ullarda ne yazik ki ilti-
haplanma siireci iyilikten 50k daha buyiik zarara neden olur.
istenmeyen iltihaplanma siirecinin ba§lamasini engeilemek icjin strateji, akyuvarlann
yapi§masim onlemektir. Bu, sialil Lewis" asitlerinin selektin baglayan bolgelerini kap-
atmakla miimkun olabilir. Kimyacilar bu yakla§imi ilerleterek baglanma siireci iizerine
cahsmalar icin hem dogal hem de benzeri yapay sialil Lewis' asitleri sentezlemi§lerdir.
Bu bilesikler. sialil Lewis N asidindeki. belirlemede ve baglanmada anahtar rol oynayan
fonksiyonel gruplann belirlenmesinde yardimci olmu§tur. Kimyacilar dogal sialil Le-
wis' asitlerinden daha yiiksek baglanma giicleri olan yeni bile§ikler tasarlami§ ve sen-
tezlemi§lerdir. Bunlarda tekrarlanan yapisal motifleri i^eren polimerler bu baglanma i?in
temeldir. Bu polimerik yapilar, tahmine gore, bir defada 9e§itli sialil Lewis" asidi bag-
layici bolgeleri i§gal ederler ve boylece monomerik sialil Lewis' asiti benzerlerinden
daha siki baglamrlar.
Oldukga iyi uyumlu molekiiler reaktifleri hazirlamak igin yapdan boyle gaiisjnalar
ilag tasanmi ve ke§fi ara§tirmalarinin tipik ornekleridir. Sialil Lewis" asiti benzerleri
iizerine yapdan cahsmalarda kimyacdar, istenmeyen akyuvar yapismalarim engeilemek
icin geli§tirilmi§ stirekli diizeltici maddeler yaparak kronik iltihaplarla ili§kili hastahk-
lara yeni tedaviler olu§turmayi umut etmektedirler.
20.1 GiRi§
22. IA Karbohidratlann Siniflandinlmasi
Karbohidratlar olarak bilinen bile§ikler grubu adlarmi, eski incelemelerde, sikhkla
Cx(H 2 0) y — formtiliine sahip olmalan ve bunun "karbonun hidratlan" olarak gorunme-
sinden almi§lardir. Basit karbohidratlar §ekerler veya sakkaritler olarak bilinirler (La-
tince saccharum, Yunanca sakcharon §ekerdir) ve §ekerlerin 90gunun adi -oz ekiyle
sonlanir. Bundan dolayi ?ay §ekerini sukroz (sakkaroz), kan §ekerini glikoz balda ve mey-
valardaki §ekeri fruktoz ve malt §ekerini de maltoz olarak adlandinyoruz.
Karbohidratlar genellikle polihidroksi aldehitler ve ketonlar veya hidroliz edildik-
lerinde polihidroksi cddehitleri veya ketonlan veren bilesikler olarak tanimlamrlar. Her
^
Yan-asetaller ve asetalie-
rin kimyasini gdzden
gegirmenizin §imdi size
yardimi olacaktir. (Altbo-
liim 16.7).
1089
1090 BolQm 22 / Karbohidratlar
22.1 Giri§
22.2 Monosakkaritler
22.3 Mutarotasyon
22.4 Gilikosit Olusumu
22.5 Monosakkaritlerin
Diger Tepkimeleri
22.6 Monosakkaritlerin
Yiikseltgenme Tepkimeleri
22.7 Monosakkaritlerin
Indirgenmesi: Alditoller
22.8 Monosakkaritlerin
Fenilhidrazinle
Tepkimeleri: Osazonlar
22.9 Monosakkaritlerin
Sentezi ve Kuciiltiilmesi
22.10 Aldozlarin d Ailesi
22.11 D-(+)-GIikozun
Konfigiirasyonun Fischer
Kaniti
22.12 Disakkaritler
22.13 Polisakkaritler
22.14 Biyolojik Onemi
Olan Diger §ekerler
22.15 Azot iceren §eker-
ler
22.16 Hiicre Yiizeyinin
Glikolipit ve
Glikoproteinleri
22.17 Karbohidrat
Antibiyotikler
ne kadar bu tanim karbohidratlann onemli fonksiyonel gruplanna dikkat cekse de tama-
men tatminkar degildir. Ileride gorecegimiz gibi karbohidratlar, C=0 ve — OH
gmplari icerdiklerinden oncelikle yari-asetaller veya asetaller olarak buluniirlar (Alt-
bolum 16.7).
Daha basit karbohidratlara hidrolizlenemeyen basit karbohidratlara monosakkarit-
ler denir. Yapisal olarak, hidrolizlendiklerinde yalnizca iki molekiil monosakkarit ve-
renlere disakkaritler, uc molekiil monosakkarit verenlere trisakkaritler denir ve boyle
siirer. (Hidrolizlendiklerinde 2-10 molekiil monosakkarit verenlere bazen oligosakka-
ritler denir.) Fazla sayida (> 10) monosakkarit molekiilii verenler ise polisakkaritler
olarak bilinirler.
Maltoz ve sakkaroz disakkaritlere ornektir. Hidrolizlendiklerinde, 1 mol maltoz, 2
mol glikoz monosakkaritini; sakkaroz ise 1 mol glikoz ve 1 mol fruktoz monosakkari-
tini verir. Ni§asta ve seliiloz polisakkaritlere ornektir ve her ikisi de glikoz polimerleri-
dir. Her ikisinin de hidrolizi cok sayida glikoz birimi verir. A§agida bu hidrolizler §ematik
olarak gosterilmektedir.
#~
O
O
OH
1 mol maltoz
Bir disakkarit
H,0
#~# o-
OH
2 mol glikoz
Bir monosakkarit
OH
OH
O
1 mol sukroz
Bir disakkharit
Q
1 mol glikoz + 1 mol fruktoz
Monosakkaritler
#{»^
O
O
OH
#-
OH
1 mol ni§asta
veya
1 mol selliiloz
Polisakkaritler
birgok mol glikoz
Monosakkaritler
Karbohidratlar bitkilerin organik iceriklerinde en 50k bulunanlardir. Canh organiz-
malann onemli bir kimyasal enerji kaynagi olmakla kalmazlar (§ekerler ve ni§astalar bu
bakimdan onemlidirler), aym zamanda bitkilerde ve bazi hayvanlarda destek dokulann
onemli bir ogesi olarak islev yaparlar (ornegin bu; odun. pamuk ve ketende bulunan se-
liilozun en onemli gorevidir).
Giinliik ya§amimizm hemen her a§amasinda karbohidratlarla kar§ila§inz. Bu kitabin
basildigi kagit buyiik olciide seliilozdur. dahasi elbiselerimizin pamugu ve evlerimizin
ah§aplan da. Ekmek yaptigimiz un buyiik olcude ni§astadir ve ni§asta aym zamanda pa-
tates, pirinc, fasulye, misir ve bezelye gibi yiyeceklerin de ana bile§enidir. Karbohid-
ratlar metabolizmamn merkezidir ve hiicre taninmasi icin onemlidir (bu boltimun a9di§ina
ve Altbolum 22.16'ya bakiniz).
22.1 Giris
1091
22.1 B Fotosentez ve karbohidrat Metabolizmasi
Karbohidratlar, ye§il bitkilerde giine§ enerjisini kullanarak karbon dioksiti indirgeme
veya "tutma" isjemi olan fotosentez ile sentezlenirler. Fotosentez. deniz yosunu ve da-
ha yiiksek bitkilerde kloroplast denilen hiicre organellerinde olur. Fotosentezin toplam
e§itligi a§agtdaki gibi yazilabilir.
x C0 2 + v H 2 + giine§ enerjisi
■> Q v (H 2 0) y
Karbohidrat
xOo
Genel fotosentetik siire^te pek 90k ozel, enzim katalizli tepkime meydana gelir ki
bunlar tamamen anla§ilmi§ degildirler. Bununla beraber. fotosentezin bitkilerin onemli
bir pigmenti olan klorofilin (§ekil 22.1) i§igi sogurmasiyla ba§ladigmi biliyoruz. Klo-
rofilin ye§il rengi ve bundan dolayi giine§ i§igimn goriiniir bolgesini sogurma kabiliye-
ti baslica geni§ konjuge sisteminden dolayidir. Gunes, i§iginin fotonlarinin klorofil
tarafindan yakalanmasiyla, bu enerji, kimyasal olarak karbon dioksiti karbohidratlara
indirgeyen ve suyu oksijene yukseltgeyen tepkimeleri yiiriitmek icin kullamlabilecek ha-
le gelir.
Karbohidratlar. gunes, enerjisinin ana kimyasal depolan olarak davranirlar. Enerjile-
ri, hayvanlar veya bitkiler karbohidratlan karbon dioksit ve suya metabolize ettiklerin-
de aciga ^lkar.
C v (H 2 OX + x 2 ► x C0 2 + y H 2 + enerji
Karbohidratlann metabolizmasi da enerji iireten her bir basamagin bir yukseltgenme (ve-
ya bir yiikseltgenmenin sonucu) oldugu bir seri enzim katalizli tepkime olarak meyda-
na gelir.
Karbohidratlann yukseltgenmesinde a?iga cikan enerjinin bir kismi ka?indmaz ola-
rak lsiya donii§mekle beraber. 90gu. adenozin difosfat (ADP) ve inorganik fos rattan (P ( )
adenozin trifosfatin (ATP) sentezine e§lik eden tepkimeler sayesinde yeni bir kimyasal
yapida saklamr (§ekil 22.2). ADP'nin uc fosfat grubuyla fosfat iyonu arasinda olu§an
fosforik anhidrit bagi kimyasal enerjiyi saklamanin ba§ka bir §eklidir. Bitkiler ve hay-
vanlar ATP'nin (veya buna benzer bile§iklerin) depolanmi§ enerjisini bir kasin kasilma-
Misirin bir kloroplastinin
scmat ik ci/imi. [Voet, D. ve
Voet J. G. Biochemistry, 2.
baski, Wiley: 1995]
CH
CH 2 CH„
§ekil 22. 1 Klorofil a. [Klorofil a'mn yapi-
si biiyiik olgiide H. Fischer (Miinih), R.
Willstatter (Miinih) ve J. B. Conant (Har-
\ aid I'm £ali§malariyla saplanrai§tir. Kloro-
fil (nun basit organik bile§iklerden sentezi,
sentetik organik kimyaya olaganiistii katki-
lari nedeniyle 1965'te Nobel Odiilii kazanan
R. B. Woodword (Harvard) tarafindan,
1960'ta yapilmistir.]
1092
Boliim 22 / Karbohidratlar
§ekil 22.2 Adenozin trifosfatin (ATP) ade-
nozin difosfat (ADP) ve hidrojen fosfat iyo-
nundan sentezi. Bu tepkime turn canli
organizmalarda meydana gelir ve adenozin
trifosfat, kimyasal enerji acjga cikaran bi-
yolojik yiikseltgenmelerde donii§umun ba§-
iiiii uruniidiir.
^-O-P-O-P-OH + HO
o- o-
Difosfat
p— o-
o-
Fosfat iyonu
Ytikseltgenme tepkimelerinden
olu^an kimyasal enerji
ATP
O
O— P— 0" + HjO
o-
Yeni
Fosforik
anhidrit
bagi
si, bir makromolekuliin sentezi ve bunun gibi enerji gerektiren isjevleri yapmakta kul-
lamlirlar. ATP'deki enerji kullamlacaginda, bunun i?in, ya ATP hidrolizlenir;
ATP + H,0 ► ADP + P, + enerji
veya yeni bir anhidrit bagi olu§turulur:
O
R— C— OH + ATP -
O O
R— C— O— P— O" + ADP
O
Acjl fosfat
22.2 MONOSAKKARITLER
22.2A Monosakkaritlerin Simflandirilmasi
Monosakkaritler (1) molekuldeki karbon atomlannin sayistna ve (2) igerdikleri aldehit
veya keton grubuna gore siniflandinlirlar. Buna gore Q9 karbon atomu iceren bir mono-
sakkarite trioz; dort karbon atomu icerene tetroz; be§ karbon atomu i?erene pentoz; ve
alti karbon icerene heksoz denir. Aldehit grubu i?eren monosakkarite aldoz; bir keto
22.2 Monosakkaritler 1093
grubu icerene ise ketoz denir. Bu iki siniflandirma cogu zaman birle§tirilir. Ornegin, bir
C 4 aldoza aldotetroz; bir C 5 ketoza ketopentoz adi verilir.
II
CH 2 OH
CH 2 OH
f
CHOH
c=o
CH
(CHOH)„
CHOH
(CHOH),,
CHOH
CHOH
CH 2 OH
Bir aldoz
CH 2 OH
Bir ketoz
CH 2 OH
Bir aldotetroz
c,
CH 2 OH
Bir ketopentoz
Yukarida verilen (a) aldotetroz ve (b) ketopentoz kac tane stereomerkez i9eiTnekte- •<
dir? (c) Her bir genel yapidan kac stereoizomer beklersiniz?
Problem 22.1
22.2B Monosakkaritlerin D ve L Gosterimleri
Basit monosakkaritler gliseraldehit ve dihidroksiaseton bile§ikleridir (a§agidaki yapila-
ra bakiniz). Bu iki bile§ikten sadece gliseraldehitin bir stereomerkezi vardtr.
CHO
*CHOH
I
CH 2 OH
Gliseraldehit
(bir aldotrioz)
H 2 OH
C=0
CH 2 OH
Dihidroksiaseton
(bir ketotrioz)
Gliseraldehit bundan dolayi iki enantiyomerik §ekle sahiptir ve bunlann mutlak konfi-
giirasyonlari a§agida gbsterilmis.tir.
O
%
H«
■H
•OH
^
HO«
-H
-H
CH 2 OH
(+)-Gliseraldehit
CH 2 OH
(-)-Gliseraldehit
Altbolum 5.6'da gbrdiigiimuz Canh-Ingold-Prelog diizenlemesine gore (+)-glise-
raldehit, (^)-(+)-gliseraldehit ve (-) gliseraldehit (5)-(-)-gliseraldehit olarak gosterilme-
lidir.
Yirminci yiizyilin ba§inda, organik bile§iklerin mutlak konfigiirasyonlarmin bilin-
mesinden once, stereokimyasal gosterimler icin bir ba§ka sistem 6nerilmi§ti. Bu siste-
me gore (ilk kez New York Universitesi'nde, 1906'da, W. A. Rosanoff tarafindan
onerildi) (+)-gliseraldehit, D-(+)-gliseraldehit ve (-)-gliseraldehit ise L-(-)- gliseralde-
hit olarak belirtilir. Bundan da ote bu iki bile§ik tiim monosakkaritler icin konfigiiras-
yon standartlari olarak ahrur. En biiyuk numarah stereomerkezi (sondan bir brceki karbon)
D-(+)-gliseraldehitle ayni konfigiirasyonda olan bir monosakkarit D §eker; en buyiik nu-
marah stereomerkezi L-gliseraldehitinkiyle ayni konfigiirasyonda olan ise L §eker ola-
1094 Boiiim 22 / Karbohidratlar
rak belirtilir. Bu diizenlemede, monosakkaritlerin halkah olmayan yapilan, dikey ola-
rak, aldehit veya keto grubu en iistte veya en iiste en yakin olarak yazilir. Bu §ekilde
yazildiginda, d §ekerlerin sondan bir onceki karbonundaki — OH sagdadir.
1 CHO
2 *CHOH
3 *CHOH
H^--OH
Bir i>-aldopentoz
i CH,OH
2 C=0
3 *CHOH
4 *CHOH
^7 | 5
En biiyiik numarah stereomerkez /v <
f> CH 2 OH
BirL-ketoheksoz
Problem 22.2
D ve L gosterimleri, (R) ve (S) gosterimleri gibi uygulandiklan §ekerlerin optik don-
meleriyle ilgili olmak zorunda degildirler. Bu yiizden D-(+)- veya D-(-)- §ekerlerle ve
L-(+)- veya L-(— )- §ekerlerle kar§ila§dabilir. Stereokimyasal gosterimlerdeki D-L siste-
mi. karbohidrat kimyasi kaynaklannda tamamen yerle§mi§tir ve sadece bir stereomer-
kezin — en biiyiik numarali stereomerkez — konfigiirasyonunu belirtmesi olumsuzluguna
ragmen D-L sistemini karbohidratlann gosteriminde uygulayacagiz.
^ Problem 22.1 'deki her aldotetroz ve ketopentoz izomerinin tic boyutlu formiillerini
yaziniz ve her birini D veya L §eker olarak belirtiniz.
22.2C Monosakkaritlerin Yapi Formulleri
Bu bolumde daha sonra, biiyuk karbohidrat kimyacisi Emil Fischer* 'in, dogada en yay-
gin olarak bulunan monosakkarit olan aldoheksoz D-(+)-glikozun stereokimyasal yapi-
sim nasil saptayabildigini gorecegiz. Aym zamanda, monosakkaritlerin yapdarim
gostermenin gesjlli yollannda D-(+)-glikozu bir ornek olarak kullanacagiz.
Fischer D-(+)-glikozun yapisini §ekil 22.3'teki gibi; ^apraz yazilmi§ bir formiille (1)
verdi. Bu tiir bir formiil giiniimuzde Fischer izdusiimii (olarak 5.12) olarak bilinir ve
karbohidratlar icin hala kullani§lidir. Fischer izdii§umlerinde kabule gore, yatay baglar
one, okuyucuya dogru ve dikey baglar sayfa duzleminin arhasina dogru yonlenmi§ler-
dir. Bununla birlikte, Fischer izdiisiimlerini kullamrken bunlarin ustuste cakisabilme-
Emil Fischer
* Emil Fischer (1852 - 1919) Berlin Universitesi'nde organik kimya profosoriiydii. Karbohidrat kimyasi ala-
nindaki anilsal cali$malanna ilaveten, Fischer ve cah§ma arkada§lari monosakkarillerin hemen hemen cogu-
nun yapilarini saptadilar. Fischer aym zamanda amino asitler. proieinler. purinler, indoller ve stereokimya
calismalanyla ilgili onemli makaleler yayinladi. Fischer, lisans ustii ogrencisiyken daha sonraki karbohidrat
cahsmalannda onemli bir reaktif olan fenil hidrazini ke§fetli. Fischer Kimya Nobel Odulunu (1902'de) alan
ikinci ki§iydi.
22.2 Monosakkaritler 1095
CHO
H-
HO-
H-
H-
OH
H
-OH
OH
CH 2 OH
Fischer
izdiisiimu
formiilii
<\ H
CH 2 OH
Daire-ve-cizgi
formiilii
QHO
H»-C— OH
HO*"C— H
H»-0- OH
H»-0* OH
CH 2 OH
Kama-cizgi-
cizgili kama
formiilii
OH
HO
OH H
Haworth formiilleri
4 5
OH
2 ve 3 formiilleri, bir
Fisher izdu§umiindeki
(1) her karbon
atomunun yatay
baglarmm nasil bir
papyon gibi bize
yoneldigini
gostermektedir.
§ekil 22.3 1-3 For-
miilleri D-(+)-glikozun
acik zincir yapisi icin
kullamhrlar. 4-7 for-
miilleri ise D-(+)-gliko-
zun halkali yari-asetal
yapilan icin kullamhr-
lar.
Haworth formiilleri
HOCH 9
ho-~y^D~--9 +
HO A- — — T^
HO
HOCH
OH
OH
OH
o>D-(+)-Glikopiranoz
P-D-( + )-Glikopiranoz
lerini sinamak igin (zihnimizde) kagit cliiileminden kaldirmamali ve 90° cevirmeme-
liyiz. Daha kolay anla§ilir diizenlemeler, izdii§umu 2 ve 3 formullerine cevrilebilir.
1UPAC adlandirmasinda ve Cahn-Ingold-Prelog stereokimyasal gosterimlerde acik zin-
cirli D-(+)-glikoz, (2/?,3S,4/?,5/?)-2,3,4,5,6-pentahidroksiheksanaldir.
Formullerinin anlamlan en iyi, molekiil modellerinin kullanilmasiyla anla§ilabilir: On-
ce iistte — CHO ve altta — CH 2 OH olan alti karbonlu bir zincir yapalim. Daha sonra
— CH 2 OH grubunu zincirin arkasindan — CHO grubuna hemen hemen dokununcaya
kadar getirelim. Bu modeli. — CHO ve — CH 2 OH gruplan bizden uzakta olacak §e-
kilde tutarak kalan dort karbon atomunun her biri iizerine — H ve — OH gruplanni
yerle§tirmeye basjayahm. C2'nin — OH grubu saga, C3*iinku sola, C4 ve C5'inkiler
saga yerle§tirilir.
^
1096
Boliim 22 / Karbohidratlar
D-(+)-Glikozun ozelliklerinin pek cogu acik zincir yapisiyla (1, 2,veya 3) aciklan-
makla birlikte, pek 90k kanit, bunun esas olarak iki halkali yapi ile dengede oldugunu
gosterir. Bunlar 4 ve 5 veya 6 ve 7 yapilari §eklinde gosterilebilir. D-(+)-Glikozun hal-
kali yapilan olan van-aselaller, C5'teki — OH grubunun aldehit grubuyla molekiil ici
bir tepkimesiyle olu§urlar (§ekil 22.4). Cl'deki halkala§ma yeni bir stereomerkez yara-
tir ve bu stereomerkez iki farkh halkali yapimn nasil mumktin oldugunu aciklar. Bu iki
halkali yapi sadece CI 'in konfigiirasyonu farkh olan diastereomerlerdir. Karbohidrat
kimyasinda bu tiir diastereomerlere anomerler ve yari-asetal karbonuna anomerik kai -
hon atom 11 denir.
§ekil 22.4 D-(+)-Glikozun
halkali yari-asetal yapisi
i?in Haworth formulleri ve
agik zincirli polihidroksi
aldehit yapisiyla iliskisi.
Holum, J. R. Organic
Chemistry: A Brief Course;
Wiley: New York, 1975; s
332'den izin alinarak kul-
Iamlmi§tir.
H
I
C
HO
CH,OH
H
\ OH H /
Y
H— C— OH
HO— C— H
H— C— OH
H— C— OH
6 CH 2 OH
Glikoz
(diizlem izdiisum formulii)
Bunun bir modeli
yapildiginda a^agidaki gibi
kivrilacaktu*.
C4'e bagli gimp oklann gosterdigi
gibi ekseni etrafinda donduriiliirse
asagidaki yapiyi elde ederiz.
OH
H
f
HO
CH 2 OH
Bu —Oil grubu. allialomlu
bir hatha olu;luracak
$ekllde^C =U grubuna
kalilirve bir halkali
yari-asetal olu§ur.
H
OH
o\ \
\ OH H /
CH=u
H OH
c-D -(+)-Glikopiranoz
(Yildizh —OH,
yari-asetal — OH'dir;
bn, u-glikozda C5'teki
— CHjOH grubuyla
halkanin zil
taraflarindadir. >
H
c
I
OH
H
k
HO
CH 2 OH
H
OH
\ OH H /
V I I''
,OH
H
H
OH
D -glikozun
.'n; 1 1, zincir sekli
p-0 -(+)-Glikopiranoz
(Yddizh —OH,
yanasetal — OH'dir,
bu, /3-glikozda
CS'teki — CH.OH
grubuyla halkanin
aym tarafindadir.)
22.2 Monosakkaritler 1097
Glikoz anomerleri igin olan 4 ve 5 yapilanna Havvorth formiilleri* denir ve alti
uyeli halka §eklinin dogru goriintiisu olmasalar da pek cok pratik kullammlan vardir.
§ekil 22.4, acik zincir §eklindeki her bir stereomerkezin gbsteriminin Haworth formii-
liindeki gbsterimle nasil ili§kilendirilebilecegini gostermektedir.
Her bir glikoz anomeri CI deki — OH grubunun konumuna gore a-anomer veya (3-
anonier olarak belirtilir. §ekil 22.3 veya 22.4'te gosterilen bir D §ekerin halkali yapi-
lanni cizdigimizde a anomerde — OH, — CH 2 OH grubuna trans; fi anomerde ise — OH,
— CH 2 OH giubuna cis olacaktir.
Glikozun halkali yan-asetal §ekillerinin yapilarimn X i§mlanyla belirlenmesi cali§-
malan, halkalann gercek konfoiTnasyonlarinin §ekil 22.3'te 6 ve 7 formiilleriyle goste-
rilen sandalye §ekilleri oldugunu gostermi§tir. Bu §ekil sikloheksanin konformasyonlari
hakkinda bildiklerimizle (Boliim 4) tamamen aynidir ve D-glikozun (3 anomerindeki bil-
yiik gruplann, — OH ve — CH 2 OH'nin ekvatoryal oldugunun gorulmesi ozellikle ilginc-
tir. a Anomerde tek hacimli aksiyal substitiient Cl'deki — OH"dir.
Monosakkaritlerin halkali yapilanni gosterirken bazen anomerik karbon atomunu a
veya jS olarak belirtmek gerekmez. Boyle yapacagimiz zaman a§agidaki gibi formiiller
kullanacagiz.
CH.OH
HO
OH
CH.OH _
OH
H OH
W/,a veya P demektir (iic boyutlu goriintii belirli degildir.)
Karbohidratlarm hepsi alti uyeli yan-asetal halkalan ile dengede degildir. Bazi du-
rumlarda halka be§ iiyelidir. (Hatta glikoz bile dengede kiictik bir miktarda be§ uyeli ya-
n-asetal halkalan icerir.) Bu farklilik nedeniyle halka buyiikltiglinu de beliitmeye imkan
saglayan bir adlandinna sistemi one siirulmu§tur. Eger monosakkarit halkasi alti uyeli
ise bilesjk bir piranoz olarak; be§ uyeli ise f'uranoz olarak adlandinhr.t Boylece bile-
§ik 4'iin (veya 6'nin) tiim adi a-D-(+)-glikopiranoz iken 5'in (veya 7'nin) ise /3-D-(+)-
glikopiranoz olur.
* ingiliz kimyasi W. N. Haworth'un (Birmingham Universitesi) 1926"da E. L. Hirst ile birlikte glikoz ase-
tallerinin halkali yapisinin alti iiyeli oldugunu gostermesiyle bunlar Haworth fonniilleri adini aldilar.
Haworth karbohidrat kimyasindaki 9ali§masmdan dolayi 1937"de Nobel Odulu aldi. Hawort formulleri ve
bunlann a§ik zincirli §ekilleriyle olan ili§kisinin daha ile tartismalan i?in a§agida verilen makaleye bakimz:
"The Conversion of Open Chain Structures of Monosaccharides into the Corresponding Haworth Formulas"
Wheerler, D. M. S.: Wheeler M. M.; Wheeler. T. S. J. Chem Educ. 1982, 59, 969-97.
tBu adlar, oksijenli heterohalkalar piran vefuran + or'dan gelmektedir.
O
Furan
1098
Boliim 22 / Karbohidratlar
22.3 MUTAROTASYON
D-(+)-Glikozun halkah yan-asetal yapisiyla ilgili kanitlann bir kismi ave (3 yapilarimn
her ikisinin de izole edildigi deneylerden elde edilir. Dogal D-(+)-glikozun erime nok-
tasi 146 °C'dur. Bununla birlikte D-(+)-glikozun cozeltisi 98 °C'da buharla§tinlarak kris-
tallendirildiginde, D-(+)-glikozun, erime noktasi 150 °C olan ikinci bir yapisi elde
edilebilir. Bu iki yapinin optik cevirmeleri olcQldiigiinde 90k farkli olduklan goriiltir,
fakat her iki §eklin de sulu cozeltileri beklemeye birakildiklannda cevirmeleri degi§ir.
Sonucta her iki cozelti aym degeri gosterinceye kadar bir §eklin ozgiil gevirmesi azahr,
digerinin cevirmesi artar. Erime noktasi 146 °C olan D-(+)-glikoz basjangigta + 1 12° oz-
giil cevirmeye sahiptir. fakat bu cozeltinin ozgiil cevirmesi sonunda + 52,7°'ye dii§er.
D-(+)-Glikozun diger §eklinin (en 150 °C) baglangigtaki ozgiil cevirmesi + 18,7°'dir, fa-
kat bu 56zeltinin ozgiil ?evirmesi yava§ca + 52,7°'ye yukselir. Cevirmedeki, bir denge
degerine dogru ger9ekle§en bu degi§ime mutarotasyon denir.
Bu mutarotasyon icin bir a^iklama, D-(+)-glikozun a^ik zincir §ekliyle halkah yan-
asetallerin a ve /3 §ekilleri arasindaki bir dengenin varhginda bulunabilir.
O
CH.OH
HO
OH
«-D-(+)-Glikopiranoz
(en 146°C; [ajrf = +112°)
H-
HO-
H-
H-
C— H
-OH
-H
-OH
-OH
CH 2 OH
D-( + )-glikozun
acik-zincir §ckli
HO
CH^OH
HO
HO
OH
/3-D -( + )-Glikopiranoz
(enl50°C;[a]? = +18.7°
X-i§inlari analizleri ile, adi D-(+)-glikozun anomerik karbon atomunda a konfigii-
rasyona sahip oldugu: daha yiiksek sicaklikta eriyen §eklin ise (3 konfifiirasyonuna sa-
hip oldugu saptanmi§tir.
Dengedeki fdzelti i9erisinde D-(+)-glikozun a?ik zincir §eklinin deri§imi 90k azdir.
D-(+)-Glikoz 96zeltileri. karbonil grubu ile ilgili gozlenebilen UV ve IR sogurma band-
lari vermezler. D-(+)-glikoz 96zeltileri Schiff reaktifiyle (pozitif test i^in. bir yan-ase-
talden 90k serbest aldehit grubunun nispeten yiiksek deri§imini gerektiren ozel bir reaktif)
negatif test verirler.
A9ik zincir §eklinin deri§iminin ihmal edilebilir oldugu kabul edilerek ve a§agidaki
sekilde verilen ozgiil 9evirmeler kullanilarak, ave (3 anomerlerin dengede yiizdeleri he-
saplanabilir. Bu yuzdeler, a anomer %36 ve /3 anomer %64, /3-D-(+)-glikopiranozun
daha kararh olmasiyla uyum i9indedir. Bu ? yalmz ekvatoryal grup i9eren bir yapidan
bekleyebilecegimiz bir durumdur.
CH,OH
OH
(aksiyal)
«-D -(+)-Glikopiranoz
(dengede %36)
CH,OH
OH
HO (ekvatoryal)
/3-d -( + )-Glikopiranoz
(dengede %64)
22.4 Glikozit 01u§umu 1099
Bununla birlikte, bir piranozon /3 anomeri her zaman daha kararli degildir. D-Mannoz-
da denge a anomeri yegler ve bu sonuc anomarik etki olarak adlandinhr.
CH.OH
CH,OH
tr-D-Mannopiranoz
(dengede %69)
0-D-Maniiopiranoz
(dengede %31)
OH
Anomerik etkilerin iki elektronegatif oksijen atomunun etkile§tigi konformasyonel
durumlardan kaynaklandigini soylemenin di§inda daha ileri bir tarti§maya girmeyece-
giz. Bir anomerik etki. hidroksil veya alkoksil gruplan gibi bir elektronegatif substitii-
entin cogu kez aksiyal konumu tercih etmesine yol acar.
22.4 GLiKOZiT Olu§umu
Glikozun metanoldeki cozeltisi icerisinden az miktarda hidrojen kloriir gazi gecirildi-
ginde anomerik metil asetallerin olu§tugu bir tepkime meydana gelir.
O
H-
HO~
H-
H-
CH
-OH
-H
-OH
-OH
CH.OH
CH.OH _
HoA-— -^^\w
HO
D .(+)-Glikoz
CH,QH
HC1
CHOH ( -HOH)
CH.OH _
HO^^X2— -- -°v
HO-A- ^ ^A
HO
OCH,
Metil a-D-glikopiranozit
(en 165°C ;[«]* = +158°)
CH.OH
HO
HO
HO
OCH,
Metil /3-D-glikopiranozit
(enl07°C;[a]r, 5 = -ii°)
Karbohidrat asetallerine genellikle gliko/itler denir (izleyen mekanizmaya bakiniz)
ve glikozun bir asetali de bir glikozittk. (Mannozun asetalleri maimozitler, fruktozun
asetalleri fruktozitler ve benzerleri.) Yukanda gosterilen metil D-glikozitler alti iiyeli
halkalara sahiptirler (Altboliim 22.2C) ve buna uygun olarak da metil a-D-glikopirazo-
it ve metil /3-D-glikopiranozit olarak adlandinhrlar.
Glikozitlerin olu§um mekanizmasi (keyfi olarak /3-D-glikopiranozdan ba§layarak) a§a-
gidaki gibidir:
1100 Boliim 22 / Karbohidratlar
Fepkime i^in Bir Mekanizma
CH.OH ••
Bir Glikozit Olufumu
CH,OH .C\
to-\- — -tOu- oh « +ha> HoA----^r^iCoH, + ^==^= i
OH OH +H -'°
HO
OH
/5-D-Glikopiranoz
CH.OH
ho' w\ -^-.Q H
(a)
HO
HO
+ HOCH,
Oksijenin. rezonans ( D )
kararli karbokatyonun
her iki tarafindan atagi
CH.OH
-*U-- o H
HO A ^i5oCH, *
OH
-HA.
+ H\
CH.OH
HO' n
HO
OH
OCH,
CH.OH
Metil /J-D-gliko-
piranozit
CH,OH
HO^T\L-^ — -q
(b)' HoA -T^A ~ H \ HoA- — T^\
OH I
1
OCH,
+ HA
H
•A
OH I
OCH,
Metil a-D-gliko-
piranozit
Altboliim 16.7C'deki asetal olu§umu mekanizmasini gozden geciriniz ve burada veri-
len basamaklarla kar§ila§tinniz. Ikinci basamakta olu§an karbokatyonun kararhhk ka-
zanmasinda bitisjk oksijen atomunun elektron ^iftinin oynadigi onemli role dikkat ediniz.
Glikozitler, asetaller oldulan icin bazik gozeltilerde kararltdtrlar. Buna kar§ilik gli-
kozitler, asidik ^ozeltilerde §eker ve alkol vermek iizere hidroliz olurlar (gunku yine ase-
tallere d6nu§miislerdir. Altboliim 16.7). Bir glikozitin hidroziyle elde edilen alkole
aglikon denir.
CH ? OH _
hoA. —T^V/\, r
OH
Glikozit
(bazik gbzeltide kararli)
H,O.H,0'
HO
CH,OH
+ ROH
HO
WoH
§eker
Aglikon
Ornegin, metil /3-D-glikopironozitin sulu ?ozeltisi asidik yapildiginda. glikozit, D-
glikozun her iki piranoz §eklinin bir kari§imini vermek iizere hidrolize ugrar (dengede
az miktarda ac,ik zincir §ekli de bulunur).
j Tepkime 19m Bir Mekanizma
22.4 Glikozit 01u§umu 1101
Bir Glikozitin Hidrolizi
CH,OH
HO~"T\\- ^H
\ \ ' 5
HO
ii— (» — ii nw
CH ? OH ;0
"\i ii
OH
MctU /3-D-glikopiriinu/il
Q^H,
-CH,OH
HO
(a),
HO
CH 3 OH £) (a) H
ho-\\^- -^ yr\ '
hcA-^-t^ )'"
OH
(b)
H
OH
f^\+ +C.U.OH
OCH,
CH ? OH
CH,OH
Q i u^^W \ 2 -0
H H
HO
-H.
Qi-H«=^=»;HO
OH +H< o+
OH
0-D-Glflso-
piranu/
CH,OH
OH
CH.OH _
'ML* ho\- — -— ^-A
H ° :0^H
H
OH
= OH
a-D-Gliko-
piranoz
Glikozitler, heniiz inceledigimiz bu metil glikozitler kadar basit ya da oldukca faz-
la karma§ik olabilirler. Pek cok dogal bile§ik glikozittir. Bir omek olarak, sogiit agaci
kabuklannda bulunan bir bile§ik olan salisin verilebilir.
Karbohidrat
Aglikon
Salisin
(^ok eski Yunanhlar zamamnda sogiit kabugundan hazirlanan maddeler agnlann gi-
derilmesinde kullanilmi§lardir. Sonunda kimyacilar, salisini sogiit kabuklanndan ve di-
ger bitkisel kaynaklardan izole ettiler ve sogiit kabuklanndan hazirlanan maddenin agn
dirdirici etkisinin bundan kaynaklandigini gosterebildiler. Salisin, salisilik asite cevri-
lebilir ve bu da en yaygin modern agn kesici olarak kullanilan aspirine donii§tiiriilebi-
lir(Altbolum21.8).
1102
Boliim 22 / Karbohidratlar
Problem 22.3
► (a) Salisin, seyreltik HC1 ile etkile§tirilirse hangi urunler olu§ur? (b)Bunlann olu-
§um tepkimeleri icin bir mekanizma tasarlayimz.
Problem 22.4 >• D-Glikozu, etil a-D-glikopiranozit ve etil /3-D-glikopiranozit kan§imina nasil donii§-
tiiriirsuniiz? 01u§um mekanizmalanndaki tiim basamaklan gosteriniz.
Problem 22.5 ► Notr ve bazik suiu cozeltilerinde, glikozitler mutarotasyon gbstermezler. Buna kar-
§ilik cozeltiler asidik yapihrsa, glikozitler mutarotasyon gosterirler. Bunun nicin ol-
dugunu aciklayimz.
22.5 MONOSAKKARiTLERIN DlGER TEPKIMELERI
22. 5A Enolle§me, Tautomerle§me, ve izomerle§me
Monosakkaritleri sulu bazlarda cozmek onlari enolle§meye ugratir ve bir seri keto-enol
tautomerle§meyle izomerle§melere yol acar. Ornegin kalsiyum hidroksit iceren bir D-
glikoz cozeltisi birkag gun beklemeye birakihrsa, bundan D-fruktoz ve D-mannozu da
igeren bircok iiriin izole edilebilir (§ekil 22.5). Iki Hollandali kimyacinin 1895'te bunu
ke§fetmeleri anisina bu tiir tepkimeler. Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein do-
ii usiiinki i olarak adlandmlirlar.
§ekil 22.5 Monosakkaritler
sulu bazlar igerisine konulduk-
larinda enolat iyonlari ve endi-
oller iizerinden izomerle§irler.
Burada, D-glikozun D-mannoz ve
D-fruktoza nasil izomerle§tigi
gosterilmektedir.
H-
HO-
H
C=0
-OH
-H
-OH
-OH
f
c=o
= C— OH
OH
H.,0
=^HO-
-H
OH
OH
HO-
H-
H-
H
c— o-
C— OH
-H
-OH
-OH
c=o
H.,0
OH
HO-
HO-
H-
H-
-H
H
OH
-OH
CH,OH
D-Glikoz
( aci k-zi lie i !• sekl i )
CH^OH
C=0
-H
-OH
-OH
CH„OH
CH,OH
Enolat iyonu
CH,OH
D-Mannoz
H„0 I OH-
H
C— OH
C— OH
HO—
H—
H—
CH 2 OH
D-Fruktoz
tautomerle^me
HO-
H-
H-
H
OH
OH
CH 2 OH
Endiol
Monosakkaritlerle tepkime yurutiildiigunde genellikle bu tiir izomerle§melerin
bnlenmesi ve boylece stereomerkezlerin tamamimn stereokimyasinin korunmasi onem-
22.5 MOnosakkaritlerin Diger Tepkimeleri 1103
lidir. Bunu yapmanm bir yolu monosakkariti once metil glikozite cevirmektir. Aldehit
grubu artik bir asetale d6nu§tugunden ve asetaller de sulu bazlarda kararli olduklann-
dan bazik ortamda bu tepkimeleri giivenle yuriitebiliriz.
22. 5B Eterlerin Olu§umu
Bir metil glikozit, sulu sodyum hidroksitte dimetil siilfatin a§insiyla etkile§tirilerek
pentametil tiirevine d6nus,tiirulebilir. Bu tepkime sadece 90k yonlii bir Williamson tep-
kimesidir (Altboliim 1 1.15B). Monosakkaritlerin hidroksil gruplan herhangi bir
alkollinkinden daha asidiktin ciinkii monosakkaritler bir cok elektronegatif oksijen atomu
i^erirler ve her biri yanindaki hidroksil grubu i9in elektron gekici bir etki gosterir. Su-
lu NaOH'de hidroksil gruplan alkoksit iyonlanna cevirilirler ve bunlarm her biri dime-
til siilfatla S N 2 tepkimesine girerek metil eter verirler. Bu i§leme tiimden metilleme denir.
HO
CH 2 OH
V^~~~--\— — -" — — \
CH.OH _
ioA^— — I^Va.och hoA— --— ^\
OH u -<
CH,-r-OSO,CH,
\AjOCH, a
Metil glikozit
CH.OH
lekrar eden
inetillemeler
CH,OCH, .
CH 3 0-T\0--- J ' °v
OCH3
.'VA.QCH,
OCH,
Pentametil tiirevi
Pentametil tiirevinin C2, C3, C4, ve C6'daki metoksi gruplan normal eter gruplandir.
Sonu^ olarak bu gruplar, seyreltik sulu asitlerde kararlidirlar. (Eterleri kirmak igin de-
ri§ik HBr veya HI ile lsitmak gerekir. Altboliim I 1.16.) Bununla birlikte Cl'deki me-
toksi grubu digerlerinden farklidir. ^iinkii o. asetal baginin bir kismidir (bir glikozittir).
Bu nedenle pentametil tiirevinin seyreltik sulu asitle etkiles.tirilmesi bu glikozitik metil
grubunun hidrolizine yol a9ar ve 2,3.4,6-tetra-O-metil-D-glikoz olu§ur. (Bu O. oksijen
atomuna bagh metil gruplarmi belirtir.)
CHO
CBLOCH, _
CH,OCH, ^
H-
OCH, UCH <
OCH,
WoH
Pentametil tiirevi
CH,0"
H-
H-
-OCH3
-H
-OCH,
OH
CH 2 OCH,
2,3,4,6-Tetra-O-metil-D-glikoz
Glikozun halkali yari-asetal baginin ba§langi9taki bir kismi ohnasi nedeniyle, a9ik
zincirin C5'indeki oksijenin bir metil grubu ta§imadigina dikkat ediniz.
1104
Boliim 22 / Karbohidratlar
22. 5C Esterlere Donuftim
Bir monosakkaritin, asetik anhidritin a§insi ve bir zayif bazla (piridin veya sodyum ase-
tat) etkile§tirilmesi anomerik hidroksil de dahil olmak iizere turn hidroksil gruplanni
ester gruplanna doniistiiriir. Eger tepkime diisiik sicaklikta yapihrsa (ornegin 0°C) ste-
reoozgti olarak yiiriir ve a-anomer, a-asetat; /3-anomer ise /3-asetat verir.
C)
O
CH,CO'
CH,OH ^
CH 2 OCCH,
OH I
OH
(CH,C()l,0
piridin. C C
22. 5D Halkali Asetallere D6nii§iim
Altboliim 16.7C'de aldehit ve ketonlann a^ik zincirli 1,2-diollerle tepkimeye girerek
halkali aselaller verdiklerini ogjenmi§tik.
CH 2 OH
CH 2 OH
1,2-Diol
0=C
/
CH,
Q
CH,
CH,
HOH
O CH,
Halkali asetal
1,2-Diol, monosakkaritlerde oldugu gibi bir halkaya bagliysa halkali asetallerin
olu§umu sadece kom§u hidroksil gruplari birbirine cis olduklarinda gercekle§ir.
Ornegin, a-D-galaktopiranoz asetonla a§agidaki §ekilde etkile§ir.
+ 2H,0
HO
Halkali asetal olu§umu, molekiiliin diger kisimlannda tepkimeler yapdirken bir §ekerin
belirli hidroksil gruplanni korumak icin kullandabilir. Bunlann orneklerini Problem
22.19, 22.41 ve 22.42 de ve Boliim 25'te gorecegiz. Asetondan olu§an asetallere aseto-
nitler denir.
22.5 MONOSAKKARITLERIN YUKSELTGENME
TEPKiMELERi
Yiikseltgeme reaktiflerinden bir^ogu, karboliidratlarm yapilarinin aydinlatilmasinda fonk-
siyonel gruplannm belirlenmesi i9in ve sentezlerde kullanihrlar. Bunlann en onemlileri
(1) Benedict veya Tollens reaktifleri, (2) bromlu su, (3) nitrik asit ve (4) periyodik asit-
tir. Bu reaktiflerden her biri monosakkaritlere etkile§tiklerinde farkli ve genellikle
ozgti bir etki gbsterirler. §imdi bu etkilerin neler oldugunu gorecegiz.
22.5 Monosakkaritlerin Yukseltgenme Tepkimeleri 1105
22. 6A Benedict ve Tollens Reaktifleri: Indirgen §ekerler
Benedit reaktifi (bakir(TI) sitrat kompleksi iyonlan igeren bazik bir gozelti) ve Tollens
cozeltisi [Ag(NH,) 2 OH| yukseltger ve boylece aldozlar ve ketozlar ile pozitif testier verir-
ler. Bu denemeler, aldozlar ve ketozlar ba§lica halkali yan-asetal yapisinda olsalar bile
pozitiftir.
Tollens'in giimus aynasi testinin uygulani§ini Allboliim 16.13'te gordiik. Benedict
cozeltisi ve benzeri Fehling cozeltisi (bakir(II) tartarat kompleks iyonu icerir) bir aldozu
yiikseltgediklerinde tugla kirmizisi rengindeki Cu 2 cokelegini verirler. [Bazik cozelti-
de ketozlar aldozlara d6nii§iir (Altboliim 22.5A) ve sonra bakir(II) komplekslerince
yukseltgenirler.] Bakir(II) tartarat ve sitrat cozeltileri mavi olduklanndan tugla kirmizi-
si cokelegin gbriinU§ii agiktir ve pozitif testin belirlenmesinde hata olmaz.
O
CH,OH
Cu 2+ (kompleks) +(CHOH)„
veya
c=o —
-► Cu : Oi
CH 2 OH
(CHOH),,
CH 2 OH
Benedict Aldoz
cozeltisi
(mavi)
Ketoz
(tugla-
kirmizisi
indirgenine
Cu,0 i +yiikseltgenme uriinleri
ii nil i in
Tollens veya Benedict gozeltileriyle pozitif test veren §ekerler indirgen §ekerler
olarak bilinirler ve bir yan-asetal gntbu iceren biitiin karbohidratlar pozitif test verir-
ler. Sulu gozeltilerde bu yan-asetaller, dengede, nispeten az ama ihmal edilemeyecek
bir derisimde halkali olmayan aldehitler veya a-hidroksi ketonlar §eklinde bulunurlar.
Bunlar yiikseltgenmeye ugrar, daha fazla aldehit veya a-hidroksi keton olu§turmak iizere
denge bozulur ve daha sonra bir reaktant tiikeninceye kadar ylikseltgenme boyle siirer.
Yalnizca asetal gruplan iceren karbohidratlar Benedict ve Tollens cozeltileriyle po-
zitif test vermezler ve bunlar indirgen olmayan sekerler olarak adlandinhrlar. Asetal-
ler. test reaktiflerinin bazik sulu ortamlannda aldehitler veya a-hidroksi ketonlarla denge
olu§turmazlar.
indirgen $eker
C— O O— H
I \ /
i c
— C R'
indirgen olmayan sek er
— c— o o
I \ /
i c
1/ \
— C R'
/
Alkil gruhu veya
bir ba§ka jeker
Yan-asetal (R = H
veya = CH 2 OH)
(pozitif Tollens veya
Benedict testi verir)
Acetal (R = H
veya = CH 2 OH)
(pozitif Tollens veya
Benedict testi
vermez)
a-D-Glikopiranoz
du§iinursuniiz?
[D-glikoz) ve metil a-D-glikopiranoziti nasd ayirt etmeyi •< Problem 22.6
1106 BolUm 22 / Karbohidratlar
Benedict ve Tollens reaktiflerinin te§his araci olarak bazi kullanimlan varsa da
[Benedict cbzeltisi kanda veya idrarda indirgen §ekerlerin (glikoz olarak belirtilen) kan-
titatif tayininde de kullanilabilir] bu reaktiflerin hi? biri karbohidrat yukseltgenmelerinde
sentetik amacli olarak kullams.li degildir. Her iki reaktifle de ytikseltgenmeler bazik
cbzeltide meydana gelir ve bazik gozeltilerde sekerler izomerlesmelerle sonuglanan bir
dizi karmasik tepkimelere ugrarlar (Altboliim 22.5 A).
22. 6B Bromlu Su: Aldonik Asitlerin Sentezi
Monosakkaritler zayif asidik cbzeltilerde izomerle§me ve parcalanma tepkimelerine ug-
ramazlar. Bu nedenle su icerisindeki brom (pH 6,0) sentetik amaglara uygun bir yiik-
seltgeme reaktifidir. Bromlu su, — CHO grubunu sec,imli olarak — C0 2 H grubuna
ytikseltgeyen genel bir reaktiftir. Bu, bir aldozu bir aldonik asite cevirir.
CHO
CO,H
Br,
(CHOH),,-^ (CHOH),,
CH : OH
Aldoz
CH 2 OH
Aldonik asil
Aldopiranozlarla yapdan deneyler tepkimenin ger9ek yuruyu§uniin yukanda agikla-
nandan §ok daha karma§ik oldugunu gostermistir. Bromlu su ozel olarak /3 anomeri yiik-
seltger ve olu§an ba§langig iiriinu bir 8-aldonoIaktondur. Bu bile§ik aldonik aside
hidrolizlenebilir ve ardmdan halka kapanmasiyla bir 8-aldonolakton olu§turur.
HO
HO
CH,OH
O
CH^OH
Br :
11,0
+ H,()
OH
/3-D-Glikopiranoz
OH
H"
HO"
H"
H"
D-Glikono-(>-
lakton
CO,H
-OH
-H
HO-
-H,0
j- — ^H
OH +H :°
OH
CH 2 OH
D-Glikonik
asit
CH : OH
-H
H
()
OH Hy
H OH
D-Glikonik-y-
lakton
22. 6C Nitrik Asit Yiikseltgenmesi: Aldarik Asitler
Seyreltik nitrik asit — bromlu sudan daha giiclii bir yiikseltgen — bir aldozun hem — CHO
grubunu hem de uc. — CH 2 OH grubunu — C0 2 H gruplanna yiikseltger. Bu dikarbok-
silik asitler aldarik asitler olarak bilinirler.
22.6 Monosakaritlerin Yukseltgenme Tepkimeleri 1107
CHO
CO,H
HNO, I
(CHOH),, -+ (CHOH),,
CH,OH
Aidoz
CO,H
Aldarik asit
Bir aidozun aidarik aside yukseltgenmesinde bir laktonun ara iiriin olup olmadigi bi-
linmiyor ancak aldarit asitler kolayhkla 7- ve S-laktonlar olu§tumrlar.
H
.OH
C"
CHOH
CHOH
CHOH
CHOH
U
\
-H,0
c
CHOH
CHOH
CH
^ c /OH
CHOH
CH
veya
CHOH
O
S y
OH
S
CHOH
OH
/"
CHOH
C —
Bu tur ko§eler
bir CH,
grubunu
temsil etmezler.
Aldarik asit
(bir aldoheksozdan)
Bir aldarik asitin y-laktonlan
D-Glikozdan elde edilen aldarik asite D-glukarik asit* denir.
O
CH
CH,OH _
HO^^\^-^ \
OH
^OH
H-
HO-
H-
H-
OH
H
OH
OH
HNO :
o
H-
+■ HO-
H-
H-
V
-OH
-OH
-H
-OH
-OH
CHUOH
D-Glikoz
O OH
D-Glukarik asit
(a) D-Glukarik asitten optikce aktiflik bekler misiniz? "^ Problem 22.7
(b) D-Mannozun nitrik asitle yiikseltgenmesinden elde edilen aldarik asitin (manna-
rik asit) a?ik zincir yapisini yaziniz.
(c) Mannarik asitin optikce aktifolmasmi bekler misiniz?
(d) D-Eritozdan hangi aldarik asiti elde etmeyi beklersiniz?
CHO
H-
H-
OH
OH
CH 2 OH
D-Eritroz
* Bir aldarik asil kin olan eski terimler glikarik asit ve sakkarik asittir.
1108 Boliim 22 / Karbohidratlar
(e) (d) deki aldarik asit optikce aktiflik gosterir mi?
(f) D-Eritrozun bir diastereomeri olan D-treoz nitrik asit yiikseltgenmesine tabi
tutulursa optikce aktif bir aldarik asit verir. D-Treozun ve nitrik asit
yiikseltgenme iiriiniinun Fischer izdiigiim formiillerini yaziniz.
(g) D-Eritroz ve D-treozdan elde edilen aldarik asitlerin adlan nedir? (Altboliim
5.14A"ya bakiniz)
Problem 22.8 ^ D-Glukarik asit laktonla§maya ugrayarak farkli iki y-lakton verir. Bunlann yapila-
n nasildir?
22.6D Periyodat Yukseltgenmeleri: Polihidroksi
Bile§iklerinin Yukseltgemeli Boiunmeleri
Bitisjk atomlannda hidroksil grupian iceren bile§ikler sulu periyodik asitle (HI0 4 ) et-
kile§tiklerinde yiikseltgen boliinmeye ugrarlar. Tepkime karbon-karbon baglarini kirar
ve karbonil biles_ikleri (aldehitler. ketonlar veya asitler) olu§turur. Tepkimenin stdkiyo-
metrisi soyledir:
-C— OH ?
+ HI0 4 ► 2 /C\ + HI0 3 4- H,0
:— oh
I
Tepkime genellikle kantitatif verimle ger9ekle§tiginden karbonil iiriinlerinin yapilannin
belirlenmesinin yanisira tepkimede harcanan periyodik asitin ka$ es_deger mol oldugu
olculerek cogu kez degerli bilgiler edinilebilir.*
Periyodat yukseltgenmelerinin halkali bir ara iiriin iizerinden yiirudugii dU§iinulmek-
tedir:
\
I I c=o
— C— OH — C-rO v O" /
<-H,0) fc
ior — — ►
— C— OH — C — O O \
I C=0
/
Periyodik asitin karbohidrat kimyasinda kullanilis_ini tarti^madan once, bazi basit
ornekler iizerinde tepkimenin yuruyu§unii agiklamahyiz. Periyodat yukseltgenmelerin-
de kinlan her bir C — C bagina kar§ihk her karbonda bir C — O baginin olu§tuguna
dikkat ediniz.
1. Uc veya daha cok — CHOH grubu bitisjk oldugu zaman ictekiler forrrdk asit ola-
rak elde edilir. Ornegin gliserinin periyodat yukseltgenmesi iki e§deger mol for-
maldehit ve bir e§deger mol fonnik asit olu§turur.
* Kur:jun tetraasetal. Pb(0 2 CCH3) 4 , reaktifi periyodik asitinkine benzer boliinme tepkimesi verir. iki reaklif
bir birinin tamamlayicisidir: periyodik asit sulu ^bzeltilerde. kur$un leraaseiai ise organik ^ozeltilerde iyi so-
lium verir.
22.6 Monosakkaritlerin Yiikseltgenme Tepkimeleri 1109
H
H— C— OH
~-T
H— C— OH + 2 I0 4
H— C— OH
I
H
Gliserin
O
II
/A
H H
+
O
H OH
+
O
H H
(formaidehit)
(forniik asit)
iformaldehin
2. Yiikseltgemeli boliinme, bir — OH grubu bir aldehit veya ketonun (asit veya este-
rin degil) karbonil grubuna koms,u oldugunda da meydana gelir. Gliseraldehit, iki
e§deger mol fonnik asit ve bir e§deger mol formaidehit verir. Buna kar§ihk dihid-
roksiaseton iki e§deger mol formaidehit ve bir e§deger mol karbondioksit verir.
o
C— H
r
H— C— OH +2I0 4
H— C— OH
I
H
Gliseraldehit
H OH
(formik asit)
+
o
II
H OH
I fonnik asit)
+
O
II
H H
(formaidehit)
H
H — C— OH
C=0
I-
H — C— OH
I
H
I ) i 1 1 i c I r oksiaseton
2I0 4 -
O
II
H H
+
o=c=o
+
II
H H
(formaldehill
(karbun dioksiti
(formaidehit l
3. Periyodik asit, hidroksil grubu — CH 2 — grubuyla ayrilmis. bile§ikleri ve hidrok-
sil grubu eter veya asetal fonksiyonel grubuna bitisjk olan bile§ikleri bolmez.
CH 2 OH CH,OCH 3
CH, + I0 4 - ► bolunme olmaz CHOH + I0 4 -
CH,OH CH,R
boliinme olmaz
1110
Boliim 22 / Karbohidratlar
Problem 22.9 >
Uygun miktarda periyodik asitle etkile§tirildiklerinde a§agidaki bile§iklerin her bi-
rinden hangi iiriinlerin olusjnasim beklersiniz? Her birinde kag e§deger mol HI0 4
harcanir?
(a) 2,3-Butandiol
(b) 1,2,3-Butantriol (g) CH 3 C— CH 2
(c) CH 2 OHCHOHCH(OCH 3 ) 2
(d) CH 2 OHCHOHCOCH 3
(e) CH,COCHOHCOCH 3 ( h ) D-Eritroz
(f) n'.y-1.2-Siklopentandiol
CH 3
HO OH
Problem 22.10
^ Bir aldoheksoz ve ketoheksozun ayirt edilmesinde periyodik asidin nasd kullanila-
bilecegini gosteriniz. Her birinden hangi iirunler olu§ur ve ka?ar e§deger mol HI0 4
harcanir?
22.7 MONOSAKKARITLERIN iNDiRGENMESI:
ALDiTOLLER
Aldozlar (ve ketozlar) sodyum borhidriirle alditoller denilen bilegiklere indirgenebilirler.
CHO CH,OH
NaBH 4
(CHOH)„
-► (CHOH)„
veya
CH.OH H: " Pt CH.OH
1,V
Aldoz
Alditol
Omegin D-glikozun indirgenmesi D-Glusitol verir.
CHO
HO
HO
CH ? OH
Q
OH
HO
H-
HO-
H-
H-
OH
H-
-H NaBH, HO-
OH " H-
OH
CH,OH
H-
CH,OH
-OH
-H
-OH
-OH
CH 2 OH
D-Glusitol
(veya D-sorbitol)
Problem 22. 1 I ► (a) D-Glusitoliin optik^e aktif olmasini bekler misiniz? (b) Optikge aktif olmayan al-
ditoller veren turn D-aldoheksozlann Fischer izdii§iim formiillerini yaziniz.
22.8 MONOSAKKARJTLERiN FENILHIDRAZiNLE
TEPKiMELERh OSAZONLAR
Bir aldozun aldehit grubu. hidroksilamin ve fenilhidrazin gibi karbonil reaktifleriyle tep-
kime verir (Altboliim 16.8). Hidroksilaminle iiriin, beklenen oksimdir. Bununla birlik-
te yeterli fenilhidrazin varsa tic e§deger mol fenilhidrazin harcanarak C2 de ikinci bir
fenilhidrazon grubu olusur. Uriin bir fenilosazondm. Fenilosazonlar kolayca kristalle-
nirler (§ekerlerin aksine) ve §ekerlerin tamnmasinda yararh ttirevlerdir.
22.8 Monosakkaritlerin Fenilhidrazinle Tepkimeleri: Osazonlar 1111
C=N\HC fi H 5
H
C=0
CHOH C=NNHC 6 H 5
(CHOH),, + 3 C 6 H.NHNH, ► (CHOH),, + C fi H 5 NH, + NH, + H 2
CH 2 OH
Aldoz
CH 2 OH
Fenilosazon
\
Osazon olu§umunun mekanizmasi, muhtemelen, C — O grubuna 90k benzer §e-
\ X
kilde davranan C=N — grubunun bir enoliin azota uyarlanmi§ bir sen tepkimesine
dayanir.
j Tepkime i?in Bir Mekanizma
Fenilosazon Olusumu
r^H— A
CH=N— NHC 6 H,
A:^H— C— OH
(aldozdan
oIllMHIINl
H H
CH^pN-r-N— C.H S
taulomerksme II l< x
4 fe C— O— H
(-C 6 H 5 NH 2 )
^:
: A
CH=NH CH=NNHC 6 H 5
l I
+ 2 C ft H 5 NHNH 2 )
c=o
■> C=NNHCJ-L + NH, + H,0
Osazon olu§umu C2'deki stereomerkezin kaybolmasiyla sonuclanir. fakat diger stere-
omerkezleri etkilemez; ornegin D-Glikoz ve D-mannoz ayni fenilosazonu verifier.
CHO
H-
HO-
H-
H-
OH
H
OH
•OH
CH,NHNH,
HO-
H-
H-
CH=NNHC 6 H 5
C=NNHC (1 H 5
H
OH
OH
CHO
HO
C,,H,NHNH : HO-
II-
H-
H
-H
OH
OH
CH 2 OH
D-Glikoz
CH 2 OH
Avni fenilosazon
CH : OH
D-Mannoz
Bu deney ilk kez Emil Fischer tarafmdan yapddi ve Fischer, D-glikoz ile D-manno-
zun C3. C4 ve C5'te ayni konfigiirasyona sahip olduklanni gosterdi. Sadece bir karbo-
nundaki konfigiirasyonda farkhhk gosteren diastereomerik aldozlara (D-glikoz ve
D-mannoz gibi) epimerler denir. Genel olarak, sadece bir tek stereomerkezinin konfigu-
rasyonunda farkhhk gosteren diastereomer ciftleri epimerler olarak adlandinlabilirler.
1112 Boliim 22 / Karbohidratlar
Problem 22.12 >• D-Fruktoz, D-glikoz veya D-mannozun epimeri olmamasina ragmen (D-fruktoz bir
ketoheksozdur), her iicii de ayni fenilosazonu verir. (a) Fischer izdu§iim formulle-
rini kullanarak fruktozun fenilhidrazinle verdigi tepkime iqin bir denklem yaziniz.
(b) Bu deney D-fruktozun stereokimyasi hakkinda nasil bir bilgi verir?
22.9 MONOSAKKARiTLERiN SENTEZ! VE
KOgULTULMESi
22.9A Kiliani-Fischer Sentezi
Heinrich Kiliani (Freiburg. Almanya) 1885'te, bir aldozun hidrojen siyaniir katilmasi
ve ardindan epimerik siyanohidrinlerin hidroliziyle bir fazla sayida kartona sahip epi-
merik asitlere d6nii§turiilebilecegini buldu. Daha sonra Fischer, aldonik asitlerden elde
edilen aldonolaktonlann aldozlara indirgenebilecegini gostererek bu yontemi geli§tirdi.
Bugiin bir aldozun karbon zincirinin uzatilmasi §eklindeki bu yontem Kiliani-Fischer
sentezi olarak biliniyor.
Kiliani-Fischer sentezini Sekil 22.6'daki D-gliseraldehitten (bir aldotrioz) D-treoz ve
D-eritrozun (aldotetrozlar) senteziyle gosterebiliriz.
Gliseraldehite hidrojen siyaniiriin katilmasi yeni bir stereomerkez olu§turmasi nede-
niyle iki epimerik siyanohidrin verir. Siyanohidrinler kolaylikla aynlabilir (diastereomer
olduklanndan) ve her biri hidroliz, asitlendirme, laktonla§tirma ve Na-Hg ile pH 3-5'te
indirgemeyle bir aldoza d6nu§turulebilir. Bir siyanohidrin, sonuc olarak. D-(-)-eritroz
verirken digeri D-(-)-treoz verir.
Kiliani-Fischer senteziyle elde ettigimiz aldotetrozlann her ikisinin de D-§ekerler
oldugundan emin olabiliriz. 9iinku ba§langi9 bile§igimiz D-gliseraldehittir ve bunun stere-
omerkezi sentezden etkilenmez. Kiliani-Fischer sentezinde hangi aldotetraozun, Fischer
izdii§umunde, her iki — OH grubunun da sagda oldugunu ve hangisinin iistteki — OH
grubunun solda oldugunu heniiz bilemeyiz. Buna kar§in her iki aldotetrozu da aldarik
asitlere yiikseltgersek biri [D-(-)treoz] optik^e aktifuriin verirken digeri (D-(-)-eritroz]
optik^e i nakt if (mezo) iiriin verecektir (Problem 22.7 ye bakiniz).
Problem 22.13 >■ (a) L-(+)-Treoz ve L-(+)-eritrozun yapilan nasildir? (b) Kiliani-Fischer sentezinde
bunlari elde etmek icin hangi aldotriozu kullanmamz gerekir?
Problem 22.14 V ( a ) D-(-)-Eritrozdan ba§layarak epimerik aldopentozlann Kiliani-Fischer sentezle-
rini tasarlayiniz (Fischer izdii§iimlerini kullamniz). (b) Elde edilmi§ olan epimerik
aldopentozlar D-(-)-arabinoz ve D-(-)-ribozdur. D-(-)-Ribozun nitrik asit yiikselt-
genmesi optik9e aktif olmayan bir aldarik asit verirken benzer §artlarda D-(-)-ara-
binoz optikge aktif bir uriin verir. Sadece bu bilginin i§iginda hangi Fischer izdti§umii
D-(-)-arabinozu ve hangi si D-(-)-ribozu gbsterir.
Problem 22. 1 5 ► D-(-)-Treozun Kiliani-Fischer sentezine uygulanmasi diger iki epimerik aldopentoz
olan D-(+)-ksiloz ve D-(-)-liksoz verir. D-(+)-Ksiloz yiikseltgenerek (nitrik asitle)
22.9 Monosakkaritlerin Sentezi ve Kiigiiltiilmesi 1113
optik9e inaktif bir aldarik asit verirken D-(-)-liksozun benzer yiikseltgenmesi optik9e
aktif bir iiriin verir. D-(+)-Ksiloz ve D-(-)-liksozun yapilan yazimz.
Sekiz aldopentoz vardir. Problem 22.14 ve 22.1 5 'te dorduniin yapisina ula§tiniz. Geri -< Problem 22. 1 6
kalan dorduniin yapilanni ve adlanni yazimz?
C
H
OH
CH 2 OH
D -Gliseraldehit
HCN
CN
H-
H-
-OH
-OH
CH 2 OH
(1) Ba(OH) 2
(2) H.,0"
O^ /OH
Epimerik
siyanohidrinler
(ayrilirlar)
H
H-
•OH
OH
Epimerik
aldonik asitler
CH 9 OH
t
CN
HO-
H-
H
OH
CH 2 OH
(1) Ba(OH).,
(2)H,O h
O^ /OH
C
HO
H-
-H
-OH
I
11°
CH 2 OH
H
It
2rri* . t\ h ho /
y-aldonolaktonlar H VI 1/
OH OH
Na-Hg. H.O
o
H
O
H-
H
^
C
pH3-5
H
OH
OH
H
Na-Hg, H..O
pH 3-5
O^/H
HO-
H-
CH 2 OH
D-(-)-Eritroz
H
OH
CH 2 OH
§ekil 22.6 D-(-)-Eritroz ve d-(-)- treozun
D-gliseraldehitten Kiliani-Fischer sentezi.
D-(-)-Treoz
1114 Boliim 22 / Karbohidratlar
22.9B Ruff Ku^ultiilmesi
Kiliani-Fischer sentezi bir aldozun zincirini bir karbon atomu uzatmak igin kullanilablir;
Ruff kuciiltiilmesi* ise zinciri bir birim kisallmak i9in kullanilabilir. Ruff kiiciiltiilmesi
(1) bir aldozun bromlu su kullanilarak aldonik aside ylikseltgenmesini ve (2) aldonik
asitin bir sonraki klicuk aldoza, hidrojen peroksit ve demir(III) siilfat ile yukseltgen de-
karboksilasyonunu icerir. Ornegin D-(-)-riboz, D-(-)-eritroza kiigtiltulebilir.
V- H
O^/OH
%,/"
Bu - > TT
H,0,
H,0
Fe 2 (SO,) 3
CH,OH
CH.OH
CH^OH
D-(-)-Riboz
D-Ribonik asit
D-(-)-Eritroz
CO,
Problem 22.17 >
Siitte bulunan bir dissakkarit olan laktozun hidroliziyle bir aldoheksoz olan D-(+)-
galaktoz elde edilebilir. D-(+)-Galaktoz nitrik asitle etkile§tirildiginde optikge in-
aktif bir aldarik asit verir. D-(+)-Galaktoz Ruff kugiiltiilmesine ugradiginda
D-(-)-liksoz verir (Problem 22. 15'e bakimz). Sadece bu verileri kullanarak D-(+)-
galaktozun Fischer izdu§iim formuliinii yaziniz.
22.10 Aldozlarin d Ailesj
Ruff kugiiltiilmesi ve Kiliani-Fischer sentezi, aldozlarin tumiinu, D- veya L-gliseralde-
hitle ili§kilendirerek aileleri veya "aile agaclan'* icerisine yerle§tirmemizi saglar. Bu tiir
bir agac §ekil 22.7'de yapilmi§tir ve D-aldobeksozlann, 1-8. yapilanni i9erir.
Dogal olarak bulunan aldozlarin tiimii olmasa da biiyuk cogunlugu, en yaygin olan
D-(+)-glikozla birlikte D ailesine aittirler. D-(+)-galaktoz siit §ekerinden (laktoz) elde edi-
lebilir. fakat L-(-)-galaktoz bahge salyangozu Helix pomatia' da bulunan bir polisakka-
ritte vardir. L-(+)-Arabinoz yaygin olarak bulunur fakat D-(-)-arabinoz nadirdir ve sadece
bazi bakteri ve parazitlerde bulunur. Treoz, liksoz, guloz ve alloz dogal olarak bulun-
maz, fakat her birinin her iki §ekilleri de (D veya L) sentezlenmiskxdir.
22.1 i d-(+)-gl_ikozun konfigurasyonuna
Fischer Kaniti
Emil Fischer, van't Hoff ve Le Bel'in karbonun diizgiin dortyiizlii yapisini onermele-
rinden yalnizca 12 yil sonra, 1888'de, (+)-glikozun stereokimyasiyla ilgili galismasina
ba§ladi. Ba§langigta Fischer' in elde edebildigi 90k az veri vardi: (-i-)-Glikoz, (+)-arabi-
noz. (+)-mannoz [(+)-Mannoz Fischer tarafindan heniiz sentezlenmi§ti] dahil birka9 mo-
nosakkaritbiliniyordu. (+)-Glikoz ve (+)-mannoz aldoheksoz, (+)-arabinoz ise aldopentoz
§ekerler olarak biliniyorlardi.
* Alman kimyacisi Otto Ruff. 1871 - 1939. tarafindan geli§tirildi.
B B B O
O O O B
s a a
B B
o b b o
BOOB
3 B
B B
B O B O
O B O B
B B
B B B
O O B O
B B O B
B
B B
B B O O
O O B B
B B
B B B
O B O O
B O B B
B
B B B
B O O O
O S B B
B
B B B B
O O O O
B B B B
B
O
o
B B
B §
pf a
+
e
+
B |
B N
° I
S +
O O B
B B
K
C
B
B
11 ■
B
B B
B I
B
B O
B
O
B
■O
O B
B
5 B
o 5 §
B §
o
\
2
B |
3.1
33 B S
o i
o
is*
B
N
B
u
/*
B
B B
§1
B"2
O T
13
c 5
■?■ X
20?
3S
-^
ft)
60
■g
a.
ft)
o
=
4)
cS
u-
J*
13
C
o
N
ft)
SO
>ao
fe.
.*
■—
ft)
N
C
■_;
i
C3
•23
fc
ca
-^
cd
_4)
ft)
BO
C
ft>
S3
T3
•—
ft)
U
B
tt
o
X
o
X
<n
O
eg
U
H
c
c3
a
£>
E
B
O
•>>
g
*
—
J2
<
ca
4=
J2
"o
o
3
1
o
ft)
3
Oh
N
a)
e
u
re
:0
•a
1
X
u
!C
O
o
"O
« 5
X
3
'ft*
u
o
■o
a
£ ."=
53
N
ft)
>bo
h»
c
"C
ft)
y
S3
C
GO
-* —
f
•a
B
g
—
-a >*
2 5
i2 o
3
<
"O
:G
o
a
.=
.o
V*
*
£i 2
1115
1116 Boliim 22 / Karbohidratlar
Bir aldoheksoz dort stereomerkeze sahip oldugundan 2 4 (veya 16) stereoizomeri
mumkiindur ve bunlardan biri (+)-glikozdur. Fischer, keyfi olarak ilgisini §ekil 22.7 'de-
ki konfigiirasyonundaki sekiz yapiyla (1-8 yapilan) simrlandirdi. Fischer, organik bile-
§ikJerin mutlak konfigurasyonlannin belirlenmesi yontemleri heniiz geli§tirilmemis,
oldugundan bu enantiyomerik konfigurasyonlan farklandiramiyacagimn farkina vardi.
195 1 yilinda Bijvoet (Altboliim 5.14A) tartarik asitin mutlak konfigiirasyonunu [ve bu-
na bagli olarak D-(+)-gliseraldehitin mutlak konfigiirasyonunu] tayin ettiginde, Fischerin
(+)-glikozu. bizim D ailesi olarak adlandirdigimiz gruba keyfi olarak koyusunun dogru
oldugunu buldu.
Fischerin (+)-glikoz icin 3 yapisini onermesi a§agidaki sonuclara dayaniyordu:
2.
3.
1. Glikozun nitrik asit yiikseltgenmesi optikce aktif bir aldarik asit verir. Bu 1 ve 7
yapilanm disjar. ciinkii her iki bilesjk de mezo-aldar'ik asitler verir.
Glikozun kugiiltiilmesi (-)-arabino: ve (-)-arabinozun nitrik asit yiikseltgenmesi
optikce aktif bir aldarik asit verir. Bu, (-)-arabinoz 9 veya 11 yapilannda olamaz,
ve 10 veya 12 yapisinda olmali demektir. Bu sonuc (+)-glikozun da 2, 5 veya 6
konfigtirasyonlannda olamayacagmin tespitidir. Bu. (+)-glikoz i9in geride 3, 4 ve 8
yapilarinin olma olasiligim birakir.
(-)-Arabinozdan basjayan Kiliani-Fischer sentezi (+)-glikoz ve (+)-mannoz verir
Mannozun nitrik asit yiikseltgenmesi optikge aktif bir aldarik asit olu^turur. Bu, (+)-
glikozun da farkh l"akat optik9e aktif bir aldarik asit vermesi gercegiyle birle^ince
(-)-arabinozun 10 yapisinda oldugunu saptar ve (+)-glikoz i9in olasi yapilardan 8
yapisini eler. (-)-Arabinoz 12 yapisinda olsaydi Kiliani-Fischer senteziyle 7 ve 8
aldoheksozlanni verirdi ve bunlardan biri (7) nitrik asit yukseltgenmesiyle optikce
aktif olmayan bir aldarik asit verirdi.
§imdi geriye 3 ve 4 yapilan kaliyor. Bir yapi (+)-glikozu. digeri (+)-mannozu gos-
teriyor. Fischer, (+)-gIikoz ve (+)-mannozun epimer olduklarmi (C2'de) farketti, fa-
kat hangisinin hangi bile§igi temsil ettigine karar vermek ?ok zordu.
Fischer daha onceden bir aldoz zincirinin iki ug grubunu ( — CHO ve — CH 2 OH)
kendi arasinda degistiren etkin bir tepkime geli§tirmi§ti. Fischer, parlak bir mantik-
la (+)-glikoz 4 yapisinda ise uq gruplann degi§mesinin aym aldoheksozu verecegi-
ni farketti.
4.
5.
CHO
HO-
HO-
H-
H-
H
CH : OH
4
HO-
-OH u ? ? ru p' arin
kendileri
arasinda
OH degismesi
kimyasal
H tepkimelerle HO -
CH 2 OH
-H
-H
-OH
-OH
CHO
HO-
HO-
H-
H-
CHO
-H
-H
-OH
-OH
CH 2 OH
4
(Fischer
i/diiMimiiiHin.
sayfa diizlemi
icinde 180°
ddndiirulmesinin
miimkiin
oldugunu
hafirlavimz.)
Diger taraftan (+)-glikozun yapisi 3 ise, bir ug grup degismesi farkh bir aldoheksa-
zu (13) verecektir.
22.11 D-(+)-Glikozun Konfigiirasyonuna Fischer Kaniti 1117
H-
HO-
H-
H-
CHO
OH
H-
kimyasal
H tepkimelerde HO-
■ OH u? g ru P |ann H-
kendileri
arasinda
"(JH degi$mesi
CH 2 OH
3
H-
CH,OH
OH HO-
H _ HO-
OH H-
OH HO-
CHO
CHO
H
H
OH
•H
CH,OH
13
L-Guloz
Eger olu§saydi bu yeni aldoheksoz bir L §eker olacakti ve D-gulozun ayna goriintiisii
olacakti. Boylece adi da L-guloz olacakti.
Fischer, (+)-glikoz ile uc grup degi§imlerini yaptiginda uriin olarak yeni bir aldo-
heksoz (13) olu§tu. Bu sonuc (+)-glikozun. 3 yapisinda oldugunu karutladi. Bu sonuc
ayni zamanda 4'un (+)-mannozun ve 13'iin de L-(+)-gulozun yapilan oldugunu goster-
di.
(+)-Glikoz zincirindeki uc gruplann degistirilmesi icin kullanilan Fischer isjemi D-
glukarik asitin y-laktonlarindan biriyle ba§ladi (Problem 22.8 'e bakiniz) ve a§agidaki
gibi yuriiriildii.
C0 2 H
D-Glukarik
asitin bir
T-laktonu
CH,OH
Bir T-aldonolakton
H-
HO-
H-
H-
O
CH,OH
%
^
-OH HO-
-H HO-
-OH H-
-OH HO-
C
-H
-H
-H
OH
-H
CH.OH
L-(+)-Guloz
13
1118 Boliim 22 / Karbohidratlar
Bu sentezde Na-Hg ile yapilan ikinci indirgemenin pH 3-5'te yapildigina dikkat
ediniz. Bu §artlarda laktonun indirgenmesi bir birincil alkol degil bir aldehit verir.
Problem 22.18
>• Fischer gercekte D-glukarik asitin her iki y-laktonuna da (Problem 22.8) yukanda
ozetlenen i§lemi uygulami§ti. Diger y-laktonu veren hangi iiriindur?
22.12 DiSAKKARITLER
22.I2A Sakkaroz
Bildigimiz cay sekeri sakkaroz (sukroz) denilen bir disakkarittir. Sakkaroz en yaygin di-
sakkarittir, fotosentez yapan tiim bitkilerde bulunur ve ticari olarak §eker kami§i ve §e-
ker pancanndan elde edilir. Sakkaroz §ekil 22.8'de gosterilen yapiya sahiptir.
Sakkarozun yapisi a§agidaki kamtlara dayanir:
1. Sakkaroz C 12 H 22 O n molekiil formtilune sahiptir.
2. Bir mol sakkarozun asit katalizli hidrolizi bir mol D-glikoz ve bir mol D-fruktoz
verir.
HOCH,
CH.OH
OH H
Fruktoz
(bir /3-furanoz olarak)
3. Sakkaroz indirgen olmayan bir §ekerdir. Benedict ve Tollens ^ozeltileriyle negatif
sonuc verir. Sakkaroz osazon vermez ve mutarotasyona ugramaz. Bunlar sakkaro-
zun ne glikoz ne de fruktoz kisminin bir yan-asetal grubuna sahip oldugunu goste-
rir. Buna gore bu iki heksoz, glikozun CI ve fruktozun C2'si arasinda bir glikozidik
baglanti i^ermelidir. Ancak bu §ekilde iki karbonil grubu da tam asetal halinde ola-
bilirler (glikozitlere bakiniz).
§ekil 22.8 (+)-Sakkaroz (a-D-
glikopiranozil /3-D-fruktofura-
nozit) it; in iki gosterim.
D-Glikozdan .
6
HOCH
D-I'ruktozdan
a-Glikozidik
baglanma
CH,OH _
HO^V^IJ ^O
^-Fruktozidik
baglanma
CH..OH
HO
22.12 Disakkaritler 1119
4.
5.
Glikozidik baglarm stereokimyasi enzimlerle yapilan deneylerle aydinlatilabilir.
Sakkaroz, mayadan elde edilen a-glikosidaz enzimiyle hidrolizlenir fakat (3-glikosi-
claz enzimiyle hidroliz olmaz. Bu hidroliz, glikozit hsmmda bir a-konfigiirasyonun
oldugunu belirtir. Sakkaroz aynca /3-fruktofuranozlan hidrolizleyen ama a-frukto-
furanozlara etkimedigi bilenen bir enzim olan sukaz ile de hidrolizlenir. Bu hidroliz
de fruktozit kismimn f3-konfigiirasyoiuin da oldugunu gosterir.
Sakkarozun metillenmesi. hidroliz edildiginde, 2.3,4,6-tetra-O-metil-D-glikoz ve
1 ,3,4,6-tetra-O-metil-D-fruktoz veren bir oktametil tiirevi verir. Bu iki iiriiniin
tanimlanmasi glikoz kismmin bir pironozit, fruktoz kismimn ise bir furanozit oldu-
gunu gosterir.
Sakkarozun yapisi X-isinlan analiziyle ve §uphe gotunneyecek bir senteziyle
dogrulanmi§tir.
22.I2B Maltoz
Ni§asta (Altboliim 22. 13 A) diastaz enzimiyle hidrolizlendiginde iirun maltoz olarak bili-
nen bir disakkarittir (§ekil 22.9).
1. Maltozun bir molii asit katalizli olarak hidrolizlendiginde iki mol D-(+)-glikoz ve-
rir.
2. Sakkarozun aksine maltoz indirgen bir §ekerdir. Fehling, Benedict ve Tollens
cozeltileriyle pozitif soniig verir. Maltoz. fenilhidrazinle de etkile§erek bir
monofenilosazon olu§turur (yani iki mol fenilhidrozinle birle§ir).
3. Maltozun iki anomer §ekli vardir: a-(+)-maltoz. [a] D 5 = + 168°, ve j8-(+)-maltoz,
[o\q = + 112°. Maltoz anomerleri, bir denge kan§imi olu§turmak iizere. [a]j> = +
136°, mutarotasyona ugrarlar.
2 ve 3 durumundaki ozellikleri. maltozun glikoz kalintilanndan birinin yan-ase-
tal §eklinde. digerinin de glikozit yapismda olmasini gerektirir. Maltoz. jS-gUkosi-
daz enzimiyle degil a-glikosidaz enzimiyle hidrolizlendiginden glikozidik baginin
konfigiirasyonunun a-oldugu sonucu cikanlabilir.
§ekil 22.9 ( + )-Malto/un /3-anomer
yapisinin iki gosterili§i. 4-0-(tt , -D-glikopira-
nozil)-/3-D-glikopiranoz.
«-Glikozidik
baglanti
veya
CHoOH
HO
HO
OH
HO
1120 Bolum 22 / Karbohidratlar
4. Maltoz bromlu su ile etkile§erek bir monokarboksilik asit olan maltonik asiti verir
(§ekil 22.10a). Bu da sadece bir yan-asetal grubunun oldugunu gosterir.
5. Maltonik asitin metillendikten soma hidrolizi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-glikoz ve
2,3,5,6-tetra-O-metiI-D-glukonik asit verir. Birinci iiriin C5'te serbest — OH'ye
sahiptir ve indirgen olmayan glikozun piranozit seklinde oldugunu belirtir; ikinci iiriin
olan 2,3,5.6-tetra-O-metil-D-glukonik asit ise C4'te serbest — OH icerir, bu da in-
dirgen olmayan glikozun buradan glikozit bagi yaptigini gosterir.
Burada saptanmasi gereken sadece indirgen glikozun bUytikliigiidiir.
6. Maltozun kendisininin metillenip hidrolizlenmesi (§ekil 22.10Z?). 2,3,4,6-tetra-0-
metil-D-glikoz ve 2,3,6-tri-O-metil-D-glikoz verir. Ikinci iiriinde C5'teki serbest
— OH bu karbonun oksijenli halka icinde bulunmasi ve indirgen glikozun da b\r pi -
ranoz halkasi halinde olmasini gerektigini belirtir.
§ekil 22. 1 (a) Maltozun
maltonik asite yukseltgen-
mesi, bunu izleyen
metilleme ve hidroliz. (b)
Maltozun kendisinin metil-
lenmesi ve ardindan
hidrolizi.
6
HOCH
OH
Br./H.,0
H
OH
H OH
Maltoz
(a)
(6)
HOCH.,
OH
HO
(1) CHjOH,H +
(2) (CH,).,SO.„ OH-
CH..OCH,,
C0 2 H
CH 3
OCH,
H OH H OH
Maltonik asit
H OCH,
H OCH,
CH,OCH
CGHjJjSO*
OH
CH,OCH,
,CO,CH,
CH,0
CH 3 OCH 2
CH,0
OH
H OCH,
2,3,4,6-Tetra-O-
metil-D-glikoz
(piranoz yapisi)
H OCH,
2,3,6-Tri-O-
metil-D-glikoz
(piranoz yapisi)
CH 3
H OCH,
2,3,4,6-Tetra-O-metu-
D-gltkoz
(piranoz yapisi)
OCH,
OCH, H,CO,H
H OCH,
2,3,5,6-Tetra-O-metii-
D-glukonik asit
22.12 Disakkaritler 1121
0-Glikozidik baglanti ~| H OCK,
6 5l
HOCH,
HO
HO
CH.,OH
HO
veya
HO
CH.OH
§ekil 22. 1 I Selobiyozun fi anomerinin iki ayn
gosterimi. 4-0-(/3-D-glikopiranozil)-/3-D-glikopira-
HO
OH
22.I2C Selobiyoz
Seliilozun kismT hidrolizi (Altbolum 22.13C) bir disakkarit olan selobiyozu verir (C 12
H 22 0n) (§ekil 22.11). Selobiyoz, glikozitbaginin konfigiirasyonu di§inda her bakimdan
maltozo benzer.
Selobiyoz, maltoz gibi indirgen bir §ekerdir ve asit katalizli hidrolizde iki e§deger
mol D-glikoz verir. Selobiyoz ayni zamanda mutarotasyona ugrar ve bir monofenilosazon
olusturur. Metilleme gah§malan bir glikoz biriminin Cl'inin C4'iiyle glikozit bagi yap-
tigini ve her iki halkanin da alti iiyeli oldugu gostermi§tir. Buna kar§ilik maltozdan fark-
h olarak selobiyoz, a-glikosidaz enzimleriyle degil (B-glikosidaz enzimleriyle hidrolizlenir
ve bu, selobiyozdaki glikozidik baglantinin /3 oldugunu gosterir (§ekil 22.11).
22. 1 2D Laktoz
Laktoz (§ekil 22.12) insanlann, ineklerin ve btitiin memelilerin sutunde bulunan bir di-
sakkaritir. Laktoz, D-glikoz ve D-galaktoza hidrolizlenen indirgen bir sekerdir ve /3 gli-
kozidik bag i£erir.
0-GIikozidik baglanti "]
HOCH,
i>-Gulnktozdan
D-lilikozdan
§el<il 22.12 Laktozun /3-anonierinin,
4-0-(/3-D-galaktopiranozil)-/J-D-gliko-
piranozun iki gosterilisj.
HO
veya
CH 2 OH n
CH,OH
HO
HO
OH
HO
«
unyasi
Yapay Tatlandmcilar (Ne Kadar Tath)
Yapay tatlandirici
aspartami ice mi bazi
iiriinler.
wJakkaroz (gay §ekeri) ve fruktoz en yaygin dogal tatlandincilardir. Bununla
birlikte, bunlann kalori almamiza ve di§ giirumeleri ba§latmaya neden oldukla-
nm biliyoruz. Bu nedenlerle birgok ki§i yapay tatlandincilan. dogal ve kalori
saglayanlara kar§ihk gekici bir secenek olarak gorurler.
Belki en ba§arjli ve en qok kullanilan yapay tatlandirici, fenilalanin ve aspar-
tik asitten olu§an bir dipeptitin metil esteri olan aspartamdir (Altbolum 24.4).
Aspartam sakkarozdan yakla§ik 100 kez daha tatlidir. Cozeltilerinde yava§ ola-
rak hidrolize ugramasi me§rubatlar gibi iiriinlerde raf bmriinii kisitlar. Pi§irme-
de de kullanilamaz, cunkii isiyla bozunur. Dahasi, fenilketoniire olarak bilinen
bir genetik hastahga sahip insanlar aspartam kullanamazlar, giinkii metabolizmalari as-
partamdan fenilpiruvik asit olu§turur. Fenilpiruvik asitin viicutta birikmesi, ozellikle ye-
ni dogan bebekler icin zararhdir. Diger yandan alitam, aspartama benzer, ama
geli§tirilmi§ ozelliklere sahip bir bile§iktir. Bu, aspartamdan daha kararh ve sakkaroz-
dan yakla§ik 2000 kez daha tatlidir.
Ik
"CO,H
!l NH,
Aspartam
Alitam
Sukraloz, sakkarozun trikloro tiirevi olan bir yapay tatlandincidir. Aspartam gibi bu
da Amerika Birlesjk Devlerleri Gida ve Uac Idaresince onaylanmi§tir. Sukroloz, sakka-
rozdan 600 kez daha tatlidir ve bir cok ozelligi istenen niteliktedir. Goruniimti ve tadi
§eker gibidir, pi§irme ve lsitma sicakhklannda kararlidir, di§ curiigiine neden olmaz ve
kalori vermez.
CI
CH,OH
HO
CH,C1
Sukraloz
1122
Siklamat ve sakkarin sodyum veya kalsiyum tuzlari §eklinde kullanilan bir zaman-
lann gozde tatlandincilaridir. Siklamat ve sakkarinin 10:1 'lik yaygm olarak bilinen bir
kan§imi, her iki bile§igin ayn ayn olduklarindan daha tathdir. Bu kan§imin hayvanlar
iizerinde tumor olu§turdugu deneylerle gosterildikten soma kan§im FDA tarafindan
yasaklanmi§tir. Kurallardaki bazi degisjklerlerle sakkarinin bazi uriinlerde kullamlma-
sina izin verilmi§tir.
H
N-
SO,H
Siklamat
Diger bircok bilesjk de yapay tatlandinci ozelligine sahiptir. Ornegin L §ekerler de
tathdir ve bunlar muhtemelen sifir kalori saglarlar, ciinkii enzimlerimiz onlari degil se-
gimli olarak D §ekerleri metabolize ederler. L §ekerler dogada 50k az bulunmalanna kar-
§in sekiz L-heksoz, S. Masamune ve K. B. Sharpless tarafindan Sharpless asimetrik
epoksitleme (Altbolum 1 1 .17) ve diger enantiyosecimli sentez yontemleriyle sentezlen-
mi§lerdir.
OH OH
HO
OH OH
L-Glikoz
Tatlandiricilann ara§tinlmasinda cah§malarin cogu tat algilama merkezlerinin yapi-
lari uzerindedir. Tat algilayicilan icin onerilen bir model van der Waals kuvetlerine ek
olarak hidrojen baglan da iceren sekiz baglanmaetkilesjmiyle birle§tirilir. Sukronik asit
bu modele gore tasarlanmi§ sentetik bir bilesjktir. Sukronik asitin sakkaroza gore 200.000
kez daha tath oldugu bildirilmi§tir.
CH,
HO,C
CN
H
Sukronik asit
22.13 POLiSAKKARiTLER
Polisakkaritler, glikanlar olarak da bilinirler ve birbirlerine glikozidik baglarla bagli
monosakkaritlerden olu§urlar. Tek bir monosakkaritin polimeri olan polisakkaritlere
homopolisakkaritler; birden cok tipte monosakkaritten yapilanlara ise heteropolisak-
karitler denir. Homopolisakkaritler monosakkarit birimlerine gore de sinflandinhrlar.
Glikoz monomerik birimlerini iceren homopolisakkaritlere glikan, galaktoz birimlerini
igerenlere galaktan, vb. denir.
1123
1 124 Boliim 22 / Karbohidratlar
§ekil 22.13 D-Glikozun a(l->4)
glikozidik baglarla baglandigi dallan-
mami§ bir polimeri olan amilozun kismi
yapisi.
a(l -» 4) Glikozidik
baglanti
Tiimii glikan olan U5 onemli polisakkarit ni§asta, glikojen ve selulozdur Ni§asta, bit-
kilerin temel besin stogudur. Glikojen hayvanlarda karbohidrat stogu olarak i§lev ya-
par. Seluloz ise bitkilerde yapi malzemesi olarak i§lev goriir. Bu iic polisakkaritin
yapilanni inceledigimizde, bu yapilann her birinin fonksiyonlanyla nasil uygunluk gos-
terdigini gorebiliriz.
22.I3A Ni§asta
Ni§asta bitkilerin koklerinde, yumrulannda ve tohumlannda mikroskopik graniiller §ek-
linde meydana gelir. Misir, patates, bugday ve pirinc onemli ticari ni§asta kaynaklan-
dir. Ni§asta suyla lslatildiginda graniiller §i§er ve kolloidal bir siispansiyon olu§ur. Bundan
iki ana bile§en izole edilebilir. Bunlardan biri amiloz, digeri amilopektindir. Ni§astala-
nn bircogu % 10-20 amiloz, %80-90 amilopektin verir.
Fiziksel 6l9iimler amilozun, bir birimin Cl'i ile sonrakinin C4'unun a baglantilari
He birle§tigi 1000'den fazla D-glikopiranoz biriminden meydana geldigini gosterir (§e-
kil 22. 13). Bu yiizden glikoz birimlerinin halka buyiikliigu ve aralanndaki glikozit bag-
lannin konfigiirasyonu bakimindan amiloz, maltoza benzer.
Amilozdakiler gibi a-glikozit baglantilanna sahip D-glikoz birimlerinin zincirlerinin
bir sarmal diizenlenme egiliminde oldugu dii§uniilur. (§ekil 22. 14). Bu dtizenlenme mo-
§ekil 22.14 Amiloz. a(l-»4)
baglantdan sola dbngiilii bir sarmal
olu.Miiiuma yol a^'ar. [§ekil Irving
Geis'ten ahnmi§tir. Voet D.; Voet, J.
G., Biochemistry, 2nd ed.; Wiley: New
York, 1995; s 262'den, izin alinarak
kiilliimlmistir.
22. 1 3 Polisakkaritler 1125
lekiil kutlesi oldukga fazla biiyiik (150.000-600.000), siki §ekilli amiloz molekullerinin
olu§umuna yol agar.
Amilopektin amiloza benzer bir yapiya sahiptir [ornegin a(\ —*■ 4) baglantilan].
Amilozdan farki zincirlerinin dallanmi§ olmasidir. Dallanma, bir glikoz biriminin C6'siy-
la digerinin CI 'i arasinda ve 20-25 glikoz birimlik araliklarla olusur (§ekil 22.15). Fi-
ziksel olgumlef, amilopektinin molekiil kutlesinin 1-6 milyon oldugunu ve birbirleriyle
baglantili yiizlerce 20-25 birimlik glikoz zinciri icerdigini belirtmektedir.
22.I3B Glikojen
Glikojen. amilopektine gok benzer bir yapiya sahiptir, fakat glikojendeki zincirler 50k
50k daha fazla dallanmi§tir. Glikojenin metillenmesi ve hidrolizi her 10-12 glikoz bi-
rimi icin bir ug grup oldugunu ve dallanmalann da her 6 birimde meydana gelmis, ola-
bilecegini gosterir. Glikojenin molekiil kutlesi 90k biiyiiktiir. Hidroliz olasiligini en aza
indiren §artlarda izole edilen glikojen iizerindeki galis,malarda molekiil kutlesinin 100
milyon civannda oldugu saptanmi§tir.
Glikojenin biiytiklugu ve yapisi, onun hayvanlarda karbohidrat stogu olarak davran-
ma i§levine 50k giizel uyar. ilk olarak, glikojen hiicre zarlanndan diffiizlenemeyecek
kadar biiyiiktiir, boylece bir enerji kaynagi ihtiyacmin duyuldugu hiicre iginde kalir. ikin-
ci olarak, glikojen, onbinlerce glikoz birimini bir molekiilde banndirdigi igin hiicrenin
onemli bir ozmotik basinc problemini gozer. Hiicrede boylesine 90k glikoz birimi ayn
ayn molekiiller olarak bulunsaydi hiicre icindeki ozmatik basin? 90k 90k biiyiik olacak-
ti, oyle ki hiicre zan pargalanacakti.* Son olarak glikoz birimlerinin biiyiik ve 90k dal-
lanmi§ olmasi hiicrenin lojistik sorunlarmi kolayla§tinr: Hucredeki glikoz deri§imleri
dii§tik oldugunda hazir bir glikoz kaynagi olarak davranir, yiiksek oldugundaysa hizla
depolanabilir. Hiicre igerisinde glikojenden glikan birimlerini ayiran (ya da glikojene
glikoz birimleri baglayan) tepkimeleri katalizleyen enzimler de bulunmaktadir. Bu en-
zimler uq gruplardaki a( 1 — >4) glikozit baglantilan hidrolizlerler (veya olu§turarlar). Gli-
kojen 90k fazla dallanmi§ oldugundan bu enzimlerin 9ah§abilecegi pek 90k U9 grup
bulunabilir. Buna kar§ilik glikojenin toplam deri§imi (litrede mol olarak) 90k biiyiik olan
Dallanma CH-.OH
or(l —* 6) dallanma noktasi
CH 7 OH
Q...
§el<il 22. 1 5 Amilopektinin kismi yapisi
* Ozmatik basing olayi. ^oziicuyii ge9iren ama coziineni ge9irraeyen bir zarla ayrilmi§ farkili deri§imlerdeki
iki 9bzelti i^in soz konusudur. Zann bir tarafmdaki ozmotik basinf (7t), cozilnenin taneciklerinin mol sayisi
(//), cozeltinin hacmi (V) ve mutlak sicakhkla gaz sabitinin sarpimi (RT) ile ili§kilidir: irV = 11RT.
1 126 Boliim 22 / Karbohidratlar
molekiil kiitlesinden dolayi 90k dus.uktur.
Amilopektin. bitkilerde muhtemelen benzer §ekilde i§lev yapar. Amilopektinin gli-
kojenden daha az dallanmi§ olmasi onemli bir dezavantaj degildir. Bitkilerin metabolik
hizlan hayvanlardan daha du§iiktur ve bunlann bir anda fazla enerjiye gereksinimleri
yoktur.
Hayvanlar enerjiyi hem yaglar (triagilgliseroller) hem de glikojen olarak depolarlar.
Yaglar cok daha indirgenmi§ olduklanndan daha 90k enerji saglarlar. Ornegin bir yag
asidi her bir glikoz veya glikojene gore iki kat fazla enerji aqiga. 9ikanr. O halde doga
neden iki farkli depo geli§tirmi§ diye sorabiliriz. Glikoz (glikojenden) kolaylikla elde
edilebilir ve suda 90k 96ziinur.* Sonu? olarak glikoz hiicrenin sulu ortaminda hizla di-
fiizlenir ve ideal bir "hazir enerji" kaynagi olarak davramr. Buna kar§ihk uzun zincir-
li yag asitleri suda hi^ 96ztinmezler ve hiicre i9indeki deri§imleri hi^ bir zaman 90k yiiksek
olmaz. Hiicre bir enerji sikintisi i9indeyse bunlar zayif bir enerji kaynagi olacaklardir.
Diger taraftan yag asitleri (tria9ilgliseroller olarak) kalori zenginlikleri nedeniyle uzun
donemler i9in miikemmel enerji depolandir.
22.I3C Seliiloz
Seliilozun yapisini inceledigimizde, doganin monomerik glikoz birimlerini iglevine uy-
gun §ekilde degi§tirdigi bir baska polisakkarit ornegi goriiriiz. Seluloz, 90k uzun olan
dallanmami§ zincirlerinde (1~* , 4) geklinde baglanmi§ D-glikopironozit birimleri iqenr.
Bununla birlikte ni§asta ve glikojenin aksine seliilozdaki baglantilar fi-glikozit baglcm-
tilan §eklindedir (§ekil 22.16). Karbon atomlannin bu konfigiirasyonu seluloz zincirle-
rini onemli bkiide dogmsal yapar. glikoz polimerlerinin a( 1 -*■ 4) §eklinde baglandiginda
yaptigi gibi kangal veya sarmal yapi olusturmazlar.
Selulozda, /3-/?aglantih glikoz birimlerinin dogrusal diizenlenmeleri — OH gruplan-
nin her bir zincirin di§ tarafinda diizgiin dagilimli olmalanni saglar. Iki veya daha 90k
seliiloz zinciri temas ettiginde hidroksil gruplan. olu§an hidrojen baglanyla bh' arada
tutulan zincirleri "fermuar gibi kapatmak" i9in uygun durumdadir (§ekil 22.17). Bu
§ekilde bir 90k seluloz zincirinin fermuar gibi kapatdarak bir arada tutulmasi hemen
hemen hie 9bzunmeyen sert ve lifli bir polimer olu§turur ve bu polimer. bitkiler i9in
ideal bir hiicre duvan malzemesidir.
Vurgulamaliyiz ki. seluloz zincirlerinin bu has bzelligi yalnizca /3(1 -*■ 4) glikozit
baglannm sonucu degildir; bu ozellik aynca, her bir stereomerkezdeki stereokimyasi-
nin da bir sonucudur. Benzer §ekilde bagh D-galaktoz veya D-alloz birimleri olsaydi.
bunlar hemen hemen kesinlikle seliilozunkine benzer ozelliklere sahip bir polimer ver-
meyeceklerdi. Bu yuzden kisa da olsa, D-glikozun bitkilerin ve hayvanlann kimyasin-
da ozel bir yer tuttugunu vurgulamaliyiz. D-Glikoz yalmzca en kararli aldoheksoz degil
(biitiin hacimli gruplannin ekvatoryal konumlannda bulundugu bir sandalye konfonnas-
yonunda olabildigi i9'in) bzel stereokimyasi nedeniyle, ni§astada oldugu gibi a baglan-
§ekil 22.16 Seluloz zincirinin bir kismi.
Glikozdik baglantilar /3(1^4)'tiir.
* Glikoz. ger9ekte glikoz-6-fosfat (G6P) olarak serbest birakihr. o da su iyerisinde yoztiniir.
22.13 Polisakkaritler 1127
o c
§el<il 22.17 Seliiloz icin onerilen bir yapi. Bir seliiloz Mil. glikoz molekiillerinin fi\ i • 4)
§eklinde bagh oldugu yakla§ik 40 paralel iplikdk i^erebilir. Zincirdeki her bir glikoz biri-
mi bir oncekine gore ters ddnmus durumdadir ve bu konumlari zincirler arasindaki hidro-
jen baglariyla (kesikli yizgilerle gosterilmistir) sabitlenmi.stir. Glukan zincirleri yanyana
tabakalar olu§turacak §ekilde uzanirlar ve bu tabakalar bir glikoz biriminin yansiyla capraz
olacak §ekilde dikey olarak cok diizgiin §ekilde istiflenirler. (Hidrojen baglannda yer alma-
yan hidrojen atomlari karma§ikhgi onlemek icjn gosterilmemistir.) [Voet D.; Voet J. G. Bi-
ochemistry, 2nd ed.; Wiley New York 1995; s 261'den izin ahnarak kullandmi§tir.]
malanyla sannal yapilar ve seliilozda oldugu gibi /3 baglanmalanyla saglam cizgisel ya-
pilar olusturabilen bir bile§iktir.
Seltilozun bilinen bir ba§ka ilging ve onemli ozelligi daha vardir: Insanlann sindiiim
enzimleri onun /3(l-*-4) baglantisina etkiyemez. Bu yiizden seliilozun insanlar icin
besin kaynagi olarak degeri yoktur. Buna kar$ilik. brnegin. inekler ve beyaz karinca-
lar seliilozu (otun veya odunun) gida kaynagi olarak kullanabilirler, ciinkii, sindiiim
sistemlerindeki simbiyotik bakterilerde /3-glikosidaz enzimleri bulunur.
Belki kendi kendimize §oyIe bir soru da sorabiliriz: Nicin doga boyle ozel bir i§lev
icin D-(-)-glikozu secmi§. bunun ayna goruntusti olan L-(-)-glikozu secmemi§tir? Burada
buna kesin bir cevap verilemez. D-(+)-Glikozun se9imi enzim katalizorlerinin geli§me
siirecinde, onceden olan rastgele bir olay sonucu olmus_ olabilir. Bir kere bu secim ya-
1 128 Boliim 22 / Karbohidratlar
pihnca enzimlerin aktif merkezlerinin stereojenligi L-(-)-glikoza gore degil D-(+)-gli-
koza gore olacaktir (L-(-)-glikoz uymayacagindan). Bir kere girdiginde, bu egilim sti-
reklilik kazanacak, ve diger katalizorlere yayilacaktir.
Sonug olarak doganin istenen bir i§lev igin ozel bir molekiilii ayirmasindan veya se-
giminden soz ettigimizde bunu. bu geli§menin molekuler diizeyde meydana geldigi an-
laminda soylemek istemiyoruz. Geli§me, §tiphesiz, organizma topluluklan dtizeyinde olur
ve molektiller, yalnizca, kullanimlannin ya§ami surdiirme ve iireme olasihgini arttirma-
sina gore segilirler.
22. 1 3D Seliiloz Tiirevleri
Bir 90k seliiloz tiirevi ticari olarak kullanilmaktadirlar. Bu bilesjklerin cogunda her bir
glikoz biriminin iki veya tig serbest hidroksil grubu bir ester veya bir etere donti§ttirtil-
mti§ttir. Bu donti§tim maddenin fiziksel ozelliklerini onemli olgtide degi§tirir, onu orga-
nik goztictilerde daha qok goztintir. elyaf ve film haline getirilebilir kilar. Seltilozun asetik
anhidrit ile etkile§tirilmesinden tekstil endtistrisinde "Arnel" veya "asetat" olarak bili-
nen bir triasetat olu§ur. Seliiloz trinitrata "barut pamugu" veya nitroseltiloz denir ve pat-
layicilarda kullanihr.
Rayon seltilozun (pamuk veya odun hamurundan) bazik gozeltide karbon distilfurle
etkile§tirilmesiyle elde edilir. Bu tepkime seltilozu coztinebilen bir ksantata donti§tti-
rtir:
Seliiloz— OH + CS,
NaOH
► seliiloz — O — C — S'Na" 1
Seliiloz ksantata
Seliiloz ksantatin cozeltisi daha sonra ktigtik bir delik veya yanktan asidik bir gozelti-
ye ptisktirttiltir. Bu i§lem. seltilozun — OH gruplanni serbest hale gegirir ve seltilozun,
bir lif veya bir tabaka halinde cokmesine yol agar.
S
H,0'
Seliiloz— O— C— S~ Na 4
-► seluloz — OH
Rayon veya selofan
Lifler rayon, tabakalar ise gliserinle yumu§atildiktan sonra selofandir.
22.14 BiYOLOJJK ONEMi OLAN DiGER §EKERLER
C6'daki — CH 2 OH grubu ozel olarak karboksil grubuna ytikseltgenmi§ monosakkarit
ttirevlerine uronik asitler denir. isimleri ttiretildikleri monosakkaritten gelir. Ornegin
glikozun C6"simn karboksil grubunun ozel olarak ytikseltgenmesi glikozu glikuronik
asite donti§ttirtir. Ayni §ekilde galaktozun C6'sinin segimli ytikseltgenmesi ise galaktu-
ronik asit verir.
OH veya
H^
H-
HO-
H-
C
S
O
H-
CO,H
OH
H
OH
OH
CO,H
OH veya
H-
HO-
C
S
o
HO-
H-
OH
OH
H
H
-OH
CO.H
D -Glikuronik asit
D-Galakturonik asit
22.15 Azot Igeren §ekerler 1129
Bir aldozun dogrudan yiikseitgenmesi, once bir aldehiti bir karboksilik aside "^ Problem 22.19
d6nti§turiir (Altboliim 22. 6B). 1° alkol gruplanna etkiyen turn yiikseltgen reaktifler
2° alkol gruplanna da etkir. Buna gore bir aldozdan bir uronik asitin laboratuvar
sentezinde bu gruplann yiikseltgenmeden korunmasi gerekir. Bunu goz oniinde
tutarak D-galaktozu D-galakturonik asite donii§turecek uygun bir yiikseltgenme igin
bir yontem oneriniz (ipucu: Altboliim 22.5D'ye bakiniz).
Monosakkaritlerin — OH gruplan — H ile yer degi§tirmi§ olanlanna deoksi §eker-
ler denir. En onemli deoksi §eker DNA'da bulunan deoksiribozdur. Polisakkaritlerde
yaygin olarak bulunan diger deoksi §ekerler L-ramnoz ve L-fukozdur.
HOCH,
OH
OH
/3-2-Deoksi-D-riboz
. OH OH
a-L-Ramnoz
(6-deoksi-L-mannoz)
OH
HO
HO
a-L-Fukoz
( 6-deoksi-L-galaktoz)
22.15 AZOT I^EREN §EKERLER
22.I5A Glikozilaminler
Anomerik — OH'si amino grubuyla yer degi§tirmi§ §ekere glikozilamin denir. Bunun
ornekleri /3-D-glikopiranozilamin ve adenozindir.
HO
HO
CH^OH
Q
HO
/3-D-Glikopiranozilamin
NH,
HO OH
Adenozin
Adenozin, ayni zamanda niikleosit de denilen bir glikozilamin ornegidir. Nukleositler
amino bileseni bir pirimidin veya purin (Altboliim 20. IB) olan ve seker bile§eni ya D-
riboz ya da 2-deoksi-D-riboz (D-ribozun 2. konumundaki oksijen cikmi§) olan glikozil-
aminlerdir. Nukleositler, RNA (ribonukleik asit) ve DNA'nin (deoksiriboniikleik asit)
onemli bile§enleridir. Bunlarin ozelliklerini Altboliim 25.2'de aynntili olarak ele alacagiz.
22.I5B Amino $ekerler
Anomerik olmayan — OH grubu amino grubuyla yer degi§tirmi§ bir §ekere amino §e-
ker adi verilir. Buna bir drnek D-glikozamindir. Bir cok durumda amino grubu, N-ase-
1130
Boliim 22 / Karbohidratlar
§ekil 22.18 Kitinin yapisimn bir kismi.
Tekrarlanan birimler /3(l-»4) baglantih
yV-asetilglikozaminlerdir.
til-D-glikozaminde oldugu gibi asetillenir. N-Asetilmuramik asit bakteri hiicre duvar-
lannin onemli bir bile§enidir (Altboliim 24.10).
H
HO
CH 2 OH
— a
H
OH
H
OH
H
H
HO
CH 2 OH
— a
CH.OH
H
OH
II
OH
H
H
HO
H
PR
H
OH
H
CH,
R =
H
C0 2 H
H NH,
/3-D-Glikozamin
H NHCOCH,
/3-N-Asetil-o-glikozamin
(NAG)
H NHCOCH,
/3-N-Asetilmuramik asit
(NAM)
D-Glikozamin. istakoz ve yengeclerin kabugunda, bocek ve ortimceklerin di§ isket-
lerinde bulunan kitinin hidrolizinden elde edilebilir. Kitinde oldugu gibi, D-glikozaminin
amino grubu asetillenir; bu yiizden gercekte tekrarlanan birira A'-asetilglikozamindir
(§ekil 22.18). Kitindeki glikozit bagluntilari /3(1 — *• 4)'tiir. X i§inlan analizleri kitinin
selulozunkine benzer yapiya sahip oldugunu gosterir.
D-Glikozamin, stilfatlanmis, bir polisakkarit olan ve basjica, birer atlayarak tekrar-
layan D-gliknronat-2-sulfat ve A^-siilfo-D-glikozoamin-6-sLilfat birimlerinden olu§an
heparinden de (§ekil 22.18) izole edilebilir. Heparin atardamar duvarlaruida siralanan
mast hiicrelerinin hiicre ici granullerinde bulunur ve yaralanmalarda salindiginda kanin
pihtilas,masini engeller. I§levinin dola§an pihti olu§umunu onlemek oldugu goriilmekte-
dir. Heparin ameliyat sonrasi hastalarda kan pihtila§masim engellemek iizere yaygin ola-
rak kullanilir.
22.16 HOCRE YUZEYiNIN GLiKOLiPIT VE
GLJKOPROTEiNLERi
1960'tan once karbohidratlann biyolojisinin pek fazla ilgi 9ekici olmadigi, karbo-
hidratlaim hiicrelerde bir ces.it soy dolgu maddesi oldugu, yalnizca bir enerji kaynagi
ve bitkilerde yapisal malzeme oldugu du§untilLiyordu. Oysa. ara§tirmalar g5stermi§ti ki
karbohidratlar glikozit baglanyla lipitlere (Boliim 23) ve proteinlere (Boliim 24) bag-
Sekil 22.19 Kanin pihtila§masini onleyen
bir polisakkarit olan heparinin kismi , ,
yapisi.
D -Glikuronat-2-siilfat
AtSiilfo-D-glikozamin-
6-siilfat
22.16 Hiicre Yiizeyinin Glikolipit ve Glikoproteinleri 1131
lanmi§lardir ve bunlara sirasiyla, glikolipitlcr ve glikoproteinler denir. Bunlar, hiicre
i^i olaylarda geni§ bir aralikta i§lev goriirler. Aslinda ti.im proteinler glikoproteinlerdir.
Bunlarin karbohidrat i^erigi %1'den az olabilecegi gibi %90'dan fazla bile olabilir.
Hiicre yiizeyindeki glikolipitlerin ve glikoproteinlerin (Altboliim 23. 6A) hiicrenin di-
ger hiicrelerle ve saldirgan bakteri ve viruslerle etkile§en maddeleri olduklan artik bili-
niyor. Eklem iltihabi gibi bazi hastahk hallerinde veya iyile§melerde hiicre yiizeyi
karbonhidratlannin taninmasi gereklidir. Bu tiir isjevi olan onemli bir karbohidrat sialil
Lewis 5 tir (boliim gri§ine bakiniz).
OH
I OH
V^^^OH
HO^L^-O^A
HO
HO
Sialil Lewis*
Insan kan gruplan, glikolipit ve glikoprotein yapilanndaki karbohidratlann nasil bir
biyokimyasal i§aretcjler olarak davrandiklannin bir bas_ka ornegidir. A, B ve O kan tiir-
leri sirasiyla kan hucresi yiizeyindeki A, B ve H belirleyicileriyle tayin edilir. (O belir-
leyici tipinin garip adlandinlmasi karma§ik tarihi bir olaya dayanir.) AB tipi kan hiicreleri
hem A hem B belirleyicilerini i?erirler. Bu belirleyiciler A, B ve H antijenlerinin kar-
bohidrat kisimlandir.
Antijenler, bir hayvana enjekte edildiklerinde antikorlann uremesine yol a$an ka-
rakteristik kimyasal maddelerdir. Her antikor. kar§iligi oian en az iki antijeni baglaya-
bilir ve onlann birlesjnesine yol agabilir. Kirmizi kan hiicrelerinin birlesjnesi onlann
kiimelenmelerine (birlikte yigin haline gelmelerine) yol agar. Bir kan naklinde bu kiime-
lemne damarlann oliimciil tikanmasina neden olabilir.
Kan hiicrelerinde A tipi antijen olan bireylerin serumunda anti-B antikorlan bulu-
nur. B tipi antijeni olan bireylerin serumunda ise anti-A antikoru bulunur. AB grubu
hiicreleri olan ki§ilerde hem A hem B antijeni vardir, fakat ne anti-A ne de anti-B anti-
korlan bulunur. O tipi olanlann kan hiicrelerinde ne A ne de B antijenlerini bulunur fa-
kat hem anti-A hem anti-B antikorlan vardir.
A, B ve H antijenleri sadece indirgen olmayan ucjanndaki monosakkarit birimleriy-
le farkhlik gosterirler. H tipi antijen (§ekil 22.20) A tipi ve B tipi antijenlerin ba§lan-
gig oligosakkaritidir. Kan tipi A olan bireylerde de H antijeninin uctaki galaktoz biriminin
3-OH grubuna bir N-asetilgaloktozamin birimi ekleyen bir enzim vardir. Kan tipi B olan
kisjlerde ise bunun yerine ozel olarak galoktoz ekleyen bir enzim bulunur. O grubu
kana sahip bireylerde bu enzim aktif degildir.
Antijen antikor etkile§imleri, kan gruplanni belirleyenlerde oldugu gibi, bagi§iklik
sisteminin temelidir. Bu etkile§meler antijendeki bir glikolipitin veya glikoproteinin an-
tikorun bir glikolipti veya glikoproteini tarafindan kimyasal olarak taninmasim i?erir.
"Antikor Katalizli Aldol Kondensasyonlanmn Kimyasr'nda (Boliim 19) antikorlan ige-
ren kimyayi farkli boyutlanyla gbrdiik. Bu konuyu Boliim 24'iin giri§inde "Tasanmci
Katalizoflerde ve "Bazi Katalitik Antikorlarm Kimyasf'nda gorecegiz.
1132 Bolum 22 / Karbohidratlar
OH
CH.,OH
O
CH„CONH
CH,OH
Vi ^ n
_q_|_ V b.-t- Protein
CR.CONH
a-D-GaINAc(l -»3>0-D-Gal(l -»3)0-D-GlycNAc-vb.
t«(l-2>
L-Fuc
A tipi belirleyici
OH
I CH.OH
Nl O
H( M ^\
OH
CH..OH
O
CHoOH
O
0~T vb_ T Protein
a-D-Gal(l -* 3)/J-D-Gal(l -» 3)/3-D-GlycNAc-vb.
L-Fuc
B iipi belirleyici
OH
CH 2 OH
HO^\ . \ HU ^\\ O
CH
—O-r vb.-f Protein
CH :1 CONH
/3-D-Gal(l — 3)0-D-GlycNAc-vb.
| ad— 2)
L-Fuc
H tipi belirleyici
Sekil 22.20 A, B ve O grubu kanlarda antijenik belirleyicilerin uc monosakkaritleri. H
tipi belirleyici, kan grubu O alan bireylerde bulunur ve A ve B tipi belirleyicilerin cjki§ mad-
desidir. Bu oligosakkarit antijenler kirmizi kan hiicresi zarinda sabit leu mis protein molekul-
lerine ya da ta§iyici lipitlere baglidir (bir biicre zari kin Sekil 23.8'e bakiniz). Ac = asetil,
Gal = D-galaktoz, GalNAc = AZ-asetilgalaktozamin, GlycNAc = N-asetilglikozamin, Fuc = Fu-
koz.
22.17 KARBOHiDRAT ANTIBiYOTiKLER
Karbohidrat kimyasindaki en onemli bulusjardan biri streptomisin denilen karbohitrat
antibiyotiginin 1994 yilinda izolasyonudur. Streptomisin a§agida gosterilen tic alt bi-
rimden olu§ur:
Karbohidratlann Tepkimelerinin Ozeti 1133
II
\H
"5/\-N-C-NH,
A " L-OH
HO y K.
/<\ "
O P H NH— C— NH 2
HOCH,-T-. /
HO
NHCH,
NH
Siroptidin
1
L-Streptoz
2-Deoksi-
2-metilamino-
a-L-gliko-
piranoz
Bu fi§ bile§en de siradi§idir: Amino §eker L-glikoz esaslidir; streptoz dallanmis, zin-
cirli bir monosakkarittir; ve streptidin ise seker bile degildir, amino siklitol denen bir
sikloheksan tiirevidir.
Bu ailenin diger iiyeleri kanamisinler, neomisinler ve gentamisinler (g6sterilmemi§-
tir) olarak adlandinlan antibiyotiklerdir. Tiimii bir veya daha fazla amino sekere bagli
bir amino siklitol yapismdadir. Glikozidik baglanma hemen hemen tamamen a'dir. Bu
antibiyotikler, penisilinlere direngli bakterilere kar§i ozellikle yararlidir.
Karbohidratlarm Tepkimelerinin Ozeti
Karbohidratlann tepkimeleri birkac istisna di§inda onceki boliimlerde gordiigiimuz
fonksiyonel gruplarin, ozellikle, aldehitler, ketonlar ve alkollerin tepkimeleridir. Kar-
bohidratlann en temel tepkimeleri yan-asetal ve asetal olu§umu ve hidrolizidir. Yan-
asetal gruplanni, karbohidratlarda piranoz ve furanoz halkalan; asetal gruplanm, glikozit
tiirevleri; birbiriyle birle§mi§ monosakkaritleri. di-, tri-, oligo-, ve polisakkaritler
olu§tururlar.
Karbohidratlann diger tepkimeleri alkol, karboksilik asit ve tiirevlerininkini i^erir.
Karbohidratin hidroksil gruplarinin alkillenmesi eterleri; acillenmesi esterleri verir. Al-
killeme ve agilleme tepkimeleri bir doniis.iim yapilirken, karbohidrat hidroksil grubunu
tepkimeden korumak icin bazen kullamlabilir. Hidroliz tepkimeleri, karbohidratlann es-
ter ve lakton tiirevlerini tekrar polihidroksi yapisina d6nu§tiirulur. Aldehit ve ketonla-
nn enolle§mesi epimerle§meye ve aldoz ve ketozlann birbirine doniismesine yol a?ar.
Osazon olu§masinda amonyak turevlerinin, Kiliani-Fischer sentezinde siyaniiriin katii-
masi gibi aldehit ve ketonlann katilma tepkimeleri de oldukga yararlidir. Killiani-Fischer
sentezinden elde edilen nitrillerin hidrolizlenmesi karboksilik asitleri verir.
Karbohidrat kimyasinda yukseltgenme ve indirgenme tepkimelerinin de yen vardir.
Aldehitlerin ve ketonlann borhidrur indirgenmesi ve katalitik hidrojenlenme gibi
indirgenme tepkimeleri aldoz ve ketozlan alditollere ^evirmek icin kullanilir. Tollens
ve Benedict reaktifleriyle yiikseltgeme §ekerdeki yan-asetal baglanti i?in bir testtir. Brom-
1134 Boliim 22 / Karbohidratlar
lu su bir aldozun aldehit grubunu aldonik asite yukseltger. Nitrik asit. bir aldozun hem
aldehit hem de uc hidroksimetil grubunu aldarik asite (bir dikarboksilik asit) yiikselt-
ger. Son olarak karbohidratlarm periyodat bdliinmesi yapi aydinlatmada faydalanilabi-
len yukseltgenmis, kisimlar verir.
Anahtar Terimler ve Kavramlar
Monusakkaritler
Disakkaritler
Oligosakkaritler
Polisakkaritler (giikanlar)
D-L adlandirmasi
Fischer i/diisumkri
Halkali yan-asetaller
Furanoz yapisi
Piranoz yapisi
Anomerik karboo
a anomer, fS anomer
Haworlh formiilii
Mutarotasyon
(ilikozit
Aglikon
Halkali asetal
Indirgen §eker
Epimerler
Osazonlar
Glikolipitler
Glikoproteinler
Altbolumler 22.1A ve 22.2
Altbolumler 22.1A ve 22.12
Altbolum 22.1 A
Altbolumler 22.1A ve 22.13
Altboliim 22.2B
Altboliim 22.2C
Altboliim 22.2C
Altboliim 22.2C
Altbolum 22.2C
Altboliim 22.2C
Altbolum 22.2C
Altbolum 22.2C
Altbolum 22.3
Altboliim 22.4
Altbolum 22.4
Altboliim 22.5D
Altboliiml 22.6A
Altbolumler 17.3A ve 22.8
Altbolum 22.8
Altbolum 22.16
Altbolum 22.16
EK PROBLEM LER 22.20 A§agidakilerin her birini gostermek iizere uygun yapi formulleri yaziniz.
22.21
(a) Bir aldopentoz
(b) Bir ketoheksoz
(c) Bir L-monosakkarit
(d) Bir glikozit
(e) Bir aldonik asit
(f) Bir aldarik asit
(g) Bir aldonolakton
(h) Bir piranoz
(i) Bir furanoz
(j) Bir indirgen §eker
(k) Bir piranozit
(I) Bir furasozit
(m) Epimerler
(n) Anomerler
(0) Bir fenilosazon
(p) Bir disakkarit
(q) Bir polisakkarit
(r) Bir indirgen olmayan §eker
A§agidakilerin her biri igin konformasyon formiillerini yaziniz: (a) a-D-
allopiranoz (b) metil /3-D-allopiranozit (c) metil 2,3,4,6-tetra-0-metil-/3-D-
allopiranozit.
* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "^oztilniesi daha zor olan problemler"dir.
Ek Problemler 1135
22.22 D-Ribozun furanoz ve piranoz §ekillerinin yapilanni yaziniz. Periyodat yiik-
seltgenmesiyle bir metil ribopiranozit ve bir metil ribofuranoziti nasil ayirt ede-
bileceginizi gosteriniz.
22.23 Bir kaynak kitap, D-mannozu saga ceviren olarak gosterirken bir digeri sola
ceviren olarak gosteriyor. Her iki kaynak da dogrudur. A9iklayiniz.
22.24 C Vitamininin ticari sentezinin ba§langic maddesi L-sorbozdur (a§agidaki
tepkimeye bakiniz) ve bu, D-glikozdan a§agidaki tepkime dizisiyle sentezle-
nir:
CH 2 OH
C=0
h, o, HO— C— H
D-Glikoz —7* D-Glusitol — — — ►
Ni Asetobakter 11 /■■ nu
suboKSiaans \
HO— C— H
CH 2 OH
L-Sorboz
Bu tepkime dizisinin ikinci basamaginda bakteriyle yukseltgenme yapildigi go-
riiliiyor. Asetobakter suboksidans bu basamagi %90 verimle ba§anr. Sentezin
toplam sonucu bir D-aldoheksozun (D-glikoz) bir L-ketoheksoza (L-sorboz) do-
nu§iimiidiir. Bu, bakteriyel yiikseltgenmenin ozgulugii acisindan ne anlam ifa-
de eder.
22.25 Hangi iki aldoz L-sorbozun (Problem 22.24) verdigiyle ayni fenilosazonu verir.
22.26 Fruktoz (Problem 22. 1 3) ve sorboz (Problem 22.24) ile birlikte iki 2-ketohek-
soz daha vardir. Bunlar psikoz, ve tagatozdur. D-Psikoz D-allozun (veya D-alt-
roz) verdigiyle ayni; D-tagatoz ise D-galaktozun (veya D-toloz) verdigiyle ayni
fenilosazonu verir. D-Psikoz ve D-tagatozun yapdari nasildrr?
22.27 A, B ve C lie aldoheksozdur. A ve B, bir katalizorle hidrojenlendiklerinde
ayni optikce aktif alditolii verirler. A ve B, fenilhidrazinle etkile§tirildiklerin-
de ise farkli fenilosazonlan verirler. B ve C ayni fenilosazonu fakat farkli al-
ditolleri verirler. Bunlann D §ekerler oldugunu kabul ederek A, B ve C'nin
adlanni ve yapilanni yaziniz.
22.28 Ksilitol, §ekersiz sakizlarda kullanilan bir tatlandincidir. Uygun bir
monosakkaritten baslayarak ksilitoliin miimkiin bir sentezini tasarlayiniz.
CH 2 OH
H-
HO-
-OH
-H
-OH
CH : OH
Ksilitol
22.29 Monosakkaritlerin bir baz icerisinde karma§ik izomerle§meler vermelerine
kar§in (bkz. Altboliim 22.5), aldonik asitler, piridinle lsitildiklannda kendi-
Live Music Archive
Librivox Free Audio
Metropolitan Museum
Cleveland Museum of Art
Internet Arcade
Console Living Room
Books to Borrow
Open Library
TV News
Understanding 9/11