Solomon Organik Kimya

icindekiler sf. 1331

Karbon Bile§ikleri ve
Kimyasal Baglar

Ya§am Organik Kimyadir

Bilimadamlan uzun siiredcn beri diinyada ya^amm nasil bajjiadigi sorusuyla ve evrende
biryerlerde ya$am olup olmadigivla ilgilenmi$lerdir. Ba/.i bclirtilere gore, ya$amin ortaya
cikmasi icin gerekli organik bile$iklerin cogu, dunya tarihinin ilk donemlerinde diinya
atmosferiB.de dii$en yildirnrtlar tarafirulan olu^iurulmujtur. Diger beliniierc gorcyse,
ya$am okyanuslann derinliklerinde. sicak sulann ciktigi kaynaklann. hammaddelerden
karbon iceren bile$iklerin olu§masi icin gerekli tepkime enerjisini saglamasiyla olu$-
mu^tur, Hala bazi belirtiler. yassm icin gerekli organik bile§iklerin olu^ugu tepkimele-
rin kil tabakalan iizerinde gerceklejiigini gostermektedir.

Son zamanlarda. yddizlar arasi uzaydan ve Mars'tan gelcn meleoritlerde organik mole-
kiiller bulunmasinin yol actigt dunya eapindaki hcyccan. diinyamizin mavi ve ye§il ya-
5am ortamindan otede yasam olabilecegi fikrini giindeme getirmi^tir. Acaba, evrende
diger yerlerde organik molekiiller diinyadakiyle ayni olcekte olu$mii$ mudur? Yoksa.
ya$amm yapi bloklari olan basit organik molekiiller uzayin derinliklerinden diinyaya me-

I

leorlar tarafindan mi gelirilmistir? Bazi meteoritlerde bulunan organik molekiil turleri.
proteinleri olusturan aminoasitleri ve kesecikler denen molekiiler bolmcleri olusturan li-
pit molekiillerini igerir. Bazi meteoritlerde ortalama olarak agirltklannin %7'si kadar
organik madde bulunmustur. Bazi tahminlere gore, diinyada mevcut toplam biyokiitle-
den ( lfTg) daha fazla organik madde (10" g). karbon iceren meieoriller tarafindan 3(H)
milyon yil once diinyaya ulasimlmistir. Bu meteoriller yasamin baslamasi icin bolca
ham organik madde saglamisjardir,

Biitiin bu teorilerin ortak noktasim. hem dunyada ya$amin varligi hem de evrende yasam
olasiligi acjsindan. ya$amm kalbinin organik molekiiller oldugu dusiincesi olusturmaktadir.

1.1 Giris

1.2 Organik Kimyamn
Hit Bilim Olarak
Gelismesi

1.3 Organik Rirmamn
Yapi Teorisi

1.4 Kimyasal Baglar:
Oktet Kurali

1.5 Lewis Yapilanntn
Ya/ilmasi

1.6 Oktet Kurahnin
istisnalan

1.7 Formal Yuk

1 .8 Rezonans

1.9 Kuanlum
Mekanigi

1.10 Atomik Orbitaller

1.11 Moiekfller
Orhitaller

1.12 Metan ve Etanin
Yapisi: sp* Melezlesmi'si

1.13 Etenin (Etilen)
Yapisi: sp' Melezlesmesi

1.14 I- tin in i \ Mill, n
Yapisi: sp Melezlesmesi

1.15 Kuanlum
Mekaniginden Elde
Edilen Onemli
Kavramlann Bir O/.eti

1.16 Mokkuler
Geometri: Degerlik
Kabugu Elektron Cifit
ItmesHVSEPRlfVlodeli

1.17 Yapi Formullti inin
Gosterilmisi

Metan

I.I GIRI5

Organik kimya karbon bilesikleri kimyasidir. Karbon bile§ikleri ge-
zegenimizde yasamin temelidir. Karbon bilcsjkleri butun genetik bil-
gilerimizi iceren deoksiribonukleik asitler (DNA'lar) gibi biiyiik
sarmal molekiiller halinde olabilir. Bedenimizdeki butun tepkimele-
ri katalizleyen ve kammiztn, kaslarirnizm. derimizin esas bilesenle-
ri olan proteinler de organik molekiillerdir. Soludugumuz havayla
birlikte karbon bile$ikleri yasann destekleyen enerjiyi saglar.

Dunyada yasamin baslangiciyla ilgili bir teoriye gore, dunya ta-
rihinin basjangicmda karbon atomlannin cogu metan gazi. CH4. ha-
linde bulunmaktaydi. Bu basit organik molekiil karbon dioksit, su,
amonyak ve hidrojenle birlikte diinyanm ilk almosferinin bashca bi-
leseniydi. Elektrik bo^almalan (yildinm gibi) ve yiiksek enerjili isin-
larin atmosferden gecmesi denemeleri bu basit bilesiklerin elkinligi
fazla olan parcalara bolundugiinu gostermisnr. Bu parcaciklar daha
sonra amino asitler. formaldehit, hidrojen siyaniir. purinler ve piri-
midinler denen karma§ik molekulleri olusturmak icjn bir araya ge-
lirler. ilk zamanlardaki atmosferde olusan bu ve diger bilesiklerin
yagmurlarla denize tasmdigi ve denizin ya$amin olusmasi icin ge-
rekli biitun bilesikleri iceren biiyuk bir depo haline geldigi diisuniil-
mektedir. Amino asitler birbirleriyle etkile$erek proteinlere
donusebilirler. Formaldehit molekulleri ise sekerleri oluswrabilir. Ba-
zi sekerler. inorganik fosfatlarla birlikte purinler ve pirimidinlerle
tepkimeye girerek riboniikleik asitlerin (RNA"lar) ve DNA'lann ba-
sit molekiillerine doniismu$ olabilirler. RN A molekulleri. genetik bil-
gileri tasiyabildikleri ve bazilan tepkimeleri katalizledikleri icin.
kendi kendine cogalan sistemlerin olusumunda temel rol oynamis. olabilir. Bu ilk sis-
temlerden, heniiz lam anlasilamamakla birlikte uzun dogal secjm sureci sonucunda gii-
numuzde dunyada yasayan canhlann hepsi olu^mus. olabilir.

Biz sadece. bashca organik bilesiklerden olusmus. onlardan turemis ve onlarla bes-
lenen insanlar olmakla kalmiyoruz, aym zamanda Organik Kimya C^aginda ya$iyoruz.
Giydigimiz elbiseler. ister yiin ve pamuk gibi dogal bilesikler olsun isier naylon ya da
polyester olsun, karbon bilesiklerinden yapilmisur, Icmde oturdugumuz evlerin yapi-
mmda kullamlan malzemelerin cogu organiktir. Otomobilleri hareket ettiren benzin. te-
kerleklerini olusturan lastik ve icjerini doseyen plastiklerin hepsi organiktir. Hasialiklann
tedavisinde ve etkilerinin giderilmesinde kullamlan ilaclann da cogu organiktir.

#

Bir RNA molekulu

1,2 Organik Kimyanin Bir Bilim Olarak Gelijmesi 3

Organik bilcsikler aym zamanda bircok onemli sorunumuzun kaynagidir. <^ogu or-
ganik bilesjklerin cevreniize. baslangicta amaclananlardan I'arkli etkilen vardir. Bu du-
rumlann birkacinda daha fazla cevre doslu yontemler gelistirilmislir. Ornegin, yaygin
olarak kullanilan bocek olduruculer yerinc, fcromonlar denen dogal bocek cekiciler bo-
ceklcri tuzaga diisiinnckie kullanilir. Diinyanin dis atmosferindeki ozon tabakasmi bozan
sprey itici gazlan ve organik sogutucular yerine daha az zararli bilesiklerin kullanimi
konusundaki uluslar arasi goriismeler umut vermektedir. Bcnzinle calisan otomobiller-
de daha yiiksek vcrimli motorlar kullamlmasi. daha az benzin kullammini ve havayi kir-
leten. sera etkisi yapan aiiklarm daha az olmasini saglayacaktir.

Bu organik kimya eagmda, calisma felsefemiz olabildigince "daha az kullan. tekrar
kullan ve yeniden kulfan" olmahdir, Organik bilesjkler bu cabalarda onemli bir rol oy-
nar, Alkolsiiz iceceklerle siit if in kullanilan plastik siseler. kumas ve hah yapiminda ye-
niden kullamlabilir. Kagit atiklanmn yeniden kullamlmasi. kagit hamuru ii^in daha az
agac^ kesilmesini saglar. Motor yaglari. boyalar ve ^oziiciiler ?cvre koruma kuruluslan
[aralindan toplanip yeniden kullanilir. Kimya laboratuvannda deneyler daha kiiciik ol-
ceklerdc gerccklestirilerek daha az madde kullanilir ve daha az atik olu$ur. Bu cabala-
n degerlendiren ve tesvik eden ABD Qevre Koruma Ajansi en etkili buluslan yapanlan
Baskanlik Yesil Kimya Oduliiyle odiillendirmektedir. Her laral'la, kimyacilar diinyanin
yaranna olacak cevre dostu yontemler gelistirmektedir.

Organik kimyanin yasamimizm her yontiyle ilgili oldugu acik bir gercektir. Bunun
tarkina organik kimyayi en iyi sekilde anladikca varacagiz.

1.2 Organik Kimyanin BtR Bilim
Olarak Gelismesi

Insanlar organik bilesikleri ve lepkimelerini binlerce yildan beri kullanmaktadir. Bile-
rek yapilan ilk organik lepkime belki de alexin ke$fidir. Eski Misirlilar organik bilesik-
leri (indigo ve alizarin) kumas. boyamasinda kullanmislardir. Fenikeliler (aralindan
kullanilan iinlii "kraliyet pembesi" de bir titr istiridyeden elde edilen bir organik mad-
dedir. Etil alkol elde etmek icin iiziimlerin mayalandmlmasi ve eksimis sarabin asidik
ozelligi, Incil'de soz cdilmekle birlikte. muhtemelcn daha onccdcn de bilinmekteydi.

Bir bilim olarak organik kimyanin yasi 200 yildan daha azdir. C^ogu bilim larihcisi bunun
baslangiei olarak. hatali bir inancin yikildigi ondokuzuncu yiizyil basmi kabul etmektedir.

I.2A Vitalizm

Bilim adamlan 1780'li yillarda organik bilesiklerle inorganik bilesiklerin larklihgim
gormeye baslamislardir, Organik bilcsikler canli organizmalardm elde edilebilen bile-
sikler olarak tanimlanmislir. Inorganik bilesjkler ise canli olmayan kaynaklurdan elde
edilen bilesiklerdi. Bu larklilikla birlikte "vitalizm" denen bir inane gelisii. Bu diisiin-
ceye gore, bir organik bilesigin sentezi icin bir "yasam giicu"nun ise kansmasi gerek-
liydi. Kimyacilar o donemlerdc boyle bir sentezin sadece canli organizmalarda
gerceklesUrilebilecegine inaniyorlardi. Bir kimya laboratuvannda cam balonlar icinde
gerceklesiirilemeyecegi du;iiniiluyordu.

1828 ile 1850 yillan arasmda sadece "inorganik" baslangic maddelerinden eikdarak
bazi saf "organik" bilesikler sentezlendi. Bu sentezlerden ilki Friedrich Wohler [aralin-
dan 1828*de gerceklestirilmistir. Wohler. bir organik bilesik olan iirenin (idrardaki bi-
lesiklerden biridir) inorganik bir bilesik olan amonyum siyanatm sulu cozeltisinin
buharlasUnlmasiyla elde edilebilecegini buldu.

OH

I

Boliim I / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar

O

NH/CNO- -%H : N-C-NH ;
Amonyum sivanat Ure

Bilim cevrelerinde "vitalizm" Wohler'in scniezindea sonra yavas yavas yok oldugu hal-
de, bu yok olus, 1850'den sonra organik kimya biliminin gosterdigi gelismeyle tamam-
lanmisiir.

Bilimde vitalizmin sona ermesine ragmen, giiniimiizde "organik" kclimesi "organik

vitaminler" ve "organik giibreler" icrimlerindc oldugu gibi " ya$ayan organizmatardan

elde edilen" anlaminda kullanilmakladir. Yaygin olarak kullanilan "organik besin" teri-

tni. yapay gubre ve bocek ilacian kullamlmudan yetistirilen besinler anlamina gelmek-

tedir. Kimyacilar larafindan scntezlenmeyip dogal kaynaklardan elde edilen viiaminlere

de "organik vitamin" denmektedir. Bocek ilaclan bulasmis besinlerin kullammina kar-

Q /°\ _^CH— CH,OH ^ fikirlerin dogrutugu yaninda. organik tanmin cevre acismdan yararlan da vardir. "Do-

\ y CH gal" vitaminler yapay vitaminlerde bulunmayan yararli maddeler icerebilirler. Yine de,

C— C^ ornegin saf "dogal" C vitaminin sal' "sentelik" C vitamininden daha saglikli oldugunu

HO OH iddia etmek miimkiin dcgildir, cunkii bu iki madde her yonuyle birbirinin aynidir. Ya-

C Vitamini ?ayan organizmalardan elde edilen bilesiklcri inceleyen bilime guniimiizdc dogal iirun-

ler kimyasi denmektedir,

I.2B Ampirik ve Molekuler Formuller

Onsekizinci ve ondokuzuncu yuzydlarda organik maddelerin analizi icin nilel ve nicel
yonlemlcrde onemli ilerlemeler saglanmtsur. Antoinc Lavoisier I784'te organik bile-
siklerin bashca karbon. hidrojen ve oksijenden olustugunu ilk defa gbstennisiir. Orga-
nik bile§iklerin bilesimlerinin belirlenmesi icin kullamlan nicel ybntcmler 181 1 ile 1831
arasmda Justus Liebig, J. J. Berzelius ve J. B. A. Dumas larafindan gelistirilmistir.

Stanislao Cannizzaro'nun I860*ta. Amedeo Avogadro'nun daha onceden (1811) or-
taya auigi ampirik ve molekiil formuller hipotezinin dogru oldugunu gosterrnesiyle
biiyiik bir karmasa sona ermistir. Bunun sonucunda. daha onceden aym formiille gbste-
rilen bircok molekuliin larkh sayilarda atom icerdigi gbriilmustur. Ornegin. eten. siklo-
penlan ve sikloheksan aym ampirik formiilc sahiptir: CH ; . Oysa bunlann molckal
l.mnulieri sirasiyla CM*. CjHu ve C A Hi 2 'dir. Bu kitabin galtsma Kilavuzunun (A)
eki. ampirik ve molekuler formullerin nasi! belirlendigiyle ilgili aciklama icermektedir.

1.3 Organik Kim yanin
Yapi TEORiSl

August Kckule, Archibald Scott ve Alexander M. Butlerov 1858 ile 1861 yillan arastn-
da birbirlcrinden bagimsiz cahsarak kimyanin en lemel teorilerinden birinin. yapi te-
orisinin temcllerini attilar.

Bu teorinin baslica iki ana maddesi vardir:

1. Organik bilesiklerdeki elementlerin alomlan belirli sayida baglar olusturabilir. Bu
bag olusturabilme blciisUnc degerlik denir. Doit degerUkli karbon atomu dbrl bag
olusturur, Oksijen iki dej^crliklidu: hidrojen ve halojenler (genelliklet hir degerlik-

litlir.

1.3 Organik Kimyanin Yapi Tcorisi 5

K.irliini .ilniiil.ii'i

■ lint degerliklidir

— O—

Oksijen atomlan

iki degerliklidir

H— CI—

Hidrojcn ve halojen
atomlan bir degerliklidir

2. Bir karbon atomu degerliklerinden birini ya da daha fazlasmi diger karbon atomla-
nyla bag olusjurmakla kullunabilir.

Karbon -karbon baglari

II \ /

c — c— c=c — c=c-

II / N

Birli bag Ikili bag I < In bag

Coupcr orjinal yayimnda bu baglan, bu kitapia eizilen formiillerde oldugu gibi gos-
termistir. Kekule hazirladigi ders kilabinda ( 1861 de basilmi$tir) Organik Kimyaya mo-
dern lanimini vermistir: karbon bile$iklerinin incelenmesi bilimi.

I.3A Izomerler: Yapi Formiillerinin Onemi

Yapi teorisi ilk organik kimyacilann cozemedikleri sorunu cozmeye baslamalanm sag-
lamisur. Bu sorun izomeri sorunuydu. Bu kimyacilar sik sik ayni molekiil formulunc
sahip farkli bilesik ornekleriyle kanjilasular. Boyle bilc^iklerc izomerler denir.

Biromcgi goz online alalim. Molekiil formulii C:H,,0 biciminde olan iki bilesik, fark-
li ozelliklere sahip olduklanndan (bkz. Qizelge 1.1 ) birbirlerinden belirgin bicimdc fark-
li olan bilesiklerdir. Bu bilesjkler bu nedenle bir digerinin izomeri olarak siniflandinlir
ve izomerik bilejjikler olarak adlandinhr. Bu iki izomerin farkli kaynama noktalan ol-
masi nedeniyle. bu izomerlerden biri olan diinctil eter oda sicakhginda gaz oldugu halde
diger izomer, etil alkol. oda stcakligmda sividir. Iki izomerin crime noktalan da farklidir.

H H

1 1

H H

1 1

1

— c — C — 0-

1 1

H

!
H— C— O— C-

1 1

-H

H H

1
H H

Etil alkol

Dimetil eter

Bu iki bilesigin molekiil lormulleri <C:Hf,0) ayni oldugu 19111, bu formul ikisi ara-
sindaki farki anlamamizi sagiamaktan uzakttr. Yapi teorisi ise bu eksikligi gidermekle-
dir. Bunu iki bilosik iein hi/e tarkli yapilar 1 Sekil 1.1 ) ve farkli yapi formulliri vererek
saglamaktadir.

Bu iki bilesigin yapi formiillerine bakmak farkli I iklarmt gormemiz iein yeterlidir.
Iki hilesjgin atomlannin liaglanma sirasi farklidir: Etil alkoliin atomlan dimetil eterin

Bir atomun olusluracagi
bag sayisini bilmek
organik kiima ogrenmenin
temel aracini olu;turur.

^

Organik kimvayi ogrenme-
ni/ acismdaii en onemli te-
rimler ve kavramlar kalin
w-.il karakterlerle yazil-
mi^tir. Onlan ilk verildik-
lerinde ogrenmelisiniz. Bu
terimler so/luk ki.sminda
da laiiiiiilanniivtir.

Cizeige I . I Etil Alkol ve Dimetil Eterin Ozellikleri

■ Etil Alkol

C 2 H«0

Kaynama noklasi (°C) 78J

Erime noktasi <°C) -117.3

Dimetil Eter
C'HfcO

24 "
-138

Boliim I / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar

lin i$arel lui kitapta ve-
riltn CD RUM'da bulu-
11,111 molekiiler yapilan
ya da diger dzellikleri
helirtmekledir.

§ekil I.I Klil alkol ve dimetil
eterin farkli yapilanni gdsteren

top ve iiilitik iimili-lliTi.

Etil Alkol

Dimetil Eter

Yapi i/iiiiu-i li n

atomlarmdan farkli olarak baglanmistir. Etil alkolde C— C— O baglantisi; dimetil eter-
de ise C — O — C baglantisi vardir. Etil alkolde oksijcne bagli bir hidrojen bulunurken,
dimetil eterin biitiin hidrojenleri karbonlara baglidir. Etil alkolde oksijcne kovalent bag-
la bagli olan bu hidrojen atomu etil alkoliin oda sicakliginda stvi olmasmi saglar.
Altboliim 2.14C'de gorecegimiz gibi. etil alkolun bu hidrojen atomlan molekiiller ara-
si hidrojen baglari oiu$turarak etil alkolun kaynama noktasinin dimetil eterden daha yiik-
sek olmasina neden olur.

Etil alkol ve dimetil eter yapi tzomcrieri* denen izomerlere ornektir. Yapi izomer-
leri, aym molektil farmiilune sahip ancak atomlarimn birbirine baglanma siralanma-
lan degifik olan farkli bile$iklerdir, Yapi izomerleri geneilikle farkli fiziksel ozelliklere
(ornegin erime noktasi. kaynama noktasi ve yogunluk) ve farkli kimyasal ozelliklere sa-
hiptir. Ancak, bu farkliliklan her zaman etil alkolle dimetil eter arasmdaki kadar biiyiik
olmayabilir.

I.3B Metanin Diizgiin Dortyuzlii Yapisi

Kekule, Couper vc Butlcrov tarafindan one suriilen yapisal formiiller. birbirinden ba-
gimsiz olarak cah§an J. H. van't Hoff ve J. A. Le Bel tarafindan I874te iic boyutlu ha-
le getirilmisjir. Le Bel ve van't Hoff, ornegin metandaki karbon atomunun dort bagimn
diizgiin bir ddrtyiizluniin koselcrine yonelccek $ekilde olacagim ve karbon atomunun
merkezde bulunacagint one sunmiisjerdir (§ekil 1.2). Atomlann uzayda nasil duzenlen-
digini bilme geregi. onlann birbirlerine baglanma siralanmasi bilgisiyle birlikte organik
kimyayi anlamanm temelini olu^turur. Boliim 4 ve 5'ie bu konuda daha fazla bilgi ve-
rilecektir.

Metan Model leri

§ekil 1.2 Metanin diizgun
ddrlyuzlii yapisi. Metandaki bag-
layici elektninlar telden agin icin-
deki boslugu i$gal ederler.

ML P

m

109 as

H

H

(a)

(h)

(e)

'Yapi izomerlerinin (Ing. eonslitulional isomers) eski adi <tng.)"siruciurul" izomerlerdi. t'luslararasi Teorik
ve Uygulamali Kimya Birligi (IUPAC) bu lerimin, artik terkedilmis tipteki izomerlere uygulandiginda kulla-
mlma-sim onermckicdir.

1.4 Kimyasal Baglar: Oktet Kurab 7

1.4 Kimyasal Baglar: Oktet Kurali

Kimyasal baglarin yapisinin ilk aciklanmasi G. N. Lewis (Kaliforniya Universitesi, Ber-
keley) ve W. Kossel (Miinih Universitesi) tarafindan 1916'da one siirulmu§ttir. Kimya-
sal baglann baslica iki tiirde oldugu ongoriilmiistiir.

2.

Iyonik (ya da elektrovalent) bag, bir ya da daha fazla elektronun iyonlar olu§tur-
mak icin bir atomdan digerine verilmesiyle olusur.
Kovalent bag, atomlarin elektronlan paylasmasryla olusur.

Bu iki bilim adaminin cah^malarmm lemel diisiincesi, soygazlann elektron dizilimi-
ne sahip olmayan atomlann buna ulasmak icin tepkime verdikleridir.

Lewis ve Kossel'in ilk onerilerinden cikan kavramlar ve aciklamalar giiniimiizde or-
ganik kimyayla ilgili eogu problemin aciklanmasi icin yeterlidir. Bu nedenle biz bu iki
tur bagi giincel terimlerle yeniden gozden gecirecegiz.

I 4A iyonik Baglar

Atomlar elektron kazanarak ya da kaybederek iyon adi verilen yiiklii parcaciklan olus-
tururlar. Bir iyonik bag zit yiiklii iyonlar arasindaki cekim kuvvetidir. Boyle iyonlann
bir kaynagi, oldukca farkh elektronegatifliklere sahip (Cizelge 1.2) atomlar arasindaki
tepkimedir. Elektronegatiflik, bir atomun elektronlan cekebilme becerisinin dl$iisii-
dtir, Dikkat ederseniz, (Jizelge 1.2'de periyodik cizelgenin yatay siralannda soldan sa-
ga dogru gidildikce elektronegatiflik artmaktadir:

Lewis

Organik molekiillerin
ozelliklerini ve etkinligini
anlamak amaciyla elektro-
negatifligi sik sik kulla-
nacagiz.

Li Be B C N O F

Artart Elcktr

Dikey kolonlarda ise elektronegatiflik yukari dogru gidildikce artmaktadir:

F

CI I Artan

Br elektronegatiflik

I

Cizelge 1-2 Bazi Elementlerin Elektronegatiflikleri

H

2,1

Li

Be

B

c

N

O

F

1,0

1,5

2,8

2,5

3,0

3,5

4,0

Na

Mg

Al

Si

P

S

CI

0,9

1,2

1,5

1,8

2,1

2,5

3,0

K

Br

0,8

2,8

8 Boltim 1 / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar

iyonik bagm olusumuna bir ornek, lityum ve flor atomlarmin tepkimesidir.

Iyonik ve kovalent
baglanma

-

u . * cb

•» • •

Li

" -

: f : :

Lityum, elektronegatifligi cok du$iik olan tipik bir mctaldin flor ise biitiin elementler-
den daha fazla elektronegatiflige sahip bir amctaldir. Lityum atomunun bir eleklron (ne-
gatif yiiklii paretic ik) kaybetmesiyle lityum katyonu (Li • ); flor atomunun bir elektron
kazanmasiyla Iloriir anyonu (F~) olu$ur. Bu iyonlar ni^in olu§ur? Lewis-Kosse! teori-
sine gore her iki atom da iyonlara donit$erek soygaz elektron dizili§ine ula$irlar. iki elekt-
ronu oian lityum katyonu bir soygaz olan helyum atomuna benzer. Degerlik kabugunda
sekiz elektron olan flor anyonu da soygaz olan neonla benzerdir. Bu lityum ve flor iyon-
lanndan kristal yapida lityum floriir oluijur. Bu olusumda negatif yiiklii flor iyonlan po-
zitil" yiiklii lityum iyonlan tarafindan. pozitif yiiklii lityum iyonlan da negatif yiiklu Iloriir
iyonlan tarafindan (,-evrelenir, Bu kristal yapi icindeki iyonlann enerjileri. bu iyonlan
olusturan atomlannkine kiyasla olduk^a dus^iktur. Bu nedenle lityum ve flor kristal ha-
linde lityum floriir olusturduklannda daha "kararli" hale gelirler.

Bu iyonik bilcsjk icjn en basit formiil oldugundan, lityum floriiriin formiiliinii LiF
ile gosleririz.

Giielii i^ elektrostatik kuvvetleri nedeniyle. iyonik bilesjkler. cogunun crime nokta-
si 1000°C'un uzerinde olan. yuksek sicaklikta eriyen katilardir. Su gibi polar (.ozuculer-
de iyonlar ?6ziinurler (bkz. Altbolum 2.14E) ve bu cozeltiler genelliklc elektrigi iletirler.

Elektronegaiiflikleri oldukca farkli olan atomlar elektron aktanmi yaptiklannda iyo-
nik bile^ikler olu^ur.

I.4B Kovalent Baglar

Elektronegatillikleri ayni ya da yakin olan iki ya da daha fazla atom tepkime verirse
tarn bir elektron aktanmi olmaz. Bu durumlarda atomlar soygaz yapisina elektronlan
paylafarak ulasjrlar. Atomlar arasmda kovalent baglar olusur ve olu$an uriinlere mote-
kiillcr denir, Molekiiller elektron-nokta I'ormiilleriyle ya da daha kolay olarak, her bin
atomlar tarafindan paylasjlan elektron cjftini belirten cizgili formullerle gosterilir. Ba-
zi ornekler a$agida gosterilmistir.

H- + H ► H:H yada H — H

•CI- + Cl : ►*Q J Cl' yada 'CI— Cl :

H V

•C+4H- ►H : C : H vada H— C— H

H I

H

Bu formiillere I cwis yapilan denir. Onlan yazarken biz sadece degerlik kabugu elek-
tronlanni gostcrccegiz.

Bazi durumlarda coklu kovalent baglar da olusur. Ornegin,

N, :NilN: yada =N = N:

1.5 Lewis Yapilannin Yazilmasi 9

ve iyonlarm kendileri kovalent baglar icerebilir.

Ml H : N : H vada H — N— H

H I

H

1.5 Lewis Yapilarinin Yazilmasi

Lewis yapilanni (elektron-nokta forniiillerini) yazarken. molekul ya da iyonu olusjuran
atomlan sadece degerlik elekironlarmi (en dis kabuk eleklronlanni) gostererek bir ara-
ya geiiririz. Elektron payla^an ya da akiaran her bir atonia. periyodik cizelgcde ayni ya-
tay siradaki soygazm elektron dizilisjni veririz. Ornegin hidrojen alomuna iki elektron
vcririz. boylelikle ona helyum yapisini vermis oluru/. Karbon. azot, oksijen ve flor atom-
lannu neonun elektron dizilisj nedeniyle sekizer elektron yazanz. Bir atomun deger-
lik elekl ronlarimn sayisi atomun periyodik cizelgedeki grup numarasina esjttir. ( Bu
kitabin ic kapaginda bir periyodik cizelgc verilmi^lir.) Ornegin karbon 4A gmbundadir
ve dort degerlik clektronti vardir; 7A grubundaki florun yedi; IA grubundaki hidroje-
nin bir degerlik elektronu vardir. Rger yapi bir ivonsa elektron katarak ya da cika-
rarak dogru yuku veririz.

A

Dogru Lewis yapilanni
yazabilme becerisi organik
kimvavi ogrenmek icin en
onemli araclardan biridir.

Ornek Problem

CH,F icin Lewis yapisini yazimz.
Cevap

1. Biitiin atomlann degerlik elektron sayilarim buluruz:

4 + 3(1) + 7= 14
t t t
C 3 H F

2. Birbirine bagli olan biitun atomlar arasindaki elektron cifllerini kullanarak bag-
lar olu$tururuz. Bu baglayici ciflleri cizgiler halinde gosleririz. Omegimizde bunun
icin dort cift elektron gereklidir ( 14 degerlik elektronundan 8'i).

II

H — C— F

I
H

3. Sonra, kalan elektron cifllerini Iter bir hidrojende 2 elektron (bir duet) ve diger
her bir atomdu 8 elektron (biroktet) olacak sekilde dagitiriz. Omegimizde, geri kalan
6 degerlik elektronunu baglayici olmayan iic cift halinde flor alomuna veririz.

H

H — C — f:

H

10 Boliim 1 / Karbon Bilejjikleri ve Kimyasal Baglar

Ornek Problem

Klorat iyonu (CIO, ) if in Lewis yapisini yaziniz. (Uyari: Klor atomu Qc oksijen ato-
muna da baghdir).

Cevap

1. Biitiin atomlarm loplam dcgerlik elekironu sayisini. iyona bir negalif yiik vere-
cek fazladan elektronu ekleyerek buluruz:

7 + 3(6) + I « 26

t t t

CI 30

2. Klor atomuyla iic oksijen aiomu arasinda bag olusturmak icin iic cift elektron

kullaninz:

O

I

O— CI — o

3. Soma kalan 20 elektronu her bir atoma bir oktet saglayaeak sekilde ciftler I
linde dagitinz.

r. ? .1

L ! o— g— o'_

Gerekli oldugu durumlarda soygaz atomlannin elektron dizilisini saglamak icin
coklu baglan kullaninz. Karbonat iyonu (CO,- ) buna ornektir.

O

o. a

Organik molekuller olan eten (C:H 4 ) ve etin (C : H ; ) sirasiyla ikili ve u^lti baglara sa-

hiptirler.

H H

\ /

C=C ve H-CsC-H

H H

1.6 OKTET KURALININ JSTiSNALARI

Aiomlar elektronlan, sadece soygaz elekiron dizilisine ulasmak icin degil, paylasilan
elektronlar pozitif yiiklii cekirdeklcr arasinda artan elektron yogunlugu sagladigi icin de
paylasirlar. Bunun sonucunda olusan elektronlarm eekirdekler tarafindan cekilme kuv-
vetleri, atomlan bir arada tutan "yapishncfdir (Altboliim 1.10). Periyodik cizelgenin
ikinci periyodundaki elementlerin en fazla dort bagi (etraflannda sekiz elektronlan) ola-
bilir. Ciinkii bu elementlerin bag yapabilecek sadece bir 2s ve uq 2p orbitalleri vardir.
Her bir orbital iki elektron icerebildiginden bu orbitalleri loplam sekiz elektron doldu-
rur (Altboliim 1.10). Bu nedenle oktet kurah sadece bu elementlere uygulanabilir. Bu-
nunla birlikte, berilyum ve bor bile$iklerinde gorecegimiz gibi, sekiz elektrondan daha

.6 Okiei Kuralmin Istisnalan 1 1

azi da olasidir. Uciincii periyot ve sonraki elementtcrinin bag olu^turaeak J orbitalleri
vardir. Bu elementler degerlik kabuklannda sekizden fazla elektron bulundurabilirler ve
bu nedenlc de dortten fazla bag olusabilir. Boyle bilesiklere ornek olarak PCI 5 ve SF,,'yi
verebiliriz.

■a— p

■a-

Of

S

F : p : F:

Ornek Problem

Siilfal iyonu (S0 4 : ) icin Lewis yapisini yaziniz, (Uyan: Kuknr i atomu dort oksijen
aiomuna baghdir.)

Cevap

1. iyona iki negaiif yiik verecek sekilde fazladan iki elektron ekleyerek toplam de-
|erlik elektronu sayisini buluruz:

6 + 4(6) + 2 = 32

t t t

S 40 2,

2. KQkiin atomu ve dort oksijen atomu arasinda bag oluslurmak icin elektron cift-
lerini kullaninz:

O

I

o— s— o

I

o

3. Kalan 24 elektronu. oksijen atomlan iizerinde ortakla§iliriamis ciftler ve kiikurt
atomuyla oksijen atomlan arasinda ikili baglar olarak ekleriz. Bu durumda her ok-
sijenin 8 ve kiikiirt atomunun 12 elektronu olur.

■o-

.. II ..
:0 — S — O:

Etkinligi oldukca yiiksek bazi molekiiller ya da iyonlar. di§ kabuklannda sekiz-
den az elektronu olan atomlar bulundurabilir. Bor trifloriir (BF,) buna bir brnektir.
BF, molekuliinde merkezdeki bor atomunun etrafinda sadece alti elektron vardir.

if*

I

Snnm. olarak. bir noktaya dikkat cdilmclidir: Lewis yapilarim yazabilmemiz icin
atomlann birbirleriyle nasi! baglandiklanni bilmemiz gerekir. Grnegin, nitrik asili
gozonune alalim. Nitrik asitin formula genellikle HNO, olarak yazildigi halde, hidrojen

12 Boliim I / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar

Problem 1,1

azota degil. oksijene baglanmisur. Gercek yapi HNO, degil HONOVdir. Bu nedenle dog-
ru Lewis yapisi.

H — O — N

\

O-

seklindedir, H— N — O— (> : degilclir.

II - -

Bu bilgi deneyler sonucunda elde cdilen bilgidir. Eger cok karsdaijilan bazi inorga-
nik molekiil ve iyonlann (Problem I . I'de siralananlar gibi) yapilarmi unuttuysaniz, ge-
nel kimya ders kitabimzin bunlarla ilgili kisimlanni gozden gecirmenizde yarar vardir.

>■ Asagidaki her bir bilesigin Lewis yapismi yazmiz:

(a)HF (c)CH,F (e) H,SO, (g) H.POj (i) HCN

(b)F, (d)HNO : (f)BH 4 (h) H,CO,

A

Formal yuklerin dogru
In In U nun -i organik
kimya iigrenmek icin bir
diger temet aractir.

1.7 Formal Yuk

Lewis yapilarim yazarken. molekiil ya da iyondaki bazi atomlara formal yiikler denen
birim pozitif ya da negalif yiikler verilmesi sik karsiiasilan bir durumdur. Formal ytik-
krin toplami molekiil ya da iyonun toplam yiikiine e$it oldugu icin bu islem elektrik
yuklerinin inuhasebesinden farkli bir sey degildir.

Notr serbest bir atomun degerlik elektronlan sayisindan o atomun bagli hal-
deki degerlik elektronlan sayisini cikararak her bir atomun uzerindcki formal yilkii
hesaplanz. (Notr serbest bir alomun degerlik elektronlan sayisinin o atomun periyodik
cizelgedeki grup numarasina e^il oldugunu hatirlayimz.)

Bagh haldeki atomlann degerlik elektronlanni paylasttrma yoluyla belirleriz.
Kovalent baglardaki elektronlan bunlari paylasan atomlara boleriz ve ortaklasil-
mamis ciftleri onlan tasiyan atomlara veririz.

ilk olarak. ortaklasilmamis ciftleri bulunmayan bir iyon olan amonyum iyonuna
bakahm. Atomlar arasindaki baglardaki elekironlarm hepsini bunlari paylasan atomlara
boleriz. Her hidrojene bir elektron (e ) diiser ve bunu hirden (notr hidrojen alomunun
degerlik elektronlan sayisindan ) eikanrsak her hidrojen atomuna formal yuk olarak
vermis oluruz. Azot atomuna dort elektron diiser (her bagdan bir tane). Bunu bep&n
(notr azot atom u nun degerlik elektronlan sayisindan) cikanrsak azota + I formal yiikiinu
vermis oluruz. Amonyum iyonundaki azoi alomunun notr azot atomuna (proton ve elekt-
ron sayilan esii olan > kiyasla bir elektronu eksik oldugundan. biz gercekten formal yiikun
+ 1 * oldugunu soyleycbiliriz.

H +

H:N=H

H

Hidrojen igirt: serbest atomun degerlik elektronlan = I
payina dujen elektronun c,ikarilmasi _^J_
Formal yuk

Azot if in: serbest atomun degerlik elektronlan = 5
payma dujen elektronun gikanlmasi =±
Formal yflk + 1

Iyonun yuku = 4(0) + 1 = +1

* Formal yilktln hesabi i^in ba$ka bir ydmem olarak asagidaki e^itligi kullanabiliriz:

F = Z - 5/2 - U

Bu e^illikte F formal yuk. Z grup numarasi. S paylajilan eleklronlarm sa> isi. ( inc ortaklafilmamig elektron-
lann sayisidir.

1.7 Formal Yiik 13

§imdi de. nitral (NO, ) iyonunu goz online alalim: bu. onaklasdniamis clekiron pft-
leriyle oksijen atomlan harmdiran hn iyondm Butadfl BZOl aluminum lunmil \ ukumir
+ 1 oldugunu, iki oksijen atomunun formal yiiklerinin - 1 ve biroksijenin formal yiikiinun
oldueunu buluruz.

■0--

.N. ..-

,o T.P..

- Formal yuk = B — T = — 1

Formal yuk = 5 - 4 = +1

Formal yuk ■ E - 6 =

lyonun yuku = 2(-1 } + 1 + = -1

Mofekiillerm. siiphesiz. net elektrik yUkleri yoktur. Molekiiller notrolarak tanimlan-
nustir, Bu nedenle, bir molckiilii olusturan atomlarm her birinin formal yiiklerinin top-
lami sifir olmalidir. Asagidaki ornege bakalim:

Amenaak

Formal yuk = 5-5 =

H _N_ H yada H^N^H Formal yuk = 1-1=0

I H

H

Molekul yuku = + 3(0) =

Sh

/ Formal yOk = 6-6 =

H _5_ H yada H i 6 ': H~ " Formal yuk = 1 - 1 =

Molekul yuku = + 2(D) = D

Asagidaki negatif iyonlann her biri icin bir Lewis yapisi yaziniz ve formal negatif < Problem 1.2
yiikiin hangi alomda oldugunu belirtiniz.

(a) NO ; (c) CN (e) HCO,

(b) NH, (d) HS0 4 (f) HC,

I.7A Formal Yuklerin Ozeti

Buraya kadar ogrendigimiz bilgilerden. bir molekul ya da iyonda — 6 : tipinde oksijen
atomu goriiliiyorsa onun formal yiikiiniin — 1 oldugunu kolaylikla soyleyebiliriz. Ok-
sijen atomunun = Q yada — O — tipinde oldugu durumlarda ise formal yiikii (I'dir.

I
Benzer bicimde. — N — icin formal yiik + 1, — N — icin sitirdir. Bu cok karsiiasilan

yapilar <^izelge l.3"te ozetlenmistir.

14 Boltim I / Karbon Bilesjkleri ve Kitnyasal Baglar

Ciielge 1.3 Formal Yiiklerin Bir Ozeti

^

llt-ricU-ki liiilunili nl>-
lepkimelerin nasil ilerle-
digini ve hangi bilesikle-
rin olustugunu
belirlerken formal yiik-
li'i i dogru bilmeniz ge-
rektigini goreceksiniz.

(Jrup

Formal Yiikii
+1 Olanlar

Formal Yiikii
Olanlar

Formal Yiikii
-1 Olanlar

3A

1

1
— B—

1

4A

cr =c— =C

1

— c-

|

/

- =c x -c-

C— =C" =C"

1 \

5A

1 ♦/

_N— =N =N—

1 \

— N-
1

- *K = N:

— N— = N,~

6A

-°- ^K

— 0-

=q:

—6=

7A

-f-

—X:

(X = F. d, Br. ya

daI)=X:-

Problem 1.3 > Asagidaki her bir yapinm renkli gosterilen atomunun formal yukiinii belirleyiniz:

H H () ;

I I I

(a) H— C— C (d) H— C— H

H H H

H H

I I

(b) H— O— H (e) H— C— N— H

I I I

H H H

■O- H— O— H

(c) H— C— (">: (f» H— C— H

H

1.8 Rezonans

Lewis yapilannin bir sorunu elektronlan yapay olarak bir yerde bulunmaya zorlamasidir.
Bunun sonucunda cogu molekUl ve iyon i^in birden fazla e§deger Lewis yapisi yazilabilir.
Ornegin karbonat (C0, : ) iyonunu gozoniine alahm. 1-3 gibi u? farkli takal e^deger
yapi yazabiliriz.

•-Q-. :q:- :o : "

II I' I

:0: :0:- =0: O O :0="

1 2 3

1.8 Rezonans 15

Bu yapilann iki onemli ozelligine dikkal ediniz. Bunlardan birincisi. her atomun soy-
gaz elektron dizilisinde oldugudur. ikincisi tizclUklv cok nnemlidir. Bir yapiyi digerine
sadece eUktronlarm yeritti degistirerek d6nii$turebiliriz. Atom cekirdeklerinin birbir-
lerine gore ycrlcrini degistinnemize gerek yoktur. Ornegin. yapi 1'deki elektron cifl-
Icrini cgri oklar yonunde hareket ettirirsek yapi l'i yapi 2'yc donusliirmiiij oluruz:

:6:-

:<r

olur

■O'

o-

Benzer bicimde yapi 2'yi yapi 3'e doniistiirebiliriz:

:0:-

I

o--

olur

2 3

1-3 yapilan ayni olmamakla birlikte esdeger yapilardir. Buna karsihk, karbonat iyo-
nuyla ilgili onemli veriler bu yapilarin hicbirine uymamaktadir.

X-i$iniyla incelemelcrsonucunda karbon-oksijen ikili baglarmin birli baglardan da-
ha kisa oldugu anlasjlmtijtir. Karbonal iyonuyla yapi Ian benzer incelemcler sonucunda
ise biitiin karbon-oksijen baglarmin e$it uzunlukla oldugu goriilmu^tiir. Baglardan biri
I, 2 ve 3 no'lu gosterimlerden beklendigi gibi diger baglardan kisa degildir, Acik ki bu
lie yapinin hicbiri x-ismi verileriyle uyusniamaktadir. Her bir yapida (1-3) karbon-ok-
sijen baglarmdan biri ikili bag digerleri ise birli bagdir. Dolayisiyla bu yapilardan hic-
biri dogru degildir. Bu durumda karbonal iyonunu nasil gosterebiliriz'.'

Bunun bir yolu rezonans teorisidir. Bu leoriye gore, bir molekiil ya da iyon sade-
ce elekironkinnw yerUrinin farkh oldugu iki ya da daha fazla Lewis yapisiyla gosteri-
lebildigindc iki sey dogru olacaknr:

1. Rezonans yapilan ya da rexonansa katkida bulunanlar dedigimiz bu yapilardan hicbiri
molekul ya da iyonun dogru giisterimi degildir. Hicbiri. bilesigin fiziksel ya da
kimyasal ozellikleriyle tarn uyumlu degildir.

2. Ger<^ek molekiil ya da iyon. hit yapilann hir melezi olarak gosterilebilir.

Bu yuzden, rezonans yapilan gercek molekul ya da iyonun yapilan degildir; bun-
lar sadece teoride var olan sanal yapilardir. Bu nedenle hicbir zaman boyle bir bilesjk
elde edilemez. Yapilardan hicbiri tek basina molekiil ya da iyonu tarn olarak gostermez.
Gercekten var olan karbonat iyonunu. rezonans teorisinde bu iic sanal rezonans yapismin
bir melezi olarak goriiriiz.

Bu 1—3 yapilannm melezi neye benzeyebilir? Bu yapilarda karbon-oksijen bagla-
rmdan birine. ornegin tcpedekine bakiniz. Bu karbon-oksijen bags bir yapida (1) ikili
bag. diger iki yapida (2 ve 3) ise birli bagdir. Gercek karbon-oksijen bagi bunlann bir
melezi oldugundan ikili bagla birli bag arasinda bir bag olmalidir. Karbon-oksijen ba-
gi iki yapida birli bag ve sadece bir yapida ikili bag oldugundan ikili bagdan daha faz-
la birli baga benzemelidir. Birli bagdan iicte bir fazla bir bag olmalidir. Buna kismi ikili
bag diyebiliriz. Bir karbon-oksijen bagi icin bu soylediklerimiz diger iki bag icin de
dogrudur. Boylelikle. karbonat iyonunun butiin karbon-oksijen baglarmin kismi ikili bag-
lardan olu^tugunu ve hepsiniti egdeger oldiigunu soyleyebiliriz. Bu baglarm hepsi aym
uzunlukta olmalidir ve bu da dcneylerle tarn olarak belir]enmis,tir. Bu baglarm hepsi

Ih

Egri oklar l A Illinium 3.4)
atomlann degil elektron
ciftlerinin hareketini giis-
lerir. Okun kuyrugu elek-
Iron ciftinin bulundugu
yerden baslar. Okun uctt
elektron ciftinin bir sonra-
ki yapida bulunacagi yen
gosterir. Kgik ok gosterimi
organik fepkiineleri anla-
mada kullanaeaginiz
onemli araclardan biridir.

hf

Re/unans yapilan, yapi n
etkinligin anlasilmasinda
kullanacagimiz bir aractir.

16 Bdlum 1 / Karbon Bile§ikleri ve Kimyasal Baglar

/&

Organik kimyada her
okun (ornegin / ~^J ,
*— ^ ve * — ► ) kendine
ozgii anlami vardir. Her
bir tin oku sadece
tammlanan aitiai; icin kul-
kiiiinaiii/ onemlidir.

1^

Elektrostatik potansiyel
harilalan molekuler yiik
dagilinuni goruntuiemek
icin yararli modellerdir.

1.28 A uzunlugundadir. Bu uzunluk karbon-oksijcn hirli bagi ( 1 .43 A) ile karbon-oksi-
jen ikili bag] (1.20 A > arasindadir. Bir A (angstrom) I x 10 1 " metreyc esjttir.

Bir diger onemii nokta sudur: Rezonans yapilanni yazarken, bunlann sanal olduk-
larim, gercek olmadiklanni acikca belinmek icin aralanna iki uclu oklar yerlesOririz.
Karbonat iyonu icjn bunu sdyle yazanz:

*L

1

:0:

**§■

« — ►

■°3 9-

■*—>

Q" C -

A

Bu oklar ya da "rezonans" sozcugu bizi, karbonat iyonunun bir yapidan digcrme
dcinustiigii gibi yanlis. bir dusjQnceyc yoncllmemeli, Bu yapilar sadece kagit uzerinde
vardir. Bu nedenlc karbonat iyonu bunlann arasmdaki donii<fiim degil, bunlann
melezidir. Rezonansla denge arasmdaki farkhlik da cok onemlidir. iki ya da fazla yapi
arasmdaki bir dengede farkh yapilan ve yer degisOren atomlan diijjiinmek cok dogru
olmakla birlikte, rezonansta (karbonat iyonunda oldugu gibi) boyk- bir durum so: koiiusu
degildir, Burada atomlar yer degistirmez ve "yapilar" sadece kagit uzerinde vardir. Bir
denge a =» ile, rezonans ise «— *■ ile gbsterilir.

Karbonat iyonunun gercek yapismi nasi! yazabiliriz? Bunu iki sekilde yapabiliriz:
Butiin rezonans yapilanni yazarak okuyucunun zihninde melez yapismi canlandirabili-
riz. ya da melezi belirten ve Lewis yapisi olmayan bir yapi yazabiliriz. Karbonat iyonu
icin bunu soyle yapabiliriz:

of-

!o^ C ^of-

O'

:b^d.

VS*

:0:

I

O'

.Q-

Soldaki yapida baglar, cizgiler ve kesikli cizgiler halinde gosterilmi$tir. Bu. baglann
birli bagla ikili bag arasinda bir durumda oldugunu gostermekledir. Kural olarak. baglan
belirtmek icin butun yapilarda nerede bir bag varsa bir cizgi. birden fazla ancak lam
olmayan bag varsa kesikli cizgi kullaninz. Her bir oksijenin yanina tam-bir negaiit > uk-
ten az yuk oldugunu belinmek icin bir 5 - (kismi eksi olarak okunur) yerlestiririz. (Bu
durumda her bir oksijen atomunda tarn negatil" yiikiin iicte ikisi vardir. I

Karbonat anyonundaki her bir oksijenin yiik yogunlugunun e§it oldugunu teorik
hesaplamalar gbstermektedir. §ekil 1.3. boyle hesaplama sonucunda bulunan. karbonat
iyonundaki elektron yogunlugunun elektrostatik potansiyel haritasmi gostennektcdir. Bir
clektrostatik polansiyel harilasinda digerlerine gore daha fazla negatif yiiklQ bolgeler
kirmiziya. daha fazla pozitif yiiklii bolgeler (daha az negatif yuklu bolgeler) maviye

§ekil 1.3 Karbonat dianyonu icin hesaplanmi«f ve
lie oksijen atomunda esit yuk dagilimini gosteren bir
elektrostatik potansiyel haritasi. Bunun gibi elektro-
statik potansiyel haritalannda kirmi/iya dogru giden
renkler artan negatif yuku belirtirken, mauve dogru
giden renkler azalan negatif lya da artan pozitif I yiikii
belirtir.

1.8 Rezonans 17

dogra kayan renklcrle gosterilir. Karbonat anyonunda bag uzunluklannin esit oldugu
(yukandaki rezonans melezinde gdsterilen kism! ikili baglar) bu madelde de goriilmck-
tedir.

Elektrostatik poiansiyel harilalarmi ve degisik yonlerden teorik olarak hesaplanmts
diger yapi liirierini, molekiilcr bzellikleri ve etkinligi aciklamak icin kullanacagiz.
Hesaplanmis yapilarla ilgili daha fazla aciklama Altboltim I.12"de verileeektir.

Ornek Problei

Nitrat iyonunun yapisini yazmanin bir yolu asagida verilmislir:

:0 =

I

'O o.

Buna karsilik, Fiziksel incelemeter sonucunda her iic azot-oksijen baginin esdeger
oldugu ve azot-oksijen birli bagi ile azot-oksijen ikili bagi arasinda bir bag olarak
esit uzunlukta olduklan anlasilmistir. Bunu rezonans teorisiyle aciklayimz.

Cevap

Elekiron cifllerini asagidaki gibi hareket ettirirsek. nitrat iyonu icin iiqfarklt fakal
e§deger yapi yazabilecegimizi goriiriiz:

,:0:

:0:

1

•^> N ^n'

«— ► . _^N^O *-*

•^/ N ^ n -

O .0..

"■.O. .0,-

,0. o

Satiric elektrordarui yerlerininfarklt olmasi nedeniyle bu yapilar rezonans yapilan
yada rezonans kaikilaridu, Nitrat iyonunu bunlardan hicbiri tek basma lam olarak
gosteremez. Gercek molekul en dogru sekilde bu iic yapuun bir melezi olarak gos-
terilebilir. Bu melezi, butiin baglann esdeger oldugunu ve baglann karakterlerinin

birli baglardan fa/la. ikili baglardan az oldugunu belirleeek sekilde asagidaki gibi
yazabiliriz. Her oksijen atomunun esit kisnii negatif yiik tasidigmi da belirtiriz. Bu
yiik dagilimi deneysel olarak buldugumuzla aymdir.

|

v« Nitrat iyonu inn

i-_^"' ""*>„=- melez vapisi

() Oi

(a) Formal iyonu HCO : icin iki rezonans yaptsi yazintz. (Uyan: Hidrojen ve oksi- < Problem 1 .4
jen atomlan karbona baglidir.) (b) Format iyonunun karbon-oksijen bag uzunluk-
lan icin bu yapilardan elde edeceginiz verileri ve (c) oksijen atomlan iizerindeki
yukleri aciklayimz.

18 Boliim I / Karbon Bile$ikleri ve Kimyasal Baglar

1.9 KUANTUM MEKANIGI

1926 yihnda birbirinden bagimsiz ve e$zamanli olarak Erwin Schrodinger, Werner
Heisenberg ve Paul Dtrac larafindan aiomik ve molekuler yapiyla ilgili yeni bir kuram
one suriilrnustiir. Schrodinger' in dalga mekanigi ve Heisenberg'in kuantum mekanigi
adini verdigi bu kuram. motekullerde baglanmayi modern anlamda anlainamizm temeli-
ni olu$turmu$tur.

Schrodinger tarat'indan one siiriilen kuantum mekanigi esjtligi, kimyacilann cogu
larafindan kullamtan bicimidir. Schrodinger*in yayinmda elektronlann harekeii elek-
tronlarm dalga ozelligini hesaba katacak sekilde lanimlanmisnr,* Schrodinger bir pro-
ton ve bir elektrondan olu$an sistemin -hidrojen aiomu- toplam enerjisi icin matematiksel
bagmtiyi dalga esJtligi denen bir diger bagmtiya doniistiirecek bir yol geli^tirmi^tir. Bu
esitlik daha sonra dalga fonksiyonlan denen bir dizi coziimu verecek sekilde coziilmustur.

Dalga fonksiyonlan genellikle Yunan harfi psi ( y/) ile gosterilir ve her bir dalga
fonksiyonu ( \j/ fonksiyonu) elektron icin farkli bir hale kar^ilik gelir. Her bir halin. o
halin dalga fonksiyonundan hesaplanabilen belirgin bir enerjisi vardir.

Her bir hal bir ya da iki elektron banndirabilecek bir diizeydir. Hidrojen atomu icin
olan dalga e$itligi coziimleri (uygun yakla§imlarla) daha yiiksek element lerin elektroth
lan icin diizeylerin bclirlenmesinde de kullamlahilii

Bir dalga eshligi iki bnemli ozelligin hesaplanmasi icin basit bir aractir: (a) elek-
tronun ait oldugu haldeki enerjisi ve (b) duzeyin belirli yerlerinde bir elektronun bulu-
nabilmesinin bagil olasihgi (Altboliim 1.10). Qekirdege gore uzayda belirli bir nokta
icin hesaplanan dalga esjtligi degeri, bir pozitif sayi ya da negalif sayi (ya da sifirl ola-
bilir. Bu i§aretlere bazcn la/ iviivilen de denir. Bunlardalgalan tanimlayan butun e^iilik-
ler icin tipik isaretlerdir. Burada, dalgalann matematiksel bagmtilanna girmeyecegiz.
ancak bu faz isaretlerinin ne anlama geldigini basit bir benzestirmeyle aciklayacagi/.

Bir golde hareket eden bir dalga diisunelim. Dalga ilerledikce golun ortalama diizey ine
g6re yiiksek ya da a§agi yerlerde bulunan dalga lepeleri ve oluklan olusur (Sekil 1.4).
§imdi. bu dalga icin bir esitlik yazarsak dalga fonksiyonlan iff. dalganin golun ortala-
ma duzeyine gore yiiksek yerlerde bulundugu durumlarda (ornegin tepelerde) am ( - i
isaretini. ortalama duzeyin altindaki yerlerde (ornegin oluklarda) ise eksi ( I i^aretini
alir. y hag 1 ' biiyukliigu (genlik denir) golun ortalama duzeyine gore dalganin yukselme
ya da dii§me araligimn biiyukluguyle ilgilidir. Dalganin golun ortalama duzeyiyle ayni
oldugu yerlerde dalga fonksiyonu sifir olur. Boyle bir yere dugiim denir.

Dalgalann bir diger belirgin cizclligi birbirlerini kuwetlendirmeleri ya da birbirlem le
girisim yapmalandir. Bir golde hareket ederken birbirlerine yaklasan iki dalga diisuniin.
Eger dalgalardan birinin tepesiyle digerinin tepesi karsilasjrsa, aymfazdaki dalgalar bir-
birleriyk kar$da$nu$ olur. dalgalar birbirini kuvvetlendtrir. birbirlerine katdirlar ve

5ekil 1.4 Bir golde hareket
eden bir dalganin goldeki bir
kesitten goruntiisii. Bu dalga icin
dalga fonksiyonu y , tepelerde arti
( + ) ve oluklarda eksi ( - t'dir.
Golun ortalama duzeyinde -ilinlir
ve bu jerlere diigiim denir.

Dugum

V -

{Golun ortalama
duzeyi

* Elektronun tanccikli ozelliklerinin yamnda dalga ozelliklerinin de oldugu fikri 1 923 yihnda Louis de Brog-
lic larafindan one siiriilmu;lUr.

1.10 Aiomik Orbitaller 19

sonucta olu§an dalga her bir dalgadan daha biiyiiktur. Ote yandan, eger bir tepe bir oluk-
la kars,ila$irsa farkh isarelli dalgalar karsilasmi^ olur. Dalgalar birbirleriyle girisjm yapar.
birhirlcrini azaltirlar vc sonucta olusan dalga her bir dalgadan kiiciik olur. (Eger zit i^aretli
lam kars.it iki dalga karsilasirsa iki dalga birbirini yok eder.)

Bir alornda ya da molckiildeki elektronun hareketlerini lanimlayan dalga fonksiyon-
lan gdlde hareket eden dalgalan tanimlayan esjtiiklcrdcn farklidir. Elektronla ilgilen-
digimizde bu kadar ileri benze$tirmeler yapmamaya dikkal elmeliyiz. Elcktron dalga
fonksiyonlari su dalgalanna sadece, birbirlerini gii^tendiren ya da f>iri<jim yapan faz
isarellcri ve dugum noktalan yoniinden benzcrlik gosterirler.

1. 10 Atomik OrbItaller

Schrodinger'in 1 926'daki onerisinden kisa bir sure sonra. elektron dalga fonksiyonu icin
tam bir fiziksel aciklama. kuantum mekaniginin ilk uygulayicilan taral'indan gcrcek-
lestirildi. Birkac ay sonra Max Born y nin karcsinc tarn bir fiziksel aniam verilebilecegini
belirtli. Born "a gore belirli bir yer (a, v. z) icin t/T, elektronun uzayda o yerde bulunma
olasdigini belirtir. Eger y/ 1 uzaym bir birim hacminde biiyiikse. elektronun o haeimde
bulunma olasihgi yiiksektir. Biz bunaelektron olasilik yogunlugu biiyuk diyebiliriz. Eger
uzaym baska bir birim hacmi icin yr kiiciikse, elektronun orada bulunma olasihgi
dusLiklur. * 0c boyutta t// 2 'nin cizimleri, atomik yapi modeileri olarak kullandigimiz
s, p ve d aiomik orbitallerinin bildigimiz sekillerini oluslurur

Organik kimyada pralik olarak /orbitalleri hicbir zaman kullanilmaz ve bu kitapta
onlarla ilgilenmeyecegiz. Ileride d orbital etkilesjmlerinin onemli oldugu bilesikleri
incelcrkcn d orbitalleri nden kisaca soz edecegiz, Burada organik molekiillerin olusumun-
da en onemli olduklari icin sadece S ve p orbitallerine deginecegiz.

Bir orbital uzaym bir holgesinde bir elektronun bulunma olasiligmin fazla oldugu
yerdir. §ekil 1.5'te s ve p orbitallerinin sckilleri gosterilmislir. Qekirdekten cok fazla
u/akliklarda bir elektronun bulunma olasihgi cok az da olsa vardir. Bir orbitali goster-
mek icin kullandigimiz tipik hacimler. elektronun bulunma olasiligmin %90-95'ini
iceren hacimlerdir.

Is, 2.v orbitalleri ve btitiin daha yiiksek s orbitalleri kiireseldir (§ekil 1 .5). 2.v orbital-
leri \jf- olan bir dugum yiizeyi icerirler. 2.v orbitalinin en ic kisminda y :s negatiftir.

«A

U Orbital.

Dugum
^^ Is Orbital.

2p Oibrtali

Birbinne d.k (ortogonal)
uf 2p orbitali

$ekil 1 .5 Bazi 1 ve p orbitallerinin sekilleri. Mele/lesmemis p orbitalleri birbirine degecek
gibi olan kiirelerdir. Melezlesmi;; atomlann p orbitalleri lop seklindedir ( Altbolum 1.14).

* Huiun uzayda v ' 'run integral! I "e i->n olmalidir. Bu, Imiun uzayda bir elektronun bulunma olasiligmin
"J I IK) oldugu anlamtna gelir.

20 Botiim 1 / Karbon Bile$ikleri ve Kimyasal Baglar

2p orbitalleri birbirlerine ncredeyse degecek kiireler $eklindedir. 2p dalga fonksiyo-
nunun (// 2p faz ijjareti bir lopia (ya da kiiredc) pozitif. digerinde negatiftir. \p orbita-
linin iki lobunu bir diigiim duzlemi ayinr vc ip orbitali, eksenleri birbirine dik olacak
$ekilde uzayda yerle$mi$tir.

Dalga fonksiyonunun i$aretinin elektrik yiikiiyle herhangi bir bicimde ilisjcisi yok-
tur, Daha once de soyledigimiz gibi. \f/ ile ilgili (+) ve(-) i$aretleri dalga fonksiyo-
nunun uzayin o bolgesindeki aritmetik i^areilcridir. Bu < + ) ve ( - ) i§aretleri elektronun
bulunmasi olasihginin cok ya da az oldugunu goslermez. Bir elektronun bulunma ola-
siligi i// : dir ve f 1 her zaman poziiiftir. (Negatif bir sayinin karesi her zaman pozitil-
lir.) Bu nedenle elektronun \p orbitalinin (-) lobunda bulunma olasihgi ( + )
lobundakiyle aymdir. ileride, atomik orbitallerin molekiiler orbitalleri olujjiurmak icin
nasil bir araya geldiklerini ve kovalcnl baglann nasil olu$tugunu gordugiimiizde ( + ) ve
(-) i§aretlerinin onemi acikca ortaya cikacaktir,

Bir orbitalin diigiim sayisiyla enerjisi arasmda bir Bifid vardir. Diigiim sayisi
uritikiii enerji artar. Burada bir omck vcrebiliriz; Is ve 2/; orbitallerinin
her birinin bir diigumii vardir ve enerjilcri diigiirnii olmayan l.v orbilalin-
ilcn yiiksektir.
Dujjiik enerjili orbitallerin bagil enerjileri $u sirayi izler: Pozitif yiiklii cekirdege en
yakin olduklari icin l.v orbitallerinin elektronlannin enerjilcri en dii$uktiir. Bunu izleyen
en du^Uk enerjili elektronlar 2s orbilallerindcdir. lp orbitallerinin elektronlan, birbir-
leriyle e$it ancak l.v ve 2a 'den yiiksek encrjiye sahiptir. (EsU enerjili orbitallere dejenere
orbitaller dcnir.)

Biz bu bagil enerjileri periyodik cizelgenin ilk iki sirasindaki herhangi bir atomun
elektron dizilimini belirlemede kullanacagiz. Bu amac icin sadcce birkac basit kurala
gereksinimimiz vardir.

§ekil 1 .6 Bazi ikinei sira elemenllerinin
elektron dizilisleri.

i__

— 2p

i_.L_

1 2p

ii,

ii,

ii,.

Bor

ii,.

Karbon

L1.L* iiLL 2p

ii, il,

ii,. ii,.

Azot Oksi|en

iiii^ 2p iiiiii*

ii, ii,

ii,. ii,.

Flor Neon

I.I I Molekuler Orbitaller 21

1. Aufbau kuriili: Orbitaller en dii$iik enerjiliden ba$layarak doldurulur. (Aul"bau
"yapilanma" anlamina gelen Almanca bir sozciiktiir.)

2. Pauli dislania kurali: Her bir orbitale elektron spinleri esjesmis en fazla iki elek-
tron yerlesebilir. Elektron kendi ekseni elrafinda doner. Burada aciklayamaya-
cagimiz nedenlerdcn dolayi. bir elektron iki donnie yoniinden sadece birini secmek
zorundadir. Bu yonleri genellikle 1 yada [ seklindeki oklarla gosteririz. Bu neden-
le spinleri e>lesmis iki elektron Jf ile gosterilir. Eslesmemi^elektronlarayni orbitalde
bulunamazlar ve bunlar ] ] (ya da [ [ ) seklinde gosterilirler.

3. Hund kurali: 0c p orbitali gibi esjt enerjili orbitallerin (dejenere orbitaller) her
btrine. spini ejlepnemif bir elektronu. her bir dejenere orbitalde bir elektron ola-
cak sekilde yerle§tiririz. (Bu. elektronlann birbirini iterek birbtrlerinden uzak-
lasmalanna neden olur. ) Sonra. her bir dejenere orbitale spinleri c§lesecek sekildc
ikinci birer elektron yerlestirmeye haslanz.

Eger bu kurallan periyodik cizelgenin ikinci sira elementlerinden bazilanna uygu-
larsak §ekil l.6*da gosterilen sonuclan elde ederiz.

1. 1 1 Molekuler Orbitaller

Organik kimyact icin atoniik orbitallerin en biiyiik varan, atomlann molekiillcri olustur-
mak icin nasd biraraya geldiklerinin anlasjlmasi amaciyla atomik orbitallerin model
olarak kullanilmasidir. Bu konuya ilerideki boliimlerde daha aynntih olarak deginile-
ceklir. Daha once de soyledigimiz gibi. kovalent baglar organik kimyanin incelenmesinde
temeldir. tlk olarak basit bir ornek verelim: iki hidrojen atomu bir hidrojen molekulii
olusturmak icin biraraya gelirse kovalent bag olu§ur. Bu H — H bagmin olusumunun
aciklanmasinm, daha kurmasik molekiillerin baglannin aciklanmasiyia ayni ya da en
azindan benzer oldugunu gorecegi/.

Zit spinli elektronlan olan iki hidrojen atomu birbirine yaklastirildiginda toplam ener-
jilerinin nasil degi§tigini incclemekle basjayahm, Bunu §ekil 1.7'de gosterilen egride
acikca gorebiliyoruz.

Hidrojen aiomlan birbirlerinden oldukca uzakta (I) iken toplam cnerjileri iki ayn
hidrojen atomunun enerjisidir. Hidrojen atomlan birbirlerine yakla$tikca (II) her birinin
cekirdegi digerinin elektronunu ceker. Bu cekim iki cekirdek (ya da iki elektron) ara-

5ekil 1.7 (,'ekirdekler arasi uzakligin
bir fonksijonu olarak hidrojen
molekulunun potansiyel enerjisi.

(lekindekler arasi uzaklik (r)

22 Boliim 1 / Karbon Bi1e$iklcri ve Kimyasal Baglar

sindaki itmc kuvvetinden fazladir ve bu cekim sonucunda. roplam sistem cuerjisi aza-
lir, iki cekirdek 0.74 Auzakhkla bulundugundan (III), en kararli (en diistik enerjili) hal
elde edilir. Bu uzaklik, 0.74 A. hidrojen molekulii icin bag uzuiiliiRiidur. Eger cekirdek-
ier birbirlerine daha da yakla§irsa (IV >, pozitif yuklii iki cekirdegin itmesi lazlalasir ve
sistemin enerjisi arlar.

Bag olusumu icin bu modeldc onemli bir sorun vardir. Elektronlann temelde hare-
ketsiz olduklanni ve birbirine yaklasan cekirdeklerin arasmdaki bolgede bulunduklan-
ni varsaydik. Elekironlar boy le davranmazlar. Elektronlar hareket ederler ve Heisenberg
lu-lirsi/lik kuramina gore bir elekironun yerini ve momentini ayni anda bilemeyiz. Bu
nedenle yukandaki omekte oldugu gibi elektronlari belirli bir yerde tuiamayiz.

Kuanium mekanigine ve orbitailcre dayanan bir model kullanarak bu sorundan ka-
cmabiliriz. cUnkii boylelikle elektronu belli yerlerde bulunma olasiligi (¥•') ile tanim-
layabiliriz. Elcktronun nerede bulunabilecegini kesin olarak soylemedigimiz icin.
elektronun bu sekilde ele almmasi belirsizlik kuramina ters diismez. Boylelikle sadece
elektron yogunlugu olasiligmin biiyiik ya da kiiciik oldugunu soylemi^ oluruz.

Iki hidrojen atomu bir hidrojen molekiilu olusturmak icin biraraya geldiginde ne ol-
dugunun orbital aciklamasi soyledir: Hidrojen atomlan birbirlerine yaklasiikca \s orbi-
talleri Oj/ u ) ortusmeye baglar. Atomlar birbirlerine yaklastikca. atomik orbitaller
(AC Ier), molekuler orbiialleri (MO'ler) olusturuncaya kadar orbital ortiismesi artar. Olu-
san molekuler orbitaller her iki cekirdegi ve ctraflarmda donen elektronlari kapsar. Elekt-
ronlar sadece bir cekirdegin cevresinde ya da sadece bir atomik orbitaldc degildir. Atomik
orbitaller gibi molekuler orbitaller de en cok, spini cslesmis iki elektron icerebilir.

Atomik orbitaller molekuler orbitalleri olusturmak icin biraraya geldiklerinde. olu-
san molekuler orbital sayisi bunlan olu$turan atomik orbitallerin saytsina e$ittir. Bu
nedenle hidrojen molekulii olusumunda. iki atomik orbitaldcn iki molekuler orbital mey-
dana gelir. Iki orbital olusur cunku dalga fonksiyonlanmn matematiksel ozelliklcri. bun-
lann ya katilma ya da $ikanima seklinde biraraya gelebilmelerine izin verir. Yani dalga
fonksiyonlan aynt ya da zit fazda biraraya gelebilirler, Bu yeni molekuler orbitallerin
yapilan nasildir?

Baglayici molekuler orbital ( if m ,. lci ) denen bir molekuler orbital, hidrojen molekii-
liiniin en diisuk enerjili ya da temel haldeki iki elektronunu icerir. Bu orbital, atomik or-
bitallerin §ekil 1.8'de gosterildigi gibi biraraya gelmesiylc olusur. Burada atomik
orbitaller katilmayla biraraya gelirler ve bu. aymfaz i$aretli atomik orbitallerin firtflf-
mesi anlamina geiir. Bu ortusme iki cekirdek arasmdaki bolgede dalga fonksiyonunun
kuvvettetimesiiw yol acar. Dalga fonksiyonunun kuvvetlenmesi. iki cekirdek arasmdaki
if/ degerinin buyiimesi yanmda (// :, nin de biiyiimesi anlamina gelir. Bunun otesinde. i// _
elektronun uzayin bu bcilgesinde bulunma olasiligi oldugu icin bu tur orbital ortusme-
sinin nasil bag olusturdugunu anlami$ oluruz. Elektron bulunma olasiligi cekirdekler
arasmdaki bolgede artinlarak bag olusumu saglanmis olur. Bu bolgede elektron yogun-
lugu fazla oldugundan cekirdeklerin elektronlari cekme kuvvetleri iki cekirdek arasin
daki (ve iki elektron arasmdaki) itme kuvvetinden biiyuktiir. Dolayisiyla bu cekici kuvvet,
atomlan birarada tutan "tutkal" gorevi goriir.

§ekil 1.8 Aym faz isaretli (avm
renkle belirtilmis) iki hidrojen Is
atomik orbitalinin ortiiserek bir
baglayici molekuler nrbital olustur-
masi.

Vis

(atom* orOital)

™ lS((tomk ortwal)

Baglayici V (molefciller orbital)

\

1 . 1 1 Molekii ler Orbi taller 23

Dugum

*U

(atomic ortntall

«M«,

(atomic orbital)

Kar 5 itbaglayici <t>* lmtm ,^, <*,,„„

Sfkil 1.9 /.it faz isaretli
Ifarkli renklerle bclirtilmist iki
hidrojen Is atomik orbilalinin

mi li-.ii i k bir kar$itbaglayicj
molekuler orbital uliisturmasi.

Karsitbaglayici molekuler orbital ( y* | C J denen ikinci molekuler orbital, moleku-
liin lemcl halindcki elektronlari ii^ermez. Bu molckiilcr orbital §ckil 1.9'da gosterilen
cikanlma ilc olusur. [Bir orbitalirt faz isaretinin ( + )'dan ( - f ye degi§tirilmesine (lka-
rtlma denir.j Burada zitfazh orhitaUer ortiipiigii igin dalga fonksiyonlan iki ^ekirdegin
arasindaki bcilgede girisjin yapar ve bir dugum oluslurur. Diigiimde \j/ = (Vdir ve dtigii-
miin iki taraftnda t// kiieuktiir. Bunun sonucunda <,ekirdekler arasi bolgede yf~ kii^Lik
olur. Eger karsjlbaglayici orbitaldc elektronlar bulunursa, bu elektronlar cekirdekler ara-
st bolgeden kacintrlar, C^ekirdeklcr. elektronlar nedeniyle 90k kiiciik bir kuvvetle birbi-
rini cckerlcr. hici kuvvetler (iki <;ekirdek ara.stnda ve iki elektron arasmda) yckici
kuvvetlerden daha biiyuk olur. Karsit baglaytci orbitaldc eleklronlann bulunmasi, atom-
Ian biraraya getirici degil uzaklas,tinci etki yapar.

Buraya kadar aeiklananlann matemaliksel karstltgi LCAO (alomik orbitallerin dog-
rusal bilesjmi -Ing. linear combination of atomic orbitals) yontemidir. LCAO yontemin-
de atomik orbitallerin dalga fonksiyonlan. molckiilcr orbilaller icin yeni dalga
fonksiyonlan olu^turmak amaciyla dogrusal sekilde (katilarak ya da cikanlarak) birle§-
tiritir.

Atomik orbitaller gibi molekuler orbitaller dc bir elektron icin belirli enerji haline
kar:jilik gelir. Hidrojcn molekuluniin baglaytci molekuler orbitalindeki bir elektronun
bagil enerjisinin. yt h alomik orbilalindekinden epeyce az oldugunu hesaplamalar gos-
termektedir. Bu hesaplamalar. karsit baglaytci molekuler orbilaldeki bir elektronun ener-
jisinin y h atomik orbitalindeki enerjisinden epeyce fazla oldugunu da gostermektcdir.

Hidrojen niolekiiliiniin molekuler orbitallcrinin enerji semast §ekit 1.10'da gosteril-
nustir. Dikkat ederseniz. elektronlar molekuler orbitallere atomik orbitallerdekiyle ay-
m sekilde yerlesmistir. Iki elektron, toplam enerjisi iki atomik orbitalden az olan baglaytci
molekuler orbitaldc (ztt spinli olarak) bulunur. Bu hale hidrojen molekuliinun en dii^tik
elektronik kali ya da temel halt demistik. (Molekiil icin uyanltm§ hat denen durumda
bir elektron kar^ttbaglayici orbitalde bulunabilir, Temel haldcki molekiil uygun enerji-
li i$igtn bir fotonunu sogurdugunda bu hal olusur.)

Molekuler orbitaller

(Baglayici)

MoleJoiler
orbrtaller

§ekil 1. 10 Hidrojen molekulu icjn enerji
semasi. iki atomik orbitalin, (//,, birk-simi iki
molekuler orbital oluslurur: 1// ve y" mo i rt .
ff mu i c i'in enerjisi ayn atomik orbital-
lerinkinden diisukl iir ve hidrojen
moleklilunun temel halinde her iki elektronu
da banndinr.

24 Bolum I / Karbon Bilesiklcri ve Kimyasal Baglar

1.12 Metan ve Etanin YAPISI:

Spi MELEZLESMESI

Karbon alomunun kuantum mekaniksel lammlanmasinda kullanilan ve Aliboliim
L.lO'da verilen s ve p orbitalleri hidrojen alomu i?in yapilan hcsaplamalara dayanmak-
tadir. Bu basit s ve p orbitalleri tek ba$lanna alindiklannda. melanin doit degcrhkh
d&zgQn clnriyii:lii karbon alomu i^in uygun bir model olusturmaz (bkz. Problem 1.5).
Buna karsihk. orbital mele/lesimsi denen biryaklasim yoluyla metamn yapisimn kuan-
tum mekanigine dayah uygun bir modeli olii^iurulabilir. Basi«,e ifade edilirse orbital
melezlesmesi, s ve p orbitallerinin dalga lonksiyonlannin yeni orbitaller icjn dalga
fonksiyonlan elde etmek amaciyla biraraya getirildigi matematiksel yaklasimdan baska
birsey degildir. Yeni orbitaller bunlari olusturan orbilallerin ozelliklerini defalk oran-
larda ic,erirler. Bu yeni orbitallere mele/ atomik orbitaller denir.

Karbon alomunun en du^uk enerjili haldeki — temcl hal denir— kuantum mekanigine
gore elektron dizilisi asagidaki gibidir:

c U 11

1

Is 2) -/', -/', -/'

Karbon alomunun trim- 1 hali

Karbon atomunun degerlik elektronlan (baglarda kullanilan) dis diizey elektronlan olan
2s ve 2/> elekironlandir.

Sekil 1. 1 I Karbon ato-
munun atomik orbitalleri-
nin sp* mele/. orbitallerini
olusturan mele/lesmesi.

sp l Melwlesmesi

I.I2A Metamn Yapisi

Metamn yapisi igin goz oniine alinan melez atomik orbitaller karbonun Is orbitaliyle iic.
2p orbitalinin dalga lonksiyonlannin birle§tirilmcsiyle elde edilebilir. Melezle^me icjn

2t Orttta

2p„Ort>iUli

2pj Orbitah

2p. Orbitali

1.12 Melan ve Etanin Yapisi: sp '• Melezlesmesi 25

bu matematiksel is.lem §ekil I.I I'de gosterildigi gibi ozetlenebilir.

Bu modelde don orbital karisunltr — ya da melezlesir — vc yeni dort melez orbital
elde edilir. Bu melez orbitallerc. bir kisim karukierinin .v orbitalinden ve tfc kisim ka-
rakterinin p orbitalinden geldigini gostermek icin sp- orbitalleri denir. Orbital melez-
le$mesinin matematiksel sonucu, don .sp' orbitaiiniii birhirleriyle 109.5° Oft yapacak
sekdde yoneldiklerini gostermektcdir. Bu sonuc. mctandaki dort hidrojen alomunun uza-
ya yonelmeleriyle uyum gostcrtnektedir.

Melanin bir sp s mclezlesjnis, karbon atomu ve dort hidrojen atomundan olu^tugu varsa-
yimtmizi $ekil 1.12'de gosterildigi gibi dustlnebiliriz. Basil olmast icin, her karbon-hidrojen
bagi icin sadecc bajflaytci molekiiler orbital gosterilmi^tir, sp 1 Melezlesjnis. karbonun nwui-
na diizgiin dortyiiztii btr yupt vefdigim ve don C — H baguun esdeger otduiwui gofiiyoruz.

4

4

..

jj»i>

Melan. CH 4

§ekil 1.12 Metamn sp' melezle$mis, karbon atomundan varsavimsal olusumu. Orbital
meleEte^mesinde elekironlan degil orbitalleri birlestiriyoruz. Hag olusumu icin bu melez
orbitallere eleklronlar yerlestirilmelidir, ancak bu, her bir orbilaldt ikiden fa/la l/H spin-
lit eleklron bulunamayacagini sbyleyen Pauli ilkesivle uyumlu olmahdir. Bu sekilde kar-
honunun her bir melez orbitaline birtr tltklron > trJt-ftirdik, Kunun \anindu. her hir
C — H baginm sadece baglayici molekuler orbitalini gosterdik. (,'iinkii molekui en dusjik
enerjili haldeyken sadece bu orbitaller elektron it ■f-rir.

(a) Temel halde bir karbon atomunu dii^iiniinu/. Boyle bir atom metamn karbonu
icin yeterli bir model olu^turabilir mi? Degilse neden? tipucu: Temel halde bir kar-
bon atomunun dort dcgcrlikli olup olamayacagint ve egcr olursa hidrojen atomlany la
birle$me sonucunda bag acilanmn ne olacagim diisiiniiniiz.)

(b) Uyarilmis. halde bir karbon atomunu dii$ununuz:

C 11 1 1 1 1

l.v 2v 2/>, 2p, 2p_
Bir karbon atomunun uyanlmis. hali

Boyle bir atom mctandaki karbon icin uygun bir model olusJumbilir mi? Degilse
neden?

mm

sp* Melezlesmesi

Metanda baglanma

■< Problem 1.5

Orbital melezle§mesi, metamn $ekli icin oldukea uygun olmasinin yanmda, karbon
ve hidrojen arasinda kuvvetli baglar olusumunu da aeiklamaktadir, Bunun nasil oldu-
gunu gormek icin §ekil 1.13'te gosterilen bir sp 3 orbitalinin $eklini goz oniine alimz.
Bu sp ' orbitali p orbitali karaktcrinde oldugu icjn, sp* orbitalinin pozitif lobu biiyiiktiir
ve uzayda oldukea yayilmistir.

uAc-

Sekil I.I I Bir
orbitalinin sckli.

sp

26 Boliim I / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar
5ekil 1.14 Bir C — H bagimn olusumu.

§ekil 1.15 Bir a (sigma)
bagi.

&c<q) *£k — *- *j)v^m

sp ! Orbitali IsOrbrtali

Karbon hidnoien bagi
(baglayici MO)

sp 1 Orbitalinin pozitif lobu hidrojenin pozilif l.v orbitaliyle 6rtii$erek karbon -hid ro-
jen baginin baglayici molekuler orbitalini olusturur (§ekil 1 . 14). sp ' Orbitalinin pozilif
lobu biiyiik ve uzaya yayilmis oldugu iirin, bununla hidrojenin \s orbitalinin ortii^mesi
biiyiikliir. Olusan karbon-hidrojen bagi da oldukca kuvvetlidir.

ya da

ekseni

Molekuler modeller

Bir sp' orbitaliyle bir l.v orbitalinin ortiiijmesiyle olusan bag bir sigma (cr) bagma
ornektir (§ekil 1.15). Sigma bagi terimi. bag ekseni boyunca bakildiginda ilikitw kcsitindc
halkasal simetri olan orbital ortiismesinin olusiurdugu baglara verilen genel bir addir.
Birli bagtarin hepsi sigma baglandtr.

En diisiik enerjili halde bulunan molekiiliin elekironlan baglayici molekiilcr orbitallerde
bulundugu icJn biz cogu kez sadece bu orbital leri gosterecegiz. Molckiil lsik sogurdugunda
ve bazi tepkimelerin acjklanmasmda karsiibaglayici orbital lerin goz online altnmasi onem-
lidir. Bu durumlara ileride dcginecegiz.

§ekii 1.16'da metan icin hesaplanmrs yapi goriilmektedir. Bu yapida orbital melezlesmesi
sonucunda olusan diizgun dortyiizlii geometri acikca gdrulmcktedir.

<L

,c -

H

II

^'

H

(a)

(ft)

<<■)

§ekil 1.16 (a) Melanin kuantum mekaniksel hesaplamalara dayanan bu yapisinda icte-
ki koyu yuzey elektron yogunlugunun yuksek oldugu bolgeyi gostermektedir. Her
baglayici bolgede yuksek elektron yogunlugu bulunur. Distaki Tile seklinde gosterilen
yuzey, molekul icin elektron yogunlugunun ulasabilecegi yaklasik sinin gostermektedir.
(ftlMetan icin bu cubuk ve top modeli. bir molekuler model takimi kullanarak olustura-
bileceginiz sekildir. <cl Bu yapi metanin cizimini gostermektedir. Normal cizgiler kagil
diizlemindeki iki bagi gostermek icin kullanilmistir. kiiyidni mi (arafinda bulunan bagi
gostermek icin kama sekli. arka tarafindakini gostermek icin de kesikli kama sekli
kullanihr.

1.12 Metan ve Etanin Yapisn .v/j 1 Melezlesmesi 27

I.I2B Etanin Yapisi

Etanin ve diger biitiin alkanlarm karbon atomlarinin hag acilan metanda oldugu gibi
diizgiin dortyuzliidiir. Etan if in uygun bir model ap 3 niclezlesmis karbon atomianyla
gosterilebilir. §ekil 1.17. etan malekuluniin baglayici molekuler orbitallerinin iki jp 3
melezle^mis karbon atomu ve alii hidrojen atomundan nasil olu§tugunu gostemiektedir.

i^ ^ ^

sp 3 Karbon

sp 1 Karbon

§ekil 1.17 Iki \p' ' nu'li'/li-Miii*
karbon atomu ve alti hidrojen
atomundan etanin baglayici mole-
kiillrr orbitallerinin varsayimsal
olusunui. Butun baglar sigina bag-
laridir. lRar;itbaglayici sigma
molekuler orbitalleri — a * orbi-
talleri denir — hepsinde olu^makla
hirlikte. Ii;isi1 iilmasi icin bunlar
gosterilmemi$tir.l

^0 Vi^

Sigma baglan

^

Etanin karbon-karbon bagi. ortiisen iki jp 3 orbitali tarafindan olusaurulan bir sigma
bagidir. (Karbon-hidrojen baglan da sigma baglandir. Bunlar karbonun sp' orbitalle-
riyle hidrojenin j orbitallerinin brtusrncsiyle olu$ur.)

Bir sigma baginm (coklu olmayan her bagda oldugu gibi) bag ekseni boyunca silin-
dirik simetrisi vardir. Bu nedenle birli bagla bagh gruplarm donmesi gatelliklt fazla
mikwrda enerji gerekiirmez. Bunun sonucunda birli baglarla bagli gruplar birbirlerme
gore oldukca serbest bir bicimdc donerler. (Bu konuyu Altboliim 4.8'de inceleyecegiz.)
§ekil 1.18'de etan icin hesaplanmis, bir yapi gosterilmisjir. Bu yapida orbital melezle$-
mesi sonucunda olu<jmu§ diizgiin dortyiizlii geometri acikca gortilrnektedir.

H

H«

,c —

H

/

Vh

H

Sckil 1.18 ia\ Etanin
kuantum mekaniksel In -
saplamalara dayali bu •.ck-
linde icteki koyu \u/n
yiiksek elektrun yogunlugu
olan bolgeyi gostermekte-
dir. Her baglayici bolgede
yiiksek elektrun yogunlugu
biilunur. Di.staki file sek-
linde gosterilen yiizey, mo-
lekul icjn elektrun
yugunlugunun ula;abilece-
gi yakla§ik siniri goster-
mekledir. I b) Etan if in bir
cubuk ve top model!, bir
molekuler model takimi
kullanarak olu$turabilece-
giniz M-kildii . U) Etan icin
her bir karbondaki diizgiin
dortyu/.lu geometriyi gos-
termek k hi. cjzgiler, ka-
malar it kesikli kamalar
kullamlarak fizilen yapi
l.ii iiiuhi

W

W

<r)

28 Boliim I / Karbon Bile^ikleri ve Kimyasa! Baglar

Hesaplanmis Molekiiler Modeller: Elektron Yogunlugu Yuzeyleri

Bu kitapta. kuanium mekanigi teorisi kullanihi-
rak hesaplanmis yapilann degisik tiirlerini kulla-
nacagiz, Bu yapilann deneysel olarak dlciilniu$
degil hesaplanmis yaptlar olmasi nedeniyle. bun-
lara genellikle "modeller" denir. Bunlar mole-
kiiler ozelliklcrin ve kimyasal elkinligin aciklan-
masinda yararh araclardir. Hcsaplanan yapilardan
bir tlirti etektroa \<>giinlugu ynzeyidir. Elektron
yogunlugu yiizeyi uzayda ayni elektron yogun-
lugu olan yerleri gosterir. Elektron yogunlugu yii-
zeyi. elektron yogunlugunun herhangi hir sccjlcn degeri iejn hesaplanabilir. Her biri tarkli
bir elektron yogunlugu degerine dayanan bu yuzeylerin moiekiilde distan ice dogru stra-
lanmasi molekiiliin elektron bulutunun tarn bir goruniiisiinu oluslurur.

"Yiiksek" elektron yogunlugu yiizeyi ( "bag" elektron yogunlugu yiizeyi de denir) kom-

su atomlann elektrontan paytasugi (kovalent bagh) bolgeleri ve her bir alomun cekirde-

mudeller S' etrafindaki ig elektron yogunlugunu gosterir. Yiiksek elektron yogunlugu yiizeyi

ornckleri. metan icin §ekil I.l6a'da. etan icin §ekil 1 ,18a'da ve dimetil etcr icjn yukan-

daki modelde icerideki koyu bolgelerdir.

"Dii$iik" elektron yogunlugu yiizeyi. molekuldeki elektron bulutunun kabaca suartm
gosterir. Bu yiizey molekiiliin sekliylc hacmi hakkinda bilgi verir ve molekiiliin van der
Waals ya da uzay doldumia modeliyle ayni goriiniimdedir, Metan icin §ekil 1.16a'da.
elan icin $ckil l.l8a"da ve dimetil eter icjn yukaridaki §ekilde bu yiizey file seklinde ci-
zilmistir.

1.13 ETENiN (ETlLEN) YAPISI:

$p* Melezle$mesI

Buraya kadar inceledigimiz molckiillerin cogunda karbon atomlan dort degerlik elek-
tronlarmi dort diger atomla dort birli kovalent (sigma) bagi olusturmakta kullaniyor-
lardi. Buna karstlik bircok organik bilesikte ikiden fazla elektronu bir diger atomla
ortaklasan karbon atomlan vardir. Bu bilesiklerin molekiillcrinde olusan baglardan
baztlan coklu kovalent baglardir. tki karbon atomunun iki cift elektronu ortaklastigmda
karbon-karbon ikili bagi olusur.

:C= :C

\ /

\ada C=C

/

\

Molckulleri karbon-karbon ikili bagi iceren hidrokarbonlara alkenler denir. Eten
<C,H 4 ) ve propen (C,H„) birer alkendir. (Etene elilen de denir. propene bazen propilen
denir.)

C = C

H H

11

\

/

11

c = c

H,C H

Elen Propen

Etendeki bir tek karbon-karbon bagi ikili bagdir. Propenin bir karbon-karbon birli
bagi ve bir karbon-karbon ikili bagi vardir.

1.13 Eienin (Elileni Yapisi: sp : Melezle$mesi 29

Sekil 1.19 Etenin yapisi \e bag
a^-iiari. Atomlann du/lemi kagida
diktir. kesikli kamali baglar da
duzlemde kagidin arkasina dogru.
koyu kamali baglar kagidin onune
dogru yonelmi$tir.

Alkenlerin atomlannin uc boyutlu yapilan alkanlannkindcn farkltdir. Etenin alii ato-
mu ayni diizlemdedir ve her bir karbon atomu etralindaki atom dizilisj iicgenseldir (§e-
kil 1.19).

Teme) hal

Uyanlmij hal sp 1 - Melezie^mij hal

L_

2p L J 2P

Is [\_ jg± 2s

L_l_
L

_^ L_l_l_

Is | \ Is

1L

„ LL

Sekil 1.20 sp 1 Melez1e$mis.
karbon alomlarimn olusma
siireci.

Karbon-karbon ikili bagi 19111 uygun bir model sp 1 melezle§mi§ karbon alomlanna
dayandinlabilir.* Modelimiz icjn sp 2 orbitallerini saglayan orbilallerin matematiksel
olarak biraraya geiirilmesi. §ekil 1.20'de gosterildigi gibi gorsellestirilebilir. 2s orbita-
li iki 2/5 orbitaliyle matematiksel olarak biraraya gelmisjir (ya da melezle$mi$tir}. (Me-
lezlesjtne isjemi elektronlara degit sadece orbitallerc uygutamr.) Bir 2/j orbitali
melezlesjnemis, olarak kahr. Her bir sp 1 melez orbitaline bir elektron, kalan 2/j orbita-
line de bir elektron yerle§tirilir.

Melezle$me sonucu olu$an tic sp' orbitali e$kenar bir iicgenin koijelerine yonelmi^-
tir (aralannda 120° aci olacak $ekilde). Karbonun melezle^memi^ p orbitali sp* melez
orbitallerinin olusjurdugu iicgene dik olarak bulunur. (§ekil 1.21).

p Orbrtal

sp- Orbrtal

St- k i I 1.21 , Mi It /Ic Min- lin km linn .iiiiiini.

sp Mtlt/lt'Miii -si

* Karbon -karbon ikili bagi i(in ba$ka bir model. W. E. Patkc tarafindan J Am. Chem. Sue. 1986, 108,
6543-6544'lcki bir makalede tarti;ilmi;tir.

30 Bolum I / Karbon Bile^ikleri vc Kimyasal Baglar

o Bafllan

$eki! 1.22 iki sp z melezlesmi§ karbon atoinu ve dort hidrojen atomundan cilii-.ui elenin
baglayici molekiiler orbitalleri icin bir model.

Elen icin olan modclimizde (§ekil 1.22) iki sp 2 melezlesmis karbon alomu. her bi-
rinden birers/r orbitalinin brtiismesiyle aralannda bir sigma (a) bagi olusjururlar, Kar-
bon atomlanmn kalan sp 1 orbitalleri don hidrojen atomunun l.v orbitalleriyle ortuserek
CT baglan olu^tururlar. Bu bes bagda elenin 12 baglayici elcktronundan 10'u bulunur ve
bunlara CT -bagi iskeleti denir. sp 1 Melezlesmis karbon atonilan esas ahnarak ongorii-
len bag acilan (hepsi 120°) gercck bag acilanna (§ekil 1.19) oldukca yakindir.

Modelimizdeki kalan iki baglayici elektron. her bir karbon atomunun p orbitalinde
bulunur. Bu/7 orbitallcrinin ortiismesi §ekil 1.22'de sematik olarak gosterilmistir. Ele-
nin hesaplanmi$ molekiiler orbilallerini (§ekil 1.23) gosleren bir yapiya bakarsak bu p
orbitallerinin nasil etkileshgini daha iyi goz online gelirebiliriz. Paralel p orbilallerinin
a iskelel dUzUminin iisiiimlc ve aUmda drt&$ta$&n& gdruyoniz./? Orbitallerinin bu yan-
dan ortiismesi pi [x) bagi diye bilinen yeni bir tiir kovaleni bag olusturur. Bir n bagi-
nin baglayici molekuler orbitalinin seklinin a bagimnkinden ne kadar farkh olduguna
dikkat ediniz, Bir n bagi. iki cekirdekle a molekiiler orbital loplan arasmdan gecen bir
diigiim dtizlemine sahiptir.

o

Molekiiler modeller

§ekil 1 .23 (a) Etende sigma baglarim gosleren kama-kesikli kama formulu ve komsu p
orbitallerinin orlusmesiyle K bagimn olusumunun sematik gosterimi. (*t Elenin hesaplan-
mis bir yapisi. Mavi ve kirmizi renkler K molekuler orbitalinin her bir lobunun tit faz
isai etlerini gostermektedir. Etendeki a baglannin lop ve cubuk modeli. It baglanni
gosleren till ■ n in icinde gorulmektedir.

JL 1

Iki ayn karbonun p orbrtallen

1,13 Elenin (Elileni Yapisi: sp- Melezlesmesi 31

§ekil 1.24 Karbonun p
orbitallerinin iki - (pi)
molekiiler orbitali olustur-
iiuk urn nasil
biraraya geldigi. Baglayici
MO dusuk enerjilidir.
Yuksek enerjili kar;itbag-
layici MO'de bir ra/.la dii-
gum vardir. (Her iki
orbitalin C ve H atontlari-
m iceren dii/lemde bir dii-
gumu vardir. I

Karjitbaglayici JT*
molekijler orbitali

1

Baglayici *
motekiiler orbitali

Molekiilcr orbital tcorisine gore, p orbitalleri bir k bagi olu§turacak §ekilde ctkiie§-
tiginde hem baglayici hem de karsjtbaglayici n molekiiler orbitalleri olusur. Ayni i§a-
retli p orbital loplan ortii^tiigunde baglayici K orbitali. zit isaretli p orbital loplan
ortiistiigunde ise karsilbaglayici /r orbitali olusur (§ekil 1.24).

Baglayici n orbitali dii$tik enerjili orbitaldir vc molektilun temel halinde her iki /r
eleklronunu (zit spinli olarak) i^erir. Baglayici /rorbitalinde elektronlann bulunma ola-
siligimn fazla oldugu bolge genellikle iki karbon alomil arasindaki rrbagi iskeleli diiz-
leminin iistunde vc altinda bulunur. Kanjitbaglayiei /r* orbitali yuksek enerjilidir vc
molekul temel haldeyken bo$tur. Eger molekiil uygun frekansta 151k sogurursa. bir elekt-
ron diisiik enerjili duzeyden yuksek enerjili diizeye uyarihr ve bu orbital elektron i^erir
hale gelir, Karsilbaglayici ff* orbitalinin iki karbon arasinda birdiigiim diizlemi vardir.

Ozet olarak: Orbital melezle^mcsine dayanan model i in izde. karbon-karbon ikili ba-
gi iki farkh tiirde bagdan. bir a bagi ve bir k /w.ij/ndan olusmu^tur. Iki sp 2 orbitalinin
uc, uca ve iki karbon atomunu hirlestiren eksen etral'inda simetrik olarak ortii^mesiyle G
bagi olu$ur. iki p orbitalinin yanyana ortiismesiyle K bagi olu$ur. Bu orbitalin bir /j or-
bitalindeki gibi bir diigiim diizlemi vardir. Temel haldeyken K elektronlan iki karbon
atomu arasindaki bolgede ancak dbagi iskeleli diizleminin iistunde ve altinda bulunur.

k Bagi elektronlannin enerjisi a bagi elektronlannui enerjisinden yitkseklir. ave /r
molekiiler orbitallerinin bagil enerjileri (elektronlar temel haldeyken) a§agidaki $ekilde
gosterilmis,tir, (<7* orbitali karsilbaglayici sigma orbitalidir. |

r/T

sp' Mi-U /It ■suu-.i

t

^o-MO")

> Karjttbaglayici
^— it'MoJ

j I i-Baglavic

-i oMOj

32 Boliim 1 / Karbon Bilesjkleri ve Kimyasal Bagiar

Sekil 1.24 Bir karbon alomunun ikili bag
etrafinda 9<l 0, lik bir aciyla ddndiirulmesi
sonucunda K baginin nasil kmldigimn gbs-
terilmesi.

o

JJ

Ktende donme engeli

I.I3A Donmenin Engellenmesi ve ikili Bag

Karbon-karbon ikili baginin o-n modeli. ikili bagin bnemli bir ozelligini de aciklar:
iki bagla bajilt gruplarm donmeainde biiyiik bir enerji engeli vardir. Bir S baginda. p
orbilallerinin eksenleri tarn paralel oldugunda. p orbitalleri arasinda ortiisme en fazla-
dir. Karbon-karbon ikili bagi 9(1° dondiiruldiigiinde (§ekil 1.25) K ba|i kinhr ve p or-
bitallerinin eksenleri dik hale geldiginden ortiisme olmaz. Termokimyasal hesaplamalara
dayamlarak yapilan tahminlere gore k baginin kinlmaya karsi dayanimi 264 kJ
mol" ' 'dir. Bu deger ikili bagin donme engelidir. Bu engel. karbon-karbon birli bagla-
nyla bagli gruplarm donme engelinden (13-26 kJ moP ') epeyce yUksektir.

Birli bagia bagli gruplar oda sicakliginda serbest?e donerken. ikili ba|la bagli grup-
lar donemezler.

I.I3B Cis-Trans izomerisi

Ikili bagla bagli gruplarm donmesinin engellenmesi. asagida yapilan yazilan iki diklo-
roetende gosterecegimiz yeni bir tiir izomeriye neden olur.

% /*

C

II

/ C \
(I H

trans- 1.2- Dik loroeten

Bu iki bilesik izomerdir: bunlar ayni molekul formulune sahip farkli bilesiklerdir. Bun-
lardan birinin modelini digerinin modeli uzerine cakislirmaya calisirsak. bunlann fark-
li bilesikler oldugunu soyleyebiliriz. Bu cakistirmayi gerceklestiremeyiz. ^akistirmak.
her iki modelin her kismimn tist tiste gelecegi anlamina gelmektedir.

Farkh izomer olduklanm belirtmek icin. adlannin oniine cis ya da trans eklerini ge-
tiririz (cis. Latince: ayni tarafta: trans, Latince: zit tarafta). m-l.2-Dikloroeten ve trans-
1,2-dikloroeten, atomlannin baglanma siralanmasi ayni oldugu icin yapi izomerlen
degildir. Bu iki bilesik sadece atomlannin uzaydaki ybnelmeleriyle farkhdtr. Bu tiir
izomerler stereotzomerter olarak siniflandinlmakla birlikte, bunlara basitce cis-trans izo-
mcrleri de denir. (Stereoizomeriyi Boliim 4 ve 5*te aynntili olarak inceleyecegiz.)

Cis-trans izomerisinin yapisal kosullan eger birkac ornegi daha incelersek a^ik-
ca gorulecektir. 1 . 1 -Dikloroeten ve 1 . 1 .2-trikloroeten bu tiir bir izomerligi gostermez.

c. N /H
c

II

CI H

1(1

-1,2-Dikloroeten

/ =C \
CI H

1,1-Dikloroeten
(cis-trans izomerisi yokl

a N /c.

/ c=c x
a h

I.I.Miiklmm-k'ii

(cis-trans izomerisi yokt

1.14 Etinin (Asetilen) Yapisi: sp Melezle$mesi 33

1.2-Difloroeten ve l,2-dikloro-l,2-difloroeien cis-trans izomerlcr olarak bulunurlar. iki
ayni grubun ayni tarafta oldugu izomcrleri cis olarak belirttigimize dikkat ediniz.

/ C=C \
H H

cw- U-Difloroelen

F F

C=C
/ \

CI CI

cis- 1 ,2-Dikloro- 1 ,2-difloroeten

\

/

II

c=c

H F

trans- 1 ,2-I)i floroeten

F CI

C=C

CI F

trans- 1. 2-Diklorn-l.2-difli>roeten

Bu orneklerden de goriilebilecegi gibi. ikili bagm karbon atomlarmdan bin ayni
iki grubu iqeriyorsa cis-trans izomerisi miimkiin degildir.

A^agidaki alkenlerden hangilerinin cis-trans izomerleri olabilir? Yapilanni yaziniz, •< Problem 1.2
{a)CH,=CHCH : CH, <c) CH : = C(CH i ) ;
(b) CH,CH=CHCH, (d) CH,CH,CH = CHCI

1.14 ETiNlN (ASETiLEN) YAPISI:

Sp MelezlesmesI

Uc elektron ciftini ortaklasan ve bu nedenle de iiclii bagla bagli olan iki karbon atomuna
sahip hidrokarbonlara alkinler denir. En basit iki alkin elin ve propindir.

H— C=C— H

I Illl

(aselik'ni
(C,H,»

CH,— C = C— H

Propin
(C,H 4 )

Aseiilen de denen elin, atomlan dogrusal diizenlenmis olan bir bilesiktir. Etin mo-
Ickuliinun H— C= C bag acilan 180°'dir.

H vSn£/ h

180 s 180=

Etan ve etende oldugu gibi etinin yapisim da orbital melezle$mesine dayandirarak acik-
layacagiz. Elan icin olan modelimizde (Aliboliim I.I2B) karbon atomlannin sp } melez
orbilalleri ve eten icin olan modelimizde < Aliboliim 1.13) sp 2 melez orbilalleri oldugu-
nu gormiistiik. Etin icin olan modelimizde ise karbon atomlannin sp melezlesmesi yap-
tigini gorecegiz.

34 Bdlilm I / Karbon Bile$ikleri ve Kimyasal Baglar

Sekil!26 sp Melezle$mi§ Temelhal

karbon atomlannin elde i i

edilmesi icin bir i«jlem. 2 P L— L_ ■

2s LL

ls LL

Uyanimis hal sp - Melezlejmij hal

»LLL * LL

la

L

i

IL

Mel.

a ve K baglan.

Etinin sp melez orbitallerinin elde edilmesi icin matematikse! i$lem a^agidaki gibi
<§ekil 1.26) goz onune getirilebilir. Karbonun 2.v orbitali ve bir 2p orbitali iki sp orbi-
tal) oluswrmak icin melezle$tirilir. Kalan iki 2p orbitali melezlesmez. sp Melez orbital-
lerinin biiyuk pozitif loplannin birbirlerine gore 180° aciyla yonlendigini hesaplamalar
gostermektedir. Mclczlesmemis. iki 2/) orbitali. sp orbitallerinin merkezinden gecen ek-
sene dik olarak bulunur (§ekil 1.27).

Sekil 1 .27 sp Melezlesmis. bir karbon atomu.

p Orbitallen

sp Orbitali

sp Melezlefmesi

J

sp Orbrtali

sp Melezle$mesi

Etinin baglayici molekuler orbitallerinin a^agidaki gibi <§ekil 1.28) olusuigunu 6n-
goruyoruz. tki karbon atomu sp orbitallerini bir sigma bagi olusjurmak icin ortusUiriir
(iiclii bagdan biri bu bagdir). Kalan iki sp orbitali. her bir karbonda hidrojen atomlany-
la ortii$erek iki C — H sigma bagi olu$turur. Her bir karbon atomundaki iki p orbitali
iki n bagi oluijturmak icin yanyana ortiijiir. Bunlar iiclii bagin diger iki bagim olusju-
rur. Sonuc olarak karbon-karbon iiclii bagimn iki ;rbagi ile bir crbagindan olu$tu-
gunu soyleyebiliriz.

Etinin hesaplanmis, molekuler orbitallere veelektron yogunluguna dayali yapilan §e-
kil 1.29'da gosterilmisur. Uclii bag boyunca halkasal simetri vardtr (§ekil 1.29b). Bu-
nun sonucunda iiclii bagla bagli gruplann donmesinde (alkenlerc ktyasla) birengel yoktur
ve ddnme gerceklesjigindc yeni bilesjk olu$maz.

§ekil 1.28 iki sp mele7.le$mi$ karbon
atomu ve iki hidrojen atomundan etinin
baglayici molekuler orbitallerinin
olusmasi. <Kar$itbaglayici orbitaller
i.ioMiiakki birlikte. basitligi saglamak icin
burada gosterilmeniirjtir.

Etin

1.15 Kuanlum Mekaniginden (,'ikun Onemli Kavramlann Bir Ozeti 35

jrBagi

I c ----.

(a)

m

W

5ekil 1 .29 to) Etindeki iki /r bagim olusturan iki tjift /? orbitalini sematik olarak a<,»kla-
van ft sigma bag iskeletini gosteren etinin (asetilenl yapisi. [hi Klinin hesaplanmi$ K mo-
lekultr orbitallerini gosteren yapisi. Her bir n bagi i<;in bir cift olacak sekilde. iki t, i It ~

Iiknlt i orbital Inbu vardir. Her K bagindaki kirmi/.i ve mavi loplar zil faz i$arctlerini

gosterir. Elinin hidrojen atomlan [beyaz kiireler) yapinin iki ucunda goriilmektedir {kar-
bon atomlan molekiiler orbilaller tarafindan gizlenmi^tir), (r) Bu yapida file seklindc gos-
terilen yiizey, etindeki elektron yogunlugunun ula$abilecegi yakla<fik sinin gostermektedir.
Turn elektron rogunlugunun \K bagi elektronlarinm degili hidrojen atomlannin otesim
uzandigma dikkat ediniz.

Molekiiler modeller

I . I 4 A Etin, Eten ve Etanin Bag Uzunluklari

Karbon-karbon ucjii bagi. karbon-karbon ikili bagindan kisadir. Karbon-karbon ikili
bagi isc karbon-karbon birli bagindan kisadir. Etinin karbon- hidrojen baglan, etenin-
kinden kisadir. Etenin karbon -hidrojen baglan ise eianinkinden kisadir. Bunu su genel
kuralla acjkliyoruz: s karaktcri biiyiik olan karbon orbitallerinin C — H bag/an daha
kisadir. Etinin sp orbitalleri %50 s (ve %50 p) karakterindedir ve en kisa C — H bagla-
nni olustururlar. Etanin sp* orbitalleri %25 s (ve %75 /)) karakterindedir ve en uzun
C — H baglartni olustururlar. Etin. eten ve etanin bag uzunluklari ve a^ilanndaki tark-
lihklar §ekil 1.30"da ozetlenmisjir.

■i

Sekil 1.30 Etin. eten ve etanin bag
uzunluklari ve bag a< ilai i.

\

109,5.

&\^9

I.I 5 KUANTUM MEKANIGJNDEN QKAN

Onemli Kavramlarin BIr Ozeti

1. Atomik orbital (AO) tek bir atomun cekirdegi etrafindaki uzayda, elcktronun bu-
lunma olasiliginin yiiksek oldugu bir bolgeye karsjlik gelir. s Orbitalleri denen ato-
mik orbilaller kiireseldir, p orbitalleri denenler ise yaklasjk lanjant kuresel sekildedir.
Orbitaller spinleri e§lesmi$ en cok iki elektron bulundurabilirler. Orbitalter bir dal-

36 Boliim 1 / Karbon Bilesikleri ve Kimyasa) Baglar

ga tonksiyonu. iff ile tanimlanirlar ve her bir orbitalin kendine cizgli bir enerjisi var-
dir. Bir orbitalin faz isaretleri ( + ) ya da ( - ) olabilir.

Atomik orbitaller aniistijgiinde molekiiler orbitalleri (MO'leri) olustururlar. Mo-
lekiiler orbitaller iki (ya da fazla) cekirdegi kapsayan uzayda elektronlann buluna-
bilece|i bolgelerdir. Atomik orbitallerde oldugu gibi. molekiiler orbitaller de spinleri
esje§mis iki elcktron bulundurabilirler.

Ayni faz isaretli atomik orbitaller etkilestigindc bir baglayici molekiiler orbital
olusur:

Baglayici

molekiiler

orbital

Bir baglayici molekiiler orbitalin elcktron bulunma yogunlugu iki cekirdek arasm-
daki uzay bolgesinde fazladir. Bu bolgedeki negatif elektronlar pozitif cekirdekleri
birarada tutarlar.
4. Zil faz isaretli orbitaller ortiistugunde bir karsjtbaglayici molekiiler orbital olusur:

Diigum

Bir karsrtbaglayici orbitalin enerjisi baglayici orbitalinkinden yuksektir. Qekirdek-
ler arasindaki bolgede elektron bulunma yogunlugu diisiiktiir vey = olan bolge-
de bir diigum i^erir. Bu nedenle, karsitbaglayici orbitallerde elektron bulunmasi
cekirdekleri birarada tutmaz. Qekirdekler arasi itme onlan birbirinden uzaklastmr.

5. Baglayici bir molekiiler orbitaldeki elektronlann enerjisi ayn ayn atomik orbital-
lerdeki elektronlann enerjisinden dusiiktur. Karsjtbaglayici bir molekuler orbilalde-
ki elektronlann enerjisi ise ayn ayn atomik orbitallerdeki elektronlann enerjisinden

« yuksektir.

6. Molekuler orbitallerin sayisi her zaman. bunlan olusturan atomik orbitallerin sa-
Sekil 1. 1 1 sp\ sp 1 ve sp yisma esittir. Iki atomik orbitalin biraraya gelmesiyle her zaman, biri baglayici bi-
mele* orbital geometri- ri de karsUbaglayici olan iki molekuler orbital olusur.

lerinin bir o/.eti. 7. Melez atomik orbitaller. farkli turlerde (ornegin s ve p orbitalleri) ancak ayni ato-

ma ait olan orbitallerin dalga fonksiyonlannm biraraya gelmesi (melezlesmesi) yo-
luyla elde edilirler.

8. Uc. p orbitali ile bir s orbitalinin melezlesmesi don sp 3 orbitali olusturur. Bu dort
sp- orbitalinin eksenleri atomun merkez oldugu duzgiin donytizliiniin koselerine yo-
nelmistir. Metandaki karbon sp* melezlesmisur ve duzgiin dbrtytizlii yapidadir.

9. Iki p orbitali ile bir s orbitalinin melezlesmesi tic, sp 1 orbitali olusturur. Bu uc sp 2
orbitalinin eksenleri atomun merkez oldugu eskenar ucgenin koselerine yonelmi$-
tir. Etendeki karbon alomu .sp 1 melezlesmistir ve ii^gen diizlemsel yapidadir.

1.16 Molekiiler Geometri: Degerlik Kabugu Elektron Cifti Itmesi ( VSEPR) Model! 37

10. Bir p orbitali ile bir .« orbitalinin metezlesmesi iki sp orbital! olustumr. sp Melez-
lesmis alomlarda bu iki sp orbitalinin eksenleri zit yonlere dogrudur < 1 80°*1ik bir
aciyla). Etinin karbon atomlan sp melezlesmi§tir ve etin dogrusal bir molekiildiir.

11. Sigma bagi {bir cur birli bag), bag ekseni boyunca bakildiginda halkasal simetrik
elektron yogunlugu olan bir bagdir. Genellikle. organik molekiillerin iskeletleri sig-
ma bagtyla bagli atomlarla olusturulur.

12. Ikili ve U9IU baglardan bir kismini olu$turan pi baginda. iki komsu ve paralel p or-
bitalinin elektron yogunluklan bir baglayici pi molekiiler orbitali olusturmak i^in
yanyana ortu$ur.

1.16 molekuler geometri: degerlik kabugu
Elektron CjftI Itmesi
(VSEPR) MODELi

Molekilllerin geometrilerini. kuantum mekaniginden cikan kuramlara dayanarak acikla-
dik. Molekiillerdeki ve iyonlardaki atomlann siralanmasim. degerlik kabugu elektron
cifti itmesi (VSEPR) kurami adi verilen bir kurama dayanarak da aciklayabiliriz. Alt-
boliim 1.16A-E"de bulunan asagidaki ornekleri goz online alahm.
VSEPR kuramim asagidaki ;ekilde uygulanz:

1. Merkez atomu iki ya da fazla atom veya gruba kovalent bagla bagli olan molektil-
leri (ya da iyonlan) ele alinz.

2. Merkez atomunun biitiin degerlik elektron cjftlerini. yani hem kovalent baglarda or-
taklasjlan baglayici cjftleri hem de artakla$ilmami§ veya baglayici olmayan cjft-
leri goz oniine alinz.

3. Elektron ^iftlcrinin birbirini itmesi nedeniyte. degerlik kabugunun elektron ciftleri
birbirlerinden olabildigince uzakta dururlar. Baglayici olmayan ciftler arasindaki it-
me, genellikle baglayici ciftler arasindakinden daha fazladir.

4. Molekiiliin geometrisine baglayici olan ve olmayan biitiin elektron ciftlerini goz onli-
ne alarak ulasinz. Buna karsihk, molekiil ya da iyonun seklini elektron ciftlerinin
yerlerine gore degil. cekirdeklerin (ya da atomlann) yerlerine gore belirleriz.

I . I 6 A Metan

Metanin degerlik kabugu dort cjfl baglayici elektron ic,erir. Sadece diizgiin dortyiizlii
yonlenme bu dort cifl elektron arasinda olabilecek en biiyiik uzakligi saglar (Sekil 1 .3 1 1.
Farkh herhangi bir. ornegin kare duzlemsel. yonlenme elektron ciftlerinin birbirlerine
yakin olmasma yol acar.

Bu nedenle metan orneginde, van't Hoff ve Le Bel tarafindan one siiriilen modetle
VSEPR modeli uyum gostermektedir (Altbolum 1.3B): Metan molekiilii diizgiin dort-
yiizlii yapidadir.

Yaklasik olarak molekiiler
geometrinin lahmin t-rlil-
mesinde VSEPR modeli
yararlidir.

u

Sikil 1.31 Metan icin
diizgun rim 1 1 11/I11 yapi,
baglayici 'I "ii elektron
cifti arasinda en biiyiik
uzakligi saglar.

Metan icjn van't Hoff ve Le Belin diizgiin dortyiizlii yapi onermelerinin neden- "^ Problem 1 .7
lerinden biri. siibstitue metanlann mumkiin olabilecek izomer sayilanna dayanmak-
taydi. Ornegin. CH ; Cl : formulunde sadece bir tane bilesik gozlenmistir (izomerleri
yoktur). Kare diizlemsel yapiyt ve diizgiin dortyiizlii yapiyi CrLCl, icin goz ontine
alarak bu gozlemin diizgiin dortyiizlii yapiyi nasil destekledigini aciklayiniz.

38 Boliim I / Karbon Bile$ikleri ve Kimyasal Baglar

§ekil 1.32 Melanin bag
acilan 109^° 'dir.

Diizgiin dortyiizlu yapidaki herhangi bir atornun bag acilan l()9,5°'dir. Bu acilara
bir omek olarak metan §ekil 1.32'de gosterilmistir.

I . I 6B Amonyak

Amonyak molekiiliiniin (NH,) sekli iicgen piramiltir. Amonyakta B99U) baglayici elek-
tron. bir de baglayici olmayan 91ft vardir. Amonyak molekiiluniin bag acilan. diizgfln
dortyiizlii bag acisina (109,5°) 90k yakin bir deger olan 107°'dir. Amonyagin elektron
ciftleri icin, baglayici olmayan cifti bir koseye yerlesUrerek gencl bir diizgiin dortyuzlii
yapisi yazabiliriz (§ekil 1.33). Elektron ciftlcrinin diizgiin dortyuzlii diizeni, don aiom-
un iicgen piramit yapisini da aciklar. Baglayici olmayan ciftlerin baglayici ciftlerden
daha fazla hacim iijgal cimeleri nedeniyle bag acilan I07°'dir (109,5° degil).

§ekil 1 .33 Baglayici ulmayan elekt-
ron cifti bir koseye yerleslirildiginde
amonyak molekuliinde elektron ciftle-
rinin diizgiin dortyiizlu diizeni iilusur.

II '

■J

I.I6C Su

Su molekiilunun actual ya da biikiilmiij bir sekli vardir. Su molekiilunun H— O — H
bag acilari melanin bag acilan olan l()9,5°'ye cok yakin bir deger olan 105°'dir.

iki baglaytct elektron cifttin ve iki ba$laytci olmayan elektron cijiini bir dortyiizlii-
iiitn kdgeUrine yeriepirirsek, su molckiiliinun elektron ciftleri icin genel bir diizgiin dort-
yiizlii yapisi yazabiliriz. Boyle bir yapi §ekil 1.34'te gosterilmistir. Elektron ciftlcrinin
dSzgUn dSrtyOxlu diizeni iic atornun agtsal yapwiu da aciklar. Baglayici olmayan cift-
lerin baglayici ciftlerden daha biiyiik olmasi nedeniyle bag acisi l()9,5°'den klieuktiir
ve yapi tarn bir diizgiin dortyiizlu degildir.

Sekil 1 .34 Baglayici olmayan elekt-
ron ciftleri koselere yerlestirildiginde
mi molekuliinde elektron citili-r in in
yaklasik diizgiin dortyiizlii diizeni olu-
sur. Bu diizen HO malekiiliinun acisal
seklini de aciklar.

•

11

H V 105'

I.I6D Bor Trifloriir

Grup 3A elementlerinden bin olan borun sadece iic di$ kabuk elektronu vardir. Bor tri-
floriir (BFJ bile§iginde bu iic elektron. iic flor atomuyla onaklasilmistir. Bu nedenle
BF,'leki boratomu etrafmda sadece alii elektron (tic baglayici cift) vardir. Bu iic baglayici
ciftin bir eskenar ucgenin koselerinde bulundugu durum birbirlerinden en uzak olduk-
lari durumdur. Bunun sonucunda bor trifloriir molekuliinde iic flor alomu bir eskenar
iicgcnin koselerinde bulunur (§ekil 1 .34). Bor trifloriir iicgen diizlemsel yaptdadn. Bag
acilan I20°"dir.

1.16 Molekiiler Geometri: Degerlik Kabugu Elektron Qifti Itmesi (VSEPR) Modcli 39

SFS

120" I 1 20"

Sekil 1.35 Bor triflorurun ucgen seklindeki
< ucgen du/lemseli vapist ui; baglatiti cifti
arasinda en hinuk uzakhgi saglar.

20° [ I

■ 20

I.I6E Berilyum Hidriir

Beliryum hidriiriin (BeH,) merkezi berilyum atomu etrafmda sadece iki elektron cifti
vardtr. Her iki elektron cifti de baglayici ciftlerdir. Asagidaki sekilde de goriildugu gi-
bi, bu iki cift merkezi alomun zil yonlerinde olduklannda birbirlerinden en uzak konum-
da bulunurlar. Elektron cil'llerinin bu diizeni, BeH : molekuliinde, dogrusal geometri
olu$lurur ve bag acisi 180°'dir.

H:Be=H yada H— Be— H
BeH,'un dugruvul geometrisi

VSEPR kuramini kullanarak asagidaki molekiillerin ve iyonlann geometrilerini tah- < Problem 1.8
min ediniz:

(a) BH 4 (c) Ml, (el BH-. (g) SiF,

(b) BeF, (d) H 2 S (f) CF 4 (h) :CCI,

I.I6F Karbon Dioksit

VSEPR ydntemi coklu baglar ieeren molekiillerin $ektllcrinin tahmin edilmesinde de
kullamlabilir. Bunun icin bir ^-i>klu bagtn hiiiiin elektronlarmm ick bir birimmij gihi
davrandiguu ve dolayisiyla. coklu bagla bagh iki atomun arasmdaki uzay bolgesindc
bulundugunu varsayacagiz.

Bu varsayimimizi karbon dioksit (CO ; j molekiiliiniin yapismda gdsterebiliriz. Kar-
bon dioksitin merkezi karbon atomu her bir oksijen atomuna ikili bagla baglanmistir.
Karbon dioksit dogrusal yapidadir vc bag acjsi 180°'dir,

Her ikili bagin durt elektronu

■'0=c = CJ' va da '0 :: C :: d" tekbirbirim gibi tevranr ve

' \ A birbirlerinden en uzak ulaeak

' Sl ' sekilile bulunurlar.

Boyle bir yapi dorder baglayici elckirondan olusan iki grup arasmdaki uzakligin en
biiyiik olmasim saglar. (Oksijen atomunun baglayici olmayan ciftlerinin bu yapi uzerin-
de etkisi yoktur.)

Bag acilanni tahmin ediniz: (a) F : C = CF, (b) CH, = CCH, (c) HC = N. < Problem 1.9

40 Boliim I / Karbon Bile$ikleri ve Kimyasal Baglar

Cizelge 1.4 VSEPR Kuramina Gore Molekiillerin ve lyonlann §ekilleri

Merkez Atomundaki

Merkez

Molekiil

Klektron <;ifli sayisi

Atomunun ya da
Melezle$me Hali iyonun sekli"

Ornekler

Baglayici

Baglayici olmayan Toplam

2

2

sp 2

Dogrusal

BcH ;

3

3

*P :

Ucgen diizlemsel

BF..CHr

4

4

s„>

Diizgiin dortyiizlii

CH 4 , NH/

3

1

4

v

Ofgen piramil

NH..CH,"

2

2

4

v

Acisal

H.O

" Alomlann yerlerini goz dniine alan ve baglayici olmayan cjftleri hcsaba kalmayan pekUlcr.

Bircok basit molekiil ve iyonun VSEPR kuramina gore belirlenmis §ekilleri Qizelge
1.4'te gdsterilmi$tir. Bu cizelgede merkez atomunun me1ezle$me hali de belirtilmi^iir.

1.17 YAPI FORMULLERINiN GOSTERILMESI

Organik kimyacilar yapi formiillerini yazmak icin farkh gosterimler kullanirlar. Bunlardan
en yaygin gosterim turleri §ekil 1.36'da verilmisjir. Nokta yapisi (sayfa 41) butiin deger-
lik elektronlanni gostcrir. ancak bunun yazilmasi dikkal gerektirir ve zaman alir. Diger gos-
terimler daha eiveri^li olduklanndan daha sik kullamlir,

Formiilleri yazarken ortakla$ilmamis. ciftleri cogu kez gostermeyiz. Ancak, ileride go-
recegimiz gibi. ortakla$i]mamis. elektron ciftlerinin katildigi kimyasal lepkimelerde bu

§ekil 1.36 Propil alkol icin yapi formiilleri. ^fe i

c c 4

Top ve cubuk modeli
<u)

H H H

III..
H— C — C — C — O — H

III"
H H H

Qizgil formul

CH 3 CH 2 CH:>OH

Sikijtinlmij formul
(c)

,OH

<pizgi-bag formQIu
id)

1.17 Yapi Formullerinin Gosterilmesi 41

elektron ^ifllerinin gosterilmesi gerekir. O nedenle. yapilan yazarken ortaklasjlmanus,
(baglayici otmayan) elektron ciftlerini gosterme aliijkanligini simdiden kazanmamzda
yarar vardir.

H H

H .. H | .. |

H^C = = C:H = H — C— O — C— H ■ CH,OCH,
H " H

Nukta yapisi

H H

(,'izgili formul

Mkisi irilmi; formul

I . I 7 A Cizgili Yapi Formitlleri

Propil alkol icin §ekil 1.36a'da verilen modele baktigimizda ve onu §ekil 1.36b. c'de-
ki cizgili ve sikislinlmis formiillerle karsjlasiirdigimizda, fonniillerdeki atomlann olu$-
turdugu zincirin diiz oldugunu gbriiriiz. Molekiiliin ger^ek yapisini dalia iyi gosteren
modelde ise aiomlarm olu:jturdugu zincir dUz degildir §u onemli noktayi da vurgula-
yalim: Birli baglarla birbirlerine bagli atomlar bu birli baglar etrafinda nispelen ser-
bestce donebilirler. (Bu konuyu Altboliim 1 . 1 2B'de kisaca incelemi^tik.) Propil alkolde
bu serbest doniis, sonucunda atomlann olusturdugu zincir asagida gosterilen farkli se-
killerde bulunabilir:

H

H HH H

\ / \ /
C C H

V O

/ \
H H

ya da

H

/
H HO H

\ / \ /

yada A/V

/ \

H H
Propil aikol k in esdeger ?izgili forrouller

H H $

c o

\ / \ /

X c

/ \ / \

H H H H

II

Yukandaki cizgili yapilann hepsi e$degerdir ve hepsi de propil alkoliin formiilleridir.
(Bu formullerde bag acilannm 109.5° degil 90° olarak gostcrildigine dikkat ediniz, Bu
yaklasim iki boyutlu gostehmde kolaylik saglar, )

Yazdigimiz bu yapi formulleri, molekiillerin genjek §ekillerini gosteren formiillero/-
maytp sadece atomlann birbirlerine baglanma sirasim belirten lomiiillerdir. Bunlar atom-
lann baglanma simian masim gosterirler. Yapi izomerlehnin (Altboliim 1.3 At baglanma
siralanmasi farkhdir ve bu nedenle de farkli yapi formiilleriyle gosterilmeleri gerekir.

Formiiliinu farkli yollarla yazabilecegimiz izopropil alkol adli bilesjgi goz oniine ala-
lim:

H

H O H H H H H 0— H

III III II

H— C— C— C— H yada H— C— C— C— H yada H— C— C— H

I

H H H

I I
H O

I
H

I
H

I
H

H— C— H

I
H

"^

Formiillerin ayni sirala-
maya sahip bir grup yapi
formulu mii yoksa yapi

i/onui-Uri mi oldugunu

anlavabilmeniz unemlidir.

Ayni molekiil formiiliine (C,H„0) sahip oldugu halde. atomlan birbirlerine farklt §e-
kilde baglandigi icin izopropil alkol propil alkoliin bir yapi izomeridir (Altboliim 1.3A).
izopropil alkolde OH grubu merkczdeki karbona baglanmistir. Propil alkolde ise ucta-
ki karbona baglanmijtir.

42 Bolum I / Karbon Bilesikleri ve Kimyasal Baglar

Bir halirlatma: Size sik sik sorulan alisiinnalarda, vcrilen molekul formiiliine sahip
biitiin izomerler icin yapi formiillerini yaziniz. Bu son gosterdigimiz tiirden formiilleri
yanlishkla farkh yapi izomerlerinin formiilleri olarak diisiiniip bircok esdcger formiil
yazma hatasina diismeyiniz.

Problem I . I > Molekul formula C,H x O olan iiv yapi izomeri vardir. Bunlardan ikisini propil alkol
ve izopropil alkol olarak gormiistuk. OcUncii izomerin cizgili formuliinii yaziniz.

Sikistinlmis yapi formiil-

I.I7B Sikiftinlmif Yapi Formiilleri

Sikistinlmis yapi formUllerini yazmak cizgili formiilleri yazmaktan daha kolaydir. Bu
formiilleri yeterince 6grendigimiz.de, bunlann cizgili yapilann iccrdigi b Li t Li n bilgileri
terinin dogru kullanilnia- icerdiklerini gorecegiz. Sikistinlmis formullerde bir karbon atomuna bagli biitiin hidro-
si nrganik kimyada temel jenler bu karbon atomundan sonra hemen yanma yazilir. Tamami sikistinlmis. formiil-
bir aractir. lerde, karbona bagli atomlarin hepsi karbondan hemen sonra hidrojenden basjanarak

yanyana yazilir. Ornegin;

H H H 11

H— C— C— C— C— H CH,CHCH,CH, yada CH,CHC1CH : CH,

H CI H H t CI

' i

( i/l:iIi liirniiil Sikistinlmi*; formiiller

Izopropil alkoliin sikistinlmis formiilii dbrt farkli sekilde yazilabilir:

H H H CH\CHCH, CH,CH<OH)CH\

III I

H— C— C— C— H OH

I I I

H O H CH,CHOHCH, yada (CH,),CHOH

H

( i/yili 1"i mill SlklSlinlmiS tin millli'l

Ornek Problem

Asagidaki bilesjk icin sikistinlmis bir yapi formula yaziniz:

H H H H

I I I I
H— C— C— C— C— H

I
H

I

H H

H— C— H

I
H

Cevop

CH,CHCH,CH, yada CH,CH(CH,)CH : CH, yada iCH i CHCHXH,

CHj

yada CJ^CHXHiCH,), yada CH,CH,CHCH,

CH,

1.17 Yapi Formullerinin Gbsterilmesi 43

I.I7C Halkah Molekuller

Organik bilc§iklerin karbon atomlan sadecc zincir halindc siralanmazlar. halkah yapida
da olabilirler. Siklopropan denen bile$igin karbon atomlan iic iiyeli bir halka halindedir.

H H

\ /
H C H

\ /\/

c— c

/ \

H H

CH,

/ v

yada H,C — CH,

1

Siklopropanm
formulicri

I . I 7D £izgi-Bag Formulleri

Qogu organik kimyaci yapi formiillerini gostermek icin ^izgi-bag formiilii dcnen olduk^a
basil bir fomiiil kullanir. Q"izgi-bag gdsierimi sadece karbon iskeletini gosterdigi i«, - in
yazimi hepsinden kolaydir. Karbon atomlannin degerliklerini tamamlamak icin gerekli
hidrojen atomlan var olmasina ragmen bunlan yazmayiz. Diger atomlar (orncgin O. CL
N) yazihr. tki ya da daha 50k cizginin bulu$lugu yerler ve cizgilerin uclan, ba$ka atom
yazilmadikca karbon atomunu gosterir.

Organik molekulleri daha
«;ok tanidik(,-a, cizgi-bag
formiillerinin yapilari
gostermekte \ - uk yararh
oldugunu goreceksrni/.

CH, CH,
CH,CHC1CH,CH,= CH CH ( =

CI

CH, CH,
\ / V
CH,CH(CH,>CH,CH,= CH CH, -

CH,

Ci/gi-bag 1'cn miiiit'i i

CH, CH,
\ / V \

(CH,),NCH,CH,- N CH,= \

CH,

Cizgi-bag

1 - ■ ■ lllljlll'l 1

Cjzgi-bag formiilleri cogunlukla halkah bilesjklcr icin kullaniiir:

CH,

/V

H,C— CH,

■A

H,C— CH,

H,C— CH,

CJzgi-bag formiillerinde coklu baglar da gosterilir, Ornegin:

CH, CH CH,

\ / \ /
C CH,

A

CH,=CHCH,OH

II

OH

44 Boliim 1 / Karbon Bile^ikleri ve Kimyasal Baglar

Ornek Problem

Asagidaki bilesik icin cizgi-bagli bir yapi formula yaziniz:

CH,CHCH,CH,CH,OH.

I
CH,

Ccvap

ilk olarak OH grubunu da iceren karbon iskelelini asagidaki gibi belirleriz:

CH ( /C H 2 y CH :

CH CH, OH

I
CH,

c c c

\ / \ / \

C C OH

Cizgi-bag formulii soyledin

Problem I.I I > Asagidaki sikistinlmi$ yapi formiillerinin karbon iskelellerini belirleyiniz ve her
birinin c izgi-bag formiiliinii yaziniz.

(a) (CH,) : CHCH : CH, (f) CH : = C(CH,CH,) :

(b) (CH,)jCHCH ; CH : OH O
(c)(CH,) 2 C = CHCH 2 CH,
(d) CH,CH,CH 2 CH 2 CH,
«e) CH,CH : CH(OH)CH,CH 3 (h) CH.CHClCH^CHfCH,),

(g ) CH,CCH,CH,CH : CH,

Probler
Problei

1.12 >■ Problem 1 . 1 1 'deki hangi molekiillerin yapi izomerleri vardir?

1.13 > Asagidaki cizgi-bag formiillerinin her biri icin cizgili formuliinu yaziniz:

OH
CI

(a)

(c)

Kama ve kesikli kama fur-
mulleri uc boyutu cok acik
bicimde gostermek icin bir
aractir.

I.I7E Us Boyutlu Formtiller

Buraya kadar gosteriien formiillerden hicbiri, molekuldeki atomlann uzayda nasil yo-
neldikleri konusunda bize yeterli bilgi vermez. Bunu saglayan cok cesilli gosterimler
vardir. Bizim kullanacagimiz foimiil lipi §ekil I.37'de gosterilmistir. Bu gosterimde.
kagit diizleminden bize dogru olan baglar bir kama -* ile, diizlemin arkasina dogru

olanlar bir kesikli kama ile belinilir. Duzgun dortyuzlu atomlar icin kagit diizle-

minde olan iki bagi aralannda yaklasjk 109° olacak sekilde cizdigimize. uc boyutlulu-
gu saglamak icin de kama ve kesikli kama seklindeki baglan kagit iizerinde birbirine
yakin olarak (ornegin ondeki atomun arkadakini kapaiacagi sekilde) cizdigimize dikkal
ediniz. Ucgen diizlemsel atomlan, ya biitiin baglar 120 s 'lik aery la aynlmis sekilde av-
ni kagit diizleminde, ya da uc bagdan biri kagit diizleminde, biri onde, biri de arkada

1.17 Yapi Formiillerinin Gosterilmesi 45

H H

! I

Hl ,.C yada / c o«H

rf H H H

Melan

vb.

H

Br

yada

H„

J*

V-

) .1 da

I t;in

c— c

H

I

BF

It n i mi ii ml ,ii i

\.i da

Br

I

H H

§ekil 1.37 Kama-kesikli
kama-vi/gi formiillerinin kul-
lamldigi u\' boyutlu formuller.

vb.

oiacak (§ekil !.19'da oldugu gibi) sekilde gosterebiliriz. Dogrusal bagli geometrili atom-
Ian gostermenin en iyi yolu, biitiin baglan kagit diizleminde c izmektir. Genei olarak, iic
boyutlu f'ormulleri. molekiiliin sekli hakkmda bilgiye gereksinim oldugunda kullamnz,

Asagidaki bilesiklerden her birini gosteren tic boyutlu (kama-kesikli kama-cizgi) for- <
mulleri yaziniz: (a) CH,C1. (b) CH : CI : . (e) CH : BrCI (d) CH,CH 2 C1.

Problem 1.14

■

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Yapi formulleri
tzomerler
Yapi izonerleri
Baglaniaa iiralaaniaai
Elektroaegatiflik
[yonik baglar
Kuvalent baglar
Birli buglar
ikili baglar
l v I ii baglar
I en Is J apilan
I in 'inal J uk

< i/uili \api formulleri
Sikivlrrilmis \a|)i formiilleri

< izgi-ba$ ibrnullcri
Stereoizomerler
Rezonana yapilari
Dulga n.'i fonksiyona
Elektron olasilik togunlugu
Orbital

Atnmik nrhitaller

Mele* alomik orbitaller

Mnlckiikr orbitaller

I li-ktrnn yogwalagu >u/e>leri

Kleklroslalik pulansiyel haritalari

VSKPK model!

Altbblumler 1.3A ve 1.17
Altbolum 1.3 A
Altbolum 1.3A
Altbbliimler 1.3A ve 1.17A
Altboliim 1.4 A
Altbolum 1.4A
Altboliim I.4K
Altbblumler 1.3 ve 1.12
Altbblumler 1.3 ve 1.13
Altbolumler 1.3 ve 1.14
Altbolum 1.5
Altbblumler 1.3 ve 1.7
Altboliim 1.17A
Altbolum I.I7B
Altbolum 1.17D
Altbolum 1.1 3B
Altbolum 1.8
Altbolum 1.9
Altbolum 1.10
Altbolum 1.10
Altbolumler 1.10 ve 1.15
Altbblumler 1.12 ve 1.15
Altbblumler 1.11 ve 1.15
Altbolum 1.12B
Altbolum 1.8
Altbolum 1.16

46 Boliim I / Karbon Bilc$ikleri ve Kimyasal Baglar

EK PROBLE MLER 1.15 Asagidaki iyonlardan hangilcri soygaz elektron dizilisine sahiptit /

(a) Na* (O F' (e) ( ;i lg) O 2

(b) CI (d) H (f) S : (hi Br*

1.16 Asagidakilerin Lewis yapilanni yaziniz:

(a) SOC1, <b> POCI, let PCI, <d> HONCK (HNO,)

1.17 Asagidakilerin her bir atomunun formal yilkunil (eger varsa) belirleyiniz:

O'

O" -0- O

.. II .. I - II ■■

(a) CH— O— S— 0= (b»CH— S— CH, (c) =0— S— : (d) CH — S— 0=

A A

1.18 Verilen her bilesik icjn cjzgisiz bir yapi formiilii yaziniz.

O

.o.

u (d) Y^^ OH

ve

CL

,Br

1.19 Problem 1.18'dc verilen her bilcsigin molekiil formuliinii yaziniz.

1.20 Asagidaki yapi formiilleri cjftlerini goz online alarak iki tormiiliin ayni bilesigi
mi goslerdigini, ya da yapi izomerleri olan farkli bile^ikleri mi temsil ettiklerini.
yoksa izomerik olmayan farkli bilesikleri mi gostcrdiklerini belirleyiniz.

/\ .Br

(a) Cl^ ^^

(b) CH.CHXH, ve C1CH,CH(CH,K

I "
CH.C1

H H

I I

<c> H— C— CI ve CI— C— CI

CI H

H H H

I I I
, d) f_ c _ c _ c _h ve CH,FCH,CH,CH,F

I I
H H

H— C-

I
H

CH,

I
(e) CH— C— CH, ve <CH,),C— CH,

CH,

it) CH,=CHCH : CH, ve

CH,

I

CH

/\

H,C— CH,

■ Yildizla i$aretlenmif problemlcr '\-ozttlmesi daha zor olan problemler"dir.

Ek Problemler 47
O O

I! II II

(g) CH,OCH,CH, ve CH — C— CH, (I) CH,CCH, ve C

H,C — CH,
CI H

<h>CH,CH 2 ve CH,CH,CH,CH, (m) H— C— Br ve Cl~ C— Br

CH,CH, H H

? T' I

(J) CH,OCH,CH, w C mi CH— C— H ve CH,— C— CH,

H : C-CH : H H

H H H H

<j) CHXICHCICH, ve CH,CHCICH,C1 (o) u \— C^ H ve U N C— C-* F

V \ H y \

F F F H

H H F H

(k) CH,CH,CHC1CHX-| ve CH.CHCHXI (pi u C— C"* H ve u C— C ,,

CH,CI F F F* H

1.21 A^igidakilerden her birini <,izgi-bag formiillerini kullanarak yeniden yaziniz:

O O

II II

(a) CH,CH,CH,CCH, (dl CHCH : CHCH,COH

CH,

(b) CH,CHCH : CH,CHCH : CH, (e) CH 2 =CHCH,CH : CH=CHCH,

CH, (II

O

II

(cl (CH,>,CCH,CH,CH,OH (f) H< jj" CH i

HC CH

H,

1.22 A$agidakilerin her biri icin ortakla$iImami!j elektron eiftlerini gosteren bir cjzgili
forrrull yaziniz:

(a) k N >^ (b) f (c) (CH,hNCH,CH, (d) l"" ^1

H

1.23 Molekiil formiilii CH* olan biitiin yapi izomerleri icin yapi formiillerini istediginiz
$ekilde yaziniz.

48 Boliim I / Karbon Bile^ikleri ve Kimyasa) Baglar

1.24 Molekiil formula CH,NO, olan bilesjgin en az uc. yapi izomerinin yapi formiil-
lerini yaziniz. (Bu soruyu cevaplandinrken formal yiik tasiyan atomlann bu yiik-
lerini belinmelisiniz.)

* 1.25 Siyanik asit (H— O— C= N) vc izosiyanik asil (H — N = C = 0). elektronlan
farkli yerlerde bulunan. ancak yapilan rezonans yapilan icmsil etmc\en bilesik-
lerdir. (a) Aciklaymiz. lb) Siyanik asitten proton kaybi, izosiyanik asitten pro-
ton kaybiyla ayni anyonu olu<,turur, Aciklaymiz.

1 .26 Bir karbon atomunun lie hidrojen atomuna birli bagla bagli oldugu ve karbon ato-
munun ba$ka degerlik elektronunun bulunmadigi kimyasal yapilan ( molekiil ya
da iyon) diisununiiz. (a) Karbon atomunun formal yiikii ne olur? (b) Yapinin
toplam yiiku ne kadardir? (c) Bu yapinin sekli nasildir? (d) Karbon atomunun
melezles.mesinin nasi] olmasini beklersiniz?

1.27 Bir onceki problemdeki gibi karbon atomunun iic hidrojen atomuna birli bagla
bagli oldugu. ancak karbon atomunun ortaklasilmamis elektron cifti icerdigi bir
yapiyi gozoniine almiz. (a) Karbon atomunun formal yiikii ne olur? (bl Yapinin
toplam yiiku ne kadardir? (c) Bu yapinin $ekli nasildir'' (d) Karbon atomunun
melezlesmesinin nasil olmasini beklersiniz?

1.28 Onceki problemlerdeki gibi karbon atomunun iic hidrojen atomuna birli bagla bagli
oldugu. ancak karbon atomunun esjesmemis bir elektronunun bulundugu biryapiyi
gozoniine almiz. (a> Karbon atomunun formal yiikii ne olur? (bl Yapinin toplam
yiiku ne kadardir? (c) Bu yapinin sekli iicgen diizlemsel olduguna gore karbon
atomunun melezlesmesinin nasil olmasini beklersiniz?

1.29 Ozon (O,) atmosferin iist tabakalannda bulunur ve orada yiiksek enerjili ultra-
viyole (UV) ismlanni sogurarak yeryuzunu koruyucu birekran gorevi goriiMbkz.
Altboliim 10.1 IE). Ozonun olasi bir rezonans yapisi asagidadir:

O^

(a) Bu yapidaki atomlann formal yiiklerini belirleyiniz. (b) Ozon icin esdeger bir
rezonans yapisi daha yaziniz. (c) Bu rezonans yapilarma gore, ozonun iki oksi-
jen-oksijen baginin uzunluklannin nasil olaeagmi beklersiniz? (dl Yukandaki ya-
pi ve sizin yazdigmiz yapi ozon molekiilii icin a^ili bir 5ek.1t ongormektedir. Bu
§eki! VSEPR kuramiyla uyumlu rnudur? Cevabinizi aciklaymiz.

1.30 Aziir (N, ). iyonunun rezonans yapilanm yaziniz. Bu rezonans yapilannin aziir
iyonundaki baglann ayni uzunlukta oldugunu nasil gosterdigini aciklaymiz.

1.31 Belirtilen turlerdeki yapi formiillerini yaziniz: (a) Formiilu C 4 H„0 olan yedi ya-
pi izomeri icin cizgi-bag formulleri. (b) Formiilii CH 7 N olan iki yapi izomeri
19m siki§tirilmis yapi formUlleri. (c) Formiilii C,H„N olan iki yapi izomeri icin
stki§tinlmis, yapi formulleri. (d) Formiilu C,H I2 olan yedi yapi izomeri icin ciz-
gi-bag fomiiilleri.

* 1.32 Asagidaki ciftler arasinduki ili^ki nedir? Yani bunlar yapi izomerlcri midir. ayni
bilesikler midir ya da baska bir sey midir?

Ek Problem ler 49

<al^ NH,

^

,NH,

<d> [^NH,

^

NH,

O"

(b)

(c( . NH,

:0 =

I

CH,CH,CH : CH(CH,), (e) ^C^ ^,C^

CH, NH, CH, NH,

NH,

«<

CI CI

CI CI

>

• 133 Bdlum 15'te derisik nitrik vc siilfiirik asil kansimldiginda nitronyum iyonunun
(NO,') nasil olustugunu gorecegiz. (a) Nitronyum iyonu icin bir Lewis yapm
yaziniz. (b) VSEPR kurami NO/ iyonu if in hangi geomeiriyi ongorur? (c) NO : "
ile ayni sayida elektron iceren bir yapi yaziniz.

*1.34 Asagtda verilen atom gruplarmdan olusabilecek olast yapi izomerlerinin ya da
iyonlann cizgi-bag formiillerini yaziniz. Biittin ortaklasilmamis elektron ciftlerini
ve varsa formal yukleri gosteriniz.

Grup

C atomlan

H .Hi. ml. in

Digerleri

A

3

6

2 Br alumu

B

3

9

1 N atomu ve 1 aiomu (ayni C'da degili

C

3

4

1 O aiomu

D

2

7

1 N aiomu ve 1 prolon

E

3

7

1 fazla elektron

Asagida sikistmlmis molekiil formiilu verilen bilesigi goz online aliniz.

CH,CHOHCH = CH,

1. Hik-sik icin cjzgili yapi forniiilunii tarn olarak yaziniz.

2. Cizgili yapi formulu uzerinde baglayici olmayan biitiin elektron ciftlerini gosteriniz.

3. Molekulde bulunabilecek formal yukleri belirtiniz.

4. Her bir karbon ve oksijen atomunun melezlesmesini belirtiniz.

5. Bilesik icin yakla^ik bag acilanni en iyi sekilde gosteren bir uc boyutlu gosterini
fiziniz. Kagit diizlemindeki baglan normal cizgiyle, kagidin oniindeki baglan koyu
kamayla. kagidin arkasindaki baglan da kesikli kamayla gosteriniz,

6. Ue boyutlu yapmizda biitiin bag acilarmi belirtiniz.

7. Bilesik icin bir cizgi bag formula yaziniz.

8. Her ikisi de ikiser tane sp melezlesmemis karbon iceren ve molekiil (ormiilleri C,H h O
olan iki yapi oneriniz. Bu yapilardan birinin btitiin karbon atomlan dogrusaldir.
Yukanda I -7 arasinda istenenleri bu iki yapi icin tekrarlayiniz.

Ogrenme
Problemi

Grubu

Ogretim elemanimz, bu
problemlere Ogrenme
i .mini ularak nasil
calisacagim/i aciklaya-
caklir.

Tipik Karbon Bilefikleri: Fonksiyonel Gruplar
Molekuller Arasi Kuwetler ve Infrared (JR)

Spektroskopisi

Yapi Her§eydir

Bir organik molekuliin iic boyutlu yapisi ve icerdigi tonksiyonel gruplar onun biyolo-
jik eikinligini belirler. Ornegin. Merck ve Co. tarafindan uretilen ve AIDS'e (ka/aml-
rm$ bagmklik eksikligi sendromu) karsi mucadelede yaygin olarak kullamlan Crixivan

adli iI.ki go/ oniine alalim.

Crixivan. HIV (insan bagisiklik eksikligi viriisu) proieaz denilen ve AIDS viriisu icin ge-
rekli olan bir enzimi (bir biyolojik katalizor) inhibe eder (etkinligini giderir). Crixivan.
penisilin gibi dogal bir ilac degildir. Kimyacilar tarafindan sentezlenmistir. Kimyacdar.
bilgisayarlan ve akilci kimyasal sentez semalanni kullanarak, baslangie noktasi olus.tu-
rabiiecek lemel bir yapiya ulasnuslardir. Sonra ilac olarak en uygun gucteki Crixivan ad-
li bilesigi buluncaya kadar bu temel yapiya dayanan bir cok bilesik seniezlemi^lerdir.

50

HN
I
C(CH,),

Crixivan Ibtr HIV prolea/. inhibitory. I

C h H, Crixivan. HIV proteazin iic bo-

yutlu yapisiyla oldukca ozgii bir
yolla etkile§me!idir. Bu etkiles-
me i^in cok onemli bir ihtiyac
Crixivanm merkezine yakin bir
yerde bulunan hidroksil (OH)
grubudur (burada kirmtziyla
gosterilmisjir). Bu fonksiyonel
grup Crixivani, alkoller dcnilen
ve ileride gorecegimiz bir grubun uyesi yapar, Crixivanm bu hidroksil grubu, HIV pro-
leaz AIDS viriisiinde gorevini yerine getirirken olusan gercek bir kimyasal ara uriinii
taklit eder. Enzime dogal reaktantindan daha lazla ilgi duyma.si nedeniyle Crixivan, HIV
proteaza baglamr. Boylelikle, enzitnin HIV bulasmis hiicrelerde normal olarak yaptigi
oliimcul eiki engellenmis olur.

Kimyactlar Crixivan tasarlarken, sentezledikJeri ve denedikleri molekiillerin bir baska
ozelligini — suda cozunurliigunu de — goz oniine almislardir. Merck taral'indan once-
den sentezlenenen bilesikler. viicudun sulu ortaminda elkin olacak kadar coziiniir degil-
lerdi. Kimyactlar en sonunda. Crixivana suya karsi biiyiik ilgi kazandiran bir van zincir
(maviyle gosierilmistir) ekleyerek bu bilesiklerin sudaki cozunurliiklerini artirmislardir.

2.1 Karbon-karbon kovalent baglari

Karbonun diger karbon atomlanyla kuvveili kovaleni baglar olu$turma yetenegi. orga-
nik kimya denilen bir inceleme alaninin olusmasinda karbonun en onemli — digerlerin-
den daha cok — ozelligidir. Karbon atomunun. bir element olarak. canh organizmalarin
cogu molekiillcrini olus.turmasi da bu ozelligi ncdeniyledir. Karbonun diger karbon alom-
lariyla dorde kadar kuvveili baglar olusturmasi: hidrojcn. oksijen. kiikiirt ve azot atom-
lanyla da kuvvctli baglar olusturmasi karmasik canli organizmalar icin gcrekli cok sayida
farkli molekiiliin olusjnasmi saglar. Bu boliimde organik bilesjklerin. molekullerinde bu-
lunan bazi atom gruplanna giirc nasd siniflandinldiklarini gorccegiz. Organik kimyaci-
lar bu atom gruplanna fonksiyonel gruplar derler. Bu fonksiyonel gruplar, sinifintn
kimyasal ve li/ikscl 6/dliklerinin cogunu belirler.

Biz burada. bir bilesigin molekullerinde belirli fonksiyonel gruplann bulunup bulun-
madigim gostermede kullamlan ve infrared (kirmizi Stesi) spektroskopisi denilen biralet-
li yontemi de inceleyecegiz.

2.2 HiDROKARBONLAR: Ba$UCA

Alkanlar, Alkenler, Alkinler
ve aromatik bile5ikler

Hidrokarbiinlar. admdan da anla^ildigi gibi. molckiillcri sadece karbon ve hidrojen ice-
ren bilesjklerdir. Metan (CH 4 ) ve etan (C,Hj hidrokarbondur. Bunlar alk.inl.n olarak da
bilinen ve iiyelerinin karbon atomlari arasinda coklu baglar bulunmayan bir alt gruba ait-
tirler. Molekullerinde karbon-karbon ikili bag/an bulunan huliokurbonlara alkenler ve
karbon-karbon iiclit baft biilnnanhira da alkinler denir. Altboliim 2.2D'de tamtacagi-
miz ve Boliim I4'te inceleyeeegimiz ozel bir halka iceren hidrokarbonlara arnmatik hid-
rokarbnnlar denir.

2.1 karbon-karbon
kmaltn! Baglari

2.2 Hidrokarbonlar:
Hasina Alkanlar. Alkenler,
MkiiiJi-r ve Aromatik

Bilesikler

2.3 Polar kovalent Baglar

2.4 Polar ve Polar
< Mm. naii Molekiiller

2.5 Fonksiyonel Gruplar

2.6 Alkil Halojuiurli'i

veya Haloalkanlar

2.7 Alkoller

2.8 Elerler

2.9 Aminler

2.10 Aldehitler ve ketonlar

2.1 1 karboksilik Asiller,
Amiller ve Ksterler

2.12 Nitriller

2.13 Organik Bilesjklerin
Onemli Sinillanniii Oaieti

2.14 Fiziksel O/ellikler ve
Molekuler Yapi

2.15 Cekici F.leklrik
kuvvetlerinin Ozeli

2.16 infrared (kirmi/.i
Otcsi) Spektroskopisi:
Fonksiyonel Gruplann
Relirlenmesi Icin Bir Aletli
Y anient

51

Metan

52 Bolum 2 / Tipik Karbon Bileijikleri

Gencl olarak soylemek gerekirse. alkanlar gibi molekiilleri sadece birli baglar ice-
ren bilesjklere. bu karbon bile$iklerinin sahip olabilecegi en t'azla sayidaki hidrojen bi-
lesikte bulundugu i^in doymus bilesjkler denir. Alkenler. alkinler ve aromatik
hidrokarbonlar gibi coklu bagh bilesjklere, en fazla sayidan daha az sayida hidrojen icer-
dikleri ve uygun ko$ullarda hidrojenle lepkime verebildikleri icin dnymamis. bilesikler
denir. Bolum 7'de bu konu daha aynniili gorulecektir.

2.2A Alkanlar

Alkanlann basjica kaynagi dogal gaz ve petroldiir. Kiiciik molekiillii alkanlar (metan-
dan biitana kadar) oda kOfuUannda gaz halindedir. Molekiil kiitlesi yiiksek olan alkan-
lar genellikle pctroliin danutilmasiyla elde edilirler. En basil alkan olan mctan. bu
gezegenin ilk zamanlanndaki atmosferinin en onemli bile^eniydi. Meian. hala diinya at-

Wmosfcrinde cok az iniktarlarda da olsa bulunur. Jupiter. Saliirn. Uranus ve Neptiin at-
mosferlerinin ise teniel bile$enidir. Son zamanlarda. diinyadan oldukca uzakiaki (I0 1 *
?km) yildizlar arasi uzayda Orion (akim yildizinda bulunan ve radyo dalgalan yayinla-
yan bir uzay cisminde meian belirlenmisUr.
Diinyada metan. dogal gazin bashca bilesenidir. Amerika Birlcsik Devlelleri giinii-
miizde dogal gaz rezervlerini yiiksek bir hizla liiketmektedir. Dogal gaz bilesenlerinin
endustri icin onemli olmasi nedcniyle. allernalif kaynak olarak komiir gazlasiirma yon-
lemleri geli^iirilmcye calisilmaktadir.

Bazi canh organizmalar karbon dioksit ve hidrojenden metan iiretirler. Mettmojen-
ter denilen bu ilkel canlilar diinyanin belki de en eski organizmalandir ve bunlann ev-
rimsel gclismede ayn biryeri vardir. Melanojenler sadece anaerobik (oksijensiz>ortamda
canli kalabilirler. Bunlar. okyanus cukurlarmda, camurda. lagitnda vc sigirlann iskem-
belerinde bulunurlar.

2.2B Alkenler

En basit iki alkcn olan eten vc propen Amerika Birlcsik Devlctleri'nde uretilen en onem-
li endustri kimyasallan arasmdadir. Ulkenin kimya endiistrisi her yil 13,5 milyon ton-
dan fazla eten ve yakla$ik 7 milyon ton propen iiretir. Eten bircok endustriyel bilesjgin
uretiminde basjangic madden olarak kullanilir. Bu bilesiklerdcn bazilan elanol, etilen
oksit. etanal ve polietilen polimeridir (Altboliim 10.10). Propen. polipropilen polimcri
(Altboliim 10.10 ve Ozel Konu A) uretiminde kullanilir. Diger kullanimlannin yanm-
da. aseton vc kiimen senlezinde de (Altboliim 21.4) propen basjangic maddesi olarak
kullanilir.

Eten dogada bir bilki hormonu olarak da bulunur. Domatcs vc muz gibi mcyveler

Eten tarafindan dogal olarak iiretilir ve bu meyvelerin olgunlasmalanni saglar, Yesjl meyve-

lerin ta^inmasi sirasmda daha az zarar gormeleri nedeniyle, yesil olarak toplanan doma-

tes ve muzlann olgunlasmasim saglamak icin eten, giiniimuzde ticari meyve cndiislrisindc

geni;; capta kullanilmaktadir.

Dogal olarak olusan bircok alken vardir. Bunlardan ikisi asagida verilmi^tir:

; I. I'm, n Bir >aprak bili uyan feromonu

llerebentinin

bir I'll, ^.ni

2.2 Hidrokarbonlar: Ba$hca Alkanlar. Alkenlcr. Alkinler ve Aromalik Bilfsikkr 53

2.2C Alkinler

En basit alkin etindir (asetilcn de dcnir). Alkinler dogada bulunurlar ve laboratuvarda
sentezlcncbilirlcr. Friedrieh Wohler kalsiyum karhiirle suyun tepkimesiylc lK62'de eii-
ni sentezlemi$tir. Bu yolla eldc edilen etin. eskidcn madcncilcrin kask lambalannda kul-
landiklan gibi. karpit lainbalannda vakil ohirak kullaniltr. Etin yiiksek sicakhkta yandigi
icin kaynak alevlerinde kullamlir.

(j'oklu uclii baglan olan alkinler giines; sistemimizin dis, uydularinin atmosfcrinde bu-
lunmaktadir. H. W. Krolo (Sussex L'niversitesi. Ingiliere) siyanopoliinler denilen bile-
^iklerin yildizlar arasi uzayda bulundugunu belirtemi$lir. (Kroto buckminster fullerenleri
bulmasi nedeniyle 19% Nobel kimya Odulu'nii payla§mi$tir. Altboliim 14.8C.)

Biyosentez kokenli binlerce bilesik arasmda iki alkin ornegi. bir antifungal (mantar-
lara kar$i etkili) bileisik olan kapillin ve pentobarbital metabolizmasinin inhibitorii olan
bir dogal deniz iirunu daktilindir. Etinil estradiol, agizdan alinan gebelik onleyieilerde
estrojen benzeri ozellikleri nedeniyle kullanilan sentetik bir alkindir.

Elin

O

J— C— C^C— C=C— CHj
kapillin

CI

vA

:'C=CH

I- 1 mil estradiol
|17of-etinil-IJ^U«l-cslratrifn-3.l7^-di«l|

2. 2D Benzen: Aromatik Hidrokarbonlann Temsilcisi:

Aromatik hidrokarbonlar olarak bilinen doymann^ halkali hidrokarbonlar grubunu Bo-
liini 14"te aynntih olarak inceleyecegi/ olarak bilinen bilesik. aromatik bile-

siklere en iyi ornektir. Ben/en ilk del a August Kekule (Allbolum 1.3) laral'mdan
onerildigi icin Kekule yapisi denilen birli ve ikili baglann birbirini izledigi altili bir hal-
ka $eklinde gdsterilir.

H-.

H'

T

H

I

c

II

,c.

?

II

111 11/1 Mill

kekule yapisi

-H

II

ya da

kekule vapisimn
<;izgi-bag gusterimi

Kekule yapisi benzen bilesikleri icin sikca kullamldigi halde bu gosterimin yetersiz
ve yanlis oldugu konusunda ycterli kanit vardir. Ornegin. Kekule yapisinin belirttigi se-
kilde benzende birli ve ikili baglar birbirini izlivorsa, halkanm karbon-karbon baglan-
nin uzunluklan da karbon-karbon birli ve ikili baglannda oldugu gibi (§ekil 1.30)
sirasiyla uzun ve kisa olmalidir. Gercekte ise benzende btiliin karbon-karbon baglan
ayni uzunluktadir ( 1 .3 1 ' Ai \e karbon-karbon birli bagiyla karhon-karbon ikili bagi ara-

54 Bolum 2 / Tipik Karbon Bile$iklert

sinda bir degerdedir. Bu sorunu iki ayn yoldan aciklayabiliriz: rezonans kuramiyla ya
da molekiiler orbiial kuramiyla.

Rezonans kuramim kullandigimizda. benzeni esdeger iki Kekule yapisi halinde dii-
siinebiliri/:

Ben/em- katkida bulunan iki Rezonans melezinin bir

Kekule yapisi gosterimi

Rezonans kurami ilkelerine dayanarak (Altboliim 1.8), benzenin bu yapilardan her biri
larafindan tck basina goslerilemeyecegini. ancak bu iki yapimn bir melezi olarat ilinii-
nHUbilecegini anlanz. Bu melezi ortasinda bir halka bulunan alugenle gosleririz. Kar-
silastigimiz biitlin karbon -karbon baglannin nasi] ayni uzunlukla oldugu probternini
rezonans kuramiyla gttzmflf oluruz. Rezonans kuramina gore baglar sirasiyla birli ve
ikili baglar degildir. bu ikisinin rezonans melezidir: birinci rezonans yapidaki ikili bag
ikinci re/onans vapidaki bir birli bagdir ya da lersi. Bundan dolayi, biiriin karbon-kar-
bon baglarmm, bir birli bagla bir ikili bag arasinda bir bag uzunluguna sahip birer ve
yanmsar baglardan olusan aym bailor oidugunu diisiinmeliyiz. Bu sonu<,\ gercekten bul-
dugumuz sonutjtur.

Bolum I4'ie daha aynniili agklayacagimiz molekiiler orbital kuramina, benzen hal-
kasinin karbon atomlanmn .v/j- melezlesmis, oidugunu kabul etmekle baslayacagiz. Bun-
dan dolayi, her bir karbon atomu bir lobu halka diizleminin ustunde ve diger lobu da
allinda bulunan bir p orbilaline sahiplir.

H H

Benzende katki saglayan p orhihillcrinin
$cmattk bir gosterimi

Yukandaki p orbitalleri gosteriminde belirtilmemekle birlikte, her bir p orbital inm hal-
kanin ustunde ve altmdaki lobu, her iki yandaki atomlann p orbital inin loblanyla ortti-
sdr. p Orbitallerinin bu sekilde ortusmesi halkanin biitiin karbon atomlanni kapsayan
molekiiler orbitalleri olusmrur. Bundan dolayi, bu p orbitallerindeki (her bir orbitalde
bir lane) alii elektron halkadaki allt karbon atomuna dagilmistir. Elektronlann bu da-
gilimi biiriin karbon-karbon baglannin nasil esit ve ayni uzunlukla oidugunu acjklar.
AltbolUiTi 14.7B'de niikleer manyetik waomwn spektroskopisini inceledigimizde. elekt-
ronlann dagiliminm inandinci fiziksel kanitlanm gorecegiz.

2.3 Polar Kovalent Baglar 55

2.3 Polar Kovalent Baglar

§imdiye kadar baslica, atomlannin elektronegaliflikleri arasmda lark olmayan ya da 90k
az fark olarr karbon - karbon ve karbon -hidrojen baglanni iceren molekiilleri inceledik.
(Elektronegatiflik ilk kez Altboliim 1,4'te tarti$ildi.) Birazdan. Ibnksiyonel gruplar (Alt-
boliim 2.5) denilon atom gruplanni incclemeyc baslayacagiz, Fonksiyonel gruplarm c,ogu
eleklronegaliflikleri farkli alomlar ic;erirler. Ilk olarak. farkli elektronegaliflikteki alom-
lar arasindaki baglarm bazi ozelliklcrini gbzden geeirmekte yarar vardir.

Farkli elektronegattflige sahip alomlar kovalent bir bag olusturdugunda. elektrontar
bu alomlar arasmda esit olarak payla$ilmaz. Elektronegatifligi biiyiik olan atom, elekt-
ron cil'tini kcndinc dogru ceker ve bir polar kovalent hay olusw. (Elektronegatilligin
bir tanimi da. hir clemcniin hir kovalent bogdo ortakla§tl§i elcktronlari kcmlinc ceke-
bilnw yeienegidir. bkz. Altboliim I.4A.) Boyle bir polar kovalent baga ornek hidrojen
kloriirdekidir. Elektronegatifligi biiyiik olan klor atomu bag elektronlarmi kendine dog-
ru ceker. Bunun sonucunda hidrojen atomunu elektronca fakirlesjirir ve onun kismi po-
/itit" yiiklii [5+ I olmasini saglar. Klor atomu clektronea daha zengin olur ve bir kismi
negalif yiik (S- ) ta$ir.

H

EA~

I k-kli onegatiflik ve bag
polarhgi kavramlari,
molekuler o/elliklerin ve
etkinligin anla^ilmasinu
buviik katki saglayacaktir.

■
Cl =

Hidrojen kloriir molekuliinde kismi pozitif ve kismi ncgatif uclar oldugu icin molekiil
dipoldiir (iki kutuplu) ve bir dipol momcnli vardir.

Bir dipol

§ekil 2,1 hidrojen kloriir icin bir top ve cubuk modelini ve elektron yogunlugu yuzc-
yindc hir elcktroslatik potansiyel haritasmi gbstermektedir.

Dipol moment, deneysel olarak blciilebilen liziksct birozelliktir. Dipol moment, elekl-
rostalik birim (esu) einsinden yuk buyukliiguyle bu yiikler arasindaki sanlimeire (cm I
einsinden uzakligin carpimidir.

Dipol moment = yiik (esu) x uzaklik (cm)
/j = e x d

Yiikler genellikle 10 '" esu ve uzakliklar da 10 * cm dolaymdadir. Bu nedenlc di-
pol momentlerde 10 _l " esu cm dolaymdadir. Kolaylikolmasi bakimindan bu 1 x I0" 18

(a)

§ekil 2.1 iai Hidrojen kloriir icin bir top
ve cubuk inodeli. tb) Hidrojen kloriir icin
daha t'azla negalif yiiklii holgeleri kirmi/tvla
ve daha lazla pozitif yiiklii holgeleri maviyle
gosteren hesaplannus bir elektrostatik potan-
siyel harilasi. Negalif yuk belirgin olarak
klora yakin yerlesmislir ve mulekulde kuvvelH
bir dipol moment olusmu§tur.

56 Boliim 2 / Tipik Karbon Bile$iklcri

esu cm birimi bir debve olarak tammlamr ve kisaca D harfiyle gosterilir. (Bu birim,
Hollanda'da dogan. Cornell Oniversitesinde 1936 ile 1966 arasmda gorev yapan Peter
J. W. Debye'nin adini ta$imaktadtr. Dcbye I936'da Nobel Odiilu kazanmisjtir.)

Polar bir bagin polarhk yonii -4— ► §eklinde vektorle gosterilir. Bunun arti $eklin-
deki ucu pozitif, okun ucu ise negatil ueu gosterir.

(pozitif ucj -4— ► (negatifuc)

Ornegin HCl'de. dipol momentin ydniinii a$agidaki sekilde belirtiriz:

H— CI

Gerekirse dipol momentin biiyuklitgunu belirtmek icin okun uzunlugu kullanilabilir. Alt-
bolum 2.4te de gorecegimiz gibi. bile^iklerin tlziksel ozelliklerinin belirlenmesinde di-
pol momentler oldukea yararli niceliklerdir.

Problem 2.1 >* Apgidaki molekullerin her biri icin (eger varsal dipol momentin yoniinu belirtiniz:
(a) HF. (bllBr. (c) Br : . (d)F,

2.4 Polar ve Polar Olmayan Molekuller

Onceki kisimda dipol momentleri incelerken. sadeie basil diatomik molckulleri goz onli-
ne almisjik. Iki atomu farkli (bu nedenle defarkli elektronegatifliklcre sahip) oian bii-
tiin diatOftuk molekullerin bir dipol momenii vardir. Eger Cizelge 2. 1'i incelersek, ikiden
fazla atomdan oilman bazi molekullerin (ornegin, CC1 4 . CO ; ) polar baglan oldugu hal-
dc ilipot rnonwntleriiuii olmtuliyiiu goriirii/. Molekiillerin sekilleriyle ilgili hilgilerimiz-
den (Aliboliim 1.12 - 1.16) yararlanarak bunun nasil oldugunu anlayabiliriz.

Karbon tetrakloriir (CCI 4 ) molekulunii goz oniine alalim. Klorun eleklroncgatifligi
karbonunkinden daha biiyiik oldugu icin CCI 4 'teki her bir karbon-klor bagi polardir.
Her bir klor alomunun kisnit hir negatif yukii vardir ve karbon atomu da oldukea pozi-
tiftir. Bununla birlikle. karbon tetrakloriir molekiilu diizgiiii dortyiizlii (§ekil 2.2 1 oldu-
gundan pozitif yiikitn merkeztyte negatif yiikiin merkezi cakqir ve htutitn sonueitmia
molekiilftn net hir dipol nionienti oimaz.

Cizelge 2.1 Bazi Basit Molekullerin
Dipol Momentleri

1 ..i mill

,</ll>.

For mul

i/il).

H

CH,

CI.

CH.CI

1.87

Ill

1,91

CH.CI.

1.55

HCI

1.08

CHC1 ;

1.02

ilBr

0,80

CCI 4

HI

0.42

NH,

1.47

BF

NF S

0.24

CO,

H.O

1.85

2.4 Polar ve Polar Olmavan Molekuller ?7

Negatif yiikun /
merkezi

\ Pozitifyukun
merkezj

§ekil 2.2 Rarbon tetraklomrde
> uk dagilimi.

Bu sonue bira/ farkli bir yolla da giislerilebilir: Eger her bir bagm polarlik yoniinii
belirten oklar ( i » » kullanirsak. bag momentlerinin §ekil 2.3 'tc gosterilen diizenini
eldeederiz. Bag momentleri. diizgun dortytizlii olarak diizenlenmi^ e^ii biiyiikliikte vek-
torlcr olduklanndan hirbirlcrinin etkilerini yok ederler. Bunlann veklor loplami sifirdir.
Molckilliin net dipol momenti yoktur.

Kloromcian molckiilii (CH,CI> l,S7D'lik nel birdipol momenie sahipiir. Karbon ve
hidrojenin elektronegaiiflikleri {(Tizelge 1.2) hemen hemen aym olduklanndan lie
C — H baginin net dipole katkisi ihmal cdilebilir. Karbonla klor arasindaki elektrone-
gatiflik larki biiyiik oldugundan. CH,Cl'nin diptil momenii ba^hea bu oldukca polar C —
CI bagindan dolayidir <§ekil 2.4).

:C1:

CI:

/z=0D

§ekil 2.3 K^it bag momentlerinin
du/gun dortyiizlii vonlenmesi, bun-
lann etkilerinin birbirlerini vok
elmelerine neden olur.

H

/i=l.B7D

§ekil 2.4 Rlonnnetamn dipol
momenii bashca oldukca polar kar-
bon-klor bagindan kavnaklamr.

Bor trilloriirun (BFj dipol momenti yoktur (/i = 0). BF,"iin VSEPR kuramiyla ■<
ongoriilen geomeirisinin, bu sonuela nastl dogrulandigini aeiklayiniz.

Tetrakloraetenin (CO, = CCK) dipol momenti yoktur. CCI : = CCK'nin $eklini goz <
oniine alarak bunu aeiklayiniz.

Problem 2.2

Problem 2.3

58 Bolum 2 / Tipik Karbon Bilesiklcn
Problem 2.4

> Kiikiirt dioksitin (SO,) dipol momenti (pi = 1.63 Dl oldugu halde karbon dioksiiin
(CO,) dipol momenti (j/ = 0) yoktur, Bu sonuclar. bu iki molekulun geomelrileri
hakkinda ne ilade edcr?

Su ve amonyagm dipol momentlerine ortaklasilmamLs, elektron eii'tlert biiyiik kaiki
saglarlar. Ortakla§ilmami$ gift, negatif yukunu kismen notralize edecek ba$ka bir ato-
ma bagli olmadigi icjn, merkezi atomdan oteye biiyiik bir dipol momeni saglar (Sekil
2.5). (O — H ve N — H momcntleri de onemli miktarlardadir.)

Sekil 2.5 Su ve amonyagin bag
iiHiiiiciiilcr i ve bunlann sonucunda
olusan net dipol momenlleri.

ov

^

*-K3

Net

dipol

moment

H /
H

U

01J

N *

Net

dipol

moment

H

Problem 2.5 > Oc boyutlu bir formiil kullanarak, CH,OH'un dipol momentinin yonunu gosleriniz.

Problem 2.6

> Triklorometanin (CHCI,, kloroform da denir) CFCI,'ten daha biiyiik bir dipol
momenti vardir. Lie boyutlu yapilanni ve bag momentlerini kullanarak bu sonucu
aciklayimz.

2.4A Alkenlerde Dipol Momentler

Alkenlerin eis-trans izomerlerinin ( Altboliim I.13B) farkh fiziksel ozellikleri vardir. Bun-
lann farkli crime nokialan ve kaynama noktalan oldugu gibi eis-trans izomerleri dipol
momentlerinin buyiikliigu bakimmdan da oldukca farklidir. Cizelge 2.2'de iki cift eis-
trans izomeriniii fiziksel ozellikleri ozeilenmistir.

£izelge 2.2 Bazi Cis-Trans izomerlerin Fiziksel Ozellikleri

Krime

Ravnama

Dipol

Bilesik

Noktasii O

Noktasi (°C>

Moment (Dl

r;,v-l,2,Dikloroeten

-80

Wl

1,90

rrans- 1 ,2,Dikloroelen

-50

48

CIS- 1 ,2-Dibromoeten

-53

112,5

1.35

trans- 1 .2-Dibromoeten

- 6

108

Problem 2.5 > Asagidaki bilestklerin her birinde onemli bag momentlerinin yonunu bclirtiniz
(C — H baglanni ihmal ediniz). Molekiil icin net dipol momentin yonunu de belirt-
melisiniz. Eger net dipol moment yoksa \i » olarak yazimz.

(aU7i-CHF = CHF (c)CH : = CF,

(b) /ranv-CHF = CHF ld)CF, = CF,

Problem 2.6

> Asagidaki alkenlerin hepsi icjn yapi formiillerini yazimz. (a) formulii C,H,Br, olan
ve (b) formiilu C,Br,CI, olan. Her bir durumda bilesikleri cis-lrans izomerler olarak
belirtiniz. Her birinin dipol momentini tahmin ediniz.

2.5 Fonksiyonel Gruplar 59

2.5 FONKSIYONEL GRUPLAR

Yapi kuramimn bir biiyiik olunitu tarafi. cok sayida organik bilesigi yapilanna dayana-
rak oldukca az sayida gruplarda smiflandirmamizi saglamasidir. (Bu kiiabm on kapagi-
nin ic tarafinda bu gruplardan cok onemli olanlan verilmi§tir.) Belirli bir sinifiaki
bilesiklerin molekiilleri. belirli bir diizendeki atomlardan olu^an ve fonksiyoni de-

nilen gruplann bulunmasiyla tanimr.

Bir fonksiyonel grup, molekiiliin kimyasal tepkimelerinin cogunun gerceklesjigi kis-
midir. Bu kisim. bilesiklerin kimyasal ozclltklerini (ve cogu fiziksel ozelliklerini de) be-
lirler. Ornegin. bir alkenin fonksiyonel grubu karbon-karbon ikili bagidir. Bbliim .Vie
alkenlerin lepkimelerini aynntih olarak inceledigimizde. alkenlerin kimyasal tepkime-
lerinin cogunun, karbon-karbon ikili baginin kimyasal tepkimeleri oldugunu gorecegi/.

Biralkinin fonksiyonel grubu. karbon-karbon iiclii bagidir. Alkanlann fonksiyonel
grubu yoktur. Bunlann molekiillerinin karbon-karbon birli baglan ve karbon- hidrojen
baglan vardir. ancak bu baglar organik bilesiklerin neredeyse tamaminm molekiillerin-
de bulunur. Genel olarak, bu C — CveC — H baglan yaygin fonksiyonel gruplardan
cok daha az eikindir.

;V

Fonksiyonel gruplar.
organik mnlekiillerin 6/.el-
likleri ve etkinlikleri
hakkindaki bilgilerimizi

ilu/i nli iin-tli ln/< yardim
edeceklir.

2.5A Alkil Gruplari ve R Sembolii

Alkil gruplari, bilesiklerin adlandinlmasi amaciyla belirlemis oldugumuz gruplardir. Bu
gruplari. bir alkandan bir hidrojen cikararak elde edebiliriz.

Alkaii

CH 4

Metan

Alkil Cirubit

Kisaltitmasi

CH —
Metil gi nlni

Me —

'V

Alkil gruplari

CH.CH;

K.Ian

C1I.CH; —

Inl grubu

El —

CH,CH,CH,
Propan

CH,CH : CH,

Propan

CH,CH : Ch\ —
Propil grubu

(II

CH.CHCH, yada CM CI I -
I

l/opropil grubu

Pr —

/-Pr —

Metan ve elandan sadece hirer alkil grubu (sirasiyla metil ve etil gruplari) liiredigi hal-
de propandan iki grup iiireyebilir. Uc karbonlardan birinden bir hidrojen cikanlmasiy-
la propil denilcn grup. ortadaki karbon atomundan bir hidrojen ^ikanlmasiyla da
izopropil dcnilen grup olusur. Bu gruplann adlan vc yapilan organik kimyada cok sik
kullanildigi icin, bunlari simdi ogrenmelisiniz. Biilan ve diger hidrokarbonlardan tiire-
yen dallanniis alkil gruplanmii adlan vc yapilan icjn Altboliim 4,3'c bakiniz.

Burada. ilerideki tarttsmalarimi/in cogunu basitlesjirebilmek icin. organik molekul-
lerin genel yapilanni gostermede yaygin olarak kullanilan bir sembolii ilk defa kullana-

60 Bolum 2 / Tipik Karbon Bile$ikleri

cagiz: R sembolunii. I', herhangi bir alkil grubunu gihtermek icin bir genet sembol
olarak kullamlir. Omegin. R: mctit grubu. etil grubu. propil grubu ya da izopropil gru-
bu olabilir.

CH,-

Melil

CHiCH,—

Hnl

CH.CH.CH,—

Propil

CHCHCH,

Izopropil

}

HiiiiI.ii ill
hepsi

R ile goslerilebilir

o

y«

Bu ncdenle. bir alkanin genel lormiilii R — H'dir.

2.5B Fenil ve Benzil Gruplari

Benzen halkasi. bir molekiilde diger atomlara baglanmissa fenil grubu adini alir ve de-
gi^ik $ekillerde gosierilebilir:

da (( j) — yada C„H<; — ya da Ph — yada d> — yada Ar — (eger halkada siibstitiiemler varsai

Fenil grubu nun farkli |>iisterimleri

Bir fenil grubu ve — CH,— den olusan gruba benzil grubu denir.

i V- CH : — yada \(^))~ CH - — >' ada C -. H < CH ; — vada Bn ~
Benzil grubunun farkli costerimleri

l^

1°, 2°. 3° sembollerini kul-
lanmami/a ragmen hirinci
derece, ikinci derece ve
in. ii ik' u derece demeyi/:
birincil. ikincil ve iiciinciil
deriz.

2.6 AlkIl Halojenurler veya Haloalkanlar

Alkil halojenurler. bir alkanin bir hidrojcn atomunun bir halojen atomuyla (flor. klor,
brom ya da iyol) yer degistirildtgi bile^iklerdir. Omcgin. CH,CI ve CHiCH,Br alkil ha-
lojenurdiir. Alkil halojeniirlere haloalkanlar da denir.

Alkil halojenurler. birincil (1°). ikincil (2°) yada ueiincul (3°) olarak smiflandinltr-
lar. Bu siniflandirma halojenin dogrudan bagh oldugu karbt»n atoniuna gore yapihr.
Eger halojenin bagh oldugu karbon atomu yalnizca ba$ka bir karbon atomuna baghysa.
karbon atomu birincil karbon alomudur ve alkil halojenur birincil alkil halojenur ola-
rak simflandinlir, Eger halojenin bagh oldugu karbon atomu ba^ka iki karbon atomuna
bagltysa, karbon atomu bir ikincil karbondur ve alkil halojenur de ikincil alkil halo-
jeniirdiir. Benzer sekildc. halojenin bagh oldugu karbon diger Lie karbon atomuna bag-
hysa karbon bir uciinciil karbondur ve alkil halojenur dc ueiincul alkil halojeniirdiir.
Birincil. ikincil ve ueiincul alkil halojenur ornekleri asagida verilmi^tir:

I K.i it.. .ii 2° Karbon 3° Kurbiin

1/ I l/l

H— C— C — CI H — C — I — C

II III

H

H H

I Alkil

kl.ii in

C\ H

2° Alkil

(J'pi in

CH,

CH 3 — C— CI

I
CH,

3" Alkil

UpHUI

(a) C 4 H,Br formiillindeki yapi izomeri olan birincil iki alkil bromiir icin (b) ikincil <
bir alkil bromiir i^in ve (c) ayni lorniiildeki iiciincul bir alkil bromiir icin yapi tor-

mfillerin] v;i7ini7

2.7 Alkollcr 61
Problem 2.S

miillerini yaziniz

Organik bilesiklerin adlandinlmasim ileridc her bir sinifi aynnuli olarak < Problem 2.6

gordiigiimiizdc inceleyecek olmamiza karsjin. alkil halojeniirlerin adlandinlmasinda

kullamlan bir yontem burada acjklayacagimiz kadar basinir, Halojene bagli alkil

grubunu basil olarak adlandinp sonuna^ritr, Uoriir. bromiir yada iyodar kelimesi-

ni ckleriz. (a) Etil floriir ve (b) izopropil kloriiriin formiillerini yaziniz.

(c) CH,CH : CH,Br. Id) CrhCHFCH, ve (e) CJU'nin adlan nedir?

2.7 Alkoller

Metil alkol (daha sisiematik olarak metanol denir). alkoller olarak bilinen organik bi
leakier sinifmin en basil iiyesidir ve CH ; OH yapi formiiliine sahiptir. Bu simfin kendi-
ne o/.gii fonksiyonel grubu, sp y melczlc;mi$ karbon atomuna bagli hidroksil <OH)
gmbudur. Bir digcr alkol omegi ise etil alkoldiir. CH,CH : OH (eianol da denir).

■tii bir alkulun
funksmmel crubudur.

Yapisal olarak alkoller iki sekilde diisuniilebilir: ( I ) alkanlann hidroksi liirevleri ola-
rak ve (2) suyun alkil tiirevleri olarak. Ornegin etil alkol, etan molekiillindeki bir hid-
rojenin bir hidroksil grubuyla yerdegisttrdigi ya da su molekuliindeki bir hidrojenin bir
elil grubuyla yer degistirdigi bir bilesik olarak (Jti.«junulcbilir.

I til grubu

CHvCH-

H x

CH,CH,

109 f O.J

io5° ro';

H/

H

^ Hidroksil

grubu

Etan

Klil ;ilk(il
(clanoll

Su

Alkil halojeniirlerde oldugu gibi alkoller de tie grupta siniflandinlir: birincil (1°).
ikincil (2°) ya da iiciincul (3°) alkoller. Bu stntflandirma, hidroksil grubunun bagli ol-
dugu karbon atomunun siibstitiisyon derecesine baglidir. Eger karbon atomuna sade-
ce bir baska karbon bagliysa karbon birincil karbondur ve alkol de birincil alkoldiir.

62 Boliim 2 / Tipik Karbon Bilesjklcri

I Karbon

CH-.OII

I til alkol

I ..Ik Ml

(■eraniul

mui kokusunda

I alkol)

Benzil alkol
1 1 alkol)

Eger hidroksil grubunu ta^iyan karbon alomuna bagh iki ayn karbon atomu varsa. bu
karbona ikincil karbon denir ve alkol de ikincil alkoldiir.

CH,

2" Karbon

H H/H

I 1/ I
H — C — C— C — H

I I

H '0> H

I

II

jzopropil alkul

1 2 alkol l

OH

/ \
H,C (II

Mentol

Inane vaginda

bulunan 2 alkol I

Eger hidroksil grubunu tasjyan karbon alomuna bagh iic ayn karbon atomu varsa. bu
karbona iiciinciil karbon denir ve alkol de uciincill alkoldiir.

H

I
H— C— H

H

3 Karbon

II

H— C— C— C— H

I
H

I
H

:(.i:
I

H

it -i - Butil alkul
(3 alkol i

=CH

Voretindron

Ikt-ton crubu, karbon-karbon ikili \k ut,lu

baglanyla birlikle 3 alkol gruhu ivcren,

agi/dan alman bir gebt-lik onk->kii

Problem 2.11 > C,H ll( formuliine sahip (a) iki birincil alkol (b) bir ikincil alkol ve (c) bir iicuncul
alkol icin yapi formiillerini yazmiz.

Problem 2.12 > Alkolleri adlandirmamn bir yolu da —OH grubuna bagh alkil grubunu adlandinnak
ve sonra alkol kelimesini eklemektir. (a) Propil alkol ve (b) izopropil alkolun
yapilanni yazmiz.

2.9 Aminler 63

2.8 Eterler

Etcrler, R — O — R ya da R — O — R' gcncl formuliindeki bileijiklerdir. Burada R' bir
alkil <ya da fenil) grubudur ve R"den farkh olabilir. Eterler. iki hidrojenin alkil grupla-
nyla yer degi$tirdigi su tiirevi olarak dii^iiniilebilir. Oksijen atomundaki bag acisi eter-
lerde sudakinden eok az biiyiiktur.

r. r: c "-»

O. yada y O, HO'^O,

i R R j CH i

Diimlil eter

Kterlerin genel formulu ( |ipik bir e|en

I .. H-C-CH.

— c— o— c— \/

o

*

o o

Etilen Telrahidrofuran

Bir eterin t nk'.il iTHKi

fonksiyonel grubu ^"

H. ilk. ill iki iii i

Elerleri adlandirmanin bir yolu. oksijene bugli alkil gruplarmin adlannin alfabelik ** Problem 2. 1 3

olarak siralanmasi ve sonuna eter kelimesinin cklenmesidir. Ornegin. dimetil efer-

de oldugu gibi iki alkil grubu da ayniysa di- on ekini kullanmz. (a) dietil eter (b)

etil propil eter ve (c) etil izopropil eter iein yapi formullerini yaziniz. (d)

CH,OCH : CH,CH, (e) (CH 4 ),CHOCH(CH,): ve (f) CrhOQH, formuliindeki eter-

lerc hangi adlan verirsiniz?

2.9 Aminler

Alkolter ve eterlerin. suyun organik tiirevleri olarak dii!jimiildiiklcri gibi aminler de amon-
yagin organik tiirevleri olarak dujjunulebilir.

H _N_ H R— \— 1| C 6 H,CH,CHCH, II \CH,CH,CH,CH,\II

'I I - - - -

H H Ml

Amomak Amin Amfctamin I'nii essin

ulilikrli bir uyuncil knkiini- etle hulunur)

Aminler birincil. ikincil ya da iicunciil olarak smiflandinlirlar. Bu sinijlandmna.
azot atomuna bagli alkil gruplannm sayisma gore yaptlir:

R— N — H R— N— H R— N— R"

II

R'

R'

Birincil (1°)

Ikincil (2 I

I cuncul IJ I

.irniii

iim in

.mini

Bu simflandirmanin. alkollerin ve alkil halojeniirlerin simflandinlmasindan f ark 1 1 oldu-
guna dikkal ediniz. Ornegin izopropilamin. — NH : grubu ikincil bir karbon atomuna

64 Bolum 2 / Tipik Karbon Bile^ikleri

bagh oldugu halde birincil bir amindir. Bu. azot Stamina sadece bir organik grup bag-
It oldugu icin birincil bir amindir.

H H H

I I I
H— C— C— C— H

II

H

\ll

i/i>|n i >(i i l.i 1 11 1 n
1 1 .iiiiui

I'M- mill

Ihulkuli 2 aminl

Problem 2. 1 4 ► Aminleri adlandirnianin biryolu.azotabagli aikil gruplannin alfabctik olarak siralan-
masi. cger gruplar aymysa <//- ve tri- on eklcrinin kullamlmasidir. (CH.i CH\H
icin Kopropihimin adt bu adlandinnaya birornektir. (a) propilamin. (b) trimeiilamin
ve (c) etilizopropilmetilaminin formiillerini yazimz. (d) CH,CH,CH,NHCHiCH,)2
(e) (CH,CH : CH 2 |,N ve (f) C,H,N(CH ( ),nin adi nedir?

Problem 2, 1 5

> Problem 2. I4'tcki aminlcrden hangisi (a) birincil amin (b) ikincil amin ve Ic > ucuncul
amindir?

Problem 2. 1 6

Aminler. iicgen piramit ^ekilleriyle amonyaga (Altboliim 1.I6B) bcnzerler. Trime-
tilaminin C — N— C bag acilan. metamn H— C — H bag acilanna cok yakin bir de-
ger olan I08,7°'dir. Bu nedenle aminlerin azot atomunun gencllikle ,v/j ( melezi oldugu
kabul edilebilir. Bunun sonucu olarak. oUaklajilmami^ elektron cifti bir .v/r orbiialinde
bulunur ve oldukea geni$ bir yer kaplar. ileride de gorecegimiz gibi. ortakla^ilmami^
elektron cit'li. aminlerin tepkimclerinin tamamma yakimnda rol oynadigi icin onemli-
dir.

> Aminler zayif baz olarak amonyaga bcnzerler. Bunu. ortakla^ilmami^ elektron cift-
lerini proton alimmda kullanarak gerecklestirirler. (a) Trimetilaminle HC1 arasmda
gercekle^ecek lepkimeyi gosteriniz. <b) Bu tepkime uruniindeki azot atomu icin hangi
melezle^me halini ongoriirsuniiz?

2.10 ALDEHiTLER VE KETONLAR

Aldehitler ve kelonlar. karbonil grubunu iceren bilejjiklerdir. Karbonil grubunda bir
karbon atomu bir oksijen atomuna ikili bagla baglanmi^tir.

2.10 Aklehitler ve Kcionlar 65

\

c=c>;

/

K:ir iniiiil grubu

Aldehitlerde karbonil grubu en az bir kidrojen atoimma ketonlarda ise iki karbon
momma baglanmistir. Aldehillerin genel fortnulunii R sembolunu kullanarak $u $ekil-
de gosterebiliriz.

•o-

R— ( — H
ve ketonlar icjn genel formiil olarak

tr

II

R— (" — R yada R— C — R'

(burada R' grubu R'den tarkli bir alkil grubudur) va/abiliriz.
Aldehit ve ketonlara bazi ornekler a§agida verilmi$iir.

R grubu H de olabilir.

*o'-

ALDEHITLER

KETONLAR

II
H — l — H

o-

II
CH,— C — CH.,

Formaldehit

Winn

•'( I'-
ll
CH — ( ■— H

'O'
!
CH,CH,— C— CH

Asctaldehit

Klil imiil ki'tiin

•'ri-
ll
C„H,— C— H

Benzaldehit

T ' ■

C„H, H

c=c

/ \

H C— H
•P.-

<3

r

CH :

rrafM-Sinnamaldehit

K .1 1 -\iipi

iLimmki liiiiimiiri

l Imln'v nanes
elde edili

inilin
rl

Aldehit ve keionlann. karbonil karbonu etrafindaki gruplar iifgen diizlemsel yapi-
dadir. Karbon atomu sp 2 me1ezle$mi§tir. Ornegin, fonnaldehitte bag acilan asagidaki
"ibidir:

H '2'°

66 B6liim 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

2.1 I KARBOKSiLiK ASJTLER, AMiTLER VE ESTERLER

2.1 IA Karboksilik Asitler

° 9

Karboksilik asitler R — C — O — H gene! formiiliindeki bilcsiklerdir. — C— O — H.
fonksiyonel grubuna karboksil grubu (karbonil + hidroksil) denir.

.6 =

A

R— C yada ROO,H ya da RCOOH — < yada -Col! ya da — COOH

X o-n o- H

Karboksilik asit Karboksil grubu

Karboksilik asil ornekleri; formik asit. asetik asil ve benzoik asittir.

H— C* yada H<i>ll yada HCOOH

O — H

I • ii in ik asit

CH,— ( yada CH,r<)ll yada CH,COOH

6 — H

0^

Asetik asil

yada C«HjCOjH yada QHjCOOH
OH

Ken/oik asit

Formik asil karmcalar tarafindan iiretilen kasmdinci bir sividir. (Kanncanin olusturdu-
gu kasintt. derinin alnna salgiladigi formik asit nedeniyledir.) Asetik asit. sirkenin eksi
tadindan sorumludur. Bu asit sarabin etil alkoliine bazi baktcrilerin etkisi ve etil alko-
liiri hava tarafindan yiikseltgenmesi sonucunda olusur.

2.1 IB Amitler

Amitler RCONH,. RCONHR' ya da RCONR'R" genel formiilundeki bilesjklerdir. Ba$-
Itca ornekleri sunlardir;

CH,< CH,« CH,

MICH, N— CH.

CH,
Asetamit ■ M. nlasetamit - 1 i i . i I asetamit

N — ve NM — azot atomuna bagh siibstituentleri belirtmektedir.

2,l2Nitriller 67

2.1 IC Esterler

Esterler RCO,R' (ya da RCOOR') genel formiilundeki bilesiklerdir.

R— C yada Rt u R ya da RCOOR'

O— R'

I sledei in genel tin miilu

i):
CHj— ( yada CH,((itH(H. ya da CHjCOOCIICII

OCHiCH

Elil awl li I denilen o/el bir ester

Esterler, bir asit ve bir alkolden bir molckiil suyun aynlmasiyla elde edilirlcr. Ornegin:

y O O

* ir /■

CH,— i + MOCH.CH ►CHj— C^ +

OCH,CH,
Asetik asit I I il .ilk. .1 Mil asclal

2.12 NlTRILLER

Nitriller. R— C=N: (ya da R — CN) genel formiiliindeki bilesiklerdir. Nitrilin, kar-
bon ve azotu sp melezlesmistir. IUPAC sistematik adlandinlmasinda halkalt olmayan
nitriller, karsihklan olan hidrokarbonun adina nitril son ckinin eklenmcsiyle adlandin-
lirlar. — C= N grubunun karbon atomuna 1 numara verilir. CH,CN icjn kabul edilen
yaygin ad asetonilril ve CH, = CHCN icin ise akrilonitrildir.

2 1 4 3 2 1

CH,— C=N : CH,CH,CH,— C=N :

I l.iiniilnl liiil.iiiinii il

(asetonitril)

3 2 1 5 4 3 2 1

CH,= CH — C =N : CH, = CHCH,CH,— C - = N =

Propennilril 4-Pentennitril

(akrilonitril)

Halkali nitriller — CN grubunun baglt oldugu halkanin adina karbonitril son ekinin
eklenmesiyle adlandinlirlar. C 6 H S CN icin kabul edilen yaygin ad benzonitrildir.

0^c- N , f>-

Benzenkarbnnitril Siklnheksankarbonitril

( ben/on ilril I

l/izelge 2.3 Organik Bilesiklerin Onemli Siniflan

Ozel

omek

IUPAC adi

Alkan

Etan

Yaygin adr Elan

Aiken

Eten

Eiileiv

Mkin

Etin

Asefilen

Sinif

Aromatik Haloalkan

\lk,,i

l-.U-r

CH,CH, CH : = CH : HC = CH

CH,CH ; C1 CH,CH.OH CH3OCH3

Benzen

Benzen

Kloroeian

Etanol

McinkM
meian

Etil

Etil

Dimciil

kloriir

alkol

etcr

RCH = CH,

Qenel

formula

RH

RCH = CHR
R,C = CHR
R]C = CR 2

RC=CH
RC=CR

ArH

1 orikshonel

c— 11

ve

grubu

c— C

baglari

\ /
C=C

/ \

— c=c —

Aromaiik

halka

RX

C— X=

ROH

ROR

— C— OH — C— O— C—

Bu iidlar IUPAC larafindan da kahul edilmi$tir.

Honksiyonel gruplar

2.13 Organik Bilesiklerin Onemli

SlNIFLARININ OZETl

Organik bilesiklerin onemli simflannin bir Ozeli gizelge 2.3 "te verilmi^tir, Bu fonksi-
yoncl gruplan. daha kanna$ik molekiillerde g6rdugunuz.de bclirleycbilmeniz icin ogren-
melisiniz.

2. I 4 FiZlKSEL OZELLiKLER VE MOLEKULER
YAPI

§imdiye kadar. organik bilesiklerin en belirgin ozelliklcrinden biri olmfiziksei halleri
veya fazian hakkinda eok az bahsettik. Belirli bir maddenin kati, mvi ya da gaz halin-
de mi oldugunu deneysel ealismalanmizda ilk gozlemler olarak not ederiz. Fazlar ara-
si ge^islerin oldugu sicakliklar, yani crime noktalan (eni ve kaynama noktalan (kn) en
kolay olculen H/iksil o/elliklcrdendir. Erime noktalan ve kaynama noktalan organik
bilesiklerin suflastinlmasinda ve belirlenmesinde de yararlidir.

Ornegin. oda sicakliginda ve 1 atm basmcta sivi oldugu bilinen bir organik bilesigi
sL-iik'/ledigimizi diisiinelim. Eger amacladigimiz iiruntin kaynama noklasmi. van
iirunleri ve tepkime kari$irnmdaki coziiciilcrin kaynama noktalanni bilirsek iiruntimuzu
saflastirmak icin basil bir damiimamn yeterli olup olmayacagma karar vcrcbiliriz.

Bir diger durumda uriinumuz kati olabilir. Bu durumda maddeyi kristallendirmeyle
saflastirmak icin erime noktasini ve farkli coziiculerdeki cozuniirliigiinii bilmemi/ ge-
rekir.

68

Simf

Amin

\ldehil

ki Imii

Karbuksilik \sil

Ester

Amil

Nitril

CH,NH,

O

II
CH,CH

o

II

CH.CCH,

CH,COH

O

II
CH.COCH,

CH,CNH :

CH 3 C=N

Metanamin

Etanal

Propanon

Etanoik asii

Metil elanoat

Etanamit

Elamulril

Mclilamin

Aselaldehit

Aseton

Aseiik asii

Metil Metal

Asetamil

Aselonitril

RNH,
R,NH
R,N

II
RCH

II
RCR'

RCOH

RCOR'

II
RCNH,

1

RCNHR'

O

1
RCNR'R"

RCN

1 ..
— C— N—

1 1

»
— C— H

, Y,

— c— c— c—

1 1

II ..
— C— OH

•o-

II .. 1

— c— o— c—

" 1

"o-

II -
— C — N —

1

— C=N:

Hi linen organik bilcsiklerin fiziksel sabhleri, el kilaplarinda ve dtger kaynak kitap-
larda kolayhkla bulunabilir. ' Bu holiimtlu ineeledigimi/ hilesiklerden hazilarmm crime
ve kaynama noktalan C/izelge 2.4'le siralanmislir.

Buna karsjn, ara§tirmalar sirasinda daha onceden bilinmeyen yeni bir bilesjk sentez-
ienebilir. Bu durumlarda. yeni bilesigin safia^tmlmasmdaki basari, onun crime noktasi.
kaynama noklasi ve eozunurliikleri hakkinda dogru lahminler yapmaya baghdir. Bu mak-
roskopik fiziksel ozelliklerin tahmin edilmesi. bu ozelliklerin bagli oldugu, maddenin
en olasi yapisinin vc molekuller ya da iyonlar arasindaki kuwctlcrin bilinniesine daya-
nir, Faz degisjmlerinin oldugu sicakliklar, bu molekuller arasi kuvvetlerin giiciinun bir
belirteeidir.

* Kullantjli iki el kiiahi Haiu&oot of Chemistry: Lange, N. A.. Ed; McGraw-Hill: New York vc CRC
Handbook of Chemistry and Physics: CRC: Boca Raton, FL.'dir.

C-izelge . • Tipik Bilesiklerin Fiziksel Ozellikleri

en kn (°C)

Hilt-sik Yapisi (°C) flat ml

Metan

CH,

-182.6

-162

Elan

C1I.CH

183

88,2

Eten

CH, = CH,

-169

-102

Etin

HC = CH

-82

-84 siibl"

Kloromctan

CH,C1

-97

-23,7

Kloroetan

CH,CH,C1

-138.7

13.1

Elil alkol

CHCHOH

-115

78.5

Asetaldehit

CHCHO

-121

20

Asetik asit

CH,CO,H

16.6

118

Sodyum asetat

CH,CO : Na

324

dec"

Elilaintn

CH,CH,NH,

-80

17

Diciil cter

(CH,CH,) 2

-116

34.6

Elil asctal

CH,CO : CH,CII

-84

77

■ Bu cjzelgede boz =

= bozunur ve stibl = subtimlc$ir

anlamindadir.

69

70 Boliim 2 / Tipik Karbon Bile$ikleri

Enmc nokcasi olijumundc
kullanilan bir alet

A

Molekiil yapisimn 1i/iksd
6/ellikleri nasil
elkilediginin anla;ilmasi
deneysel organik kimvada
nhlnkcit yararhdir.

2.I4A iyon-lyon Kuvvetleri

Bir maddenin erfanc aoktaa, oldukc^i diizenli krital haliylc daha gelisigiizel olan sivi
hali arasinda bir dengc oldugu sicakliklir. Eger, maddc sodyum asetai (QMzelge 2.4) gi-
bi iyonik bir bilesikse, kristal haldc iyonlan birarada tutan kuvvetler. diizenli kristal ya-
pidaki pozitif ve negatif iyonlar arasindaki gihjlii clekirostalik orgii kuvvetlcridir. §ekil
2.6'daki her bir sodyum iyonu negatif yiiklu asetat iyonlan tarafindan ve her bir asetat
iyonu da pozitif sodyum iyonlan tarafindan ^evrilmistir. Krisialin diizenli yapisini par-
calayip sivinin diizensiz acjk yapisina donusiiirmek iftn fazla miktarda isi cnerjisi ge-
rekir. Bunun sonucunda sodyum aseiatin eridigi sicakhk olduk?a yiiksektir, 325°C'dur.
iyonik bilesiklerin kaynama nnktasi olduk^a yiiksektir. oyle ki iyonik organik bilesik-
lerin pek ?ogu kaynamadan once bozunurlar. Sodyum asetat da boyle bir davranis gos-
lerir.

§ekil 2.6 Sodyum ase-

l. inn i i inn-si.

iyon-iyun kuvvetleri

Na*

CH3CO2

2.14 Fiziksel Ozellikler ve Molekiiler Yapi 71

Hesaplanmi| Molekiil Modelleri: Elektrostatik Potansiyel
Haritalan Hakkinda Daha Fazla Btlgi

Karbonat iyonu (§ekil 1.3 1, hidrojen kloriir (§ekil

2.1) ve asagida bulunan aseton (§ekil 2.7) icin olan

renkli kodlanmi? elektrostatik potansiyel haritala-

nm heniiz gbrdiik. Elektrostatik potansiyel barita-

si, hesaplanmis elektron yogunlugu yuzeyinin

(Altbolum 1.12) renkli kodianmi^ bir haritasidir.

Bu kitapta gosterdigimiz elektrostatik potansiyel

modellerinin cogu. bir molckiiliin dSg&k elektron

yogunlugu yiizeyinin (Altbolum 1.12) haritasidir.

Bir molekuliin elektron yogunluk yiizeyi, bir mo-

Ickiildcki elektron yogunlugunun ulasabilecegi yaklasik en fazla uzakligi temsil eden

yiizeydir (bu yiizcye van der Waals yiizeyi de denmektedir). Elektrostatik potansiyel

haritasina bir diger ornek. burada gosterilen dimetil eterinkidir,

Elektrostatik potansiyel haritasinda. molekuliin "distaki" eleklronlan (yani diger
molekuliin elcktronlannn eok kuvvetle cektigi bolgeler mavi renktedir ve bu bolge
ler genellikle molekuliin en pozitif yuklii yerleridir. (Pozitif yiik diger molekullerdcn
elektron eeker.) Molekuliin "di§taki" eleklronlan kuvvetle iten bolgeleri elektrosta-
tik potansiyel haritasinda kinmzi renktedir ve bu bolgeler genellikle negatif yiik bol-
gelerini belirtir. Renk kodlan soyle siralanabilir: mavi (diger molekiilden elektronu
en 90k ceken) ile baslayip kirmiziya (diger molekiilden eleklronlan en az ceken ya
da en fazla iten) kadar giden renkler.

Bir molekulun diisiik elektron yogunlugu yiizeyi icin elektrostatik potansiyel lia-
ritasim gosterdigimizde. sadece molekiiliin genel scklini gostcrmekle kalmayip yii-
zeyindeki yiik dagihmini da gostcrmis oiuruz. Elektrostatik potansiyel modelleri
kullanarak bir molekuliin elektron dagilimini digerininki ile kiyaslayabiliriz ve ase-
ton icin §ekil 2.7 "de gosterdigimiz gibi bir molekuliin diger molekiil elektronlanyla
etkilesmesini ongorebiliriz.

•

Elektron yogunlugu vii/.ev-
leri ve elektrostatik polan-
sivel haritalan.

En pozitif
(En az negatif)

En negatif

2. MB Dipol-Dipol Kuvvetleri

Bircok organik molekiil tarn iyonik degildir. fakal bag elektronlannin diizenli dagilma-
masindan kaynaklanan (Altbolum 2.4) kahci dipol momentlere sahiptirler. Icerdikleri
karbonil grubunun oldukca polar olmasi nedeniyle aseton ve asetaldehit kalici dipolii
olan molekifllere Smelderdir. Bu bilesiklerde molekiiller arasindaki cckim kuvvetlerini
goz oniine getirmek daha kolaydir. Sivi ya da kati halde dipol-dipol ^ekimleri. bir mo-
lekiiliin pozitif ucunun digerinin negatif ueuna gelecek sekilde yonelmesini saglar

$ekil 2.7 Aseton molekiilleri icin elektro-
statik potansiyel modelleri. Bu modellerde ase-
ton molekullerinin, kismen pozitif bolgeleri vie
kisnten negatir bolgelerinin cekimlerine (dipol-
dipol etkile^melerinel gore nasil yonlendikleri
gorulmekfedir.

72 Boliim 2 /Tipik Karbon Bilt$ikleri

2.I4C Hidrojen Baglari

Kiieuk ve kuvveili elektronegaiif atomlara (O. N ya da F) bagli hidrojen aiomlanyla bu
ilir diger elektronegaiif atomlann bag yapmayan elekiron cifileri arasinda oldukca kuv-
vetli dipol-dipol eekimleri olusur. Molcktiller arasi kuvvetlerin bu turiine Udrojn ba-
rn denir. Hidrojen bagi (bag aynsmaenerjisi 4 - 38kJ mol ' arasindadiri normal kovalenl
bagdan daha zaytf ancak a.setonda olusan dipol-dipol elktlesmelerinden daha kuvvetli-
dir.

6-

■z-

-H-

«-
:Z-

II

Hidrojen baglari ve dipol-
dipol vrkiniliTi

Hidrojen liugi (kirmi/i noktalurla gosterilmi$tir)

Z, kuvveili elektronegaiif bir elanenttir ve genellikle oksijen, azot ya daflordttr.

iki bilejjigin de ayni molekul kiillesinde olmalanna karsin, eiil alkoliin kaynama nok-
tasmin (+7K.5 ,:, C). dimeiil eierinkinden ( -24.9°C) yiiksck olmasimn ncdeni hidrojen ba-
gidir, Oksijen atomuna kovalenl bagla bagli hidrojen atomu bulunan eiil alkol
molekulleri birbirleriyle kuvveili hidrojen baglari olusturabilirler.

CH,CH,

.O— H-

*/
^

CH,CH,

Noktali bag bir
hiclrnjen bagidir.
Kuvveili hidrojen
baglari. bir (), N ya
da I atomuna bagli
hidrojeni ulan
molekullerle smirlidir.

Kuvveili elekironegalif bir atoma bagli hidrojen alomu bulunmamasi nedeniyle dimetil
eler molekulleri birbirleriyle kuvveili hidrojen baglari olusiuramazlar. Dimelil elerde mo-
lekiiller arasi kuvvetler zayif dipol-dipol etkilesmcleridir.

Problem 2.17 >

Asagidaki her bir bilesik cjfti ayni (ya da benzcr) molekul kiiilesine sahiptir. Her
bir cifiteki hangi bilesigin kaynama noktasmm daha yuksek olmasini beklersiniz?
Cevaplannizi aeiklaymiz. lalCH.CH-CH^CH.OH veya CH,CH : OCH : CH,. (b)
(CH,)»N veya CH.CHjNHCH,. (c) CH,CH : CH : CH ; OH veya HOCH,CH,CH,OH.

Organik bile^iklerin bir^ogunun crime noktasim etkileyen bir etken de ( polar! ik ve
hidrojen bagina ek olarak), her bir molckiiliin siki istiflenmis olmasi ve esnekliginin az-
hgidir. Simetrik molekiillerin genelliklc anormal yuksek crime noktalan vardir, Ornegin
/cr-butil alkol diger izomerik alkollere kiyasla daha yiiksek erime noktasina sahiptir.

CH,

I
CH — C— OH

CH,

rrr-Bulil alkul
(en 25°Cl

'■'"

CH,

CH,CH,CH : CH : OH CH.CHCHjOH CH,CH,CHOH

If mil alkul
ten-WCl

l/nhiitil alkul
(en-l(18°Cl

. * liuiil alkol
len-114'Cl

Problem 2.18

>■ Propan ya da siklopropandan hangisinin crime noktasmm daha yuksek olacagini
beklersiniz? Cevabmizi aciklaymiz.

2.14 Fiziksel Ozclliklcr vc Molekuler Yapi 73

2.I4D van der Waals Kuvvetleri

Metan gibi polar olmayan molekiillerden olugmug bir maddeyi goz onilne aldigimizda
kaynama noktasi vc erime nokiasinin oldukca diisuk oldugunu goruriiz: sirasiyla
- I82.6°C ve -I62°C. "Metan neden diisuk sicakliklarda erir ve kaynar?" sorusunu sor-
mak yerinc "lyonik olmayan vc polar olmayan metan nasd sivi ya da kati olur?" soru-
sunu sormak daha uygun olacaktir. Bu sorunun cevabmt. van der Waals kuvvetleri | \ a
da London kuvvetleri ya da dagilma kuvvetleri) dcnilcn molekiiller arasi cekim
kuvvetleriyle aeiklayabiliriz.

Bu van der Waals kuvvetlerinin tarn aciklanmasi kuantum mckanigiyle yapilabilir.
Ancak bu kuvvetlcrin nedenini su sckilde goz online getirebiliriz. Polar olmayan bir mo-
lekulde (metan gibi) ortalama yuk dagilimi belli bir zaman arahginda duzgiindiir. Her-
hangi bir anda ise. elektronlann hareketi nedeniyle elcktronlar vc yuk diizgiin olarak
dagilmayabilir Herhangi bii anda elektronlar mnkkiihin bit bsmmda hu.i/ fazla bin
kebilir ve bunun sonucunda gegici kii^iik bir dipoi olusjir (§ekil 2.8). Bir molekuldeki
bu geciei dipol. etrafindaki molekiillerde zit Icekici) dipolleri olusturur. Bir molekuliin
negalif (ya da pozitit") yiiklii kismi diger molekiiliin yakm kismimn elektron bululunu
elkileyerek bu dipolii olusturur. Bu geciei dipoller surekli degisir ancak bunlann olus-
masinin net sonucu olarak polar olmayan molekiiller arasmda cekim kuvvetleri olu^ur
ve bunlann sivi vc kali hallerde bulunmalanni saglar.

van der Waals < London )
kuvvetleri

J J J J

§ekil 2.8 Elektronlann herhangi bir
anda diizgiin olmayan dagilimi sonucun-
da polar olmayan molekullerde olusan
gecici dipoller ve illduklenmis dipoller.

van der Waals kuvvetlerinin biiyiiklugunii belirleyen bir onemli etken alomlardaki
elektronlann bagil polarlanabilme yetenekleridir. Polarlanabilme. elektronlann degi-
M-n elektrik alumna karpltt verebilme becerisidir. Bagil polarlanabilme. elektronlann
gevsek ya da siki tutulmalanna baglidir, Orncgin halojenlerde polarlanabilme
F<CI<Br<l sirasiyla artar. Elektronlan oldukca siki tutuldugu icin flor atomlan ol-
dukca diisiik polarlanabilme gosterir. ^unkii elektronlan cckirdege yakindir. iyol atom-
lan biiyuktiir ve bu nedenle de kolaylikla polarlanabilirler. iyotun degerlik elektronlan
cekirdekten uzaktir. Ortaklasilmamis elektron ciftlcri bulunan atomlar sadece baglayici
ciftleri olanlara kiyasla genellikle daha fazla polarize olabilirler. Bu nedenle bir halo-
jen siibstituenli benzer biiyuklukteki alkil grubundan daha fazla polarlanabilir. Qizclge
2.5 'te bir 90k basit bilesjk i^in van der Waals kuvvetlerinin ve dipol etkilesmelerinin
bagil buyiikliikleri verilmi^tir. Kuvvetli hidrojen baglan olan molekkiiller dt^inda van

£izelge 2.5 Basit Kovalent Bilesiklerde £ekim Enerjileri

(,'ekim Enerjileri

Dipol

<kj mol"

')

Erime

Dipol-

van der

kaynama

Molekul

Moment 'l>i

Dipol

Waals

Noktasi f€>

Noktasi f€)

H.O

1.85

36 J

8.8

I0O

NH,

1.47

14'

15

-78

-33

HCI

1.08

3'

17

-115

-85

HBr

0.80

0,8

22

-88

-67

II

0.42

0.0.1

28

-51

-35

" Budipol-dipot vekimlcrinc hidrojen baglan denir.

74 Bolum 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

\1 ikniuli i kli hn
damilma du/i-nrgi

^oziiniirlukle ilgili nitel
ongariimler yapabilme
becerisi organ ik kimya
laboratuvannda cok
vararlidir.

der Waals kuvvetlerinin dipol-dipol etkilesmelerinden cok daha onemli olduguna dik-
kal ediniz.

Bir sivinin buhar basincmtn sivinin iizerinde bulunan atmosfer basineina esit oldu-
gu sicakliga o sivinin kaynama noktast dcnir. Bu nedenle sivilann kaynama noktalari
basutca ba&hdir ve kaynama noktalari belirli bir baxincta ornegin, I atirfde (ya da 760
torr'da) olarak belirtilir. Bir bilesik I aim basmcta 150°C'da kaymyorsa. basing du^ii-
riildiigunde. ornegin 0,01 torr (vakum pompasiyla koiaylikla ulasilabilen bir basinc) ba-
sincta, oldukca du^iik sicaklikta kaynar. Bir sivi icin verilen normal kaynama noktasi
onun I atm'dcki kaynama noktasidir.

Bir siviyi gaz halinc getirdigimizde bilcsigin molekulleri (ya da iyonlari) birbirle-
rinden bir hayli uzaklasir. Bu nedenle iyonik bilesjklerin cogu kez kaynamadan once
neden bozunduklanni anlayabiliriz. Iyonlari lamamen ayirmak (buharlastirmak) icin ge-
rekli isi enerjisi cok biiyiik oldugundan kimyasal tepkimclcr (bozunmalar) daha once
gerc.eklesir.

Molekuller arasi kuvveilerin cok zayif oldugu polar olmayan bilesjkler 1 atm basinc -
ta bile genellikle diisiik sicakliklarda kaynarlar. Bu her zaman dogru degildir. Heniiz
soz etmedigimiz digcr etkenler de vardir: molekiil kullesi vc molekiil bliyiikliigu etki-
leri. Agir molekuller. sivinin yiizeyinden aynlmaya yeiecek hiza ulasmak icin daha bii-
yfllt isi enerjisine ihtiyac duyarlar. Agir molekiillcrin yuzeyleri daha biiyiik oldugundan
genellikle molekuller arasi van der Waals cckimleri de daha buyuktiir. Bu etkenler. po-
lar olmayan etanm (kn -88.2°C)melana(kn - 1 62°C) kiyasla 1 atm basmcta daha yiik-
sek sicakltkta kaynamasini aciklar, Ayni zamanda. latm'dc. polar olmayan daha agir ve
daha uzun dekan <C|„H :: I molekuliiniin neden +174°C"da kaynadigim da aciklar.

Ayni molekiil kiiilesindeki hidrokarbonlara kiyasla, florokarbonlarin (sadece karbon ve
flor ieeren bilesikler) oldukca diisiik kaynama nokialan vardir. Ornegin. CF, : formiiliin-
deki florokarbon. oldukga yiiksek molekiil agtrligina sahip olmasma ragmen penlandan
(C,H,,| daha diistik sicaklikta kaynar. Bu davramsj afiklayan onemli etken. flor atomla-
nmn, onceden bahseuigimiz, oldukca diisiik olan polarlanabilmesi nedeniyle oldukca kii-
ciik van der Waals kuvvetlerinin olusmasidir. Teflon | ■+- CF.CF. -+■ )n. bkz Altbolum
10. 10] denilen florokarbonun kendisinin yag lama fizelliginden "yapismayan" kizanma la-
valarinin ve hafif rulmanlann yapilmasinda yararlanilir.

2.I4E £dzunurlukler

Maddelerin cozuniirliiklerinin aciklanmasmda molekuller arasi kuvvetler birinci onem-
dedir. Bir kaiinin bir sivida cozunmesi cogu yonlerden katmin erimesine benzer. Kali-
nin diizenli kristal yapisi parcalanir ve cozeltide molekiillcrin (yada iyonlann) gelisjguzel
dagilnni gerceklesir. Qozunme isleminde molekiillcr ya da iyonlar birhirlerinden aynl-
malidir ve her iki degisim icin gcrekli enerji saglanmalidir. Orgii enerjilerini ve mole-
kiillcr arasi ya da iyonlar arasi cckimleri yenmek icin gerekli enerji. coziinen ve coziieii
arasinda olusacak yeni cekim kuvvetlerivle saglamr.

Bir iyonik maddenin cozunmesini ornek olarak goz oniine alalnn. Burada hem brgii
enerjisi hem de iyonlar arasi cekimlcr biiyiikliir. Bu nedenle iyonik bilesikleri ccizebil-
mek icin su vc sadece birkac diger polar coziiciiniin uygun olacagim goriiriiz. Bu cozii-
ciiler. iyonlari hidratize ya da solvalize ederek iyonik bilesikleri cozerler (§ekil 2.9).

Polarhklannin biiyiik olmasi yaninda kiiciik yapilan nedeniyle de su molekiilleri, kris-
tal yiizeyinden aynlmis bagimsiz iyonlari oldukca etkin olarak cevreleyebilirler. Pozi-
tif iyonlar. su molekiillerinin pozitif iyona dogru yonlenmis negatif ucu tarafindan
cevrelenirler, negatif iyonlar da bunun tersine solvatize olurlar. Su oldukca polar ve kuv-

2.14 Fiziksel Ozellikler ve Molekliler Yapi 75

*N A

< A

H

W

h

V ,%

J J
J J

o-

,1 .

/I k . \ k

,*- o i' 1 - - J- 1 - o Ms-

J J

V

vetli hidrojen baglan olusiurabilme yeteneginde oldugu icin dipol-iyon cekim kuvvei-
leri de bilyiiktiJr. Bu kuvveilerin olu§umuyla saglanan enerji kristalin hem orgil enerji-
si hem de iyonlar arasi cekimleri-yenecck kadar buyuktiir.

Qtizuniirliikleri ongormek icin basil bir kurai "benzer benzeri cozer'dir. Polar ve iyo-
nik bilesjkler. polar coziiculerde coziinmeye elverislidir. Polar sivilar genellikle birbir-
leriyle kan$irlar. Polar olmayan kalilar genellikle polar olmayan coziiculerde coziiniirler.
Buna karsin. polar olmayan katilar polar coziiculerde coziinmezler. Polar olmayan sivi-
lar genellikle birbirleriyle kansirlar. fakat polar olmayan sivilar ve polar sivilar "yag ve
su gibi" kansmazlar,

Metanolle su her oranda kanjjabilir: etanolle su, ve propil alkollc su kansjmlan da
boyledir. Biiiiin bu alkollerde alkil gruplan bagtl olarak kiiciiktur ve molekiiller alkana
degil daha cok suya benzerler. Bunlann cozuniirliigunu anlayabilmemiz icin bir diger
etken bunlann birbirleriyle kuvvetli hidrojen baglan olu§turabilmeleridir.

CH,CH, *j
.0.

Hidrojen bagi

5ekil 2.9 lyonik bir
katinin suda coziinmesi.
I'o/ilil ve negatil ivonlann
oldukca polar su molekul-
leri tarafindan hidrasyonu
gorulmektedir. Ivonlann
su molekulleri tarafindan
in bovutlu olarak
kusatilmasi burada iki
bovullu olarak
guMerilmistir.

Yag ve su

Eger alkoliin karbon zinciri uzunsa su icerisinde az cozundiigiinu goriiruz. If) kar-
bon atomundan olusan bir zincire sahip olan desil alkol (asagidaki yapiya bakiniz) su-
da oldukca az coziiniir. Desil alkol sudan cok alkana benzer. Desil alkoliin uzun karbon
zinciri hidrofobiktir (hidro, WOifotrik, korkan ya da sakinan -"sudan sakman" anlamm-
dadir). Molekiiliin daha kiiciik bir kismi olan OH grubu hidrotlliktir. (fiiik. seven ya da
arayan -" su arayan" anlammdadirt. (Diger laraftan, desil alkol. kloroform gibi daha az
polar cozttculerde iyi cozuniir).

Hidrofobik ki-.nn

CH,CH : CH : CH : CH : CH ; CH : CH ; CH : CH ; OH-
Desil alkol

Hidroftlik
y' grup

Uzun alkol zincirleri gibi polar olmayan gruplann, sulu ortamda neden coziinmedik-
leri hidrofobik etki denilen karma$ik bir etkiyle aciklanir. En onemli eikenin sudaki

76 Bbliim 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

Proteinlerin a - sarmal
vapisinda hidrojen baglan

i k i run/ 1 mik i,i 1 1 cizgilerl

(Seklin telif hakki © loving
(Jeis. taraTindan Vuel [>.:
Voet J. Vi. Biochemistry,
2nd ed., Wiley: New York,
1995: p 146'dan almmistir
ve Inn ,mI. i i/inle
kullanilmistir.l

Molekiiller arasi ceklm
kuvvetleri

yeglenmeyen enlropi degisimi oldugu goriilmektcdir. Entropi degis,imleri (Altboliim
3.9) bagil olarak daha duzenli halden daha dii/ensiz hale ya da bunun tersine dcgisjm-
le ilgilidir, Diizenliden diizensize degisjm ycglenirken. diizensizdcn dUzenliye degisim
yeglcnmez. Su tanifindan polar olmayan bir hidrokarbon zincirinin coziilmesi icin su
molekiillerinin zincir etrafmda daha daha duzenli bir yapi olus.turmalan gerekir ve bu
nedenle de bu enlropi degisjmi yeglenmez.

2.I4F Suda Qbzunurliik f 9in ipucjari

Organik kimyacilar genellikle 1(H) mL suda en az 3 g organik bilesik cozundugunde. bi-
lesigi suda coziiniir olarak tanimlarlar. Bir hidrofilik grup iceren — ve bu nedenle de
kuvvelli hidrojen baglan olusmrabilen — bilesjkler icin asagidaki yaklasimlan onerebi-
liriz: Bir ile iic karbon alomlu bilesikler suda cozunur. don ya da be:j karbon atomlu bi-
lesikler sinir durumundadir ve alii ya da daha fazla karbon atomlular cozuninc/.

Bir bilesjk birden fazla hidrofilik grup icerirse bu ongoruler gecerli olmaz. Polisak-
karitler (Boliim 22). proteinler (Boliim 24) ve niikleik asitler (Boliim 25) binlerce kar-
bon atomu icerirler ve bunlann gogu suda fSzSn&r. Bunlar binlerce hidrofilik grup
iccrdiklcri i^in suda cozlinurler.

2.I4G Biyokimyada Molekiiller arasi Kuvvetler

ileride canli organizmalan olusjtitiwi molekiillerin ozelliklerini aynnlih olarak inceleme
t'irsati buldugumu/da hiicrelerin islevlerinde molekiiller arasi kiiwcllerin nasil cok
onemli rol oynadiklarmi gorecegiz. Hidrojen buj-i olofuma, polar gruplann hidrasyo-
nu ve polar olmayan gruplann polar ortamlardan uzakla$ma egilimi. karmasik protein
molekiillerinin en uygun sekli almalanna, bunun sonucunda da biyolojik katalizor ola-
rak inamlmaz etkinlik kazanmalarma neden olur. Aym etkcnler hemoglobin molekiilii-
niin oksijen tasjmak icin gerekli sekli almasma neden olur. Bu etkenler proteinler ve
Itpit denilen molekiillerin hiicrc zan olarak gdrev yapmasini saglarlar. Hidrojen hagla-
n bazi karbohidratlara yuvarlak sekil vercrek, bunlann hayvanlarda gida depolanmasin-
da oldukca etkili olmasmi saglar. Digcr karbonhidratlara ise dogrusal sen bir sekil
vererck, bunlann bitkilerdc iyi hirer yapi bileseni olmasmi saglar.

2.15 ^EKiCl ELEKTRiK KUVVETLERlNiN OZETl

Molekiiller ve iyonlar arasinda olu§an cekim kuvveilerinden simdiye kadar inceledikle
rimiz cizelge 2.6 da ozetlenmistir.

2.16 JNFRARED (KIRMIZI OTESl) SPEKTROSKOPJSl:
FONKSJYONEL GRUPLARIN ReURLENMESI l^lN
BiR ALETLi Y6NTEM

Infrared (JRi speklroskupisi degisik fonksiyonel gruplann bulunup bulunmadigini be-
lirlemede kullanilan basil ve hizli bir alctli tekniktir. Biitiin spektroskopilerde oldugu
gibi IR spekiroskopisi de molekiillerin ya da atomlarm elektromanyetik ismla etkile$-
mesine dayanir, Boliim 9da elektromanyetik lsinin aynntili ozelliklerine deginecegiz.
fakat infrared isjmyla organik molekullerin ctkilesjmini tanimlamaya simdi burada an-
latacaklarinnz yeterli olacaktir.

Infrared isinlan. organik bile^iklerin atomlannin ve atom gruplannin bunlari bagla-
yan kovalent baglar etrafmda anan genlikte titresmelcrine neden olur. (Bazi molekulle-
rin goriiniir. ultraviyole ya da yiiksek enerjili i$inla etkilesuginde gozlenen elektron
uyanmi icin infrared isini yeterli enerjide degildir.) Organik molekullerin fonksiyonel

2.1(1 infrared Spekiroskopisi: Fonksiyonel Gruplann Belirlenmcsi icin Bir Alcili Ybntem 77
(pizelge 2.6 £ekici Elektrik Kuvvetleri

I h kink Kuvveti

Bagi] Kuvveti

Turu

Ornek

Katyon-anyon
(bir krisialde)

Kovalent baglar

jyon-dipol

£ok kuvveili

OrtakhifilmiN eleklron
Kuvveili ( 140-435 kJ mol' ) ciftleri

Orta

Dipol-dipol Ortayla zayrf anm

(hidrojen baglan dahil) (4-38 kJ mol ')

van der Waals

Degi$ken

(»*s-) (*-*)

©

i- »*
-Z: H-

Gecici dipol

Lilyum tlorur kristal drgOsfl
H — H (435 kJ mol ' )
CHj — CH, (370 kJ mol ')
1—1 (KSOkJmor 1 )

Suda Na (bkz. §ekil 2,9)

Meian molekiilleri
arasindaki etkile$meler

gruplan, bagli atomlarm fonksiyonel gruba ozgii diizenlenmesiyle olu$tugundan infra-
red enerjisinin organik molekul larafindan sogurulmasi molekiiliin bclirgin fonksiyonel
grubunda bulunan baglann tipine vc atomlara ozgii bir $ekilde gereekle:jir. Gereekie$en
bu titresjimler. spektrumun infrared kisminm belirli bolgelerindeki IR enerjisinin bile-
sikler tarafindan sogurulmasiyla olu$an kuantlapnis titre$imlerdir.

Bir infrared spektrometresi (§ekil 2.10) bir JR 15m demelini ornek ieinden gecjrerek
ve ornekten cjkan i$im bir kar§ila$trrma ismiyla kar^ilai;iirarak (all§tr. Ornek larafindan

Ejzamanli
motor

■ »
i

Referans

Grafik

kagidi

T

Daraltici

IRKaynagi^

EpamarA

Optik ag

Dedektor

EjZamanli

dQzeKic

§ekil 2.10 (,'ift ism demelli bir infrared ppnfc
trnmetresinin semasi. [Skim}; 1). A.; Holler. F. J.:
Nieman, T. A. Principles of Insturmental Analysis,
5th ed., Saunders: New York, 1998; s 398*den
alinmislir.]

78 Boliim 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

sogurulan hcrhangi bir frekans, 15m dcmetleri arasmdaki farkla goriileeektir. Spektro-
meire, sonuelan. absorbansa karsilik frekans ya da dalga boyu olarak gostcren biT gra-
fik olarak (user.

Bir IR sogurma bandinm (ya da pikinin) ycri. santimclrcnin tersi (cm ' ) olarak 61-
ciilen ve frekansla ilgili birim cinsinden olan dalga sayisiyla ( v ) ya da mikrometre
(fim : eski adi mikron. fj ) olarak olciilen dalga boyuyla (A ) bclirtilir. Dalga sayisi. i$m
demeiinin her santimetresinde dalganin titresim sayisidir ve dalgaboyu. bu titresimlerin
iki tepesi arasi uzakliktir.

1 - 10.000 . . . .

v = — (A, cm olarak I ya da v = — : — (A. pm olarak)
A «■

Kovalent baglar titrc^tiklerirtde. atomlan baglayan minicik yaylar gibi harekci eder-
ler. Atomlar sadece belirli frekanslarda. bu frekanslara "ayarlanmis/' gibi titresim yapa-
bilirlcr. Bu nedenle kovalent bagli atomlann sadece belirli titresim enerji diizeyleri vardir
ve bu diizeyler kuantlasmisiir, Molekiiliin bir titresjm enerji diizcyinden digerine uya-
nlmasi. belirli dalga boyunda ya da frekansta bulunan ve bu nedenle de belirli enerji-
deki iAE = hv oldugundan) lR i^ininin sogurulmasiyla gerceklesir.

Molekiiller degisik sekillerde tilresebilir. Kovalent bagla bagli iki atom, bir yayla
bagli varsayilan atomlann ileri-geri hareketlerinde oldugu gibi, gerilme titresinii yapar.

^smmsiSisu-j

Bir gerilme titre^imi
Uc atom da degisjk gerilme ve biikiilme titresjmleri yapabilir.

A

Simclrik gerilme Asimetrik gerilme

V

z>

A i\

Dilzlem lei hir egllme Diizlem disi bir egilme

titre$imi titre^lmi

(makaslama) (burulma)

Bir IR spektrumunda belirli bir gerilme titresiminin/h-AaHA/ iki elkene bagli olabi-
lir. Bunlar bagli atomlarin kiitlcleri — hafif atomlar agir olanlara kiyasla daha yuksek
frekanslarda tin-eerier — ve ba§m bagil sertligidir. Uclii baglar ikili baglara kiyasla da-
ha sertlirler (ve daha yuksek frekanslarda titresirler): ikili baglar da birli baglardan da-
ha serttirler < ve daha yuksek frekanslarda titresirler). Bu etkenlcrden bazilanni Qizelge
2.7 de gorecegiz. C — H. N — HveO — H gibi hidrojen (hafif bir atom) iceren grup-
larin gerilme frekanslarmin hepsinin. digerlerine kiyasla yuksek frekanslarda olduguna
dikkat ediniz:

2.16 infrared Spektroskopisi: Fonksiyonel Gruplarm Beltrlenmesi tgin Bir Aletli Yontem 79

£izelge 2.7 Gruplarm Belirgin Infrared Sogurmalan

Grup

Frekans
Araligi (cm -1 )

§iddeti°

A. Alkil

C — H (gerilme)
tzopropil. — CH(CH,) 2

ter-BUta, — C(CH 3 ) 3

B. Alkenil

C — H (gerilme)
C = C (gerilme)
R — CH = CH 2

R,C = CH,

(duzlem disi

C — H egilmeleri)

cw-RCH = CHR
trans-RCH = CHR

C. Alkinil

= C — H (gerilme)
C = C (gerilme)

D. Aromatik

Ar — H (gerilme)
Aromatik siibstitiisyon tiirii
(C — H duzlem digi egilmeleri)

Monosiibstiitie

0-Disubstitue

flj-Disiibstitue

p-Disiibstitiie

E.Alkoller , Fenoller ve Karbosilik Asitler

O — H (gerilme)

Alkoller. fenoller (seyreitik cozeltiler)
Alkoller, fenoller (hidrojen bagli)
Karboksilik asitler (hidrojen bagli)

F. Aldehitler, Ketonlar, Esterler ve Karboksilik Asitler
C = (gerilme)

Aldehitler
Ketonlar
Esterler

Karboksilik asitler
Amitler

G. Aminler
N — H

H. Nitriller
C = N

2853-2962

(o

1380-1385

(k)

ve 1365-1370

00

1385-1395

(o)

ve -1365

(k)

3010-3095

(o)

1260-1680

(d)

985-1000

(k)

ve 905-920

(k)

880-900

(k)

675-730

m

960-975

(k)

-3300

(k)

2100-2260

(d)

-3030

k)

(d)

690-710

(cok k)

730 - 770

(cok k)

735 - 770

(k)

680 - 725

(k)

750-810

(cok k)

800 - 860

(cok k)

3590-

-3650

(keskin. d)

3200-

-3550

(genis, k)

2500-

-3000

(genis, d)

1630-

-1780

(k)

1690-

-1740

(k)

1680-

-1750

(k)

1735-

-1750

(k)

1710-

- 1780

(k)

1630-

-1690

(k)

3300-

-3500

(o)

2220-

- 2260

(o)

" Kisaltmalar: k = kuvvetli, o = orta, z = zayif, d = degisken. - = yakla§ik

80 Boliim 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

GRUP BAG FREKANS ARALIGI (cm' 1 )

Alkil C — H 2853-2962

Alkol O — H 3590-3650

Amin N — H 3300-3500

U9IU baglann ikili baglardan daha yiiksek frekanslarda titre§im yaptigina diktat ediniz.

BAG FREKANS ARALIGI (cm" 1 )
C = C 2100-2260

C = N 2200-2260

C = C 1620^1680

C = 1630-1780

Oldukga basit bilesiklerin spektrumlannda bile bir 50k sogurma piki bulunur.

Biitiin molekUler titresjmler IR enerjisinin sogrulmasina neden olmaz. IR enerjisi-
nin sogurulmasiyla titre$im olmasi i$in , titre$im oldugunda molektilun dipol momen-
tinde degi$iklik olmahdtr. Bu nedenle metamn dort hidrojeni simetrik olarak titresjiginde.
metan IR enerjisi sogurmaz. Eten ve etinin karbon-karbon ikili ve u^lu bagiannin si-
metrik titres,imleri de IR i§irumn sogurulmasina yol a§maz.

Belirli bir IR spektrometresi tarafindan bk;ulen bolgenin di§inda da titresjme yol a?an
sogurmalar olabilir ve aynca, titres,ime yol acan sogurmalar, piklerin list iiste cakisaca-
gi sekilde birbirlerine yakin olabilir.

Diger etkenler sogurma piklerinin daha fazla olmasina yol a9abilir. Temel sogurma
bandlannm katlan (harmonikleri) IR spektrumlannda olduk9a azalmis. §iddette olmala-
nna kar§in gorulebilirler. IR spektrumlannda, birlesme bandlan ve fark bandlan deni-
len bandlar da gorulebilir.

IR spektrumlarinin cok fazla pik icermesi nedeniyle iki farkh bile§igin ayni IR spekt-
rumu olmasi olasihgi 90k kti^uktur. Bir IR spektrumunun, bir bile§igin "parmak izi" ol-

§ekil 2. 1 I Oktanin IR
spektrumu (IR spektrum-
lannda piklerin genellikle
% gecjrgenlik cinsinden
olculdiigiine dikkat ediniz.
Burada 2900 cm ' 'deki
% 10 gecugenligi olan
pikin absorbansi, A,
0,90'dir).

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10

— -L~

\ f

-A—
r

-r~ i ~

~~l^

1

1 A

7^

^U

Y±r

V

\ \

'

1

|

CH 3 (CH 2 ) 6 CH 3

~~ [

CH 3
(C-He

gilmesi

\ —

1)

-CH 2 -

i

^H 3

if-<

JH.2—

(C-

-Hegilr

nesi)

(C-Hj

1

[erilme

1

ii) (C

1

-H gen

Imesi)

1

1 1

1

1

1

4000 3600 3200 2800 2400

2000 1800 1600
Dalga sayisi (cm" )

400 1200 1000 800 650

as

2.16 infrared Spektroskopisi: Fonksiyonel Gruplann Belirlenmesi Ljin Bir Aletli Yontem 81

2000 1 800 1 600
Dalga sayisi (cm -1 )

§ekil 2.12 Metil ben-
zenin (toluen) IR spektru-
mu

dugunun soylenmesinin nedeni budur. Bu ytizden. eger lR spektrumlan farkh iki saf or-
ganik bilegik ornegi varsa bunlarm farkh bilegik olduklan kesindir. Aym TR spektrumu-
nu verirlerse bu bilegikler aym bilesjktir.

Becerili bir yorumlayici icin, IR spektrumlan biles,iklerin yapilan hakkinda cok faz-
la bilgi icerirler. §ekil 2.11 ve 2.12'de oktan ve metil benzen (yaygin adi toluen) icin
verilen spektrumlardan elde edilebilecek bilgilerden bazilan gosterilmi§tir. IR spektrum-
lannin tarn yorumlanmasini saglayacak becerileri geli§tirmek icin burada ne zamammiz
ne de yerimiz vardir. Ancak, bilegikteki beliigin fonksiyonel gruplann titresjmleri so-
nucunda IR spektrumunda olu§an sogurma piklerinin nasil tanmacagini ogrenecegiz. Sa-
dece bunu yapmakla, IR spektrumlanndan elde edecegimiz bilgileri Boliim 9'da NMR
(niikleer manyetik rezonans) ve kittle spektrumlanndan elde edecegimiz bilgilerle bir-
likte degerlendirebilecegiz.

§imdi tR spektrumlanmn yorumlanmasinda Cizelge 2.7'deki verilerin nasil uygula-
nacagim gbrelim.

2. 1 6 A Hidrokarbonlar

BiitLin hidrokarbonlar karbon-hidrojen gerilme titre§imlerine iliskirj 2800-3300-cirf 1
arahginda sogurma pikleri verirler. tR spektrumlanmn yorumlanmasinda bu pikleri kul-
lanabiliriz. Cunkii, pikin tarn yeri C — H baginin kuvvetine (ve sertligine) ve bagin bu
ozelligi de hidrojenin bagli oldugu karbonun melezlesme haline baglidir. sp Melezlej-
mis_ karbona bagli C — H baglan en kuvvetli ve sp 1 melezle§mis karbona bagli olanlar
ise en zayiftir. Bag kuvveti sirasi §oyledir:

sp > sp 2 > sp 3
Bu aym zamanda bag sertligi sirasidir.

sp Melezlesmi§ karbon atomlanna bagli hidrojen atomlannm karbon-hidrojen ge-
rilme pikleri en yiiksek frekanslarda, yaklasik 3300 cm' 1 "dedir. Bu nedenle uc alkinle-
rin =C — H gruplan bu bolgede pik verir. 1-Heksinin asetilenik C — H baginin
sogurmasim, §ekil 2.13'de, 3320 cm" ''de gorebiliriz.

sp 1 Melezlesmis karbon atomlanna bagli hidrojen atomlanmn karbon-hidrojen ge-
rilme pikleri 3000-3100 cm" 1 bolgesinde ortaya cikar. Bu nedenle alkenil C — H grup-
lan bu bolgede sogurma piki verirler. 1-Heksenin spektrumunda (§ekil 2.14) alkenil

82 Bolum 2 / Tipik Karbon Bile§ikleri

§el<il 2. 1 3 1-Heksinin
IR spektrumu. (Sadtler
Research Laboratories,
Inc., Philadelpliia'dan Ma-
le alinan spektrum.)

■e

o

30 40

4000 3500 3000 2500 2000

800 1600 1400
Dalga sayisi (cm )

1200

C — H sogurma pikini 3080 cm -1 'de ve metilbenzenin spektrumunda (§ekil 2.12) aro-
matik hidrojen atomlannin C — H sogurmasini 3090 cm" p de gorebiliriz.

sp* Melezle§mi§ karbon atomlanna bagli hidrojen atomlannin karbon-hidrojen ge-
rilme bandlan dfisuk frekanslarda, 2800-3000-cm" 1 bolgesinde ortaya gikar. Oktanin
(§ekil 2.11), metilbenzenin (§ekil 2.12), 1-heksinin (§ekil 2.13) ve 1-heksenin (Sekil
2.14) spektrumlannda metil ve metilen sogurma piklerini gorebiliriz.

Hidrokarbonlar IR spektrumlannda karbon-karbon bag gerilmesi sonucunda olu§an
sogurma pikleri de verirler. Karbon-karbon birli baglari normalde 50k zayif pikler ver-
diklerinden bunlann yapi belirlenmesinde cok az yaran vardir. Buna karsm karbon-kar-
bon coklu baglari daha yararli pikler verirler. Karbon-karbon ikili baglari 1620-1680
cm" 1 bolgesinde ve karbon-karbon uclii baglari 2100 ile 2260 cm" 1 arasinda sogurma
pikleri verirler. Bu sogurmalar genellikle kuvvetli degildir ve ikili ya da uclii bag simet-
rik olarak siibstitiie oldugunda bu pikler olusmazlar (titresjm sonucunda dipol moment-
te degisnie olmadigindan). Benzen halkasinin karbon-karbon baglannin gerilmeleri,
genellikle 1450-1600-cnf' bolgesinde belirgin keskin pik gruplan verir.

Alkenlerin karbon-hidrojen egilme titresjmlerinin yol actigi sogurmalar 600-1000
cm" 1 bolgesinde gSriiniir. Bu piklerin tarn konumlan, ikili bagin substitiisyon seklinin
ve konfigurasyonunun belirlenmesinde kullanilabilir.

fekil 2.14 1-Heksenin
IR spektrumu. (Sadtler
Research Laboratories,
Inc., Philadelphia'dan izin-
le alinan spektrum.)

<

800 1600 1400
Dalga sayisi (cm)

200

2.16 infrared Spektroskopisi: Fonksiyonel Qruplann Belirlenmesi igin Bir Aletli Yontem 83

Monosiibstitiie alkenler 905-920 ve 985-1000 cm" 1 bolgelerinde iki kuvvetli pik
verirler. R 2 C = CH 2 tiiriindeki disubstitiie alkenler 880-900 cm "' arahgmda kuvvetli
bir pik verirler. ci.?-Alkenler 675—730 cm" 1 bolgesinde bir ve f/'aro-alkenler de 960 ile
975 cm" 1 arasinda bir sogurma piki verirler. Karbon— hidrojen egilme titre^imleri icin
olan araliklar, ikili bagin karbon atomlannin biri iizerinde elektron salan ya da elektron
ceken siibstituent (alkil grubu di§inda) bulunup bulimmadiginrn anla§ilmasinda kullani-
lir. Ikili bagin bir karbon atomunda elektron salan ya da elektron ceken siibstituentler
bulundugunda, egilme sogurma pikleri yukanda verilen bolgelerin di§ina kayar.

2.I6B Diger Fonksiyonel Gruplar

Infrared spektroskopisi bize, bir molekiilde belirli fonksiyonel gruplann olup olmadigi-
nin hizh ve basit olarak belirlenmesi amaciyla cok degerli bir yontem saglar. IR spekt-
rumlannda belirgin sogurma piki veren onemli bir fonksiyonel grup karbonil

grubudur C=0- Bu grup aldehitlerde, karbonlarda, esterlerde, karboksilik

asitlerde, amitlerde ve benzerlerinde bulunur. Biittin bu gruplann karbon-oksijen ikili
bag] gerilme frekansi 1630 ile 1780 cirr 1 arasmda kuvvetli bir pik verir. Pikin tarn ye-
ri aldehit mi, keton mu, ester mi veya ne olduguna baghdir. Bu konumlar a§agida gos-
terilmistir ve bu bile§ikleri ilerideki bo'lumlerde inceledigimizde karbonil sogurma
piklerinden daha aynntili bahsedecegiz.

Fonksiyonel gruplann
belirlenmesinde IR
oldukca yararli bir aractir.

R— C— H

Aldehit
1690-1740 cnr'

R— C— R

Keton
1680-1750 cm- 1

O

II
R— C— OH

Karboksilik asit
1710-1780 cnr 1

O

R-

R— C— OR

Ester
1735-1750 cm'

NH,

Amit

1630-1690 cm 1

Alkollerin ve fenollerin hidroksil gruplan O — H gerilme sogurmalan nedeniyle
IR spektrumlannda kolayhkla taninir. Bu baglar bize hidrojen bagi (Altbb'liim 2.14 C)
hakkinda da dogrudan kanit sunar. Eger alkol ya da fenol CC1 4 icerisinde oldukca sey-
reltik cozelti halinde bulunuyorsa, — H sogurmasi 3590-3650 cm "' bolgesinde kes-
kin bir pik olarak gerceklesir. Oldukca seyreltik cbzeltide ya da gaz fazinda molekiiller
birbirlerinde 50k uzakla§mi§ olduklanndan molekiiller arasi hidrojen baglari olu§maz,
3590-3650 cm -1 bolgesindeki keskin pik bu nedenle "serbest" (biraraya gelmemi§) hid-
roksil gruplanndan dolayidir. Alkol ya da fenoliin derisiminin artinlmasi keskin pikin
3200 -3550 cm -1 bolgesinde genis. bir banda doniismesine yol acar, Bu sogurma OH
gruplarmin molekiiller arasi hidrojen baglanyla birle§meleri nedeniyledir. Siklohekso-
noliin seyreltik ve derisik cb'zeltilerinin iR spektrumlanndaki (§ekil 2.15) hidroksil so-
gurmalan, bu etkilere ornek olarak verilmis.tir..

Karboksilik asit grubu da IR spektoskopisiyle belirlenebilir. §ekil 2.16 propanoik
asidin iR spektrumunu gbstermektedir.

1° ve 2° aminierin oldukca seyreltik cozeltileri de serbest N — H gerilme titresim-
lerinden kaynaklanan keskin piklerini 3300 -3500 cm" ' bolgesinde verirler. Birincil amin-

84 Boliim 2 / Tipik Karbon Bile§ikleri

§ekil 2. 1 5 (a) Seyreltik cozeltideki sikluheksanin
IR spektrumu, bir "serbest" (hidrojen bagh
olmayan) hidroksil grubunun keskin sogurmasini
3600 cm" 1 'de gostermektedir. (b) Derisik dizcltideki
sikloheksanoliin IR spektrumu, hidrojen bagi
nedeniyle 3300 cm" 1 'de genis bir hidroksil grubu
sogurmasi gostermektedir. (Silverstein, R. M.;
Webster, F, X. Spectrometry Identification of
Organic Compounds. 6th ed., Wiley: New York,
1998; s 89'dan almmistir.

(cm" 1 )
4000 3000 400Q 3000

-e

o

n

'

m

Ml

u.u

I

0.2

0.4

\

p-best* -

"b

0.6

A

0.8

1.0
1.5

2.5 3
(a)

1 1

1 I

■

Ml

N

i

f

/

\

Serbesl

\

\

/

/

/

B

Molekiiller arasi
hidrojen bagli -

</im)

2.5 3
(b)

ler iki keskin pik; ikincil aminler ise sadece bir pik verirler. Uciinciil aminlerin N
bagi olmadigindan bu bolgede sogurmalar yoktur.

H

RNH 2

1° ainiii

3300-3500 cm" 1

bolgesinde iki

pik

R 2 NH

2° ii in in

3300-3500 cm 1

bolgesinde bir

pik

Hidrojen bagi, birincil ve ikincil aminlerin N — H gerilme piklerinin genistemesine yol
a9ar. Amitlcrin NH gruplan da benzer sogurma pikleri verirler.

§ckil 2.16 Propanoik
asitin ifrared spektrumu.

4000 3600 3200

600

Dalga sayisi (cm ')

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Ek Problemler 85

Hidrokarbonlar

Alkanlar

Atkenler

Alkinler

Aromatik hidrokarbonlar

Doymus/doymami§ bile$ikler

Alkil gruplan

Elektronegatiflik

Polar kovalent bag

Dipol moment

Fonksiyonel gruplar

Fiziksel ozellikler

Molektiller arasi kuvvetler

iyon-iyon kuvvetleri

Dipol-dipol kuvvetleri

Hidrojen baglari

van der Waals kuvvetleri

Hidrofilik gruplar

Hidrofobik gruplar

Cdziiniirliik

Erime noktasi

Kaynama noktasi

Elektrostatik potansiyel haritalan

Infrared spektroskopisi

Altboliim 2.2

Altboliimler 2.2A ve 2.4A

Altboliim 2.2B

Altboliim 2.2C

Altboliim 2.2D

Altboliim 2.2

Altboliim 2.5

Altboliimler 1.4 ve 2.3

Altboliim 2.3

Altboliim 2.3

Altboliim 2.5

Altboliim 2.14

Altboliim 2.14G

Altboliim 2.14A

Altboliim 2.14B

Altboliimler 2.14C, 2.14F ve 2.14G

Altboliim 2.14D

Altboliim 2.14E

Altboliim 2.14E

Altboliimler 2.14E ve 2.14F

Altboliim 2.14A

Altboliimler 2.14A ve 2.14D

Altboliimler 1.8 ve 2.14B

Altboliim 2.16

2.19 A§agidaki bile§iklerden her birini bir alkan, alken, alkin, alkol, aldehit, amin vb.
olarak siniflandinniz

EK PROBLEMLER

(a)

O

(b) CH 3 -C=CH

OH

(O

(e)

(f)

(karanfil yagindan elde edilir)

CH 3 (CH 2 ) 7n ^(CH 2 )i 2 CH 3

H H

(karasinegin tinsel cekicisi )

* Yddizla L§aretlenmi§ problemler "foziilmesi daha zor olan problemler"'dii.

86 Bolum 2 / Tipik Karbon Bile§ikleri

2.20 Asagidaki bilesiklerin her birindeki fonksiyonel gruplann hepsini belirleyiniz

(a)

HO

Vitamin D,

(b) ^°- C - CH 2^^C CH O

" N X c / CH ?

/ \ H

H 2 N H

O

(c) <t^)VCH 2 — CH— NH 2 AmFetamin

CH,

Aspartam

Kulesterol

Hiyarlarda bulunan
bir hamambocegi kovucusu

O O I

Sentetik bir
hamambocegi kovucusu

2.21 C 4 H 9 Br formulune sahip dort alkil bromiir vardrr. Bunlann yapi formiillerini ya-
ziniz ve her birini birincil, ikincil ya da ucuneul alkil bromur olarak simflandi-
nniz.

2.22 C 4 H 10 O formiiliinde yedi izomerik bile§ik vardir. Bunlann yapilanm yaziniz ve
her bir bilesigi fonksiyonel grubuna gore siniflandinniz.

2.23 C 3 H 6 formiiliindeki dort bile§igin yapi formiillerini yaziniz ve her birini fonk-
siyonel grubuna gore siniflandinniz.

2.24 Asagidaki alkolleri birincil, ikincil ya da iicunciil olarak siniflandinniz:

Ek Problemler 87
OH

(a) (CH 3 ) 3 CCH 2 OH (d)

(b) CH,CH(OH)CH(CH 3 ) 2

(c) (CH 3 ) 2 C(OH)CH 2 CH 3 ( e ) ( Y~ OH

2.25 A§agidaki aminleri birincil, ikincil ya da iiciinctil olarak siniflandmmz:

(a) CH 3 NHCH(CH 3 ) 2 (e) HN /

(b) CH 3 CH 2 CH(CH,)CH 2 NH,

(c) (CH 3 CH,) 3 N

(d) (C 6 H 5 ) 2 CHCH 2 NHCH 3 < f > ( N — \

2.26 Asagidakilerden her birinin yapisal formuliinu yaziniz:

(a) C 4 H l0 O formiiliine sahip iic eter

(b) C 4 H s O formiilune sahip iic birincil alkol

(c) CjHgO formiiliine sahip bir ikincil alkol

(d) C 4 H 8 formiiliine sahip bir uciinciil alkol

(e) C 3 H 6 2 formulune sahip iki ester

<f) C 5 H,,Br formiiliine sahip dort birincil alkil halojeniir

(g) C 5 H H Br formiiliine sahip tic ikincil alkil halojenur

(h) C 5 H n Br formiiliine sahip bir uciinciil alkil halojenur

(i) C 5 H| O formiiliine sahip iic aldehit

(j) C,H in O foimulune sahip iic keton

(k) C,H S N formiilune sahip iki birincil amin

(1) C 3 H 9 N formiiliine sahip bir ikincil amin

(m) C 3 H 9 N formulune sahip bir iicunciil amin

(n) C 2 H 9 NO formiiliine sahip iki amit

2.27 Asagidaki ciftlerdeki hangi bilesigin kaynama noktasi daha yiiksektir? Cevabi-
nizi aciklayimz.

(a) CH 3 CH 2 CH,OH ya da CH 3 CH 2 OCH 3

(b) CH.CH.CH^OH ya da HOCH,CH,OH

O

OH

(g)/^—^OH yada

,0

o

(h) Heksan, CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 veya nonan, CH 3 (CH 2 ) 7 CH 3

(i) /= yada )=0

88 Boliim 2 / Tipik Karbon Bilesikleri

2.28 Problem 2.27 deki a,c,d,e,g ve t cifflerindeki her bir bile§igin digerinden farkli-
ligini belirleyecek ba§lica IR sogurma bandlarmi ongoriiniiz.

2.29 C 3 H 7 NO formulunde dort amit vardir. (a) Yapilarmi yazimz. (b) Bu amitler-
den birinin erime ve kaynama noktasi diger uctinden oldukca dusUktiir. Bu amit
hangisidir? Cevabinizi aciklayiniz.

2.30 Asagida gdsterilen genel yapidaki halkali bilesMere laktonlar denir. Laktonda
hangi fonksiyonel grup vardir.

Q

O

2.31 Hidrojen floriirtin dipol momenti 1,82 D: kaynama noktasi 19,34 °C dur. Etil flo-
rtiriin (CH 3 CH 2 F) tamamen aym dipol momenti ve daha biiyiik molekiil kiitlesi
olmasina karsm kaynama noktasi -37,7 °C dur Aciklayimz.

2.32 A§agidaki coziiciilerden hangisi iyonik bile§ikleri cozebilir?
(a) sivi S0 2 (b) sivi NHj (c) benzen (d) CC1 4

2.33 Kama - kesikli kama - cizgi gosterimini kullanarak a§agidaki molektillerden her
birinin uc boyutlu formiilunu yaziniz. Eger molekiiliin net dipol momenti varsa
yonunu okla, -I — ► , belirtiniz. Eger net dipol momenti yoksa bunu da belirtiniz.
(Bu tur basit problemlerde C — H bagimn kiiciik polarligini ihmal edebilirsiniz)

(a) CH 3 F (c) CHF 3 (e) CH 2 FC1 (g) BeF, (1) CH,OH

(b) CH 2 F 2 (d) CF 4 (f) BC1 3 (h) CH,OCH 3 (i) CH 2

2.34 A§agidaki molekulleri gozden geciriniz: (a) dimetil eter, (CH 3 ) 2 0, (b) tri-
metilamin, (CH 3 ) 3 N, (c) trimetilbor, (CH 3 ) 3 B ve (d) dimetil berily urn (CH 3 ) 2 Be.
Her bir molekiiliin merkez atomunun (O, N, B ya da Be) melezlesjne halini be-
lirtiniz, merkez atomundaki bag acilanmn ne kadar olacagim soyleyiniz ve mo-
lekiiliin dipol momenti olup olmayacagini aciklayimz.

2.35 Bu aciklamayi irdeleyiniz: polar bir molekiil icin polar baglann bulunmasi ge-
reklidir, ancak bu gereksinim yeterli degildir.

2.36 Crixivamn biitiin fonksiyonel gruplanni belirtiniz. (Crixivamn yapisi bu bolumiin
ba§mda gosterilmistir).

2.37 Propanoik asitin IR spektmmu (§ekil 2.16) karboksilik asit fonksiyonel gru-
bunun hidrojen bagh O — H gerilme sogurmasmi gostermektedir. Iki propano-
ik asit molekiiliiniin hidrojen bagiyla nasil dimerle§tigini gosteren yapilan
yazimz.

: 2.38 C 4 H 6 molekiil formulundeki iki izomerin yapilan simetriktir. CC1 4 (polar olma-
digi igin kullarulmigtir) icerisinde seyreltik cozeltide her iki izomerin infrared
spektrumlannda 3600 cm H bolgesinde sogurma yoktur. izomer A'nin yaklasik
3080, 1620 ve 700 cnT 1 de sogurma bandlan vardir. izomer B'nin ise 2900 cm '
bolgesinde ve 1780 cirf'de bandlan vardir. A icin bir ve B icin iki olasi yapi
oneriniz.

* 2.39 Eger iki siibstitiient halka iskeletinin aym tarafindaysa cis. zit tarafindaysa trans
(bu terimler 1 ,2-disiibstitue alken izomerlerinde kullamlan terimlerle aynidir) ola-

Ek Problemler 89

rak adlandinlir. 1,2-Siklopentandioliin (5 atomlu halkasi ve iki komsu karbonda
biri cis digeri trans olan iki izomer bile§ik) steroizomerlerini goz oniine alimz.
CC1 4 i9inde olduk9a seyreltik fozeltide her iki izomerin yakla§ik 3626 cm"' de
infrared sogurma bandi olmasina karsm 3572 cm" 1 de sadece bir izomerin ban-
di vardir. (a) Siklopentan halkasinm diizlemsel oldugunu (bu konunun ayrin-
tisi ileride incelenecektir) dusiinuniiz ve kama-kesikli kama yontemini kullanarak
OH gruplarmi gosteren iki izomerik yapiyi fiziniz. (b) Hangi izomerin 3572
cm -1 bandi oldugunu belirleyiniz ve nedenini a§iklayimz.
*2.40 C bile§igi asimetriktir, molekiil formula C 5 H| ( ,0'dur, iki metil grubu ve bir 3°
fonksiyonel grup igermektedir. 3200-3550-cirr 1 bolgesinde genis. bir infrared
sogurma bandi vardir ve 1620-1680-cm" 1 bolgesinde sogurma bandi yoktur.
(a) C 19m bir yapi oneriniz (b) Onerdiginiz yapinm steroizomerleri olabilir mi?
Olabilirse kama-kesikli kama yontemini kullanarak steroizomerlerin yapismi 9i-
ziniz.

C 4 H 8 2 molekiil formiilunti goz oniine alimz.

1. Molekiil formulu C 4 H a 2 olan en az 15 farkb bile§igin yapilarim yazimz.

2. Bu yapilardan en az biri ifin cizgili formiil, siki§tinlmi§ formiil, gizgi-bag formu-
lu ve tarn U9 boyutlu formiil yontemlerini kullanarak brnekler yazimz. Bu yontem-
lerden birini diger yapilan gostermede kullammz.

3. Yazdiginiz yapilar arasmdan dort farkli fonksiyonel grubu belirleyiniz. Bunlan ife-
ren yapdar iizerinde bu fonksiyonel gruplan haika icerisine alimz ve adlandirmiz.

4. Bu fonksiyonel gruplan i9eren dort bilesjgin farklihgini belirlemede kullamlabile-
cek yakla§ik IR sogurma frekanslarmi ongbrtiniiz.

5. Yazdiginiz 15 yapidan herhangi birinde formal yiikii sifirdan farkli atomlar varsa.
bunlann formal yiiklerini ve molekiiliin toplam yiikiinii belirtiniz.

6. Bu bitesiklerden her birinin saf orneginde olasi molekiiller arasi kuvvet turlerini be-
lirleyiniz.

7. Yazdiginiz yapilardan besini sefiniz ve bunlan kaynama noktalanmn artisina gore
siralaymiz.

8. Molekiiller arasi kuvvetleri ve polariteleri temel alarak. kaynama noktasi sirasini
a9iklaymiz.

Ogrenme Grubu

PROBLEMLERi

Organik Tepkimelere Giri§;
Asitler ve Bazlar

Protonlara Mekik Dokutmak

Karbonik anhidraz enzimi (bir biyolojik katalizor) kanin asitligini (veya pH'sini) ve kana
ili§kin fizyolojik ko§ullan duzenler. Karbonik anhidrazin katalizledigi tepkime sudun

HCO3- + H- *=* H 2 CO, *=

Karbonik
anhidraz

H,0+C0 2

Ornegin birinin nefes ali§ hizi onun bagil kan asitliginden etkilenmektedir. Yiikseklere
cikan dagcilar yukseklik hastaligim onlemek icin bazen, Diamox adli bir ilac (yapist
yukandaki fotografta verilen aselazolamit) alirlar. Diamox, karbonik anhidrazi inhibe
eder ve bu da kan asitligini arttinr. Kan asitligindeki bu artis nefes almayi uyanr ve
boylece yukseklik hastahgina yakalanma olasihgini azaltir.

90

Karbonik anhidraz

Bir onceki sayfada yer alan toplam tepkime acik bir
asit-baz tepkimesidir, £unku bu tepkimede yer alanlar
asitler ve bazlardir. Karbonik anhidrazin bu tepkimeyi nasil
katalizlediginin aynntilan (tepkime mekanizmasi) enzim
icinde meydana gelen asit-baz basamaklannin da bilin-
mesini gerektixir. Bu aynntiiar daha sonra bu bolumde yer
alan ". . . Karbonik Anhidrazin Kimyasi" baglikh kutuda
verilmi|tir. §imdilik mekanizmadaki bu basamaklann,
asit-baz kimyasinin iki islevsel tanimim icerdigini soyle-
mekle yetinelim. Birincisi Br0nsted-Lowry asit-baz
tanimidrr, digeri ise Lewis tanimj. Bu bolumde her iki tanimi
da ele alacagiz ve organik ve biyokimyanin anlasdmasinda
her ikisinin de onemli oldugunu goreceksiniz.

3.1 TEPKiMELER VE MEKANiZMALARI

Gercekte tiim organik tepkimeler dort sinifin birinde yer alrr: Bunlar yer degi§tirmeler,
katdmalar, aynlmalar veya $evrilmelerdk,

Yer degiijtirmeler alkanlar, alkil halojeniirier gibi doymus. bile§iklere ve aromatik bi-
le§iklere (doymamis, olsalar daj ozgii tepkimelerdir. Bir yer degistirmede, bir grup bir
digerinin yerine geger. Ornegin, metil kloriir sodyum hidroksitle metil alkol ve sodyum
klorilr vermek Cizere tepkimeye girer:

H 3 C— CI +Na + OH"

H,0

► H 3 C — OH +Na Cl"

Bir yer degi§tirme tepkimesi

Bu tepkimede sodyum hidroksitten gelen hidroksit iyonu metil kloruriin kloru yerine
gecer. Boliim 6'da bu tepkimeyi aynntilanyla ele alacagiz.

Katilmalar coklu bagh bile§iklere ozgiidiir. Eten, ornegin bromla bir katilma tepki-
mesi verir. Bir katilmada katilan reaktifm tiim kisimlan ihiinde yer ahr; iki molekul bir
molekule ddnu$iir.

H H

\ /

C=C

/ \

H H

+ Br— Br

CCl.

H H
I I
-> U—C—C—K

Br Br
Bir katilma tepkimesi

Aynlmalar katilmalann tersidir. Bir aynlmada. bir moleki'd bir ba§ka kii^iik mole-
kiiliin elemanlarim yitirir. Aynlma tepkimeleri, bize ikili ve iiflu bagh biles,iklerin el-
deleri icin bir yontem verir. Ornegin, Boliim 7'de alkenlerin eldesinde kullamlan
dehidrohaiojenleme adinda onemli bir aynlma tepkimesini ogrenecegiz, Dehidrohalo-
jenlemede. sozciikten de anla§ildigi gibi, hidrojen halojeniiriin elemanlan cikartihr. Bir
alkil halojeniir alkene doniisur:

H H
I
H— C— C— J

H

H

KOH

\ /

(-HBr) /

H Br H

Bir aynlma tepkimesi

H

fepkimeler ve
Mekanizmalan

3.2 Asit-Baz
Tepkimeleri

3.3 Baglarm Karbona
Heterolizi:
Karbokatyonlar ve
Karbanyonlar

3.4 Tepkimelerin
Gosteriminde Egri
Oklarin Kullammi

3.5 Asitlerin ve
Bazlarin Kuvvetleri: K„
vepA',,

3.6 Asit-Baz
Tepkimelerinin
Sonucunu Ongorme

3.7 Yapi ve Asitlik
Arasindaki lii.ski

3.8 Enerji Degisimleri

3.9 Denge Sabiti ve
Standart Serbest Enerji
Degisimi, AG",
Arasindaki lliski

3.10 Karboksilik
Asitlerin Asitligi

3.11 Cozikiinun Asitlik
l zerine Etkisi

3.12 Bazlar Olarak
Organik Bilesikler

3.13 Bir Organik tep-
kimenin Mekanizmasi

3.14 Susuz Cozeltilerde
Asitler ve Bazlar

3.15 Asit-Baz
Tepkimeleri ve
Doteryum ve Trityum
Etiketli Bilesiklerin
Sentezi

91

92 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

Bir cevrilmede. molekiilii olugturan kisimlar yeniden diizenlenir. Ornegin as_agidaki
alkenin kuvvetli bir asitle lsitihnasi diger bir izomerik alkenin olu§umuna yol acar.

CH,.

CH

c=c

. / \

Pv. H

CH 3

H 3 C

\ /

CH 3

/ \

H,C

CH,

Bir ^evrilrae

Bu cevrilmede sadece ikili bag ve hidrojen atomunun yeri degi§mekle kalmamis, bir me-
til grubu da bir karbondan bir ba§ka karbona ge§mi§tir.

Sonraki kisimlarda bu tiirden tepkimelerin meydana geli§ ilkelerinin bazilanm og-
renmeye ba§layacagtz

Tepkimelerin Mekanizmalan

Deneyimsiz birine bir kimyasal tepkime biiyii gibi geliyor olmali. Bir kimyaci.
balona bir veya iki reaktif koyuyor, onlan belirli bir sure lsitiyor, daha sonra
balondan tamamen farkli bir veya daha fazla bile§ik aliyor. Bu tepkirnenin ay-
rintilanni bgreninceye kadar bu olay, bir sihirbazin sapkaya el ma ve portakal-
lar koymasi, kan§tirmasi ve daha sonra §apkadan tav§an ve papaganlar cikarmasi
gibidir.

Gercekte, bu dersteki hedeflerimizden biri bu kimyasal buyiiniin meydana
gelig seklini ogrenmeye cali§maktir. Tepkime tiriinlerinin nasi! olugtuklarmi acik-
layabilmeyi isteyecegiz. Bu ac-iklama da tepkime icjn bir mekanizma §eklin-
de, reaktantlann iiriinlere doniisiimti sirasinda molekuler diizeyde meydana
gelen olaylann bir tanimi olaeaktir. Eger, cogu kez oldugu gibi, tepkime bir-
den fazla basamakta meydana geliyorsa tepkime sirasinda her bir basamakta or-
taya cikan kimyasal tiirlerin, ara uriinler denir, neler oldugunu da bilmek
isteyecegiz.

Bir mekanizma bnererek, tepkime biiyusuniin bir kismini dis_layacak fakat
yerine mantik yerlestirecegiz. Onerdigimiz herhangi bir mekanizma tepkime hak-
kmda bildiklerimizle ve genel olarak organik bile§iklerin bildigimiz etkinlikle-
riyle uyumlu olmahdir. Daha sonraki bolumlerde, verilen bir mekanizma icin
tepkime hizlanndan, izole edilen ara Qriinlerden ve spektroskopiden nasd delil
ve kar§it delil toplayabilecegimizi gorecegiz. Molekiillerin cok kuciik olusjlann-
dan dolayi molekuler olaylan gercekte goremeyiz. ancak giivenilir veriler ve iyi
kimyasal onsezilerden yola cikarak mantikh mekanizma bnerebiliriz. Eger da-
ha sonraki zamanlarda yapdan bir deney bizim onerdigimiz mekanizmayla ce-
li§kili sonuclar verirse, o zaman onu degistiririz, ctinku yapilan en son
incelemelerde, mekanizmamiz tiim deneysel gozlemlerimizle uyum icinde ol-
malidir.

Organik kimyaya mekanistik yaklajim konusunda en bnemli §eylerden biri
§udur: Bu yaklasjm, bilginin a§in karmasjk yapida olabilecek olan yapisini, an-
la§ilabilir bir §ekle getirmek icin diizenlememize yardim eder. Milyonlarca or-
ganik bile§ik ve bunlann yer aldigi milyonlarca tepkime vardir. Eger bunlan
ezberlemek zorunda olsaydik kisa bir siire sonra da unuturduk. Ancak bunu yap-
mak zorunda degiliz. Fonksiyonel gruplar, organik bile§ikleri anla§ilir §ekilde
diizenlememize yardimci olduklan gibi, mekanizmalar da tepkimeleri diizenle-
memize yardim ederler. §ansimiza. iistelik az sayida temel mekanizma vardir.

3.1 Tepkimeler ve Mekanizmalan 93

3. 1 A Kovalent Baglann Homolizi ve Heterolizi

Organik bile§iklerin tepkimeleri daima kovalent baglann olusma ve kinlmasmi i9erir.
Bir kovalent bag temel olarak iki farkh yoldan kinlabilir. Bag, olusacak parcalardan bi-
rinin bag elektronlarinin her ikisini de alacagi ve geriye bos orbitalli diger parcayi bi-
rakacagi sekilde kinlabilir. Heteroliz (Yun: hetero-, farkh, + lysis, gevsetme veya
boliinme) denilen bu gekil boliinme yiiklii par^alar veya iyonlan verir. Bagin heteroli-
tik olarak kinldigi soylenir.

f>
A : B ^ A + + ; B Heterolitik bag kinlmasi

Iyonlar

Diger olasilik, her bir parcamn bag elektronlanndan birer tane alarak aynldigi bag ki-
nlmasidir. Homoliz (Yun: homo-, aym, + lysis), denilen bu siiTeq. radikaller olarak

adlandinlan ciftlesmemis elektronlu parcalar verir.

,-4
A -B

A ■ + • B Homolitik bag kinlmasi
Radikaller

Radikalleri ve homolitik bag ktnlmalarini iceren tepkimelerin tartismalanni 10. Bo-
liime gelinceye kadar erteleyecegiz. Bu noktada dikkatimizi iyonlar ve heterolitik bag
kinlmalan igeren tepkimelere odaklayacagiz.

Bir bagin heterolizi normal olarak bu bagin polarlanmi§ olmasini gerektirir.

ft

M A . 0,1-

Bu gosterimlerde elektron-
larin hareketlerini goster-
mek kin egri oklar
kullandigimiza dikkat edi-
niz. Altboliim 3,4'te
bununla ilgili daha fazla
§ey soyleyecegiz, simdilik
bir elektron lit'f inii>
liarikt lini gift gengelli egri
okla, bir tek elektronun
hareketini ise tek (engelli
egri okla gosterdigimize
dikkat ediniz.

-*A + + :B"

Bir bagin polarlanmasi genelde o bagla bitigik atomlarm farkh elektronegatiflikleri so-
nucu meydana gelir (Altboliim 2.3). Elektronegatiflik farki ne kadar fazla ise polarlan-
ma da o oranda yiiksektir. Vermis oldugumuz ornekte B atomu A atomundan daha
elektronegatiftir.

Olduk^a fazla polarlanmig bag bile yardimsiz nadiren heterolize ugrar. Bunun nede-
ni: Heteroliz, zit yiiklii iyonlarm aynlmasim gerektirir. Zit yiiklii iyonlann birbirlerini
cekmelerinden dolayi aynlmalan igin onemli miktarda enerjiye ihtiyac vardtr. Sikea,
atomlardan biriyle bag olu§turabilecek ortaklasdmamis elektron ciftine sahip bir mole-
kiil tarafindan heterolize yardim edilir.

ft,

Y= + * + A:B l>

Y=A + :B"

ya da

Y— A + =B-

Yeni bagin olusumu heteroliz icin gerekli enerjinin bir kismini saglar.

94 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

3.2 AsiT-BAZ TEPKiMELERi

Asit-baz kimyasinin bazi temel ilkelerini gozden gecirerek kimyasal tepkimeleri 6g-
renmeye bashyoruz. Bunu yapmamiz igin birkac neden van Organik kimyada meydana
gelen tepkimelerden bir cogunun ya kendisi asit-baz tepkimesidir ya da herhangi bir
basamakta asit-baz tepkimesi icerir. Bir asit-baz tepkimesi aynca, kimyacilann tepki-
me mekanizmalanni gostermek icin egri oklan nasil kullandigim ve molekiiller tepki-
meye girerken meydana gelen bag kinlmasi ve bag olusumunu nasil gosterdikierini
gormemizi saglayabilecek basit bir temel tepkimedir. Asit-baz tepkimeleri, molekulle-
rin yapilan ve etkinlikleri arasindaki iligkiler hakkindaki onemli fikirleri denememize
ve bir tepkime dengeye ulastiginda olusacak iiriin miktarlanni ongdrebilmek i<;in bazi
termodinamik parametrelerin nasd kullanilabilecegini gormemize de imkan saglar.
Asit-baz tepkimeleri aynca kimyasal tepkimelerde yer alan coziiciilerin onemli rolle-
rinin aciklanmasim da saglar. Hatta bunlar bize organik sentezlere kisa bir giris imka-
ni verirler. Son olarak. asit-baz kimyasi, genel kimyada ogrendiklerinizden dolayi tamdik
bulacagimz bir seydir. Bu yiizden kisa bir gozden gecirmeyle bashyoruz.

3.2A Asitler ve Bazlann Bronsted-Lowry Tanimi

Br0nsted-Lowry teorisine gore, bir asit proton verebilen (veya kaybeden) bir mad-
de, baz ise proton alabilen (veya uzakla§tiran) bir maddedir. Bu kavrama bir omek
olarak, gaz halindeki hidrojen kloriir suda coziindiigunde meydana gelen tepkimeyi ele
alalim:

H— 6= + H— Cl= ► H— 6— H + : C1 :+

Konjuge asit-baz
anlayi§imn bagil asit-baz
kuvvetlerini
degerlendirmede gok
yararli olduguou
gorecegiz.

^

Bir asidin su gibi bir baza
proton aktarma derecesi o
asidin kuvvetinin bir
olciisiidiir. Bu nedenle asit
kuvveti derisjmin degil
iyoniasma yiizdesinin
olcusiidiir.

H

H

Baz

Asit

H 2 0'nun

HCl'iun

(proton

(proton

eslenik (konjuge)

esjenik (konjuge)

aha)

verici)

asidi

bazi

Kuvvetli bir asit olan hidrojen kloriir, protonunu suya aktanr. Su bir baz olarak davra-
mr ve protonu aim Bu tepkime uriinleri hidronyum iyonu (H,0 + ) ve kloriir iyonudur

(CD.

Bir asidin proton kaybetmesi sonucu olusan molekul veya iyona bu asidin eslenik
(konjuge) bazi denir. Bu nedenle klortir iyonu HCl'nin eslenik bazidir. Bir bazin pro-
ton almasi sonucu olusan molekul veya iyona bir bazin eslenik (konjuge] asidi denir.
Hidronyum iyonu, bu nedenle suyun eslenik asididir.

Suda coztindiiklerinde suya tamamiyla proton aktaran diger kuvvetli asitler hidrojen
iyodtir, hidrojen bromiir ve surfiirik asittir.

HI+ H 2

HBr + H 2

H 2 S0 4 + H 2

HSOr + H,0

h 3 o + + r

H,0 + + Br

H 3 + + HS0 4

H\0 + + S0 4 2 "

Siilfurik asit, bir baza aktarabilecek iki protona sahip oldugu icin diprotik (veya diba-
zik) asit olarak tanimlamr. Proton aktanmi asamahdir: birinci proton aktanmi tamamiy-
la gercekiesir ikincisi ise sadece yaklasik ~%10 kadardir.

3.2 Asit-Baz Tepkimeleri 95

Hidronyum iyonlan ve hidroksit iyonlan, sulu eozeltilerde onemli miktarlarda bu-
lunabilen en kuvvetli asitler ve bazlardir. Kati sodyum hidroksit (sodyum ve hidroksit
iyonlanndan olusan krista! bilesjk) suda cozundiigiinde sanlmi§ hidroksit iyonlan ve sa-
nlmis, sodyum iyonlan iceren bir cozelti olu§ur.

Na + OH~

Na (aq + + OH (L4 r

Sodyum iyonlan (ve diger benzer katyonlar) su molekiilleri onlann bo§ orbitallerine or-
taklasilmamis elektron ciftlerini verdiginde sanlmis hale gelirlcr. Hidroksit iyonlan (ve
diger ortakla§ilmami§ elektron <^ifti bulunduran anyonlar) ise su molektilleriyle hidro-
jen baglan olu§turduklarmda sanlmis, hale gelirler.

H

-H

H,0 =

:OH 2

H

I

H— 0:

;Na + ;

=

-H -:0— H--

:0

,0=' :

" H 2 Q:

;0H 2

H

H— 0:

1
H

Sanlntig sodyum iyonu

Sanlmis hidroksit iyonu

Sodyum hidroksitin sulu cozeltisiyle hidrojen kloriirun sulu cozeltisi (hidroklorik asit)
kanstinldiginda meydana gelen tepkime hidronyum ve hidroksit iyonlan arasindadir.
Asit-baz tepkimesinde yer almamalanndan dolayi sodyum ve kloriir iyonlarma seyir-
ci iyonlar denir.

Toplam iyonik Tepkime

H—0—H+ :<?]:+ Na 4 -:0— H

| L^ '

H

~r

2H— O: + Na + + :C1:-

L —>

H

Seyirci iyonlar

Net Tepkime

H — 6— H+ -:6— H ►ZH— 6:

I " I

H H

Hidroklorik asit ve sulu sodyum hidroksit icin soylcdiklcrimiz turn sulu kuvvetli asit
ve baz cozeltileri kanstinldiginda da gecerlidir. Net iyonik tepkime basitce soyledir.

HXT + OH'

■*■ 2 H,0

3.2B Asitler ve Bazlarin Lewis Tanimi

Asit-baz teorisi 1923 yilinda G. N. Lewis tarafindan onemli olctide genisletildi. Lewis,
asitlerin elektron cifti alicilan, bazlarin ise elektron cifti vericileri olarak tanim-
lanmalarmi Onerdi. Lewis asit-baz teorisine gore sadece proton degil pek 50k baska
tiir de onun kadar asittir, Ornegin aliiminyum kloriir amonyakla, bir protonun verdigi

Inceleyecek oldugumuz
tepkimelerin pek cogu
Lewis asit-baz
etkile simlrrini icerir.
Lewis asit-baz kimyasinin
iyiee anlasilmasi, organik
kimyayi ogrenirken size
cok yardimci olacaktir.

96 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

1^

Itn yapilardaki formal
yiikleri

hesaplayabileceginizi ken-
diniz icin dogrulayiniz.

tepkimeyle aym sekilde tepkimeye girer. Amonyagin (Lewis bazi) elektron ^iftini veri-
sini gostermek i9in egri oklann kullamldigi a§agidaki oraekleri inceleyelim.

H +

Lewis asidi

(elektron-ctfti

alicisi)

CI

CI — A1
\

:NH 3

Lewis bazi
(elektron-cjfti

vericisi)

:NH,

■H — NH,

•Cl-

Cl

I ♦
-AT— NH 3

CI

Lewis bazi

(elektron-? ifti

vericisi)

CI

Lewis asidi

(elektron-cifti

alicisi)

Bu ornekte, aliiminyum klorur tipki proton gibi, azotla kovalent bag olusturmak iize-
re amonyagin elektron ciftini alir. Bu, merkezi aliiminyum atomunun yalmzca alti elckt-
ronu oldugundan ve bu nedenle elektron eksikligi olusundan dolayi gercekle§ir.
Aliiminyum klorur elektron cifti aldigindan, Lewis tammina gore bir asit olarak dav-
ranmaktadir.

Bazlar Lewis teorisinde de Bronsted-lowry teorisinde de aynidir. Ciinkii. Bronsted-
Lowry teorisinde bir bazin proton alabilmesi icin bir elektron cifti vermesi gerekir.

Lewis teorisi, daha genis asit tammiyla, turn Bronsted-Lowry tepkimelerini ve daha
soma gorecegimiz gibi, diger pek cok tepkimeyi kapsayacak asit-baz teorisine izin ve-

rir.

Elektron eksikligi olan herhangi bir atom, bir Lewis asidi olarak davranabilir. Bor
ve aliiminyum gibi 3A grubu elementlerini i?eren pek 90k bilesik Lewis asididir, ciin-
kii 3A grubu elementlerinin en dig kabuklannda sadece alti elektron vardir. Bos orbital -
li atom i$eren diger bircok bilesik de Lewis asidi olarak davramr. Cinko ve demir(III)
halojeniirler (ferrik halojeniirler) organik tepkimelerde sikca Lewis asidi olarak kulla-
mlirlar. Asagida, daha sonra gorecegimiz iki ornek verilmistir:

iinko iyonu, karbonik
anhidraz enziminin
mekanizmasinda bir Lewis
asidi olarak davramr. Bu
bolumiin sonunda yer alan
", . .Karbonik
Anhidrazin Kimyasi"na
bakimz.

R— — H +

ZnCl 2 —

-> R— O— ZnCh
H

Lewis bazi

Lewis asidi

(elektron-cifti

(elektron-cjfti

vericisi)

alicisi)

: Br— Br :

Lewis bazi

(elektron-gifti
vericisi)

FeBr 3

Lewis asidi

(elektron-ctfti

vericisi)

: Br— Br— FeBr,

3.2C Zit YukLerin £ekimi

Pek cok organik tepkimede oldugu gibi, Lewis asit-baz teorisinde zit yiiklii tiirlerin bir-
birini 9ekmesi tepkimeye yatkmhk ifin temeldir. Bir baska ornek olarak aliiminyum klo-
riirden bile daha giiglu Lewis asidi olan bor trifloriiru ve onun amonyakla tepkimesini
ele alahm. §ekil 3.1'de bor trifloriir i?in hesaplanan yapi onun yuzeyindeki elektrosta-

3.2 Asit-Baz Tepkimeleri 97

,"

tk

BF,

NH,

F,B NH,

§ekil 3. 1 HI-', . NH , ve bunlar arasindaki tepkimeden olusan iiriimin elektrostatik
potansiyel haritalan. BF 3 'iin oldukca pozitif bolgesiyle ML'un negatif bolgesi arasindaki
cekim bunlarm tepkime vermelerine neden olur, Uriiniin elektrostatik potansiyel haritasi,
flor atomlannin formal negatif Yiikiin elektron yogunlugunu kendine ecktigini ve azot
atomunun, hidrojenleriyle formal pozitif yiikii tasidigini gosteriyor.

tik potansiyeli gosteriyor (Altboliim 2.3'te HC1 igin olana benzeyen bir elektrostatik po-
tansiyel haritasi). Bu §ekilden, BF 3 'iin, bor atomu iizerinde yogunla§mi§ onemli bir po-
zitif yiik ve iic flor atomuna yerlesmi§ negatif yiike sahip oldugu acikca goriilmektedir
(bunu sizonceden kestirebilmelisiniz). (Bu yapilardaki mavirenklikisnnlar pozitif alan-
lan, kirmizi renkli kisimlar ise bagil negatif alanlan gosterir,) Diger taraftan, amonyak
ifin olan yiizey elektrostatik potansiyel, negatif yiikiin amonyagin bag yapmamis. elekt-
ron cifti bolgesine yerlestigini gosterir. Boylece, bu iki molektiltin elektrostatik ozellik-
leri bir Lewis asit-baz tepkimesi icin 50k uygundur. Bunlann arasmdabeklenen tepkime
gergekle§tiginde amonyagin bag yapmamis elektron cifti bor trifloriiriin bor atomuna
atak yaparak borun degerlik kabugunu doldurur. §imdi bor atomu formal eksi yiik ta-
sirken, azot atomu formal pozitif yiik tagimaktadir. Bu yiik ayrirm §ekil 3. 1 'de gosteri-
len uriiniin. elektrostatik potansiyel yiizeyinde dogrulanmaktadir. Gercek negatif yiikiin
molekuliin BF, kisminda. gercek pozitif yiikiin ise azot atomu yakinlannda bulundugu-
na dikkat ediniz.

Her ne kadar bunun gibi hesaplanmis, elektrostatik potansiyel haritalari yiik dagili-
mini ve molekiil sekillerini iyice afiklasa da elektronegatifligi (Altboliim 2.3) ve for-
mal yiikleri (Altboliim 1.7) goz oniinde bulundurarak, VSEPR modelleri (Altboliim 1.16)
ve orbital melezlesmesini (Altboliim 1.12-1.14) kullanarak BF 4 'un, NH 3 'un ve bunia-
rin tepkime iiriiniinun yapilan hakkinda tahminde bulunarak aym sonuca varabilmeniz
onemlidir.

(a) Metil alkoliin BF, ile

(b) Metil kloriirtin AIC1 3 ile

(c) Dimetil eterin BF, ile

meydana gelen Lewis asit-baz tepkimelerine ait esjtliklerini yazmiz.

I- o

•■-..__.,'

."

15^

Organik kimyayi ogren-
mek igin gerekli olan bilgi
lerin temellerini atarken,
yapimn, formal yiiklerin
ve elektronegatifligin 50k
iyi anlasdma ihtiyaci yete-
rince vurgulanabilir.

< Problem 3.1

Asagidakilerden hangileri potansiyel Lewis asidi, hangileri potansiyel Lewis <. Problem 3.2
bazidir?

(a) CH,CH, — N — CH, (b) H,C— C

" " I \

/CH 3

CH,

CH,

(c) (QH 5 ) 3 P: (d):Br:- (e) (CN 3 ) 3 B

(f)H:

*

imyasi

Tepkimelerde HOMOIar ve LUMOIar

BF 3 'un LUMO'su
(solda) ve NH 3 'iin
HOMO'su (sagda).

o

B,

F 3 icin hesaplanan en dii§iik bos. molekuler orbital (LUMO) iic
boyutlu kirmizi ve mavi loblarla gosterilmi§tir. LUMO olarak belir-
tilen hacmin biiyiik kismi BF 3 'iin sp 2 melezlesme durumundaki bo§p
orbitaline karsdik gelir (atomlann olusmrdugu diizleme dik olarak yer
alir), Bu orbital, BF 3 , amonyagin atagma ugradiginda elektron
yogunlugunun tamamlandigi (baglanmamn oldugu) yerdir. BF 3 'iin van
der Waals yilzey elektron yogunlugu file seklinde belirtilmistir. Yapidan
goriildugu gibi, LUMO, elektron yogunluk yiizeyinin otesine uzan-
maktadir ve boylece ona, tepkime igin kolayca erisdebilir,
Amonyagin, ortaklasdmamis elektron ciftini icinde bulunduran, en yiiksek dolu
molekuler orbital (HOMO) yapida kirmizi ve mavi loblarla gosterilmistir. Tepkime mey-
dana geldiginde amonyagin HOMO'sunun elektron yogunlugu bor trifloruriin
LUMO'suna aktanhr. Bir molekulun HOMO'suyla bir digerinin LUMO'su arasindaki
bu etkilesjm, molekuler orbital acisindan, tepkimelerin meydana gelis. yoludur.

3.3 Baglarin Karbona HeterolIzI:

Karbokatyonlar ve Karbanyonlar

Bir bagin bir karbon atomuna heterolizi a§agidaki iki iyondan birinin olu^umuna yol
acabilir: karbokatyon* denilen karbon atomu uzerinde bir pozitif yiik bulunan bir iyo-
na veya karbanyon denilen. negatif yiiklii bir karbon atomuna sahip bir iyona.

— C : Z' w

heieroliz

/

— c-

\

Karbokatyon

+ -Z

— C '•!?* heteroliz

-C

+ 2:

Karbanyon
Karbokatyonlar elektronca eksiktir. Degerlik kabuklannda sadece alti elektron
buLundururlar ve bundan dolayi Lewis asitleridirler. Bu acidan BF, ve AlCl,'e ben-
zerler. Karbokatyonlann cogu kisa omurludur ve oldukca etkindir. Bazi organik tepki-
melerde ara uriin olarak yer ahrlar. Karbokatyonlar, Lewis bazlanyla, kararh elektron
oktetine (yani, bir soy gazin elektron dagihmina) ula§masi icin gerekli olan elektron cift-
lerini verebilen molekiil veya iyonlarla hizhca tepkime verirler.

Karbokatyon
(bir Lewis asidi)

:B"

Ariyon
(bir Lewis bazi)

■B

* Bazi kimyacilar karbokafyonlari karbonyum iyonu olarak da adlandinrlar. Bununla beraber bu eski terim
daha fazla kullanimda kalmayacaktir, bu yuzden biz anlami a^ik ve belirli olan karbokatyon terimini kul-
lanaeagiz.

98

3.4 Tepkimelerin Gosteriminde Egri Oklarin Kullammi 99

/L

\

■O— H

-O— H

H H

Karbokatyon Su

(bir Lewis asidi) (bir Lewis bazi)

Karbokatyonlann elektron arayan reaktifler olmalarindan dolayi, kimyacilar bunla-
n elektrofiller diye tanimlarlar. Elektrofiller tepkimelerinde kendilehne kararh deger-
lik elektron kabugu saglayacak olan Have elektronlar arayan reaktiflerdir. Proton dahil
tiim Lewis asiileri elektrofildir. Proton, bir elektron cifti alarak helyumun degerlik ka-
bugunun konfigiirasyonuna; karbokatyonlarsa neonun degerlik kabugunun kofigiirasyo-
nuna ula§irlar.

Karbanyonlar Lewis bazlandn - . Tepkimelerinde elektron giftlerini verebilecek, do-
layisiyla negatif yiiklerini notrlejtirecek, proton veya bir baska pozitif merkez ararlar.
Karbanyonlar gibi, proton veya bir ba$ka pozitif merkez arayan reaktiflere niikleofiller
(cekirdek, Ing. nucleus, bir atomun pozitif kismr oldugundan) denir.

1-1

C— C— + >L"

Karbanyon Lewis asidi

3.4

Tepkimelerin Gosteriminde
Egri Oklarin Kullanimi

Onceki kisimlarda bir elektron ciftinin hareketini egri bir okla gosterdik. Bu gosterim
tipi organik kimyacilar tarafmdan, genellikle bir tepkimede elektron akis yonunil gos-
termek icin kullanihr. Bununla birlikte, egri ok atomlann hareketini gostermez. Atom-
lann elektron akisini takip ettikieri kabullenilir. Bir 6rnek olarak. hidrojen kloriiriin suyla
tepkimesini ele alahm.

: Tepkime icin bir Mekanizma

Egri oklar, organik
kimyayi ogrenmek icin
kullanacagimz en 6'nemli
uraclardau biridir.

Tepkime:

H 2 + HCI —

-► h 3 o + + cr

Mekanizma:

H— 0='+ H— CI'

1

►H — 6— H + :CI =

1

Egri oklar, elektronlardan,

H

H

bu elektronlan alan atom-

Bir su moiekiilu.

Bu. bir hidronyum

lara dogru yonlendirilirler.

elektron fiftlerinden birini

iyonu ve bir kloriir

HCl'nin protormyla bag

iyominun olusumuna

olusturmak icin kullanir.

Hidrojen ve klor

arasmdaki bag, elektron

fiflinin kJor alomuna

yolacar.

gecmesi ile kiriiir.

100 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

Sor Robert Robinson (1885-1975) elektron hareket-
lerini gostermek igin "kivnmli oklar"m kullanildigi
ilk makalenin yayinlanmasiyla itibar kazandi. (J.
Chem. Soc. 1922, 121, 427-440). Robinson, 1947'de
dogal uriinlerin sentezi ve biyogenesisi iizerindeki
calismasiyla Kimya Nobel Oduliinii aldi. Diger
basanlarmin arasinda strikninin yapisinin
aydinlatilmasi da vardir (Ozel konu F).

Egri ok, kovalent bagdan veya ortaklasdmamts, elektron <:iftinden (elektron yo-
gunlugunun daha fa/la oldugu taraf) baglar ve elektron eksikligi olan tarafa dog-
ru yonlendirilir. Burada su molekiillinun bir hidrojen kloriir molekuliiyle carpismasi
sirasinda, HCl'nin protonuyla bir bag olusturmak iizere ortaklasdmamis elektron ctftle-
rinden birini (maviyle gosterilen) kullandigiru gomyoruz. Oksijen atomunun negatif yiik-
lii elektronlanmn pozitif yiiklii proton tarafindan ^ekilmesiyle bu bag oluijur. Oksijen
ve proton arasindaki bag olu§urken HCl'nin hidrojen-klor bagi kinlir ve HCl'nin klo-
ru daha once kendini hidrojene baglayan elektron fiftiyle birlikte aynlir. (Boyle olrna-
saydi, protonun iki kovalent bag yapmasiyla sonucjanirdi ki suphesiz bu proton icin
miimkun degildir.) Bu yiizden egri oklari, bag boliinmeierini gostermek i?in de kullani-
yoruz. Klora dogru yonlenen ok, kloriir iyonunun elektron ciftiyle aynldigini belirtir.

A§agidaki asit-baz tepkimeleri, egri-ok gdsteriminin kullammina ait diger ornekler-
dir.

H-OVH+ " ; — H ►H — = + H— O — H

1^

H

Ami

H

Baz

•o'-

CH— C— O — H+ : 0— H«*— CH 3 — C— Q : " + H— O— H

H
Baz

H

Asit

° Y

CH 3 — C— Q— H+ - ; Q— H — ►CH — C— 0=- + H — O — H

Asit Baz

Problem 3.3

> Dimetilamin ve bor trifloriir arasmda olabilecek tepkimeyi yazmak i?in egri ok gos-
terimini kullanimz. Lewis asit ve Lewis bazini belirtiniz. Uygun formal yiikieri belir-
leyiniz.

3.5 Asitlerin ve Bazlann Kuvvetleri: K a ve pK B 101

3.5 ASiTLERiN VE BAZLARIN KUVVETLERI
K a ve pK a

HCI ve H 2 S0 4 gibi kuvvetli asitlere karsrn asetik asit 50k daha zayif bir asittir. Asetik
asit suda cbziindiigiinde asagidaki tepkime tamamlanmaz.

O O

il II

CH 3 — C— OH + H 2 «=*-CH 3 — C— 0" + H 3 +

Deneyler, 0,lM asetik asit cbzeltisinde, 25°C'da, asetik asit molekiillerinin sadece
%1'inin su molekiillerine protonlanni aktararak iyonlasttklanm gostermistir.

3.5A Asitlik Sabiti, K„

Asetik asitin sulu cozeltisinde meydana gelen tepkimenin bir denge tepkimesi olmasin-
dan dolayi onu denge sabiti ifadesiyle tammlayabiliriz.

_ [H3O+] [CH,CO-]
denge [CHjCOjH] [H 2 0]

Aslinda seyreltik sulu cozeltiler i9in suyun derisjmi sabittir (~ 55J5M), bu yiizden den-
ge sabiti ifadesini asitlik sabiti (KJ adi verilen yeni bir sabit if in yeniden yazabiliriz.

[H 3 0+] [CH3CO,-]
K " = ^W^O] = [CHjCOaH] "

25°C'da asetik asitin, asitlik sabiti 1,76 X 10 " s 'tir.

Suda coziinmiis her zayif asit icin benzer ifadeler yazabiliriz. Genellestirilmi§, ku-
ramsal bir asit (HA) icin sudaki tepkime

HA + H 2 <=* H,0 + +A-

dir ve asitlik sabiti ifadesi de

[H 3 Q+] [A-]
[HA]
dir.

Uriin derisimlerinin payda, aynsmamis asit derisiminin ise paydada bulunmasindan do-
layi X Q 'nin biiyiik degerleri asidin kuvvetli oldugu, kucuk K„ degerleri ise asidin
zayif oldugu anlamma gelir. Eger K„ 10'dan daha biiyiik ise asit biitiin pratik amaclar
igin suda tamamiyla aynsmis olacaktir.

Formik asit (HCO,H) icin K a = 1,76 x 10^'tur. (a) Formik asitin O.lAf sulu cozeltisin- ** Problem 3.4
deki hidronyum ve format iyoniannin (HC0 2 ~) molar derisimi nedir? (b) Formik
asitin yiizde kaci iyonlasmistrr?

3.5B Asitlik ve pK„

Kimyacilar genelde asitlik sabitini, K a , onun negatif logaritmasi olarak, pK„, ifade eder-

ler.

pK a = -log K a

1 02 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

Bu. hidronyum iyonunun derisiminin pH olarak ifade edilisinin benzeridir.

P H = - log[H 3 + ]

Asetik asit i^in pK a 4,75 'tir.

pK a = -log(l,76 X 10 5 ) = -(- 4,75) = 4,75

Asitlik kuvveti ve pK„ buyuklugu arasinda bir ters orantmin olduguna dikkat ediniz.

pK„ degeri ne kadar biiyiikse asit o oranda zayiftir, Oraegin p^„'si 4.75 olan asetik

asit pK„'m olan (Jt =l) triflorasetik asitten zayiftir. Hidroklorik asit,

pK a = -1 (K a = 10 7 ), triflorasetik asitten 90k daha kuvvetli asittir. (Bir pozitif p£„'mn

pK a , asit kuvvetinin bir bir negatif pK u 'dan daha btiyiik oldugunu biliyoruz.)

CH,C0 2 H < CF,C0 2 H < HC1

pK u = 4,75 pK n = pK t , = - 7
Zayif asit Cok kuvvetli asit

olciisiidur.

J-

Artan asitlik kuweti

V

Qizelge 3.1'de se9ilmis i bazi asitlerin. baz olarak suya gore pK B degerleri listelen-
mistir. Qizelgenin orta pK a araligindaki degerler dogrulugu en yiiksek olanlardir. ?un-
kii bunlar sulu jozeltide olciilebilirler. gizelgenin iist kisminda yer alan 50k kuvvetli
asitler ve alttaki cok zayif asitler icin pK„ degerlerinin belirlenmesi i9in ozel yontemler
kullanilmahdir.* Bu nedenle bu cok kuvvetli ve cok zayif asitler 1910 olan pK B degerle-
ri yaklasikttr. Bu kitapta ele alinacak olan biitiin asitlerin kuvvetleri etan (90k zayif asit)
ve HSbF f , (o kadar kuvvetli bir asit ki ona "super asit" denir) arasinda olacaktir. ("Mzel-
ge 3.1 'i incelerken, asitliklerin ne kadar genis bir araligi (10 62 9arpam ifade eder) kap-
sadi&ina dikkat ediniz.

Problem 3.5 > (a)Birasidin (HA)AT, 7 'si Ur 7 'dir. Bu asidinp/Oinedir? (b)Birbaskaasidin(HB)
K a 'Si 5'tir; pK a \\ nedir? (c) Hangisi daha kuvvetli asittir?

Suyun kendisi zayif asittir ve asitler ve bazlann yoklugunda bile kendi kendine iyon-
las,maya ugrar.

.. /^i pi..
H— = + H-^-0:*»— H— O— 1-1 + =0— H

II I

H H H

Saf suda, 25°C'da. hidronyum ve hidroksit iyonlarinin derisimi 10~W(a) esittir. Saf
suda suyun derisimi 55,5M oldugundan su i?in Jf„'yi hesaplayabiliriz.

[H,0 + ] [OH-] (10- 7 )(10- 7 )

K = — — — ~ K = 777—; = 1.8 X 10"' 6 pK„ = 15,7

*■ [H,0] a 55,5 F "

Problem 3.6 > Hidronyum iyonunun (H,0 + )ptf,,'siningizelge 3. 1 'de verildigi gibi -1,74 oldugunu
hesaplamalan gostererek kanitlayimz.

* Hidronyum iyonundan kuvvetli asitler ve hidroksit iyonundan daha kuvvetli bazlar suyla tamamen tepki-
meye girer (bkz. 3.2A ve 3.14), Bu ytizden bu asitler i$in suda asitlik sabiti bloumii yapilamaz. Ba^ka qozii-
ciiler ve ozel teknikler kullamhr. ancak biz bu yontemiere burada yer vermeyecegiz.

3.5 Asitlerin ve Bazlarin Kuvvetleri: K a ve pK d 103

Cizelge 3.1 Se$ilmi§ Asit ve Bunlann Konjuge Bazlannin Bagil Kuvvetleri

Konjuge

Asit

Yaklasik \>K a

Baz

En Kuvveili Asit

HSbF 6

< -12

SbF s -

En Zayjf Baz

HI
H 2 S0 4

-10
-9

r

HSOj

HBr

-9

Br

HC1

-7

cr

C 6 H 5 SO,H

-6,5

C 6 H 3 S0 3 -

/

• '■•

\

(CH,) 2 OH
(CH,) ; C = OH
CH,OH,
H,0 +
HNO,
CF 3 C0 2 H

-3,8
-2.9
-2,5
-1.74
-1,4
0,18

(CH,),0

(CH,) 2 C = O

CH,OH

H 2

NO,"

CF,C0 2

I

i

HF

H 2 CO,

CH,C0 2 H

3,2
3,7
4,75

HCOr
CHjCO,"

>

a

-
—

■

%

CH,COCH 2 COCH,

9.0

CH,COCHCOCH 3

<

NH/

C 6 H,OH

HCO,"

CH 3 NH 3 +

H 2

CH,CH 2 OH

9,2
9,9

10,2
10,6
15,7
16

NH,
QH.O

co 2 -

CH,NH 2

OH"

CH,CH 2 0"

(CH,),COH

18

(CH 3 ) s CO

V

CH,COCH,
HC = CH

19,2

25

CH : COCH,
HC=C"

H 2
NH,

35
38

jr

NHf

CH 2 = CH 2

44

CH 2 = CH"

En Zayif Asit

CH,CH,

50

CHjCHjf

En Kuvveili Baz

3.5C Bazlarin Kuvvetlerinin Ongoriilmesi

Buraya kadar ki yapligimiz tarti§malarda sadece asitlerin kuvvetine degindik. Bu, do-
gal olarak, bizi bazlarin kuvvetlerinin belirlenmcsi ilkesine goturiir. Bu ilke basitce, asit
ne kadar kuvvetli ise onun konjuge bazi o kadar zayiftir seklinde belirtilir.

Bu nedenle, bir bazin kuvvetini onun konjuge asidinin p/f„'siyla iliskilendirebi-
liriz. Konjuge asidin p/f/si ne kadar bin ukse baz o oranda kuvvetlidir. A^agidaki
ornegi ele alahm:

Ia

Konjuge asit-baz iliskisi
baz kuvvetinin tahmini
icin cok yararli bir aiactir.

Artan baz i uwet

ci-

<",'<>k /ay it baz

konjuge asidin pK a

si (HC1) = -7

CH 3 CO : -

Konjuge asidin pA"„
si (CH,C0 2 H) = 4,75

OH-

Kuvvetli baz

konjuge asidin pK ,

si (H,0) = 15,7

104 Bolum 3 / Organik Tepkimelere Girig: Asitler ve Baziar

Hidroksit iyonunun bu uc bazdan en kuvvetlisi oldugunu goriiyoruz, ?unkii onun kon-
juge asidi olan su en zayif asittir. (Suyun. en biiyiik pK a 'ya sahip oldugundan, en zayif
asit oldugunu biliyoruz.)

Aminler, amonyak gibi zayif bazlardir. Amonyagin suda coziinmesiyle a§agidaki den-
ge olu§ur.

H

NH 3 + H-0-H^=*H-N-H + " : — H

H
Baz Asit Konjuge Konjuge

asit baz

p*„=9,2

Metilaminin suda coziinmesiyle benzer denge kurulur.

H
Baz Asit Konjuge asit Konjuge

pK a =W,6 baz

Yine, bu maddelerin bazikliklerini onlarrn konjuge asitlerinin kuvvetiyle iliskilendire-
biliriz. Amonyum iyonu, NH 4 + , amonyagin konjuge asididir. Amonyum iyonunun pAVsi
9,2'dir. Metilaminin konjuge asidi CH^NH," iyonudur. Bu iyonun, metilaminyum iyo-
nu denir. pK„'&i 10,6'dir. Metilaminin konjuge asidi amonyagin konjuge asidinden da-
ha zayif bir asit oldugundan metilaminin amonyaktan daha kuvvetli baz oldugu sonucuna
varabiliriz.

Problem 3.7 >- Anilinyum iyonunun (C 6 H 5 NH, + J pK a 'si 4,6'dir. Buna gore anilinin metilaminden
daha kuvvetli baz olup olmadigma karar veriniz.

3.6 ASJT-BAZ TEPKiMELERINiN

Sonucunu Ongorme

Qizelge 3. l'de, bir seri temsili bilesjgin yaklasik pK lt degerleri verilmi§tir. ^izelge 3.1 'de-
ki pK a degerlerinin hepsini ezberlemeniz beklenmemekle birlikte sikca kars.das.ilan bazi
asit ve bazlann genel asitlik ve bazhk sirasini ogrenmeye baglamamz iyi olur. Qizelge
3. l'de verilen brnekler kendi simf veya fonksiyonel grup temsilcileridir. Ornegin, ase-
tik asitinpiSr/si 4,75'tir ve genelde karboksink asitlerin p/C"„'lari bu degere yakindir (pK a
araligi = 3-5). Etil alkol bir alkol brnegi olarak verilmistir ve alkoller genelde etil al-
kol iinkine yakin pK a degerlerine sahiptirler (pK a araligi = 15- 18) ve boyle devam eder.
(istisnalar tabi ki var, ve ilerledikce bunlann neler oldugunu gbrecegiz).

§imdi, sikca kar§ila§ilan asitlerin bagil asitlik sirasini ogrenerek, bir asit-baz tepki-
mesinin yazildigi gibi gerceklesip gercekle§meyecegini ongorebileceksiniz.

3.6 Asit-Baz Tepkimelerinin Sonucunu Ongorme 105

Uygulamada genel ilke sudur: Asit-baz tepkimeleri daima daha zayif asit ve daha gr
zaytf bazin olu§umu yoniinde meydana gelir. Bunun sebebi bir asit-baz tepkitnesi- A
nin sonucunun bir dengenin konumuyla belirleniyor olmasidir. Bu nedenle asit-baz tep-
kimelerinin denge kontrollii oldugu soylenir ve denge kontrollii tepkimeler daima en S1 ~~ az ep . ?7""\ .

, ....... „. t- , „ . sonucunun tahmini icin bir

kararh (en diisiik potansiyel enerjili) tiirlenn olu§umu yoniinu yegler. Daha zayif asit ve el *»

daha zayif baz, daha kuvvetli asit ve daha kuvvetli bazdan daha kararlidir (daha diisiik
potansiyel enerjilidir).

Bu ilkeyi kullanarak bir karboksilik asidin (RC0 2 H) sulu NaOH ile asagidaki sekil-
de tepkime verecegini ongorebiliriz, giinkti bu tepkime daha zayif asit (H 2 0) ve daha
zayif bazin (RC0 2 ) olusumuna sebep olacaktir.

•'o'-

R— C— O — H+ Na + " : — H ► R — C— : ~Na + + H— O— H

Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli baz Daha z,ayif baz Daha zayif asit

ptf„=3-5 P K a = 'l5.7

Iki asidin pK a degerleri arasinda biiyiik bir fark olmasindan dolayi dengenin konumu
iyice tiriinlerin olusumuna dogru kayacaktir. Buna benzer durumlarda tepkimeyi, bir den-
ge tepkimesi bile olsa genellikle tek yonlii bir okla gosteririz.

Asetik asitin ve bes. karbondan daha az karbon atomu iceren diger karboksilik asit-
lerin suda coziinmelerine ragmen, daha biiyiik molekiil kutleli pek 50k karboksilik asit
suda fark edilebilir bir cozuniirliigu sahip degildir. Ancak asitliklerinden dolayi suda
gozunmeyen karboksilik asitler sulu sodyum hidroksitte ^oziiniirler; bunlar suda cozii-
nen sodyum tuzlan vermek iizere tepkimeye girerek bunu gerceklestirirler.

-*o- . ■p-

-Na +

(Cjy~ c — 9 h + Na+ "=9— h — ► (Cj/ c ~^ :

Suda coziinmez Suda coziiniir

(Bir tuz olarak poiarhgindan dolayi)

Aminlerin sulu hidroklorik asitle asagidaki sekilde tepkime verebileceklerini de on-
gorebiliriz.

H

R — NH, + H— 6 — H CI" ►R-N-HCl" + = 6— H

I I I

H H H

Daha kuvvetli Daha kuvvetli asit Daha zayif asit Daha zayif

baz pi =-l,74 pi:,, = 9-10 baz

Metilamin ve diisiik molekiil kutleli aminlerin pek cogu suda coziintirken, anilin
(C 6 H 5 NH 2 ) gibi daha biiyiik molekiil kutleli aminlerin suda 90ziiniirliikleri sinirhdir, Bu-
nunla birlikte, suda gozunmeyen bu aminler, hidroklorik asitte, asit-baz tepkimeleri so-
nucu coziinebilen tuzlara doniistiiklerinden kolayca rozunurler.

H

C„H 5 — NH, + H— 6 — H CI" ► C„H 5 — N— H Ct + -6—H

H H H

Suda coziinmez Suda co/uriur

tuz

106 Solum 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

3.7 Yapi ve AsiTLiK Arasindaki
kiSKi

Bir asidin kuvveti, ondan bir protonuiuin aynlabilmesine ve bir baza aktanlabilmesine
baghdir. Protonun uzakla§tirilmasi protonun yer aldigi bagi krrmayi ve konjuge bazi elekt-
riksel olarak daha negatif yapmayi gereklirir. Periyodik gizelgenin bir du$ey siitunun-
daki elementlerin bile§iklerini kar$ila§tirdigimizda, protonla yaptiklan bagtn kuvvetinin
belirleyici oldugunu goriiriiz. Hidrojen halojenurlerin asitlikleri buna bir ornek olustu-
rur.

^>

H— F H— CI H— Br H— I

ptf =3,2 pg^-7 pK^-9 p« a =-10

Diisey siitunda asagiya inilclikue asitlik artar: H — F en zayif H — I ise en kuvvetli
asittir. Onemli bir faktor H — X bagmin kuvvetidir: bag ne kadar kuvvetli ise asit o ka-
dar zayiftn: H — F bagi en kuvvetli H — I bagi ise en zayif olanidir.

HI, HBr ve HC1, kuvvetli asitler olduklanndan bunlann konjuge hazlanmn (I",
Br . CI) lamami zayif bazlardir. Floriir iyonu oldukca fazla baziktir. Halojeniir iyon-
lannm bazligi a§agidaki sekilde artar.

Bazlik artar

F" CI" Br

Periyodik cizelgenin diger diisey siitunlannda da asitlik ve bazligin aym degisme
egilimine sahip oldugunu goriiyoruz. Ornegin, oksijenle baslayan siitunu ele alahm:

As Iik arta

H 2 H 2 S H,Se

ve

Ba?hk artar

OH SH" SeH-

Burada en kuvvetli bag O — H bagidir ve H,0 da en zayif asittir; Se — H bagi en zayif
bagdir ve H^e ise en kuvvetli asittir.

Periyodik cizelgenin aym yatay sirasindaki elementlerin bilesiklerini karsilas-
tirdigimizda asitligin soldan saga dogru arttigini goriiniz. Bag kuvvetleri kabaca ay-
mdir ve hidrojene bagh atomun elektronegatifligi belirleyici faktor ohtr. Bu atomun
elektronegatifligi asitligi iki yoldan etkiler. Protonla olan bagin polarhgini ve proton ay-
nldiginda olusan anyonun (konjuge bazin) bagil kararhligini etkiler. H — A ve H — B
olarak varsayilan iki asidi karsilas,tiralim.

5+ 5- s+ i-

H — A ve H — B

A'mn B'den daha elektronegatif oldugunu kabul edelim. A'mn daha elektronegatif ol-
masi (A) atomunun B atomundan daha negatif olmasina sebep olacak ve H — A'mn hid-
rojeni (protonu) H — B'nin hidrojeninden daha pozitif olacaktir. Boylece, H — A'mn

3,7 Yapi ve Asitlik Arasindaki ili§ki 107

protonu daha gevsek tutulacak ve daha kolay aynlarak bir baza daha kolay aktanlacak-
tir. A'nin daha elektronegatif olmasi negatif yiikii, A'nin B'den daha kolay tasiyacagi
anlamina da gelir ve A~ anyonu B anyonundan daha kararh olacaktir. Bu nedenle H —
A daha kuvvetli asit olacaktir.

Bu etkinin bir ornegini CH 4 , NH„ H,0 ve HF bilesiklerinin kar§ila§tirdigimizda go-
rebiliriz. Bu bilesiklerin tiimii birinci sira elementlerinin hidriirleridir ve elektronegatif-
lik, periyodik cizelgenin bir sirasinda soldan saga dogru artar (bkz. Cizelge 1.2).

Elektronegatiflik artar

C N O F

Flor en elektronegatif oldugundan, H — F bagi en fazla polarlanmiftir ve H — F'deki
proton en pozitiftir. Bu nedenle, H — F en kolay proton kaybeder ve en asidiktir:

:

S- 6+

6- d+

d- 5+

6- 6+

4,C— H

H,N— H

HO— H

F— H

pK„=48

pff n =38

pK a = 15,7

P*„ = 3,2

Bubile§iklerin elektrostatikpotansiyel haritalan, elektronegatifligi vehidrojenle olan
baglann artan polarlanmasina dayanan bu egilimi dogrudan gosteriyor (§ekil 3.2). Me-
tanin hidrojenlerinde pozitif yiik (maviye dogru kayan rengin miktanyla belirtilen) he-
men hemen hie belirli degildir. Amonyagin hidrojenlerinde ise 50k az pozitif yiik vardir.
Bu durum, karbon ve azotun zayif elektronegatiflikleri ve bundan dolayi da metan ve
amonyagin asm zayif asitler olmalanyla uyumludur (p/ST/lan sirasiyla48 ve 38'dir). Su
hidrojenlerinde onemli bir pozitif yiik goriilmekte (pAVsi amonyaginkinden 20 birim
daha diisiik) ve hidrojen floriir, hidrojenlerinde acikca en fazla miktarda pozitif yiik ta-
§imaktadir (pK a 3,2), bu da kuvvetli asitlige sebep olur.

|

-?■

4, W C

O

pK„'\ar ve bir Asit-
Tepkimesi

Baz

^ Q> O

Metan

Amonyak

Su

Hidrojen floriir

§ekil 3.2 Periyodik cizelge-
nin birinci sirasinda soldan saga
dogru olan elementler arasinda-
ki artan elektronegatifligin etki-
si metan, amonyak, su ve
hidrojen floriir icin olan bu
elektrostatik potansiyel harita-
lannda afikca goriilmektedir.

HF'nin en kuvvetli asit olmasindan dolayi, onun konjuge bazi olan floriir iyonu
(F~) en zayif baz olacaktir. Flor en elektronegatif atomdur ve negatif yiiku en kolay ba-
nndinr.

Bazlik artar

CH,

H 2 N"

HO-

Metaniir iyonu (CH, ) bu dordii arasinda en az kararli olan anyondur, ciinkii karbon en
az elektronegatif element olarak negatif yiikii almaya en az yatkindir. Metaniir iyonu bu

108 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

yiizden en kuwetli bazdir. [Bir karbanyon olan metaniir iyonu ve amit iyonu (NH 2 "),
oldukca zayif asitlerin konjuge bazlan olduklarmdan son derece kuwetli bazlardir. Bu
gLiclii bazlann bazi kullanimlarim Altbbliim 3.14'te tarti§acagiz].

3.7A Melezle§menin Etkisi

Etinin protonlan eteninkilerden daha asidik, eteninkiler ise etaninkilerden daha asidiktir.

-C=C-H

H H

\ /

/ \
H H

H H
H H

Elin

Eten

Etan

ptf . = 25

P* = 44

p/^„ = 50

. Bu asitlik sirasmi, her bir bile§ikteki karbon atomunun melezlesme durumuna da-
yandirarak aciklayabiliriz. 2s Orbitallerinin elektronlan 2p orbitallerinin elektronlann-
dan daha diisuk enerjilidirj ^unku 2s orbitallerindeki elektronlar ortalama olarak,
gekirdege 2p orbilallerimn elektronlarmdan gok daha yakin olacak sekilde yonelmis-
lerdir. (Orbitallerin sekillerini dusiinuniiz: 2s orbitalleri kiireseldir ve cekirdek bunlann
merkezindedir; 2p orbitalleri ise cekirdegin her iki tarafmda olan ve uzaya dogru uza-
yan loblara sahiptir.) Bundan dolayi, melez orbitallerinin daha fazla s karakterine sa-
hip olmasi, anyonun elektronlannin, ortalama olarak, daha du§iik enerjili olacagi
ve anyonun da daha kararli olacagi anlamina gelir. Etinin C — H baglannin sp or-
bitalleri %50 s karakterindedir (bir s ve bir /; orbitalinden olustuklan icin), etenin sp 2
orbitalleri %33,3 s karakterinde, etanin sp* orbitalleri ise sadece %25 s karakterindedir.
Aslinda bu, etinin sp karbon atomlarimn, etenin sp 1 karbon atomlan ve etanin sp : > kar-
bon atomlanna kiyasla daha elektronegatifmis gibi davrandigi anlamina gelir. (Hatirla-
yimz: Elektronegatiflik, atomlann bag elektronlanni cekirdeklerine yakin tutma
kabiliyetinin olfiisiidur ve elektronlann gekirdege daha yakin olmasi atomlan daha ka-
rarli kilar.)

Melezlesmenin asitlik iizerine olan etkisi, §ekil 3.3'te gbsterilen etin, eten ve etan
ifin hesaplanan elektrostatik potansiyel haritalarda dogrulanmistir. Etin hidrojenleri iize-
rinde biraz pozitif yiik (mavi renkle belirtilen) acikca gorulmektedir (pK„ = 25). ancak
eten ve etan hidrojenlerinde pozitif yiik yoktur (her ikisi de etinin p/f u 'smdan 20 birim
biiyiik pXV lara sahiptir). Bu, eten ve etandaki sp 2 ve sp 3 orbitallerinden daha fazla s ka-
rakterine sahip olan etinin sp orbitalinin oldukca biiyiik olan elektronegatifligiyle uyum
icindedir. [§ekil 3.3'te, etin ve etenin n baglarimn elektron yogunlugundan kaynakla-
nan negatif yiik (ilgili k bag bolgelerinde kirmiziyla belirtilmistir) de bellidir. Etinin
iiglfl bagmdaki elektron yogunlugunun silindirik simetrisine dikkat ediniz. Etenin k ba-

O

§ekil 3.3 Etin, eten ve etanin
elektrostatik potansiyel haritalan.

Etin Eten Etan

3.7 Yapi ve Asitlik Arastndaki Ili§ki 109

ginda, ikili bagin iist tarafinda goriilene tamamlayici olarak altta kalan yiizeyde de yiik-
sek elektron yogunluklu bir bolge bulunmaktadir.]

§imdi etin, eten ve etanin bagil asitlik sirasimn her bir bileijikteki karbon atomlan-
nin etkin elektronegatiflikleriyle nasil paralel oldugunu gorebiliriz:

Hidrokarbonlann bagil Asitlikleri

HC = CH > H,C = CH, > H,C — CH,

En elektronegatif olan etinin sp me!ezle§mi§ karbon atomu, hidrojenlerinin en pozitif
olmasina yol acarak C — H bagim en fazla polarize eder. Bundan dolayi, etin, bazlara
en kolay proton verir. Ayni sekilde, etiniir iyonu en zayif bazdir, ciinkii etinin daha elekt-
ronegatif karbon atomu eksi yiikii en iyi sekilde kararh kilabilir.

Karbanyonlann Bagil Bazhgt

H,C — CH,: > H,C =CH= > HC = C-~

Burada yapilan aciklamalarin, HF, H 2 0, NH, ve CH 4 'un bagil asitlikleriyle ilgili yapi-
lanlarla ayni olduguna dikkat ediniz. I

3.7B indiiktif Etkiler

Etanin karbon-karbon bagi, bagin her iki ucunda iki esdeger metil grubu bulundugun-
dan tarn olarak apolardir.

CH, — CH 3
Etan

Bu C — C bagi polar degildir.

Ancak, etil florurdeki karbon-karbon bagi icin durum boyle degildir.

s+ 5+ 6-

CH 3 ^— CH,^^F

2 1

Bagin flor atomuna yakin olan ucu digerinden daha pozitiftir. Karbon-karbon bagmin
bu polarlanmasi flor atomunun dogal elektron cekme yeteneginden (elektronegatifligin-
den dolayi) kaynaklanir, bu cekim uzaydan ve molekiiliin baglan boyunca iletilir. Kim-
yacilar bu cesit bir etkiyi indiiktif etki olarak tarumlarlar. Burada gordiigumiiz indiiktif
etki elektron -cekendir, ancak ileride indiiktif etkinin elektron-saliveren de olabile-
cegini gorecegiz. Indiiktif etkiler siibstitiientten olan mesafe arttikga zayiflar. Burada,
flor atomunun CI iizerinde olusturdugu pozitif yiik C2 iizerinde olu§turdugundan daha
fazladir, ciinku flor Cl'e daha yakindir.

§ekil 3.4 etil floriiriin (floroetan) gercek dipol momentini gostermektedir. E§lik eden
hesaplanmig elektrostatik potansiyel haritasinda elektronegatif flor atomu etrafmdaki ne-
gatif yiikiin dagihmi ontin kirmizi renginden acikca gortilmektedir.

§ekil 3.4 Etil florur (floro-
etan): yapi, dipol moment ve yiik
^, W dagilimi.

110 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

3.8 ENERji DEGISiMLERi

Kimyasal sistemlerin enerjilerinden ve molektillerin bagil kararhliklanndan sikca bah-
sedecegimiz icin, burada kisa bir ozet belki uygun olacaktir. Enerji is yapma kapasite-
si olarak tammlanir. Iki temel enerji ttirii kinetik enerji ve potansiyel enerjidir.

Kinetik enerji bir nesnenin hareketinden kaynaklanan enerjidir: nesnenin kiitlesiyle
hizimn karesinin carpimimn yansma egittir (yani \ mv 2 ).

Potansiyel enerji depolanmis. enerjidir. Sadece nesneler arasinda itme ve cekim kuv-
vetleri oldugunda vardir, Birbirine bir yayla bagli iki top (Altbolum 2.16'da infrared
spektroskopisini tartisirken kovalent baglar igin bir benzerini kullanmistik) yay gerildi-
ginde veya sikistirildiginda artan potansiyel enerjiye sahiptir (§ekil 3.5). Eger yay ge-
rilirse toplar arasinda bir cekim kuvveti olusacaktir. Yay sikistmlirsa bu kez bir itme
kuvveti olusacaktir. Her iki durumda da toplann birakilmasi potansiyel enerjinin (depo-
lanmis. enerji) kinetik enerjiye (hareket enerjisi) doniismesine sebep olacaktir.

Kimyasal enerji potansiyel enerjinin bir seklidir. Molektillerin farkli parcalan ara-
smdaki elektriksel itme ve cekme kuvvetlerinden dolayi vardir. Qekirdekler elektronla-
n ceker, cekirdekler birbirlerini iter ve elektronlar da birbirlerini iterler.

Bir maddenin icerdigi potansiyel enerjinin mutlak miktarim tanimlamak genelde pra-
tik degildir (cogu kez miimkiin de degildir). Bu nedenle genelde onun hagil potansiyel
enerjisini diisiinuriiz. Bir sistemin bir digerinden daha fazla veya daha az potansiyel
enerjiye sahip oldugunu soyleriz.

Bu anlamda kimyacilarm sikca kullandiklan bir baska terim kararhlik ve bagil ka-
rarhliktir. Bir sistemin bagil kararliligi onun bagil potansiyel enerjisiyle ters oran-
tilidir. Daha fazla potansiyel enerjiye sahip olan bir nesne daha az kararlidir. Bir
ornek olarak. kann bir dagin yamacinda, yiikseklerde bulundugundaki ve bir vadinin ta-
banmda acikta bulundugundaki bagil potansiyel enerjisini ve bagil karariiligini ele ala-
hm. Yercekiminden dolayi, dagda yuksekteki kar daha biiyiik potansiyel enerjiye sahiptir
ve vadideki kardan cok daha az kararlidir. Dag zirvesindeki kann daha biiyiik olan po-
tansiyel enerjisi, bir cigm muazzam kinetik enerjisine doniisebilir. Buna karsjn. daha
diisiik potansiyel enerjisi ve daha biiyiik kararliligiyla vadideki kann boyle bir enerji sa-
livermesi niiimkiin degildir.

|ekil 3.5 Birbirini
Qeken veya iten nesneler
arasinda potansiyel enerji
(PE) vardir. Yay hem
gerildiginde hem de
sikistmldigmda, iki topun
PE'si artar. ("Brady, J.
E.; Humiston, G. E,
General Chemistry:
Principles and structure,
1st ed.; Wiley: New York,
1975; sl8"den izin
alinarak uyarlanmistir.)

3.8A Potansiyel Enerji ve Kovalent Baglar

Atomlar ve molekLiller tepkimeye girdiklerinde isi olarak saliverilebilen potansiyel ener-
jiye (sikca kimyasal enerji olarak adlandinlir) sahiptirler. Isinin molekiil hareketleriyle
baglantili olmasindan dolayi, isi sahverilmesi potansiyel enerjinin kinetik enerjiye do-
nii§mesinin sonucudur.

Kovalent baglar acismdan en yuksek potansiyel enerjili hal, atomlann birbirine hie
bagh olmadiklari hal olan atomlann serbest oldugu haldir. Bu dogrudur, cilnkti bir kim-
yasal bagin olusumuna daima atomlann potansiyel enerjilerinde azalma e§lik eder (§e-
kil 1.7).

PE

Yay serbest

PE = Potansiyel enerji
■< Yay genliyor ►"

PE

Yay

sikistinliyor

3.9 Denge Sabiti ve Standart Serbest Enerji Degisjmi Arasindaki Ili^ki, AG 111

Bir ornek olarak hidrojen alomlanndan hidrojen molektilLiniin olusumunu ele alahm:
H- + H- ► H— H AH° = -435 kJ mol" 1 *

Kovalent bag olusmgunda atomlann potansiyel enerjisi 435 kJ mol" 1 kadar azalmistir.
Bu potansiyel enerji degisjmi §ekil 3.6'da grafiksel olarak gosterilmektedir.

Molekiillerin bagil potansiyel cncrjilerini gostennek icin uygun bir yolun. bunlarm
bagil entalpilerini veya isi iceriklerini. H, vermektedir. {Enthalpy, en + Yunanca: mt-
mak anlamma gelen tlialpeinden gelir). Bir kimyasal degisimde, reaktantlann ve uriin-
lerin bagil entalpilerindeki farka entalpi degisjmi denir ve AH ile simgelenir, [Bir
niceligin bniindeki A (delta) genelde o nicelikteki fark veya degisimi ifade eder. Ustel
olarak yer alan ° olctimlerin slandart kosullarda yapildigini belirtir.]

Anlasma geregi AH°'m isareti eksotermik tepkimeler (isi cikaranlar) icin negatif-
tir. Endotermik tepkimeler (isi soguranlar) ise pozitif A//°'a sahiptirler. Tepkime isi-
si, A/7°, reaktantlann iiriinlere d6nii§umunde, atomlann entalpisindeki degisjminin
olcusiidur. Eksotermik bir tepkime icin iiriin atomlan. reaktanllarda olduklarmdan da-
ha kiiciik entalpiye sahiptirler. Endotermik tepkimeler icin tersi gecerlidir.

3.9 Denge Sabjtj ve Standart Serbest Enerjj
DEGisiMi Arasindaki LiSKi, AG,°

Tepkimeye e§lik eden standart serbest enerji degisimit (AG C
sinda dnemli bir iliski vardir.

AG° = - 2,303 RT log K Je „ ie

ile denge sabiti ara-

H- + H -

435 kJ mol"

H— H

Sekil 3.6 Hidrojen
atomlarinin ve bir hidro-
jen molekiiliiniin bagil
potansiyel enerjileri.

R gaz sabitidir ve 8,314 kJ ' mol" l 'e esittir. T ise kelvin (K) olarak mutlak sicakhktir.

Bu e§itl ikle, dengeye ulasddiginda iiriinlerin olusumu lehine olan tepkimelerin
eksi AG° degerli olduklanni ve bunlar icin denge sabitinin 1 "den biiyiik oldugunu gos-
termek kolaydir. Yakla§ik 13 kJ mol" 'Men daha negatif AG degerine sahip tepkimeler
icin tamamlanacaklan sdylenir. bu, dengeye ulasildiginda reaktantlann hemen hemen
tamamimn (>%99) urunlerc doniisecegi anlamindadir. Tersine, pozitif AG° degerleri,
denge sabitleri birden kiiciik olan ve dengede iiriinlerin olusumu tercih edilmeyen
tepkimelere e§lik eder. K a bir denge sabiti oldugu icin ayni sekilde AG ile iliskilidir.

Serbest-enerji degisimi (AG ) iki bile§enden olu§ur, entalpi degisimi (AH°) ve ent-
ropi degisimi (AS°). Bu uc termodinamik nicelik arasindaki iliski s,oyledir:

AG° = Atf c

TAS°

AH c 'm tepkime srrasinda meydana gelen bag olu§umlanndaki degigimlere eslik et-
tigini gbrmiistuk (Altboliim 3.8). Eger iiriinlcrde topluca cikis, maddelcrindc oldugun-

* SI birimlerinde enerji birimi joulc'diir. J, ve 1 kal = 4,184 J'diir. (Boylece I kcal = 4.184 kJ.I Bir kiloka-
lorilik (1000 kal) enerji l5°C'daki 1 kg ( lOOOg) suyun sieakhgini birderece artnrmak icin gerekli isi enerji-
sidir.

tStandart serbest-enerji'den iiriinlerin ve reaktantlann standart kosullarda alindiklan anlasjlir (gazlar icjn 1
atm. cozeltiler icin \M). Serbest enerji degi§imine sikca. Yale Universitesi Matematik Fizik Profesorii J. Wil-
lar Gibbs'in 19. yuzyilin ikinci yansinda teimodinamige yapngi katkilardan dolayi, oniin serefinc Ciibbs ser-
best-enerji degisjmi de denir.

112 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

dan daha kuvvetli baglar olusursa AH negatif olacaktir (tepkime eksotermiktir). Tersi
dogru ise, o zaman AH° pozitif olacaktir (endotermik tepkime). Bu nedenle, A//°'in ne-
gatif degeri AG°'nin negatif olmasma katkida bulunacak ve sonu9ta iiriin olusumu ter-
cih edilecektir. Bir asidin iyonla§masindaki daha az pozitif veya daha fazla negatif AH a
degeri o asidi daha kuvvetli yapacaktir.

Entropi degisimleri bir sistemin bagil duzenindeki degisikliklere eslik eder. Bir sis-
tem ne kadar diizensiz ise entropisi o kadar fazladir. Bu nedenle, pozitif bir entropi
degi§imi (+AS°) daima daha diizenli sistemden daha az diizenli bir sisteme ge9is.e e§-
lik eder. Negatif entropi degisimi (-AS ) ters siirece ejlik eder. AG° = AH° - TAS°
esitliginde entropi degisjmi (T ile carpilmi§) oniinde eksi i§areti vardir; bu, pozitif ent-
ropi degisiminin (duzenliden diizensize) AG°'ye negatif kath yaptigi ve enerji agtsin-
dan urunlerin olusamunun tercih edildigi anlamina gelir.

Reaktant molekullerinin sayisinin iiriin molekiillerinin sayisina e§it oldugu (yani iki
molekiil iirun olu§turmak iizere iki molektilun tepkimeye girdigi) pek 90k tepkime i?in
entropi degisimi kii^iik olacaktir. Bu demektir ki; yiiksek sicakliklar dismda (yiiksek si-
cakhk olmasi durumunda; AS" kuciik olsa bile TAS° terimi biiyiik olur) urunlerin olu-
sumunun tercih edilip edilemeyecegini btiyiik oranda AW'in degeri belirleyecektir. Eger
AH° biiyiik ve negatif ise (tepkime eksotermik ise) tepkime dengede urunlerin olusu-
mun yegleyecektir. Eger AH° pozitif ise (tepkime endotermik ise) o zaman urunlerin
olusumu tercih edilmeyecektir.

Problem 3.8 ► A§agidaki tepkimelerin her biri i9in entropi degisimin, AS°, pozitif mi, negatif mi
veya yaklasik sifir mi olacagim umarsiniz? (Tepkimelerin gaz fazinda meydana
geldiklerini kabul ediniz.)
(a) A + B - C (b) A + B » C +D (c) A * B + C

Problem 3.9 > 0) K^ it = 1 bir olan tepkime i?in AG degeri nedir? (b) K dmge = 10 oldugunda?
(Denge sabitini on misli arttirmak i9in gerekli olan AG degisjmi, hatirlamak i?in
uygun bir ifadedir.) (c) Bu tepkime 15111 entropi degi§iminin ihmal edilebilir (veya
sifir) oldugunu kabul ederek denge sabitinin on misli arttinlmasi igin gerekli AH°
degisimi nedir?

3.10 KARBOKSiLIK ASJTLERiN AsiTLiGi

Karboksilik asitler ve alkollerin her ikisi de zayif asitlerdir. Ancak, karboksilik asitler
karsdik gelen alkollerden qok daha fazla asidiktirler. Siibstitiie olmayan karboksilik asit-
lerin pK a arahgi 3 -5'tir; alkollerin pK a '\a.n ise 15-18 araligmdadir. Yaklasik aym mo-
lekiil kisimlarma sahip ancak 90k farkli asitlikte olan iki bilesigi, asetik asit ve etanolu
ele alalim.

CH 3 — C— OH

Asetik asit
P*„=4,75
AG = 27 kj mol" 1

Asetik asitin pAT/smdan (pK a = 4,75), asetik asitin iyonlasmasi igin olan serbest ener-
ji degisiminin pozitif ve 27 kJ mol" p e esjt oldugu hesaplanabilir (Altbolum 3.9). Eta-
nol i9in (pK a = 16) ise iyonlasma serbest enerji degisimi daha biiyiik ve 90,8 kJ mol" 1 'djr.

CH 3 -

— CH 2 -
Etanol

-OH

P*„=

16

AG°:

= 90,8 kj mol"'

3.10 Karboksilik Asitlerin Asitligi 113

CH 3 CH 2 0-

CH 3 C0 2 -
+ H 3 Q +

AG" = 27 kJ mor 1

AG° = 90,8 kJ mol"

§ekil 3.7 Asetik asit ve etanoliin iyonlasmasina
e§lik eden serbest enerji degisimlerini karsilastiran
bir diyagram. Etanol daha biiyiik pozitif serbest
enerji degisimine sahiptir ve iyonlasmasi fazla
yeglenmediginden daha zayif bir asittir.

■H,0

+ H,0

Bu degerler (bkz. §ekil 3.7) her iki bile§igin de zayif asit oldugunu ancak etanolun ase-
tik asitten 50k daha zayif asit oldugunu gostermektedir.

Karboksilik asitlerin alkollere gore daha asidik olu§larini nasil a^iklanz? Bunun i9in
iki aciklama onerilmistir, biri rezonans teorisinden kaynaklanan etkilere dayanan. (bu
nedenle rezonans etkileri denen) ve digeri ise indiiktil etkilere dayanan afiklamadir
(Altboliim 3.7B). Her ne kadar iki etki de karboksilik asitlerin daha biiyiik olan asitli-
gine bir katki saglarlarsa da hangi etkinin daha onemli oldugu sorusu, ileride gorecegi-
rniz gibi daha coziilememistir.

3.I0A Rezonans Etkilere Dayanan A^iklama

Yillardan beri karboksilik asitlerin daha asidik oluslan, bashca karboksilat iyonunun
rezonans kararhhgina dayandinldi. Bu aciklama rezonans teorisinin ilkelerine ihtiyac
duyar (Altboliim 1.8). Buna gore, molekiil ve iyonlar iki veya daha fazla e§deger rezo-
nans yapiyla (yard esit kararhliktaki rezonans yapilarla) gosterilebildiklerinde rezonans*
la kararh kritnirlar.

Bir karboksilik asit ve onun anyonu icin iki^er rezonans yapi yazilabilir (§ekil 3.8);
anyonun rezonans yapilan esdeger oldugundan ve yapida zit yiiklerin ayrimi olmadigin-
dan, anyonun rezonans kararhhgimn daha fazla oldugu kabul edilebilir. [Zit yiiklerin

Asetik asit

O.

CH,

,O^H

CH 3 — C.

•'or

/

.0— H

+ H 2

1 I '

Kiiciik rezonans kararlihgi

(Yapilar esdeger degil ve alftaki
yapi yiik ayrnm gerektirir.)

Asetat iyonu

CH-C

.0-

1

CH,— C

'0.

/

o.

H,0 +

' i '

Daha biiyiik rezonans kararlihgi

(Yapilar esdeger ve yiik ayrimi
gerekmei.)

§ekil 3.8 Asetik asit
icin yazilabilecek iki ve
asetat iyonu icin yazilabile-
cek iki rezonans yapi.
Asetik asitin daha biiyiik
olan asitliginin rezonans
aciklamasina gore, asetat
iyonu ic,in yazilan esdeger
yapiiar daha biiyiik rezo-
nans kararlihgi saglar ve
iyonlasma kin olan pozitif
enerji degisjrnini azaltir.

114 Bolum 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

aynlmasi enerji gerektirir ve aynlmis yiiklere sahip rezonans yapilar kararlilik saglama-
da yiik aynmsiz yapilardan daha az onemli sayihrlar (Altboliim 13.5).] Bir karboksilik
asitin anyonunun yiiksek kararliligi (asidin kendisine gore) anyonun serbest enerjisini
dusiiriir, bbylece, iyonla§ma i?in gerekli olan pozitif serbest enerji degisimi de azahr.
Hatirlayiniz: Bir asidin iyonlasmasi icin olan serbest -enerji degisimini daha az pozitif
(veya daha eok negatif) yapan her etken asidi daha kuvvetli yapar (Altboliim 3.9).
' Alkol ve anyonunu kararh kilan rezonans yapilar yoktur. /

CH 3 — CH — 0— H + H 2 +=*- CH 3 — CH— Or + H 3 +
Rezonans kararhgi yok Rezonans kararligi yok

Bir alkoliin iyonlasmasimn pozitif serbest enerji degisimi rezonans kararhligiyla azal-
tilmaz ve bu da serbest enerji degisiminin karboksilik asit icin olandan ni?in 90k daha
bilylik oldugunu aciklar. Sonne olarak, bir alkol bir karboksilik asitten 90k daha az asi-
diktir.

3. 1 OB indiiktif Etkiye Dayanan Agiklama

1986'da karboksilik asitlerin daha biiyiik olan asitliklerini aciklamada, karboksilat an-
yonunun rezonans kararliligimn karboksilik asitlerin asitligini aciklamada nispeten onem-
siz oldugunu iddia eden farkh bir a9iklama one siiruldu. [Bununla beraber. rezonans asit
turevlerinin diger ozelliklerini aciklar (bkz. Problem 3.10) ve bu sorgulanmadi.] Bu ye-
ni aciklamaya gore, karboksilik asitlerin asitliginden sorumlu en onemli faktor karbok-
silik asidin karbonil grubunun indiiktif etkisidir* Bu acikiamayi anlayabilmek i9in
aym iki bilesigi ele alalim.

O

II
CH 3 — C-^O^-H CH 3 — CH 2 — 0-^H

Asetik asit Etanol

(daha kuvvetli asit) (daha zayif asit)

Her iki bilesjkte de O^H bagi, oksijen atomunun daha biiyiik elektronegatifligin-
den dolayi oldukca polarlanmistir. Bu agiklamada. asetik asitin daha buyiik olan asitli-
gininin anahtan, karbonil grubunun (C = O grubu), etanoliin karsilik gelen konumundaki
CH 2 grubuyla karsilastmldiginda daha kuvvetli olan elektron 9ekici induktif etkisidir.
Karbonil grubu olduk9a fazla polarlanmistir; karbonil grubunun karbonu biiyiik bir po-
zitif ytike sahiptir, ^iinkti asagidaki ikinci rezonans yapmin toplam rezonans meleze kat-
kisi onemlidir.

-"- <-+ -c-

+

Karbonil grubunun rezonans yapilan
Asetik asitin karbonil grubunun karbon atomu biiytik bir pozitif yiik tasidigindan,
kendi elektron-9eken induktif etkisini hidroksil grubunun oksijen atomunun etkisine
ekler; bu birlesmi§ etkiler, hidroksil protonunu alkol protommdan cok daha pozitif ya-
par. Karboksilik asit protonu iizerindeki daha buyiik pozitif yiik onun ni9in daha kolay
aynldigini a9iklar.

* Bkz. Siggel, M.R.;Thomas. T. D. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 4360-4362. Siggel, M. R. F;
Streitwieser. A. R.. Jr.; Thomas, T. D. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8022-8028.

3,10 Karboksilik Asitlerin Asitligi 115

Karbonil grubunun elektron-ceken indiiktif etkisi asetik asitten olusan asetat iyonu-
nu da kararh kilar ve bu nedenle asetat iyonu etoksit iyonundan daha zayif bazdu.

CH 3 — C-^-O*-

Asfl.it iyonu
Daha zayif baz

CH 3 — CH 2 -^<>

Etoksit iyonu
Daha kuvvetli baz

Asetat iyonunun, negatif ytikii etoksit iyonundan daha iyi kararli hale getirme yete-
negi bu iki anyonun elektrostatik potansiyel haritalarmdan actkca goriilmektedir (§ekil
3.9). Etoksitle karsila^tinldiginda asetat anyonundakt negatif yiik iki oksijen atomu iize-
rine duzgiince dagtlmisur, etanolde ise negatif yiik (elektrostatik potansiyel haritada kir-
miziyla belirtildigi gibi) oksijen atomunun iizerinde yerlesiktir. Negatif ytiku daha iyi
kararh kilma yetenegi asetat iyonunun etoksitten daha zayif baz olmasini saglar (ve bun-
dan dolayi onun konjuge asidi etanolden daha kuvvetlidir).

Yillar once karboksilik asitlerin daha biiyiik asitliklerinin actklamasim rezonansla
yapan G. W. Wheland, karbonil grubunun indiiktif etkisinin dnemli olabilecegini kabul
etmis fakat hangi etkinin, rezonans veya indiiktif. daha onemli olduguna karar verme-
nin zoroldugunu gormiistii. Bugiin de bu zoriuk devam ediyor. Bu iki etkinin bagil one-
mi hakkinda hararetli ve ilginc tartismalar hala siirmektedir.*

Rezonans teorisi. bir karboksilik asidin asitliginin en iyi actklamasim saglayabilir ■<
veya saglayamaz, ancak, iki ilgili gercege uygun bir aciklama getirir: Asetat iyonrai-
daki karbon-oksijen bag uzunluklan aymdrr ve asetat iyonunun oksijenleri es.it
negatif yiiklere sahiptir. Bu gerfekleri rezonansla agiklayimz.

Problem 3.10

4

v.* */

y

§ekil 3.9 Asetat ve etoksit anyonlan icin
hesaplanmis elektrostatik potansiyel harita-
lan. Her ne kadar iki molekii 1 ay n i - 1 net
yiik tasisalar da, asetat bu yiikii iki oksijen
iizerine dagitarak daha iyi kararh kilar.

Asetat iyonu

Etoksit iyonu

* indiiktif etkilerin daha onemli oldugu temeline dayanan ajiklama tarli§ilmaktadir. Bu tarnjmalarla
ilgilenecek olanlar, asagidaki makaleye ve onda verilen atiflara bakmalidir. Bordwell, F. G.; A. V. /. Am.
Chem. Sot; 1994, 116, 8885-8889.

116 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

u"

)

Bir asidin konjuge bazinin
degerlendirilmesi asit
kuwetini tahmin etmede
bir aractir.

Problem 3.1 I

3. IOC Diger Gruplann induktif Etkileri

Diger elektron c eken gruplann asit kuvvetlendirici etkileri asetik asit ve kloroasetik asi-
tin asitliklerini karsilastirarak gosterilebilir.

CH,

O
-C^O^rH

o

Cl^CH 2 -^C-^O^H
pK-^2.86

ptf„=4,75

Kloroasetik asitin daha biiyiik asitligi, kismen elektronegatif klor atomunun ilave elekt-
ron-ceken induktif etkisine baglanabilir, Klorun induktif etkisinin karbonil gmbu ve
oksijen atomununkine eklenmesi, kloroasetik asit protonunu asetik asit protonundan da
daha pozitif yapar, Aynca proton kaybiyla olusan kloroasetat iyonunu da eksi yiikii da-
gitarak daha kararli kilar (§ekil 3.10).

O
Cl^rCH 2 -4-C-^0-<rH + H 2 :

o 8 -

^Cl-eCH,-^C-^O s - +

H 3 +

Yiikun dagilimi daima bir tiirii daha kararli yapar ve simdi bir kac durumda gordiigu-
muz gibi, bir asidin konjuge bazini kararli kilan her etken, asidin kuwetini artti-

nr. (Altboliim 3.11'de cozticudeki entropi degisimlerinin de kloroasetik asitin artmis
asitliginin aciklanmasinda onemli oldugunu gorecegiz.)

>■ Asagida verilenlerden hangisinin daha kuvvetli asit olmasnu beklersiniz? Her bir
durumda gerekcenizi aciklayiniz.

(a) CH,C1C0 2 H veya CHC1 2 C0 2 H (c) CH 2 FC0 2 H veya CH 2 BrC0 2 H

(b) CC1 3 C0 2 H veya CHC1 2 C0 2 H (d) CH 2 FC0 2 H veya CH 2 FCH 2 C0 2 H

3.1 I £6ZUCUNUN ASiTLIK UZERiNE ETKISi

Qoziicunun yoklugunda (yani, gaz fazinda) asitlerin pek cogu sulu cozeltilerde olduk-
lanndan cok daha zayiftirlar. Ornegin, gaz fazinda asetik asitin pK a degerinin yakla§ik
130 oldugu hesaplanmisnr (K a ~ 10" 130 )! Bunun nedeni sudur: Gaz fazinda bir asetik

§ekil 3.10 Asetat ve kloroasetatin
elektrostatik potansiyel haritalan, nega-
tif yiikii dagrtmada kloroasetat iyonuniin
nispeten daha biiyiik yetenekte oldugunu
gostermektedir.

*•

%.

Asetat iyonu

Kloroasetat iyonu

3,12 Bazlar Olarak Organik Bile§ikler 117

asit molekiiliiniin bir su molekiiliine bir proton verdiginde otusan iyonlar zit yiiklii par-

calardir ve bu pargalar ayrdmi§ olmak zorundadir.

O O

II II

CH 3 — C — OH + H 2 «=^CH 3 — C— 0" + H 3 +

^ozuciisiiz ortamda ayn kalmak zordur. ^ozeltide cozucii moleklilleri iyonlan sarar ve

birbirlerinden ayrnr, aynca gaz fazinda oldugundan daha kolay ayrilmalanni saglar ve

onlan kararh kdar.

Su gibi bir coziiciide, protik coziicii denir, hidrojen baglan aracihgiyla sarmalama
onemlidir (Altboliim 2. 14C). Bir protik coziicii, oksijen ve azot gibi kuvvetlice elekt-
ronegatif bir elemente bagli bir hidrojen atomuna sahip olandir. Bu nedenle protik
coziicii molekulleri, bir asit veya onun konjuge bazinin oksijen (veya azot) atomlarinin
ortakla§dmami§ elektron ciftleriyle hidrojen bagi yapabilir, fakat her ikisini de e§it ola-
rak kararh kilmayabilir.

Ornegin asetik asitin sudaki iyonlasmasini ele alahm. Su moleklilleri hidrojen bag-
lan olu§turarak hem aynsmamis, asetik asit molekullerini (CH 3 C0 2 H), hem de onun an-
yonunu (CH 3 C0 2 ~) sarar. Ancak, CH 3 C0 2 ~ ile olan hidrojen baglan, CH,C0 2 H ile
olanlardan cok daha kuvvetlidir, ciinkii su moleklilleri negatif ylik tarafindan daha faz-
la 9ekilirler. Aynca bu farkh sardmanm iyonla§maya e§lik eden entropi degi§imi iize-
rine de onemli etkisi vardir. Herhangi bir tiiriin sanlmasi, cdziiciinun entropisini azaltir.
(^iinku, coziicii molekulleri coziinenin etrafim sardiklannda daha diizenli olurlar.
CH,C0 2 " 'nin sanlmasi daha kuvvetli oldugundan etrafindaki goziicii molekulleri daha
diizenli olur. Bu nedenle, asetik asitin iyonla§masina iliskin entropi degisjmi (A5°) ne-
gatiftir. Bunun anlami, AG° = AH" -TAS° eskligindeki -7"AS° terimi AG°'a asit-za-
yiflatma yontinde olumlu katki yapar. Gercekte, Cizelge 3.2'den goruldiigii gibi, -TAS°
teriminin AG°'a katkisi AH°'m katkisindan fazladir ve asetik asitin iyonlasjnasinda ser-
best enerji degi§hninin pozitif olmasinin (yeglenmemesinin) sebebidir.

Altboliim 3.10C'de kloroasetik asitin asetik asitten daha kuvvetli oldugunu gordiik
ve artan asitligin sebebini elektron -ceken klor atomunun varhgiyla iligkilendirdik. Ci-
zelge 3.2, AH° ve -7"AS°'in her ikisinin de kloroasetik asitin iyonlagmasini daha cok
tercih edebileceklerini gostermektedir. (AH 4,2 kJ mol" 1 daha negatif, -TAS° ise 7 kj
mol" 1 daha az pozitiftir.) Daha biiyiik katkinm entropi teriminden geldigi aciktir. Muh-
temelen, klor atomu kloroasetat anyonunu kararh kilarak, sardmayla olan kararlihga da-
ha az Lhtiyac duymasina yol a9ar ve kloroasetat iyonunun cozucuniin diizenlenmesine
yol acan egilimini daha az yapar.

3.12 Bazlar Olarak Organjk Bilesjkler

Eger bir organik bile§ik ortaklasjlmamis. bir elektron cifti ta§iyan atom iceriyorsa, o po-
tansiyel bir bazdir. Altboliim 3.5C'de azot atomu iizerinde ortakla§dmamis, elektron ^if-
ti olan bilesjklerin (yani aminlerin) baz olarak davrandiklanni gordiik. S+mdi, oksijen
atomu iizerinde ortakla§ilmamis, elektron gifd bulunduran organik bile§iklerin de ayni
§ekilde davrandigi bazi ornekleri ele alalim.

Cizelge 2.2 Asetik Asit ve Kloroasetik Asitin HO ieerisinde,
25°C"daki Termodinamik Degerleri

Asit pg, AG° (kj mor 1 ) AH ° (kj mor 1 ) TAS" (kj mof 1 )

CH,C0 2 H 4,75 +27 -0,4 +28

C1CH 2 C0 2 H 2,86 +16 -4,6 +21

" Cizelge, "Marc, J. Advanced Organic Chemistry; 3rd ed.: Wiley: New York, 1985; s 236"dan uyarlanmi§tu\

118 Bolum 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

Gaz halindeki HCl'mn metanolde coziilmesi, suyla olan tepkimeye (Altboliim 3.2A)

50k benzeyen bir asit-baz tepkimesine yolacar.

.. ^-t=4 psi.. ».

H3C— 0-+ H— CI- ► H,C— O— H + :C1:

H H

Metanol Metiloksonyum iyonu

i protonlanmi§ bir alkol)

Alkoliin konjuge asidine sik^a protonlanmi§ alkol denirse de. onu alkiloksonyuin iyo-
nu olarak adlandmnak 90k daha uygundur.

AJkoller, genelde boyle bir tepkimeyi. HC1, HBt, HI ve H,S0 4 gibi kuvvetli asitle-
rin sulu cbzeltileriyle etkilestirildiklerindc verirlcr.

R— 0= + H — A ►

1

R— 6— H +

1

:A"

H

H

Alkol Kuvvetli

Alkiloksonyum

Zayif

aslt

iyonu

baz

Eterler de benzer tepkime verifier:

R— 0:+ H— A 1

1

► R— 6— H +

:A"

R

R

Eter Kuvvetli

Dialkiloksonyum

Zaytf

asit

iyonu

baz

Karbonil grubu iceren bilesikler de kuvvetli asitler varhginda baz olarak davramr-

lar.

R

C— O + H— A*-
/
R

R

\
=t C=0— H

/
R

+ 'A-

Keton Kuvvetli

Protonlanmis

Zayif

asit

keton

baz

Buna benzeyen proton aktarma tepkimeleri, alkollerin, eterlerin, aldehitlerin,
ketonlann, esterlerin, amitlerin ve karboksilik asitlerin sik?a verdigi pek 50k tep-
kimenin gogu kez ilk basamagidir. Bu protonlanmi§ ara uriinlerin bazilan icin pK a de-
gerleri Cizelge 3.1 'de verilmistir,

[Ortaklasilmamis elektron ciftine sahip bir atom, bir organik bilesige baziklik kazan-
diran tek yer degildir. Bir alkenin n bagi da aym etkiyi yapabilirJ Daha sonra, alkenle-
rin kuvvetli asitlerden proton alarak, asagidaki gibi tepkime verdikleri pek gok tepkime
gorecegiz.

i'ii Bubagolusui

=C + H— A : *= E C— C— H +

Aiken Kuvvetli Karbokatyon Zayif

asit baz

I Bu tepkimede alkenin % baginin elektron cifti. alkenin bir karbonuyla kuvvetli asidin
verdigi proton arasinda bag olu§turmak icin kullandmi§tu-.,Bu siirecte iki bag kinldigi-

3.13 Bir Organik Tepkimenin Mekanizmasi 119

na dikkat ediniz: ikili bagirt n bagiyla asidin protonu ve konjuge bazi arasindaki bag.
Bir yeni bag olusur: alkenin bir karbonu ve prolon arasindaki bag. Bu stirec, alkenin di-
ger karbonunu iic degerlikli, elektronca eksik ve pozitif formal yiiklii yapar. Bu turden
karbon iferen bile§iidere karbokatyon denir {Altboliim 3.3).

Oksijen, azot veya bir coklu bag iceren herhangi bir organik bilegigin deri§ik siil- < p ro b| e m 3 I 2
furik asitte cbzunecegi genel bir kuraldir. Bu kuralin dayanagim aciklayiniz.

3.13 BiR ORGANiK TEPKiMENIN MEKANfZMASI

Organik tepkime mekanizmalanni daha ciddi olarak Boliim 6'da incelemeye basjayaca-
giz. §imdi ornek olarak, bu bolumde bgrendiklerimizi uygulamaya imkan saglayacak ve
aym zamanda mekanizmalan gostermedc kullamlan egik oklarin kullanimma dair og-
rendiklerimizi peki§tirecek bir mekanizma ele alalim.

fer-Biitil alkoltin derisjk (der.) sulu hidroklorik asitte coziilmesi, hemen ter-biitil
kloriir olus,umuna neden olur. Tepkime bir yer degi§tirme tepkimesidir:

CH, CH,

H 3 C— C— OH + H— 6— H+ : CI T -S£* H,C— C— CI + 2 H 2

CH 3 H CH 3

.'. .■ -lihiil alkol ter-Biilil kloriir

(suda coziiniir) Der. HCI (suda cbziinmez)

Gercekten, deney yapildiginda bir tepkimenin meydana geldigi acikca goriilmektedir.
ftr-Btitil alkol sulu ortamda cozuniir: ancak, ter-bfflii kloriir cozunmez ve bunun sonucun-
da balonda ayn bir tabaka olarak sulu fazdan aynhr. Sulu olmayan tabakayi ayinnak,
damitmayla saflastirmak ve boylece ter-biii\\ kloriir elde etmek kolaydir.

Daha sonra aciklanan onemli deliller tepkimenin a§agidaki yoldan ilerledigini gbs-
termektedir.

Tepkime 15m bir Mekanizma

ter-Butil Alkoltin Derisik Sulu HCI ile Tepkimesi

1 . Basamak

CH 3 ^ — CH 3 H
H 3 C— C— O — H + H— 6— H «=* H 3 C— C O— H + : 6 — H

CH 3 H CH, H

ter-Butiloksonyum iyonu
ler-Biitil alkol bir baz olarak Uriin bir prokinlanmi; alkol ve

dnvranir ve hidionvuiii sudur (konjuge asit ve baz).

iyonundan bir prolon alir.

120 Bolum 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

2. Basamak

CH 3 H CH 3 H

n*k+

/

HjC— C— — O—H +=feH 3 C— C* + : 0— H

CH 3 CH 3

Karbokatyon

Bir molekiil su ve bir karbokatyon olusumuna

vol acacak rcr-butiloksonyuin iyonunun

karbonu ve oksijeni arasmclaki bag helerolitik

olarak kiriJir.

3. Basamak

<p 3

HjC— C*^ + :C1' *=-* H 3 C— C— CP

CH 3
hi -Rutil kloriir
Karbokatyon, bir Lewis asidi gibi
davranarak, iiriinti olusturmak icin kloriir
iyonundan bir elektron cil'li abr.

Ttim bu basamaklann asit-baz tepkiraeleri icerdiklerine dikkat ediniz. Birinci basamak.
alkol oksijeninin hidronyum iyonundan bir proton kopardigi tarn bir Br0nsted asit-baz
tepkimesidir. 2. Basamak, bir Lewis asit-baz tepkimesinin tersidir. Bu basamakta pro-
tonlanmis. alkolun karbon-oksijen bagi heterolitik olarak kinlir ve bagin elektronlan ile
birlikte bir su molekiilii aynlir. Bu, kismen, alkolun protonlanmis. olmasmdan dolayi
meydana gelir. Protonlanmis alkolun oksijenindeki formal pozitif yiik varhgi, elektron-
larin pozitif oksijene dogru cekilmesine yol a9arak karbon-oksijen bagim zayiflatir. 3.
Basamak ise iirun olu§turmak uzere kloriir iyonunun (bir Lewis bazi) karbokatyon (bir
Lewis asidi) ile tepkimeye girdigi bir Lewis asit-baz tepkimesidir.

§u soru akla gelebilir. NicJn su molekiilleri degil de kloriir iyonlan karbokatyonla tep-
kimeye giriyor? Her seyden once suyun (joziicti olmasmdan dolayi fevrede pek 50k su
molekiilii vardir. Cevap, bu basamagin gergeklestigi ancak, basit$e, bu basamagin 2.
basamagin tersi oldugudur. §unu soylemek gerekir ki olu§an karbokatyonlann tamami
dogrudan uriine doniismez. Bazilan su ile, tekrar protonlanmis alkol vermek uzere tep-
kimeye girer. Ancak. bu yine karbokatyon olusturmak uzere aynsir (hatta aynsmadan once
proton kaybederek yeniden alkole dontis.urler). Bununla birlikte muhtemelen, bunlarm pek
tjogu uriine doniisur giinkii, tepkime ko§ullarmda son basamagin dengesi oldukca fazla
saga dogrudur(ve bu da lepkimeyi tamamlanmaya goturiir).

3.14 SUSUZ £6ZELTil_ERDE

AsItler ve Bazlar

Sulu cozeltide cok giiclii bir baz, amit iyonu (NH 2 ~), kullanarak bir tepkime
gerceklestirmek icin suya sodyum amit (NaNH,) ilave etseydiniz, hemen agagidaki tep-
kime meydana gelirdi:

H— 6— H + : NH 2 - ► H— 0-- + NH 3

Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli Daha zayif Daha zayif asit

pfi fl =15,7 baz baz P^ =38

*

imyasi

Karbonik Anhidraz

K a

^arbonik anhidraz, kan asitiiginin diizenlenmesinde yer alan bir enzimdir (biyolo-
jik katalizor). Boliim giris,inde de belirtildigi gibi, nefes alma hizi, kan asitliginden
etkilenen fizyolojik fonksiyonlarin arasindadir. Karbonik anhidrazm katalizledigi, su
ve karbon dioksitin karbonik asite (H 2 C0 3 ) doniiftugii bir denge tepkimesidir.

H,0 + CO,

karbonik
anhidraz

H,CO,

HCO_r + H +

Karbonik anhidraz, 260 alt birimden (amino ashler) olus.an dogal hali ozel bir kiire-
cik §eklinde kivnlmi§ bir protein zinciridir. Yapisinda, aktif taraf denilen, reaktant-
lann orada iiriinlere donu§tiigii bir yank veya cep bulunmaktadir. Karbonik anhidrazin
protein zinciri a§agidaki yaptda mavi bir sent olarak gosterilmi§tir.

Karbonik anhidrazin aktif tarafinda bir su molekiilii proton kaybederek hidroksit
(OH - ) iyonunu olu§turur. Bu proton, karbonik anhidrazin baz olarak davranan bir kismi
tarafindan kopanhr. Normalde su molekiiluniin protonu 50k asidik degildir. Ancak kar-
bonik anhidrazin aktif tarafinda bulunan bir cinko katyonu ve bir su molekiiliinun oksi-
jen atomu arasindaki Lewis asit-baz etkilesmesi suyun oksijeni iizerinde pozitif yiik
olu§masina yol acar. Bu durum su molekuliiniin protonlarim daha asidik yapar. Su
molekuliiniin proton 1 an n dan birinin uzaklajtinlmasi hidroksiti olu§turur ki bu da aktif
taraftaki karbon dioksit ile HC0 3 ~ (hidrojen karbonat veya bikarbonat) olu^turmak
iizere tepkimeye girer. Karbonik anhidrazin burada gosterilen yapisinda (X-i§im krista-
lografisi verilerine gore) aktif taraftaki bikarbonat iyonu kirmizi ile, aktif taraftaki cinko
katyonu yes.il ile, su molekiilii ise mavi ile gosterilmis,tir. ^inko katyonu ile koordine
olan (Lewis bazlari olarak) veya hidroksit olu§turmak iizere sudan proton koparan
(Br0nsted-Lowry bazlan olarak) bazik taraflar morumsu kirmizidir (bu bazlar, his-
tidin imidazol halkalanndaki azot atomlandir). Bu tiirlerin hicbirinde hidrojen atom-
Ian gosterilmemi|tir. Gorebildiginiz gibi, karbonik anhidraz katalizinde Lewis ve
Br0nsted-Lowry asit-baz tepkimelerinin olaganiistii bir diizeni yer almaktadir.

121

122 Boliim 3 / Organik Tepkimelere Giris: Asitler ve Bazlar

^

Boliim 4'te bu tepkimeyi
organik sentezlere
girisimi/in bir kismi
olarak kullanacagiz.

Amit iyonu suyla, amonyak ve hidroksit iyonlan (90k daha zayif baz) iferen bir gozelti
vermek iizere tepkimeye girebilirdi. Bu ornek gozuciiniin seviyeleme elkisi denen bir
olayi gostermektedLr. Buradaki gozlicii, su, hidroksit iyonundan daha kuvvetli olan her-
hangi bir baza bir proton verir. Bu nedenle, sulu cozeltilerde hidroksit iyonundan daha
kuvvetli olan bazlarm kullanimi miimkiin degildir.

Hidroksit iyonundan daha kuvvetli olan bazlan ancak sudan daha zayif asit olan
56zuciilerde kullanabiliriz. Amit iyonunu (NaNH : 'den) heksan, dietileter veya sivi
amonyak (sivilastolmis. gaz, k.n. -33°C, genel kimya laboratuvannda kullanmis ola-
bileceginiz sulu cozelti degil) gibi bir coziiciide kullanabiliriz, Bu cozuciilerin tarnami
50k zayif asitlerdir ve bu yiizden, NH 2 " gibi kuvvetli bir baza bile proton vermeyecek-
lerdir.

Ornegin, etini sivi amonyak i9erisinde sodyum amit ile etkiles/tirerek bir karbanyon
olan konjuge bazma donii§turebiliriz.

H— C=

5C- 1

H

Daha kuvvetli asit
pA a = 25

:NHf

Daha kuvvetli

baz
( NaNH, Men)

NHj

Daha zayif
baz.

• :NH,

Daha zayif
asit

Uclii bag karbonuna bir proton bagh olan pek 90k alkin (u? alkinler denir) yaklasik
25 olan pK„ degerlerine sahiptir; bundan dolayi, bu alkinlerin hepsi etinin yaptigi gibi
sivi amonyak icerisinde sodyum amit ile ayni sekilde tepkime verirler.

R— C=

iC- 1

H + : NH ? "

NH,

-*R — C = C =

Daha kuvvetli asit
pAT fl =25

Daha
kuvvetli baz

Daha zayif
baz

:NH,

Daha zayif

asit
P^„=38

Alkoller organik tepkimelerde stkca 90ZUCU olarak kullanihrlar. sudan daha az polar
olmalanndan dolayi daha az polar olan organik bile§ikleri cozerler. Alkollerin ^oziicii
olarak kullamlmalan aynca RO iyonlarmm (alkoksit iyonlan denir) baz olarak kul-
lanilmasini da saglar. Alkoksit iyonlari, alkoller sudan daha zayif asit olduklanndan,
hidroksit iyonlanndan biraz daha kuvvetli bazlardir. Etil alkole sodyum hidrlir (NaH)
ilave ederek etil alkolde sodyum etoksit (CH,CH 2 ONa) cozeltisi hazirlayabiliriz. Etil
alkoliin coziicu olmasim da istedigimiz icin olduk^a fazlastni kullamnz. Kuvvetli bir
baz olarak hidriir iyonu etil alkol ile kolayca tepkime verir:

eli ' alk0 ' >CH 3 CH ; :

CH,CH,0— H +

Daha kuvvetli asit
f>K a =l6

•u- -

Daha kuvvetli

baz

(NaH'den)

Daha zayif
baz

1- H,

Daha zayif

asit

pK o =35

(CH 3 ) 3 CO— H +

rer-biltil alkol (CH,) 3 COH i9indeki /<?r-butoksit iyonu, (CH 3 ) 3 CO etil alkol i9indeki
etoksit iyonundan daha kuvvetli bir bazdir ve benzer yoldan hazirlanabilir.

v fer-biitil

Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli Daha zayif Daha zayif

ptf fl =18 baz baz asit

(NaH'den) P*>35

Bir alkillityumun (RLi) karbon-lityum bagi kovalent karakterde olmasina ragmen
karbon negatif olacak gekilde polarlanmi§tir.

6-

R-

3+

^-Li

3.15 Asit-Baz Tepkimeleri, Doteryum ve Trityum Etiketli Bile§iklerin Sentezi 123

Alkillityurnlar sanki alkaniir (R:~) iyonlan iceriyorlarmis. gibi tepkime verirler ve alkan-
lann konjuge bazlan olan alkaniir iyonlan gorecegimiz en kuvvetli bazlardir. Ornegin,
etillityum (CH 3 CH 2 Li) sanki etaniir (CH 3 CH : ~} karbanyonu iceriyormus gibi davramr
ve etinle a§agidaki §ekilde tepkime verir:

H— C=C— H+ _ ':CH 2 CH 3 -i^^> H _ c=C : " + CH3CH3

Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli Daha zayif Daha zavif

|) A. , = 25 baz baz asit

(CH 3 CH,Li , deii) ptf„ = SO

Alkillityurnlar, alkilbromiirlerin lityum metali ile bir eter (dietileter gibi) coziicii icin-

deki tepkimelerden kolayca hazirlanabilirler. Bkz. Altboliim 12.6.

Agagidaki bilesiklerin veya cozeltilerin her biri kansttnldiginda meydana gelebile- ■< Problem 3.13

cek asit-baz tepkimelerinin esitliklerini yazuuz. Uygun pK a degerlerini kullanarak

((Jizelge 3.1) her bir durumda daha kuvvetli asit ve daha kuvvetli baz ile daha zayif

asit ve daha zayif bazi belirtiniz. (Eger bir asit-baz tepkimesi meydana gelemeye-

cekse bunu belirtmelisiniz.)

(a) CH 3 OH'ye NaH eklendiginde

(b)CH,CH 2 OH'ye NaNH, eklendiginde

(c) Heksan icerisindeki etillityum cozeltisine NH 3 gazi eklendiginde

(d) Sivi amonyak icerisindeki sodyum amit cozeltisine NH 4 C1 eklendiginde

(e) H,0'ya (CH 3 ) 3 CONa eklendiginde

(f) (CH 3 ) 3 COH'ye NaOH eklendiginde

3.15 asjt-baz tepkimeleri ve doteryum ve

Trityum Etiketli Bile^jklerIn Sentezi

Kimyacilar sikca, bir veya daha fazla hidrojen atomunun doteryum veya trityum ile yer
degistirilmis olan bile§ikleri bir "etiketleme" veya ozel hidrojen atomlanni tanimlama
yontemi olarak kullantrlar. Doteryum ( 2 H) ve trityum ( 3 H) kiitleleri sirasiyla. 2 ve 3 ato-
mik kiitle birimi olan bidrojenin izotoplandrr.

Turn kimyasal amaclar icin bir molekiildeki doteryum ve trityum atomlaii normal
hidrojen atomlan gibi davranirlar. Doteryum ve trityumun atomlanmn ilave kiitle ve
notronlan. bu atomlarm, ileride ogrenecegimiz bazi spektroskopik yontemlerle
molekiildeki yerlerini belirlemeyi kolayla§tinr. Trityumun radyoaktif olusu da onu 50k
kolay belirlememizi saglar. (Bu etiketli atomlarm ilave kiitlesi doteryum ve trityum iceren
bilesjklcrin norma) hidrojenli bile§iklerden daha yavas. tepkime vermelerine sebep ola-
bilir. "Izotop etkisi" denen bu etki pek cok tepkimenin mekanizmasmin incelenmesinde
kullanilmistir.)

Bir molekiilun belirli bir yerine doteryum veya trityum sokmanin bir yolu, cok
kuvvetli bir bazin D,0 ve T 2 (hidrojenleri yerinde doteryum veya trityum olan su) ile
etkilestirildiginde meydana gelen asit-baz tepkimesinden gecer. Omegin (CH 3 ) 2 CHLi
(izopropillityum) iceren bir cozeltinin D 2 ile etkile^tirilmesi, merkez atomunda
doteryum ile etiketlenmis propan olu§umuyla sonuclamr.

CH, CH 3

I I

heksan
CH 3 CH:-Li + + D ; ►CH 3 CH— D+ OD"

izopropil- 2-Dotero-

lilyiiin propan

(daha kuvvetli (daha kuvvetli (daha zayif {daha zayif

baz) asit) asit) baz)

124 Bolilm 3 / Organik Tepkimeiere Giri§: Asitler ve Bazlar

Ornek Problem

Propinin, sivi amonyak icerisinde sodyum amitin ve T 2 0'nun elimizde oldugunu varsa-
yarak trityum etiketli (CH 3 C = CT) bilesigini nasil elde edebileceginizi gosteriniz.

Cevap

Once propini sodyum amitin sivi amonyak cozeltisine Have ediniz. Asagidaki tep-
kime meydana gelecektir.

sivi amonyak

CH 3 C=CH + NH 2

CH 3 C=C:- + NH 3

Daha zayif Dahazayif
baz asit

Daha kuwetli Daha kuvvetli
asit baz

Daha sonra T 2 O p nun (NH,'ten daha kuvvetli asit) cozeltiye eklenmesiyle

CH 3 C = CT olu§acaktir.

sivi amonyak

CH 3 C=CH:- + TjQ
Daha kuvvetli Daha kuwetli
baz asit

+ CHjC^CT + OT

Daha zayif Daha zajif
asit baz

Problem I.I ^ Asagidaki asit-baz tepkimelerini tamamlayiniz.

heksan „

(a) CH,C=CH + NaH ►

(b) (a)' da elde edilen cozelti + d^O ►

heksan t

(c) CH,CH 2 Li + D,0 ►

heksan t

(d) CH,CH 2 OH + NaH ►

( e ) (d) - de elde edilen cozelti + j-,0 *"

heksan .

(f) CH,CH 3 CH 2 Li + D 2 ►

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Tepkime Mekanizmalari

Bransted-Lowry Asit-Baz Teorisi

Lewis Asit-Baz Teorisi

Asit-Baz Konjuge ^.'iftleri

Elektrostatik Potansiyel Haritalan

Karbokatyonlar ve Karbanyonlar

Ntikleofillcr ve Elektroflller

Egri Okla (^^j) gosterim

Asit-Baz Kuvveti, Ka ve pKa

Asit-Baz Tepkimelerinin Olusumunu ongorme

IndOktlf elkiler

Tepkime Dengeleri ve Standart Serbest

Enerji Degisjmi [AG")
Protik Cozuciiler
Seviyeleme etkisi

Altboliimler 3.1 ve 3.13
Altbolum 3.2A
Altbolum 3.2B
Altbdliimler 3.2A ve 3.SC
Altboliimler 1.8, 2.14B, ve 3.2C
Altbolum 3.3
Altbolum 3.3
Altbolum 3.4
Altbolum 3.5
Altbolum 3.6
Altboliimler 3.7B ve 3.10
Altbolum 3.9

Altboliim 3.11
Altbolum 3.14

Ek Problemler 125

3.15 A§agidaki asitlerin her birinin konjuge bazi nedir? EK PROBLEMLER

(a) NH 3 (c) H 2 (e) CH 3 OH

(b) H 2 (d) HC = CH (f) CH,OH

3.16 Problem 3. 1 5 de cevap olarak verdiginiz bazlari azalan bazikliklerine gore siralayin.

3.17 A§agidaki bazlarm her birinin konjuge asidi nedir?

(a) HS0 4 " (c) CH 3 NH 2 (e) CH 3 CH 2 -

(b) H 2 (d) NH, (f) CH 3 COr

3.18 Problem 3.17'de cevap olarak verdiginiz asitleri azalan asitliklerine gore siralayi-
mz.

3.19 A§agidaki tepkimelerin her birinde Lewis asit ve Lewis bazim belirtiniz.

CI

(a) CH 3 CH,^C1 +A1C1, ► CH 3 CH — CI — Al — CI

CI

F

(b) CH — OH + BF 3 ► CH — O— B — F

H F

CH, CH 3

I I

(c) CH — C + + H 2 ►CH— C— OH, +

I ' I

CH 3 CH 3

3.20 A§agidaki tepkimeleri egri oklar ve biitun payla§ilmamis elektron ciftlerini de
gostererek yeniden yazmiz.

(a) CH 3 OH + HI ► CH 3 OH 2 + + I

(b) CH 3 NH 2 + HCI ► CH 3 NH 3 + + CI"

H H 9 "

\ / II

(c) C=C +HF ►H — C— C— H + F"

W / \ ♦ I

H H i

3.21 Metil alkol NaH ile etkilestirildiginde iiriin CH 3 CT Na + (ve H 2 )'dir, Na + _ CH 2 OH
(ve H 2 ) degildir. Bunun nicin boyle oldugunu aciklayiniz.

3.22 HC = C= _ Na + 'nin sivi amonyaktaki cozeltisine etil alkol eklenirse nasil bir tep-
kime meydana gelecektir?

3.23 (a) Formik asitin (HC0 2 H) K a ^\ 1,77 X l<T 9 'dur, pAT/si nedir? (b) pK a 'si 13
olan bir asidin ^,'si nedir?

3.24 Ha asidinin p^Vsi 20 ; HB asidinin pK a 'si 10'dur, (a) Hangisi daha kuvvetli
asittir? (b) HB'ye Na + A~ eklenirse saga dogru kayan bir asit-baz denge tep-
kimesi meydana gelecek midir? Cevabinizi aciklayiniz.

3.25 Asagidakilerin her biri kan§tirildigmda meydana gelecek olan asit-baz tep-
kimelerinin esjtliklerini egri oklar kullanarak yazmiz. Eger denge tercih edileme-
diginden belirgin bir asit baz tepkimesi meydana gelmezse bunu belirtmelisiniz.

(a) Sulu NaOH ve CH 3 CH 2 C0 2 H

(b) Sulu NaOH ve C 6 H 5 S0 3 H

(c) Etil alkol icinde CH 3 CH 2 ONa ve etin

* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "coziilmesi daha zor olan problemler"dir.

126 Bollim 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

(d) Heksan icerisinde CH,CH 2 Li ve etin

(e) Heksan iferisinde CH^CH^Li ve etil alkol

3.26 Asagidaki bilesiklerin sentezlerini uygun etiketsiz organik bile§iklerden cikarak
gosteriniz.

(a) C 6 H 5 — C = C — T (b) CH 3 CH— O— D (c) CH 3 CH,CH 2 OD

CH,

3.27 (a) Asagidaki bilesikleri azalan asitliklerine gore siralayiniz ve cevabinizi
aciklayimz: CH 3 CH,NH 2 , CH,CH 2 OH ve CH,CH,CH 3 . (b) a §ikkmda verilen
asitlerin konjuge bazlanni azalan bazliklarma gore siralayiniz.

3.28 A§agidaki bilesMeri azalan asitliklerine gore siralayiniz.

(a) CH,CH = CH 2 , CH 3 CH,CH 3 , CH 3 C = CH

(b) CH,CH 2 CH 2 OH, CH 3 CH 2 C0 2 H, CH,CHC1C0 2 H

(c) CH,CH 2 OH. CH 3 CH 2 OHf , CH 3 OCH 3

3.29 Asagidaki bile§ikleri artan bazliklarma gore siralayiniz.

(a) CH 3 NH 2 , CH 3 NH 3 + . CH 3 NH~

(b) CHjO", CH 3 NH", CH 3 CH 2

(c) CHCH 3 CH =CH" ( CH 3 CH 2 CH 2 -, CH 3 C =C"

3.30 H 3 P0 4 bir triprotik asit iken H,P0 3 bir diprotik asittir. Bu iki asit icin
davramslarmdaki farki a^iklayan yapilanni 9iziniz.

3.31 Asagidaki tepkimelerde gerekli egri oklari ciziniz.

/ /

(a) H— C + =0— H >>H— C + H— =

\ . •' \ .- I

,0— h ,q; h

O: =6="

/ ... I ..

(b) H— C + :0— H ►H— C— O— H

\ . " I "

■ O^CH, =0— CH,

:& O:

I .. /

(c) H— C— O— H ► H— C + =0— CH,

I " \ . "

:0— CH 3 iP*— H

(d) H— 6:"+ CH,— I: fc-H 6— CH 3 + ij:"

CH 3 CH,

(e) H— 6:"+ H— CH,— C— CI: ► CH 2 =C + jQ:" + H— — H

CH, CH 3

3.32 Glisin pek 50k proteinden elde edilebilen bir amino asittir. Glisin. ^bzeltide iki
yapmin dengesi halinde bulunur.

H 2 NCH 2 CO,H :«=► H 3 NCH 2 C0 2 -

(a) Cizelge 3.1'den yararlanarak dengede hangi seklin tercih edildigini belir-
tiniz. (b) Glisinin erime noktasinin 262°C (bozunuyor) oldugunu el kitabindan
ogreniyoruz. Hangi yapi glisini daha iyi temsil ediyor?

Ek Problem I er 127

3.33 Malonik asit , H0 3 CCH 2 C0 2 H, bir diprotik asittir. Birinci protonun kaybi icin
olan pA',, 2,83 ; ikinci proton kaybi icin olan pK u 5,69'dur. (a) malonik asitin
asetik asitten (p/f u =4,75) nicin daha kuvvetli oldugunu aciklayimz. (b)
~0 2 CCH,C0 3 H anyonunun nicin malonik asitin kendisinden cok daha zayif asit
oldugunu aciklayimz.

3.34 HA asidinin iyonlasmasi icin serbest enerji degisimi, 21 kj mol" 1 ; HB asidi icin
—21 kj mol -1 'dir. Hangisi daha kuvvetli asittir?

3.35 25°C'da trikloroasetik asitin iyonlasmasi icjn entalpi degisimi, AH°, +6,3 klmol" 1
ve entropi degisimi , AS°, +0,0084 kj mor 1 K ' 'dir. Trikloroasetik asitin pAYsi nedir?

3.36 Asagidaki bilesige skuarik asit adi verilmi§tir (Ing. square: kare). Skuarik asit
bir diprotik asittir, her iki proton da asetik asitten daha asidiktir. iki protonun
kaybedilmesinden sonra olusan dianyonda turn karbon-karbon baglan ayni uzun-
lukta oldugu gibi karbon-oksijen baglan da tam olarak oyledir. Bu gozlemler
icin bir rezonans aciklama yapiniz.

O OH

/ — \
O OH

Skuarik asit

* 3 - 37 CH 3 CH 2 SH + CH 3 0" ► A (kiikurt iceriyor) + B

A + CH,— CH 2 ► C (yapimn bir kismi A — CH,CH,0)

O

C + H,0 ► D + E (bir inorganik bilesik)

(a) Yukanda verilen tepkime serisinde A'dan E'ye kadar olan yapilan yaztmz.

(b) Tepkime serisini egri oklarla ve tiirn ortaklasilmamis elektron giftlerini goste-
rerek yeniden yazintz.

*3.38 Once asagidaki esitliklerin her birini tamamlayiniz ve denkle§tiriniz. Bu tep-
kimelericin etanol , heksan ve sivi amonyak arasindan uygun olabilecek coziiciiyii
(birden fazla da olabilir) belirtiniz. "Benzer benzeri cozer" ilkesinin pratikte getir-
digi simrlamalan gozardi ederek cevaplannizi sadece bagil asitliklere dayandmruz.

(a) CH,(CH,) 8 OD + CH 3 (CH 2 ) 8 Li -

(b) NaNH 2 + CH 3 C =CH — ►

(c) HC1+ (I ^NH,

(Bu ,1111111111 , anilin, konjuge asidinin pK„'si 4.6'dir.)

:=3,39 Dimetilformamit (DMF), HCON(CH,) 2 , bir polar aprotik coziicii ornegidir; apro-
tik , onun oldukca elektronegatif bir atoma bagli hidrojeni olmadigi anlamma gelir.

(a) Ortaklasilmami§ elektron ciftlerini gostererek gizgi bag yapi formullerini eiziniz.

(b) OngordugUniiz en onemli rezonans yapilanni (biri a icin verdiginiz cevap)
eiziniz. (c) DMF , coziicii olarak kullanildiginda asagidaki gibi tepkimelerde niik-
leofillerin (orn. sodyum siyaniirden gelen CN~) tepkimeye yatkinhgini asin dere-
cede arttuir:

NaCN + CH 3 CH,Br — *■ CH 3 CH 2 C = N + NaBr

DMF'nin bu etkisini Lewis asit-baz tarti§malan isiginda aciklayimz. (ipucu: Su
ve alkoller anyonlar ve katyonlan sararken DMF, sadece katyonlari sarmakta
etkindir,)

128 Bolum 3 / Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar

^3.40 Qizelge 3.1 de verildigi gibi asetonun CH 3 COCH 3 , pA" fl 'si 19,2 dir. (a) Aseton '
ve varsa katkisi olan diger rezonans yapilannin cizgi - bag formiillerini ciziniz.
(b) Asetonun konjuge bazinin ve varsa katkisi olan diger rezonans yapilanni
ongorunuz ve ciziniz. (c) CH 3 COCH 2 D 'yi sentezlemek icin kullamlabilecek olan
bir tepkimenin denklemini yazmiz.

Asagidaki 3-metilbiitil etanoat (izoamil asetat) sentezini sizin yaptiginizi varsayahm:

Ogrenme Grubu 9 I ?

PROBLEMI ^A OH +Hp /\A , W,W) , . -CT + H :

Etanoik asit 3-Metil-l- 3-Metilbiitil etanoat

(a§in) biitanol

Kimyasal denklemden goriildugii gibi , 3-metil-l-biitanol (izoamil alkol veya izopentil
alkol de denir), asm asetik asit (sistematik adi etanoik asit) ve eser miktarda sulfurik
asit (katalizor gorevi yapar) ile kan§tirilir. Bunan bir denge tepkimesi olmasindan dolayi
cikis maddesinin tamammin harcanmasi beklenmez. Dengenin tamamen olmasa da, asetik
asitin asmsimn kullanilmis olmasindan dolayi , oldukca saga kaymi§ olmasi gerekir.

Uygun bir silreden sonra istenen uriiniin tepkime kansimindan aynlmasi , kabaca
tepkime kan§iminin hacmine esit miktarda sulu sodyum bikarbonat (%5'lik NaHC0 3 ,
bazik bir cozelti) ilave edilerek baslatildi. Kabarciklanma olustu ve iki tabaka iceren bir
kansim meydana geldi. Bir bazik sulu tabaka ve bir organik tabaka. Tabakalar ayrildi
ve sulu tabaka uzaklastrnldi. Organik maddelerin bulundugu tabakaya sulu sodyum bikar-
bonat ilave ve tabakalarin aynlmasi islemi iki defa tekrarlandt. Her defasmda sulu fazlar
aym toplama balonunda birlestirildiler. tic defa bikarbonat cozeltisiyle ekstrakte edildik-
ten sonra geri kalan organik tabaka kurutuldu ve saf 3-metilbiitil etanoatm (izoamil ase-
tat) eldesi icin damitma islemine tabi tutuldu.

1. Tepkime sonunda, sulu NaHC0 3 eklemeden once bulunmasi muhtemel tiirleri
siralaymiz. H 2 SO/in tiiketilmedigine dikkat ediniz (cunkii katalizordur) ve boylece
protonlanabilecek atomlara hala proton verebilir.

2. Qizelge 3.1 gibi bir pK a degerleri 9izelgesi kullanarak birinci ktsimda siraladigmiz
tiirlerin her birindeki potansiyel asidik hidrojenlerinin pK a degerlerini hesaplayiniz,

3. Siraladigmiz tiirlerin sulu sodyum bikarbonat ile karistirildiklarmda meydana

gelmesini beklediginiz asit-baz tepkimelerinin kimyasal eskliklerini yazmiz.
(ipucu: Her bir turiin NaHC0 3 ile tepkime verebilecek asit olup olmadigma dikkat
ediniz.)

4. (a) (Joziiniirluk ve polarhklara dayanarak, tepkime kan§imina sulu sodyum bikar-
bonat eklendiginde nicin birbirinden ayn tabakalar olustugunu aciklayimz. [ipucu:
Pek 50k organik asidin sodyum tuzu dort veya daha az karbonlu oksijen iceren notr
organik bilesikler gibi suda cozuniirler.] (b) NaHC0 3 ile tepkimeden sonra (i)
organik tabakada ve (ii) sulu tabakada bulunmalan muhtemel kimyasal tiirleri
siralaymiz. (d) Sodyum bikarbonat ile ekstraksiyon nicin uc defa tekrarlandi?

if
i

:

Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon
Analizi ve Sentezlere Giri§

Esnek Olup Olmamayi
Molekuler Yapi Belirler

Kaslarmizm gerilmesine, biiyiik oranda, miyozin denen kas proteinin (yukardaki elekt-
ron mikrografina bakiniz) karbon - karbon sigma (birli) baglan etrafmdaki donmeler se-
bep olur (konformasyon degis.imleri). Ancak elmas ile cam keserken, elmasi olugturan
karbon - karbon birli baglan, kendilerine etki eden tUm kuvvetlere dayanirlar ve boy-
lece fizilen elmas degil cam olur {elmasin kisml molekiller yapisi yukanda verilmi§tir).
(Jelikten yakla§ik yiiz kat daha sert olan karbon esash malzemeler olan nanotiipler de
son derece dayamklidir. (Nanotiipler buckminsterfullerenler veya 'buckyball'lerle ilgi-
lidir ve bunlar icin 1996'da Kimya Nobel Odiilii verilmistir; Altboliim 14.8). Bu mad-
delerin (kas proteini, elmas ve nanotiipler) ozellikleri bircok etkene baglidir, ancak en
onemlisi; karbon-karbon baglan etrafinda donmenin miimkiin olup olmadigidir.

129

Kas proteinleri esas olarak, atomlan zincire benzer sekilde birli baglarla baglanmis 50k
uzun dogrusal molekiillerdir (siki bir sekilde katlanmis). Bu boliimde gorecegimiz gibi
baglar arasinda serbest db'nme birli baglarla baglanmis atomlar arasinda mumkundiir.
Kaslarda , bir 50k birli bag etrafindaki donmelerin toplam etkisi "giic vurusu" denilen
bir basamakla her bir miyosin molekuliinun kuyrugunun bitisik protein (aktin denenj
boyunca 60 A hareket etmesine yol a9ar. Bu islem her bir kas hare-
keti icin miyosin ve aktin molekiilleri arasindaki cark mekanizmasi-
nm bir parcasi olarak tekrar tekrar meydana gelir.

Elmas ve nanotiiplerde uzun zincirler yerine karbon halkalaruu ice-
ren aglardan olusan molekuller vardir, Molekiiler yapilan karbon -
karbon baglari kmlmaksizin karbon - karbon baglari etrafinda 50k
az bir donmenin miimkiin oldugu, yani donmelerin 50k zor oldugu
bir sekildedir. Bag etrafinda donmenin olmamasi, bu molekullere
sertlik ve kinlmazlik ozelligi kazandinr.

Kasta gug vuru§u

4#

Sikloheksan

Petrol, 50k eskiye dayanan
organik maddelerin bozun-
masindan olufan sinirli bir
kaynaktir. Los Angeles'deki
katran kuyulan pek 50k ta-
rih oncesi hayvanin dogal
hidrokarbon igeren havuz-
larda curiidiigii bir yerdir.

4. 1 ALKANLAR VE SlKLOALKANLARA GlRi§

Daha once belirttigimiz gibi hidrokarbonlar olarak adlandinlan organik bilesikler suu-
fi, karbon atomlan arasindaki bag tiirlerine gore birkac gTupta ele alinabilir. Karbon -
karbon baglanmn tiimuniin birli baglar oldugu hidrokarbon lara alkanlar; karbon - kar-
bon ikili bagi iceren hidrokarbonlara alkenler; karbon - karbon iiclii bagi icerenlere ise
alkinler denir.

Sikloalkanlar, karbon atomlannin bir kismi veya tamami bir halkada yer alan al-
kanlardir. Alkanlann genel formula C„H 2n+ 2'dir; tek halkah sikloalkanlar iki hidrojen
daha az icerirler ve bundan dolayi da genel formiilleri C„H 2 „'dir.

Alkanlar ve sikloalkanlar o kadar benzerdir ki pek cok ozellikleri beraber incelene-
bilir, Ancak sikloalkanlann halkalanndan kaynaklanan bazi yapisal ozellikleri vardir
ve ayn incclenmeleri daha uygundur. Ilerledikce alkanlann ve sikloalkanlann kimyasal
ve fiziksel benzerliklerini vurgulayacagiz.

4. 1 A Alkanlann Kaynaklan: Petrol

Alkanlann bashca kaynagi petroldur. Petrol, cogu alkan ve aromatik hidrokarbon olan
organik bilesiklerin karmasik bir kan§imidir (Boliim 14). Petrol aynca kiiciik miktar-
larda oksijen-, azot- ve kiikiirt- iceren bilesikleri de icermektedir.

4. IB Petroliin Aritilmasi

Petrol antilmasmda ilk basamak damitmadir; buradaki amac, petrolu bilesenlerinin ucu-
culuguna dayanarak kisimlara ayirmaktir. Tek bilesik iceren kisimlara ayirmak ekono-
mik olarak uygun olmadigi gibi teknik olarak da miimkiin degildir. 200"C'un altinda
kaynayan petrol damitma urunlerinde 500'den fazla bile§ik vardir ve bunlann cogu he-
men hemen ayni kaynama noktasina sahiptir. Bu yuzden kisimlar, yakin kaynama nok-
tasina sahip alkanlann kansimidir (Qizelge 4. 1 ). §ansimiza , alkan kansimlan, petroliin
temel kullamm alanlan olan yakit, coziicii ve yaglayicilar olarak kullamma 90k uygun-
dur.

130

4.1 Alkanlar ve Sikloalkanlara Giri§ 131

Bir petrol aritma tesisi. Uzun kuleler ham petrolii kaynama noktalarma gore bile§enlerine
ayirmak kin kullanilan fraksiyonlarna (kisimlanna ayirma) kolonlaridir.

4.IC Kraking

Benzin ihtiyaci, petroliin benzin fraksiyonundan saglanandan 50k daha fazladir. Bu ne-
denle petrol endlistrisinde onemli bir siirec diger kisimlardaki hidrokarbonlan benzine
ddnii§tiirmekle ilgilidir. Gazyagi fraksiyonundaki (C 12 ve daha fazla) alkan kan§tmi 50k
yiiksek sicakliklarda (~ 500 U C ) ce§itli katalizorler beraberinde isitildtgtnda molekiiller,
5-10 karbon atomlu, daha fazla dallanmi§ alkanlara kinlir ve gevrilirler (bkz. Cizelge
4.1). Bu siirece katalitik kraking denir. Kraking katalizorsiiz de yapilabilir - lsisal
kraking - ancak bu surecte tiriinler diiz zincirlidir. ve diiz zincirli olanlarin da "oktan
sayisi" cok dii^uktiir.

Cizelge 4.1 Petroliin Damitilmasryla Elde Edilen Baslica Kisimlar

Molekiil Hasina Dii§en

Kisimin

Karbon Atomu

Kaynama Araligi (°C)

Sayisi

Kullamm Alani

20'nin altinda

C-C 4

Dogalgaz. rtipgaz. petrokimyasallar

20-60

C5-Q

Petrol eteri, fozticiiler

60-100

C.-C7

Ligroin, coziiculer

40-200

C5-C10

Benzin (kullanilan benzin)

175-325

C12-C18

Kerosen ve jet yakiti

250-400

C12 ve daha fazla

Gazyagi, yakit ve mazot

Ucucu olmayan sivilar

C20 ve daha fazla

Rafine mineral yaglar, yaglama yagi ve gres

Ucucu olmayan sivilar

C 20 ve daha fazla

Parafin mumlari, asfalt ve katran

Holum. J. R. Elements of General. Organic, and Biological Chemistry. 9th ed.. Wiley: New York. 1995;
s 213'ten izin alinarak buraya uyarlanmigttr.

1.1 Alkanlar ve
Sikloalkanlara Giri§

4.2 Alkanlann Sekil-
leri

4.3 Alkanlar, Alkil
Halojeniirler ve
Alkollerin IUPAC
Adlandirilmasi

4.4 Sikloalkanlarin
Adlandirilmasi

4.5 Alkenler ve
Sikloalkenlerin
Adlandirilmasi

4.6 Alkinlerin
Adlandirilmasi

4.7 Alkanlar ve
Sikloalkanlarin Fizikset
Ozellikleri

4.8 Sigma Raglan ve
Baglar Etrafinda
Donme

4.9 Butanin
Konformasyon Analizi

4.10 Sikloalkanlarin
Bagil Kararliliklan:
Halka Gerginligi

4.11 Siklopropan ve
Siklobiitanda Halka
Gerginliginin Kaynagi:
Aci ve Burulma
Gerginligi

4.12 Sikloheksamn
Konfbrmasyonlari

4.13 Siistitue
Sikloheksanlar: Aksiyal
ve Ekvatoryal Hidrojen
Atomlan

4.14 Disustitiie
Sikln alkanlar:
Cis— Trans Izomerisi

4.15 Bisiklikve
Polisiklik Alkanlar

4.16 Feromonlar:
Kimyasal Maddelerle
tletisim

4.17 Alkanlann
Kimyasal Tepkimeleri

4.18 Alkanlar ve
Sikloalkanlarin Sentezi

4.19 Yapi ve Etkinlikle
ilgili Genel Kurallar:
Sentezlere Dogru Bir
Bakis

4.20 Orgamk Senteze
Giris

132 Bolum 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

CTok dallanmi§ bir bile§ik olan 2,2,4-trimetilpentan (petrol endiistrisinde "izoktan" de-
nir) icten yanmali motorlarda 90k diizgiin (vumntusuz) yanar ve benzinin oktan olcegi-
nin olu§tururmasindaki standartlardan biridir.

CH,

CH,

CH,— C — CH— CH— CH,

CH,
2,2,4-Trimeti Ipentan

("izooktan")

Bu ol?ege gore 2,2,4-trimetilpentamn oktan saytsi 100'diir. icten yanmali motorlarda
yandiginda en fazla vuruntu yapan bile§ik olan heptanm, CH,(CH 2 ) 5 CH 3 oktan sayisi si-
firdir. 2,2,4-Trimetilpentan ve heptan kari§imlan, oktan sayisini ve 100 arasinda de-
recelendirmek icin standarl madde olarak kullamlirlar. Omegin %87 2,2,4-trimetilpentan
ve % 13 heptandan olu§an bir kari§imla icten yanmali bir motorda ayni vuruntu ozelli-
gine sahip bir benzinin oktan sayisi 87 olacaktir.

4.2 Alkanlarin ^ekilleri

Alkanlar ve halkah alkanlarin karbonlan sp* melezle§mi§tir ve gruplar, duzgun dortyiiz-
lii yapida ydnlenmi§lerdir. Alkanlarin yapilan, a§agida §ekil 4.1'de verildigi gibi gos-
terilebilir.

Sckil 4. 1 Uc basit alkan icin top
ve cubuk modelleri.

Propan

CH 3 CH 2 CH 3

t ■ c v

Biitan

CH 3 CH 2 CH 2 CH 3

4 4 4

Pentan

CH,CH 2 CH 2 CH 2 CH 3

4.3 Alkanlann gekilleri 133

Biitan ve pentan bazen "diiz zincirli" alkanlar olarak adlandinlan alkan omekleridir.
Bunlann Lie boyutlu modellerine bakildiginda diizgiin dortyiizlii karbon atomlanndan do-
layi zincirlerinin diiz degil de zikzakh oldugu goriilur. Gercekten, §ekil 4. 1 'de verilen
yapilar, olabilecek en diiz zincir §eklindedir. Ancak, karbon - karbon birli baglan etra-
finda meydana gelen donmeler dogrusalliktan sapan dtizenlemeleri meydana getirir. Hid-
rokarbon zincirinde bulunan her bir karbon atomunun en fazla iki karbon atomuna bagh
oldugu yapilar dallanmami§ olarak tanimlamr. Dallanmami§ alkanlar sadece birincil ve
ikincil karbon atomlan icerirler. Birincil, ikincil ve ucuncQl karbon atomlari Altboliim
2.6'da tanimlanmigttr. (Dallanmami§ alkanlara "normal" alkanlar veya n-alkanlar deme
ah§kanhgi eski bir tanimlamadir ve artik kullamlmamalidir.)

izobiitan, izopentan ve neopentan (§ekil 4.2) dallanmi§ alkan omekleridir. Neopen-
tandaki merkez karbon atomu dbrt karbon atomuna baghdrr.

Biitan ve izobiitan ayni molekiil formiiliine sahiptir: C 4 H| . Bu iki bilefigin atomla-
ri farkb diizende baglanmi§lardir ve bu nedenle yapi izomerleridir (Altboliim 1.3A).
Pentan, izopentan ve neopentan da yapi izomeridir. Bunlar da ayni molekiil formiilune
(C 5 H 12 ) fakat farkli yapilara sahiptirler.

W$

-

7 w

Izobiitan

§ekil 4.2 Dallannus zincirli iic
alkan icin top ve cubuk modeller].
Bile§iklerin her birinde bir karbon
atomu ikiden fazla karbon atomuna
baglidir.

CH,

c

eft ^ if

^T ...

Izopentan

CH 3 — CH— CH 2 — CH 3

CH,

Neopentan

CH 3

CH,-C-CH,
CH,

1^

St'liil 4.1 ve 4.2 deki bile-
gikler icin kendi molekiil
modellerinizi olusturmaniz
gerekir. Bunlara ce§itli aci-
lardan bakiniz ve ce§itli
baglan burktugunuzda §e-
killerinin nasi! (legisticmi
gozleyiniz. Bu yapdan
ciziniz.

134 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

Cizeige 4.2 Heksan izomerlerinin Fiziksel Sabitleri

Mok-kiil
Formiilii

Yapi
Formiilii

en

(°C)

kn (°C)<<
(1 atm)

Yogunluk*

(g mL-i)

Kirma

tiulisi'
(n D 20°C)

C 6 H 14
C 6 H, 4

CH,CH,CH,CH,CH,CH,
CHjCHCH 2 CH 2 CH,

CH 3

-95
-153,7

68,7
60,3

0,65942"
0,653220

1,3748
1,3714

C 6 H| 4

CH,CH 2 CHCH,CH 3
CH,

-118

63,3

0,66432°

1.3765

QH I4

CH 3 CH— CHCH,

CH, CH,
CH,

-128,8

58

0,66162"

1.3750

C 6 H| 4

CH— C — CH 2 CH,

CH,

^-98

49.7

0,649220

1 ,3688

* Aksi belirtilmedikge tiim kaynama tioktalari I atm veya 760 torr ifindir.

'' Ustte yer alan rakam, yogunlugun olculdugil sicakligi gosterir.

'forma indisi bir alkamn [jigi saptirma (kirma) yeieneginin olfiisiidiir. Dcgerler sodyum spektmmunun

D gizgisi (« u ) igin verilmi^tir.

Problem 4. 1 >■ C 7 H 16 molekul formiiliine sahip turn yapi izomerlerinin yapi formullerini yaziruz.
(Toplam 9 yapi izomeri vardir.)

Yapi izomerleri, daha once belirtildigi gibi, farkh fiziksel ozelliklere sahiptirler. Fark-
lilik her zaman cok biiyiik olmayabilir. ancak yapi izomerlerinin her zaman erime nok-
talan, kaynama noktalan. yogunluklan, kirma indisleri vs farkhdir. Cjzelge 4.2 C 6 H i4
izomerlerinin bazr fiziksel bzelliklerini vermektedir.

Qizelge 4.3'te goriildugu gibi, olasi yapi izomerlerinin sayisi alkandaki karbon atom
sayisimn artmasiyla belirgin bir sekilde artmaktadir.

Cizeige 4.3'teki biiyiik rakamlar bilgisayai'la yapilabilen hesaplamalardan elde edil-
mi§tir. Stereoizomerleri (Boliim 5) ve yapi izomerlerini de gciz bniine alarak yapilar
benzer hesaplamalar C ]67 H3 36 alkaninin teorik olarak, olasi izomer sayisuiin evrende-
ki pargacik sayismdan fazla oldugunu gostermektedir.

£izelge 4.3 Alkan Izomerlerinin Sayisi

Olasi Yapi

Molekul Formiilii

Izomeri Sayisi

C 4 H M!

2

C 5 H ]2

3

CfiH, 4

5

C 7 H I6

9

CsiHjr

18

C 9 H 20

35

L-]||H22

75

C15H32

4.347

C 2 ()H42

366.319

CjoHe2

4.111 .846.763

C^Hri

62.481.801.147.341

4.3 Alkanlar, Alkil Halojenurler ve Alkollerin IUPAC Adlandirilmasi 135

4.3 Alkanlar, Alkjl Halojenurler ve
alkollerin iupac adlandirilmasi

Ondokuzuncu yiizyilm hemen hemen sonlanna kadar organik bileijiklerin adlandirilma-
si icin uygun bir sistem gelistirilmemistir. Daha oncesinde pek 50k organik bile§ik bu-
lunmustu. Bu bilesjklere verilen isimler bazen bilesjgin kaynagmi yansitiyordu. Ornegin
iiziimden elde edilen asetik asit, admi iiziimun Lalincesi acetum'dan altnmi§tir. Bazi ka-
nncalardan elde edilen formik asit adim Latince kannca anlaminda o\an formicae keli-
mesinden alir. Etanole (veya etil alkol) bir zamanlar tahil alkolli de denirdi. CiinkLi
tahillarin fermantasyonundan elde edilirdi.

Organik bilesikler icin olan bu eski isimler sjmdi "yaygin" veya "bayagi" adlar ola-
rak anihr. Bu isimlerden pek cogu hala genis, capta ticarette kimyacilar ve biyokimya-
cilar tarafindan kullamlmaktadir. (Pek cogu kanunlarda bile yazilidir.) Bu nedenle cok
kullamlan bile§iklerin bazilannin yaygin isimlerini bilmek gerekir. Yeri geldikce bu yay-
gin isirnleri i§aret edecegiz ve bazen de kullanacagiz. Ancak cogu zaman kullanacagi-
miz isimler IUPAC adlari olacaktir.

Bugiin kullamlmakta olan resmi adlandirma sistemi Uluslar Arasi Teorik ve Uygu-
lamah Kimya Birligi (IUPAC) tarafindan 6nerilmi§tir. Bu sistem ilk defa 1892'de ge-
liftirilmis. ve araliklarla gdzden gecirilerek bu giine gelmistir. Organik bilesiklerin IUPAC
adlandirma sisteminin temel prensibi: Her bir farkh bile^igin tek bir adi olmasi esasi-
dir. Boylece sistematik kurallar aracihgi ile IUPAC, bilincn yedi milyar organik bilegik
i^in farkh isimler saglamaktadir ve daha heniiz sentezlenmemis milyonlarca bilegik icin
de isimler olu§turulabilir. Buna ek olarak , IUPAC sistemi, kurallan bilen herhangi bir
kimyacinrn herhangi bir bilegik icin isim yazabilecegi kadar basittir. Aym §ekilde IUPAC
isminden de bilegigin yapisini yazabilir,

Alkanlann adlandirilmasi icin olan IUPAC sisteinini ogrenmek zor degildir ve kul-
lamlan prensipler diger simflardaki bilesikler icin de kullanihr. Bu nedenle IUPAC sis-
temine alkanlann adlandmlmasi ile basjayip daha sonra da alkil halojeniir ve alkollerin
adlandinlma kurallanni ogrenecegiz.

Dallanmamis. birkac alkanin isirnleri C-izelge 4.4' te verilmi§tir. Alkan isimlerinin hep-
sinde son ek -an'dir. Alkanlann (C/iin alttnda) cogunun kokleri Yunan ve Latin kay-
naklidir. Organik kimyada kokleri ogrenmek saymayi ogrenmek gibidir. Boylece bir,
iki, Qf, dort, be§; met-,et-, prop-, but-, pent- olur.

£*SN&_ immdlmi

"3M3-S walur

™TO«n Anryilc Polymur

I , ' 7 '" 3 -'*IZ-M«hDxyi1hoKvl'Blliai»l

Bjgw-J tllanium OioKliK:

JPWM ■TiiKWlliydmrtiiiedBl Isobulyialt
WI9-35-B Oxo-Tfidecyl Acilale

Kimya Abractlan Servisi
her bir bilegik icin bir
CAS kayit numarasi verir.
CAS numaralan bile§igin
ozelliklerini bulmak icin
literatiir taramasim kolay-
lastinr. Maddeler icin
CAS numaralan burada
kutu icerisinde lateks
baskisiyla verilmi§tir.

A

IUPAC Adlandirma
Sistemi

4.3A Dallanmami§ Alkil Gruplarinin Adlandirilmasi

Bir alkandan bir hidrojen atomu uzakla§tirdigimizda alkil grubu elde ederiz. Bu alkil
gruplannin isirnleri -il ile biter. Alkan dallanmamis ve uzaklastinlan hidrojen atomu
uc hidrojen atomu oldugunda isimler kolayca anla§ilir:

Alkan

Alkil Grubu

CH — H
Metan

CH,—
Metil

CH 3 CH— H
Etan

CH,CH,—
Etil

CH^CH^CIU H
Propan

CH;CH2CH2 —
Propil

ClkCHjCrkCIk— H
B 11 tan

CrkCM:Cri-)Crk—

Butil

olur
olur
olur
olur

Kisaltma

Me-
Et-
Pr-
Bu-

136 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Girig

£izelge 4.4

Dallanmami§ Alkanlar

Karbon

Atoiiilanniii

i

\fmiilariNiii

Adi

Sayisi

Yapi

Sayisi

Yapi

Metan

1

CH 4

Heptadekan

17

CH 3 (CH 2 ) I5 CH 3

Etan

2

CH,CH,

Oktadekan

18

CH 3 (CH 2 ) 16 CH 3

Propan

3

Grl^C-H^C-H^

Nonadekan

19

CH 3 (CH 2 )nCH 3

Biitan

4

CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3

Eiokosan

20

CH 3 (CH 2 ), 8 CH 3

Pentan

5

CH 3 (CH 2 ) 3 CH 3

Heneikosan

21

CHj(CH 2 )| 9 CH 3

Heksan

6

CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3

Dokosan

22

CH 3 (CH 2 ) 20 CH 3

Heptan

7

CH 3 (CH 2 ) 5 CH 3

Trikosan

23

CH 3 (CH 2 ) 21 CH 3

Oktan

8

CH 3 (CH 2 ) 6 CH 3

Triakontan

30

CH 3 (CH 2 ) 28 CH 3

Nonan

9

CH 3 (CH 2 ),CH 3

Hentriakontan

31

CH 3 (CH 2 ) 29 CH 3

Dekan

10

CH 3 (CH,) g CH 3

Tetrakontan

40

CH 3 (CH 2 ) 3S CH 3

Undekan

11

CH,(CH 2 ) 9 CH 3

Pentakontan

50

CH 3 (CH 2 ) 4S CH 3

Dodekan

12

CH,(CH 2 )ioCH 3

Heksakontan

60

CH,(CH 2 ) J8 CH 3

Tridekan

13

CH 3 {CH 2 )nCH 3

Heptakontan

70

CH 3 (CH 2 ) 68 CH 3

Tetradekan

14

CH 3 (CH 2 )i2CH 3

Oktakontan

80

CH 3 (CH 2 ) 78 CH 3

Pentadekan

15

CH 3 (CH 2 )i3CH 3

Nanokontan

90

CH 3 (CH 2 ) 88 CH 3

Heksadekan

16

CH 3 (CH 2 )i4CH 3

Hektan

100

CH 3 (CH 2 ) 98 CH 3

4.3B Dallanmi§ Zincirli Alkanlann Adlandinlmasi

Dallanmi§ zincirli alkanlar a§agidaki kurallara gore adlandmlirlar.

1. Karbon atoinlarindan olusan en u/un siirekli zinciri bulunuz; bu zincir alka-
mn temel adini belirler. Ornegin a§agidaki bilesjgi, en uzun siirekli karbon zinciri
alti karbon atomu icerdiginden heksan olarak belirtiriz.

CH,CH,CH,CH,CHCH,

CH 3
Formuliin yazihsina bagh olarak en uzun siirekli zincir her zaman kolayca goriile-
meyebilir. Ornegin a^agidaki bilesjgin en uzun siirekli karbon zincirinde yedi kar-
bon atomu bulundugu ve bundan dolayi da heptan olarak belirtildigine dikkat edi-

CH 3 CH,CH,CH,CHCH,
CH 2
CH,

2. En uzun zinciri, siibstituente daha yakin uctan baslayarak numaralandirimz.

Bu kurah uygulayarak, daha once gordiigiimiiz iki alkam asagidaki §ekilde numa-
ralandinnz.

Siibstituent

6 5 4 3 2 1

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CHCH 3

CH,
Siibstitiient -^

CH 3 CH 2 CH,CH 2 CHCH ?
2 CH 2
'CH,

4.3 Alkanlar, Alkil Halojenurler ve Alkollerin IUPAC Adlandirmasi 137

Siibstitiient gruplarm yerlerini belirtmek icin, kural 2 uygulanarak elde edilen
numaralar kullanihr. Temel ad en son yazilir. Siibstitiient gruplarm yerleri zincir-
de bagli olduklan karbon atomunun numarasiyla belirtilir. Numaralar, kelimelerle
aralanna cizgi konularak aynlir. iki ornegimiz sirasiyla 2-metilheksan ve 3-metil-
heptandir.

CHjCHLCHjCHjCHCH, CH,CH,CH,CH,CHCH,

CH,

: CH,

'CH,

2-Mctilhcksan

3-Metilheptan

4. iki veya daha fazla siibstitiient bulundugunda, her bir siibstitiientin yeri, en uzun
zincir iizerinde bagli oldugu karbon atomunun numarasiyla belirtilir. Ornek ola-
rak asagidaki bilesigi 4-etil-2-metilheksan olarak belirtiriz.

CH,CH— CH,— CHCH,CH,

CH, CH,

CH,
4-Etil-2-melilheksiin

SQbstitiientler alfabetik (ornegin etil, metilden once)* siraya gore yazilir. Alfabetik
srralama yapihrken "di" ve "tri" gibi on takilar dikkate ahnmaz.

5. Aym karbon alonui iizerinde iki siibstitiient bulundugunda numara iki defa kul-
lanihr.

CH,
I
CHjCH — C — CH,CH,CH,

CH,

CH,
3-El Ll-3-metilht ksan

6. Iki veya daha fazla ayni siibstitiient varsa bunlann sayilan di-, tri-, tetra on ta-

kdari kullanilarak belirtilir. Her bir siibstitiiente bir numara verildiginden emin olun-
malidir. Numaralar, birbirlerinden virgiille aynlmalidir.

CH, CH, CH,

CH,CH — CHCH 3 CH,CHCHCHCH, CH,CCH,CCH,

CH, CH, CH, CH, CH, CH,

2,3-Dimetilbiilan 2,3,4-Trimetilpentan 2,2,4,4-Tetrametilpentan

Bu alti kurali uygulayarak karsdasacagirmz alkanlann cogunu adlandirabiliriz.
Bazen iki kurahn daha kullamlmasi gerekebilir.

* Bazi el kitaplan gruplarm yaziiigini komplekslik tyani metil, etilden once) suasina gore verir. Ancak bu
sistemin kullamligi cok yaygin degildir.

138 Boliim 4 / Alkaniar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

7. Egit uzunlukta iki zincir olmasi halinde , iizerinde daha fazla substitiient bu-
lunduran zincir temel zincir olarak secilir.

CH,CH,— CH — CH — CH — CH — CH,

CH, CH, CH, CH,

CH :

CH
2,3,5-TriinctLl-4-propilheplaii
(dort siibstitiient)

8. Ilk dallanma en uzun zincirin her iki ucundan egit mesafede basliyorsa, adlan-
dirmada, numaralar toplami daha az olani secilir.

CH — CH — CH — CH — CH — CH,

CH, CH, CH,

2,3,5-Trimetillieksan
(2,4,S-triinetilhcUsan degil)

4.3C Dallanmi; Alkil Gruplarimn Adlandirilmasi

Altboliim 4.3 A'da bir alkandan bir u? hidrojenin uzakla§tirilmasiyla olusturulan metil,
etil. propil ve biitil gibi gruplarin adlanm ogrendiniz. iki karbon atomundan fazla atom
iceren alkaniar icin birden fazla grup tiiretilebilir. Ornegin propandan Lki grup tiiretile-
bilir, Uc. hidrojen uzaklastirilmasiyla propil grubu ve merkez karbon atomundan bir
hidrojen uzaklastirilmasiyla 1-metiletil veya izopropil grubu tiiretilir:

Ug-Karbonlu Gruplar

CHiC^CH, -
Propan

CH,CH 2 CH ; -
Propil grubu

CH 3 — CH—

CH,
1-Metiletil veya izopropil grubu

1-Metiletil, bu grubun sistematik ismi: izopropil ise yaygin ismidir. Alkil gruplari-
mn sistematik adlandirilmasi dallanmis zincirli alkanlann adlandinlmasina benzer. Nu-
maralatldirmamn ana zincirin dallandigi noktadan baslatdmasi gerekir. Dort tane C 4
grubu vardir. Iki tanesi biitandan iki tanesi izobiitandan* tiiretilmistir.

* Izobiitan 2-mctilpropanin TUPAC tarafindan da kabul edilen yaygin adldir.

4.3 Alkanlar, Alkil Halojeniirler ve Alkollerin IUPAC Adlandinlmasi 139

Dort-Karbonlu Gruplar

CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 -
Biitan

CH,CHCH,~

'I -

CH 3
Izobiitan

"*• CH,CH 2 CH 2 CH 2 -
Btitil grubu

-*■ CH.CH^CB,
I

CH 3
1-Metilpropil veya icA-biitil grubu

► CHjCHCH,—

CH 3
2-Metilpropil veya izobiitil grubu

CH 3

I
►CH,C —

'I
CH 3
1. 1 -Diutel iltiil veya fer-biitil grubu

A§agidaki ornekler bu gruplann isimlerinin nasil kullanildigini gdstermektedir.

CH 3 CH ^CH 2 CHCH 2 CH 2 CH 3
CH — CH

CH 3

4-( I -Metikfiliheptan veya 4-i/iipropiUieptan

CH 3 CH,CH,CHCH,CH 2 CH 2 CH 3

CH— C — CH,

CI I
4-(l.l-i>imrtiletilioktan veya4-rer-butiloktan

Yaygin isim olan i/opropil. izobiitil, seA-biitil ve ter-biitil substitue olmayan gruplar
icin TUPAC tarafindan kabul edilmi§tir ve hala sikca kullandirlar. Bu gruplan gordiigii-
niizde kolayca taniyabilmeniz icin ezberlemelisiniz. Bu gruplan alfabetik siraya koyar-
ken yapilan tammlayan ve isimden cizgi ile aynlmi§ italik on ekleri gozardi etmclisiniz.
Bflylece te/'-biitil etilden once gelir , ancak etil, izobiitilden once gelir.*

IUPAC tarafindan adi kabul edilmi§ bilinmesi gereken bir be§ karbonlu grup daha
vardir; 2,2-dimetilpropil grubu sikca neopentil grubu olarak adlandmlir.

CH,

CH^ C CtL,

CH,
2,2-Dimetilpropil veya neopentil grubu

* i, s ve t fcisaltmalan bazen izo-, sek- ve let- yerine kullamlirlar.

140 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandtrma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

Problem 4.2 > Birazonce verilen 2,2-dimetilpropile (veya neopentile) ek olarak yedi tanebe§kar-
bonlu grup daha vardir. Bunlarm yapilarini ve her birinin sistematik adini yaziniz.
b) Problem 4. l'de cevap olarak verdiginiz C 7 H, 6 'nin dokuz izomerinin de IUPAC
adlanni yaziniz.

4. 3D Hidrojen Atomtannin Simflandirilmasi

Bir alkanin hidrojen atomlan bagli bulunduklan karbon atomlan esas ahnarak smiflan-
dinhr. Birincil karbona bagli bir hidrojen birincil hidrojendir (1°) ve bu boyle devam
eder. A§agidaki bilesigin, 2-metilbiitan, birincil (1"), ikincil (2°) ve uciincul (3°) hidro-
jen atomlan vardir.

1° Hidrojen atomlan

3 ' Hidrojen atomu 2 ° Hidrojen atomlan

Diger taraftan, cogu kez neopentan olarak adlandinlan 2,2-dimetilpropan sadece birin-
cil hidrojenlere sahiptir.

CH,

CH— C — CH,

CH,
2,2-Dimetilpropan

(neopentan)

4.3E Alkil Halojeniirlerin Adlandinlmasi

Halojen siibstituenti ta§iyan alkanlar IUPAC sisteminde haloalkanlar olarak adlandin-

lirlar:

CH 3 CH,C1 CH,CH,CH 2 F CH 3 CHBrCH 3

Kloroetan 1-Floropropan 2-Bromopropan

Ana zincire halojen ve alkil gruplanmn her ikisinin de bagli olmasi durumunda zin-
cirin numaralandinlmasina, halojen veya alkil olu§una bakmaksizin ilk subslitiientin da-
ha yakin oldugu uctan ba§lamr. Eger iki siibstitiient de zincir uclarmdan e§it uzaklikta
iseler o zaman alfabetik oncelige sahip grubun bulundugu uctan zincir numaralandin-

hr.

CH, CH 3

CH,CHCHCH 2 CH, CH,CHCH 2 CHCH 3

CI CI

2-Kloro-3-raetilpentan 2-Kloro-4-metilpentan

Ancak hala pek cok basit haloalkanlar icin yaygin isimler geni§ capta kullanilmaktadir.
Bu yaygin adlandtrma sisteminde, fonksiy onel gruba gore adlandiran sistemde, haloal-
kanlar alkil halojeniirler olarak adlandinhrlar. (A§agtdaki isimler IUPAC taraftndan da
kabul edilmi§tir.)

4,3 Alkanlar, Alkil Halojeniir ve Alkollerin Adlandinlmasi 141
CH,

CH 3 CH 2 C1

Etil
kloriir

CH^CHCH^

Br
Izopropil

bromiir

(CHj) 3 CBr

ter-Biitil
bromiir

CH,CHCH,C1

1 "
CH,

izobiitil

kloriir

CH 3 CCH 2 Br

CH 3

Neopentil

bromiir

a) C 4 H 9 C1 ve

b) C 5 H n Br'nin

turn

izomerlerini

n IUPAC adlanm yaziniz

<

< Problem 4.3

4.3F Alkollerin Adlandinlmasi

IUPAC sistematik adlandirmada, bir adin dbrt ozelligi vardir. yer belirtecleri, on ek-

ler, ana bilesik, ve bir son ek. tsmin nasil olu§tuguna simdilik bakmaksizin a§agidaki
bile§igi bir ornek olarak ele alahm.

CH 3 CH,CHCH,CH : CH 2 OH

CH 3
4-MetH -1-heksanol

yer belirteci on ek yer belirteci ana bilejik son ek

4-Yer belirteci on ek olarak adlandinlan metil grubunun ana bilesjge C4 yerinden bag-
landigini gosterir. Ana bilesik coklu baglar icermez ve alti karbonludur, bundan dolayi
ana bile§igin adi heksandir ve bir alkol olu§u nedeniyle de -ol son eki almisdr. 1- yer
belirteci, hidroksil grubunun C-l'de oldugunu belirtir. Genel olarak, zincirin nunin-
ralandirilmasina son ek olarak adlandinlmis gruba daha yakin olan uctan baslu-
nir.

Alkollerin IUPAC sistematik adlan olu§turulurken asagidaki islemler takip edilme-
lidir.

1, Hidroksil grubunun dogrudan bagti bulundugu en uzun zinciri seciniz. Bu zincire
karsilik gelen alkan ismine -ol son ekini ekleyiniz.

2. En uzun siirekli karbon zincirini, hidroksil grubunu tasiyan karbon daha kiiciik
sayiyi alacak §ekilde numaralandirmiz. Bu numarayi yer belirteci olarak kullanarak
hidroksil grubunun yerini belirtiniz. Diger siibstitiientlerin de karbon zincirindeki
yerlerini yer belirtecleri ile belirtiniz.

Asagidaki ornekler bu kurallann nasil uygulandiklanm gostermektedir.

CH 3 CH 2 CH 2 OH CH,CHCH 2 CH 3 CH 3 CHCH 2 CH 2 CH 2 OH

1-Propanol

OH
2-Biitanol

CH,

4-Metil-l-pentanol
( 2-metil-5-pentanol degil)

CH,

ClCH 2 CH 2 CH,OH

3-Kloro-l-propanol

I 2 3 4l 5

CH,CHCH,CCH,
'I "I

OH CH,
4,4-Dimetil-2-pentanol

142 Bolum 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

Problem 4.4 > a) C 4 H 10 O ve b) C 5 H 12 formUlIerine sahip tiim izomer alkollerin TUPAC sistema-
tik adlanni ya2iniz.

Basil alkoller IUPAC taraftndan da onaylanan yaygin (grup adi temel alinarak yapilan)
adlandirmayla isimlendirilirler. Daba once birkac ornek gormiistiik (Altboliim 2.7). Me-
til alkol, etil alkol ve izopropil alkole ek olarak a§agtda formiilleri verilen alkoller de
dahil olmak Uzere bu sekilde adlandinlan cesitli alkoller vardir.

CH 3 CH 2 CH 2 OH

CH 3 CH 2 CH,CH 2 OH

CH,CH 2 CHCH
OH

Propil alkol

Biitil alkol

sefc-Biitil
alkol

CH,

1 3

CH 3

CH 3

CH,COH

CH,CHCH 2 OH

CH,CCHjOH

CH 3

CH 3

u ;- iiul il alkol

Izobiitil alkol

Neopentil alkol

Iki hidroksil grubu iceren alkoller, yaygin olarak glikoller olarak adlandirihr. IU-
PAC sistematik adlandirmaya gore bu bile§iklere dioller denir.

CH 2 — CH, CH,CH— CH 2 CH 2 CH 2 CH :

OH OH OH OH OH OH

Yaygin adi Etilen glikol Propilen glikol Trimetilen glikol

Sistematik adi 1,2-Etandiol 1,2-Propandiol 1,3-Propandiol

4.4 SlKLOALKANLARIN ADLANDIRILM ASI

4.4A Tek Halkah Bile§ikler

Sikloalkanlar aym sayida karbon atomu iceren alkanlarin isimleri online siklo- on eki

getirilerek adlandinlirlar. Ornegin,

H,C— CH,
H 2 C— CH 2 vv 7 \ "

\/ 2 =V

H,C\ ^CH,

Siklopropan Siklopentan

Siibsttttie sikloalkanlan, alkilsikloalkanlar, halosikloalkanlar, alkilsikloalkanoller vb.
gibi adlandinnz. Tek bir substitiient soz konusu oldugunda yerini belirtmek gerekmez.
tki substitiient oldugunda halkayi alfabetik sirada oncelikli olandan ba§layarak ve bir
sonraki siibstituente miimkun olan daha diisiik numarayi verecek yonde numaralandin-
nz. Uc veya daha fazla substitiient bulundugunda yer belirteclerinin en kiiciik toplami-
na gotiirecek olan siibstitiientten baslanarak numaralama yapilir.

CH,

CH 3 CHCH 3 ^ H 3 •

CH,CH 3 CI

Izopropilsikloheksan l-Etil-3-melilsikloheksan 4-Kioro-2-etil-l-metilsikloheksan

(l-etil-5-metUsikloheksanrfe|j7) (l-kloro-3-etil-4-metilsikloheksan degil)

4.4 Sikloalkanlann Adlandinlmasi 143

OH

CFL

Klorosiklopentan 2-Metilsikloheksanol

Tek halka sisteminin, daha fazla karbon atomuna sahip bir zincire bagh bulundugu
veya birden fazla halka sisteminin bir tek zincire bagli oldugu bilesikleri sikloalkihil-
kanlar olarak adlandirmak daha uygundur. Omegin:

CH,CH,CH 2 CH,CH,
1 -Siklobiitilpentan 1,3-Disikloheksilpropan

A§agidaki siibstitiie alkanlan adlandinniz

:i

< Problem 4.5

(a) (CH,) 3 C

(CH^) 2 CEi

(CH,).,CHCH,

(b)

H 3 C

(c) CBL(aL),CBL

C(CH,),

4.4B iki Halkali (Bisiklik) Bilc 5 il<lcr

Iki bitisik veya koprulii halkalar igeren bilesikler bisikloalkanlar olarak adlandinhr.
Temel ad olarak halkalardaki toplam karbon sayisina kar^ilik gelen alkan ismi kullani-
lir. Omegin asagidaki bile§ik yedi karbon icerir ve bu nedenle bisiklohepiandir. Iki hal-
kaya da ait olan karbonlara koprii baglan ve bu karbonlan birlestiren her bir baga, veya
atom zincirine koprii denir.

Tek karbonlu
koprii

Koprii ba^i

Iki karbonlu
koprii

Iki karbonlu
koprii

Koprii bnsi
Bisikloheptan

144 Bdliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri?

Daha sonra, bisiklo kelimesi ile alkan arasina, parantez icerisinde, her bir koprude bu-
lunan karbon sayilan biiyiikten kiicuge dogru yazilrr. Ornegin,

H

H,C

1 CH,

CH,|

H,C

v 1 /CH,
C
H

H
H 2 C X | /CH, =

Bisiklo[2.2.1]heptan
(norbornan da denir)

C
H

Bisiklo[l.I.O]butan

Substitiientler oldugunda koprulii lialka sistemi, bir koprii basmdan baslanarak ve
en uzun kopriiden diger koprii ba§i yoniinde ve daha sonraki uzun kopriiyle devam ede-
rek numaralandinhr. En kisa koprii en son numaralandinlir.

9 2

8>CH,>3

5 4

8-Metilbisiklo[3.2.1]ok1an

8-MetiIbisiklo[4.3.0]nonan

Problem 4.6 > A§agidaki bisiklik alkanlarm her birini adlandinniz.

CI
(a) v J 0>) ,

(f) Bisiklo[2.2.0]heksanin izomeri olan bir bisiklik bilesigin yapisini yaziniz ve ad-
landinniz.

4.5 Alkenler ve Sjkloalkenlerjn
Adlandirilmasi

Alkenler icin pek cok yaygin isim hala kullamlmaktadir. Propen sikca propilen olarak
adlandinhr, 2-metilpropen ise sikhkla izobiitilen adini tasir.

CH ?

CH,=CH, CH,CH=CH, CH 3 — C=CH,

IUPAC: Eten
Yaygin adi: Etilen

Propen
Propilen

2-Metilpropen
Izobiitilen

Alkenlerin IUPAC adlandirma kurallan pek cok acidan alkanlarm adlandinlmasin-
dakilere benzer.

1. Ikili bagi i?eren en uzun zincir seeilerek temel ad belirlenir ve ayni uzunluk-
taki alkan isminin sonundaki -an takisi -en ile degistirilir. Boylece, eger en uzun

4.5 Alkenler ve Sikloalkenlerin Adlandinlmasj 145

zincir be§ karbon ieeriyorsa alken icin temel ad peiitendk, alti karbon ieeriyorsa
isim helcsendk, vb.

Zincir, ikili bagda bulunan her iki karbon atomunu da icerecek §ekilde numa-
ralandirilir. Numaralandirma, zincirin ikili baga daha yakin olan ucundan
haslanarak yapilir, ikili bagin yeri, bagin bagli oldugu karbonlardan kucuk
numarali olanla belirtilir:

CH,=CHCH 2 CH 3

1-Biiten

( 3-biiten degil )

CH 3 CH =CHCH,CH,CH 3
2-Heksen
(4-heksen degil)

3. Substitiientlerin yerleri bagli bulunduklan karbon atomlannm numaralan ile
gosterilir.

CH 3

CH-,

CH,

CH 3 C=CHCH,

i -2 3 4"

2-Metil-2-buten
{ 3-meti]-2-biiten degil)

CH 3

CH,CH=CHCH,C— CH, CH,CH=CHCH 2 C1

CH,C=CHCH,CHCH,

I " 2 3 4 " 5 6

2,5-Dimetil-2-heksen
(2,5-dimeti]-4-heksen degil)

CH,
5,5-Dimetil-2-heksen

l-Kloro-2-biiten

Sikloalkenler, ikili bag karbonlanna 1 ve 2 numaralan, siibstitiientlere de mum
kiin olan en kiiciik numaralar verilecek sekilde numaralandirdir. Siibstitiie sik-
loalkenieri adlandinrken ikili bagin yerinin belirtilmesi gerekli degildir. Ciinki ikili
bag her zaman CI ve C2'dir. A§agidaki iki ornek bu kurallarin uygulamasmi
gbstermektedir.

CH 3

H,C

CH,

1-Mctilsiklopentcn
{ 2-met ilsi klopen ten degil )

3,5-Di meti Isikloheksen
( 4,6-dimetilsikloheksen degil)

5. Ikili bag ve alkol grubu iceren bile§ikler alkenoller (veya sikloalkenoller) olarak
adlandinlirlar ve numaralama, alkol karbonuna daha kiiciik numara verilecek yon-
de yapilir.

CH,

tl
CH,C=CHCHCH 3

I
OH

4-Meti]-3-penten-2-ol 2-Metil-2-sikloheksen-l-ol

Sikca kar§ilasilan iki alkenil grubu vinil grubu ve alii! grubudur.

CH,=CH—
Vinil grubu

CH 2 =CHCH,-
Allil grubu

146 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

Asagidaki ornekler bu isimlerin nasil kullamldiklarini gostermektedir.

/ c=c x

H Br

Bromoeten

veya
vinil bromiir

(yaygin)

H CH,CI

3-Kloropropen

veya

allil kloriir

(yaygin)

7. Ayni tiirdcn iki grup ikili bagin bulundugu diizlemin ayni tarafinda oldugunda bile-
sik cis\ zit tarafta oldugunda ise trans olarak adlandinlabilir.

C1 \ / C1

/ C ~ C \

H H

ro-l,2-Dikloroeten

H CI

ft-a«s-l,2-Dikloroeten

Altboliim 7.2'de ikili bag geometrisinin belirtilmesinde kullamlan baska bir yontem
daha gorecegiz.

Problem 4.7 > Asagidaki alkenleri IUPAC'a gore adlandirmiz.

CH,

Problem 4.8 ► Asagidaki bilesiklerin yapi formullerini yaziniz.

(a) m-3-Okten (f) 1,3-Dimetilsikloheksen

(b) fraws-2-Heksen (g) 3,4-Dimetilsiklopenten

(c) 2,4-Dimetil-2-penten (h) Vinilsiklopentari

(d) franj-l-Kloro-2-biiten (i) 1,2-Diklorosikloheksen

(e) 4,5-Dibromo-l-penten (j) fcvmv-l,4-dikloro-2-penten

4.6 AlkInlerin Adlandirilmasi

Alkinlerin adlandirilmasi alkenlerinkine benzer sekilde yapibr. Dallanmamis alkinler,
karsilik gelen alkanin -an eki yerine -in eki getirilerek adlandinhrlar. Zincir, uclii bag
karbonlanna miimkiin olan daha kiigiik numaralar verilerek numaralandinhr. Uglii ba-
gin iki karbonundan kliciik numarali olanin numarasi iiflii bagin yerini belirtmek i^in
kullanilrr. Dallanmamis uq alkinin IUPAC isimleri asagida verilmistir.

H— C=H— C
Etin veya
asetilen*

CHjCHjC^CCH;,
2-Pentin

H— C=CCH,CH=CH 2
l-Penten-4-int

* Asetilen adi H-C = C-H bile^igi 19m IUPAC tarafindan da kabul edilir ve sikca kullandir.
t Seijim yapilmasi gerektiginde ikili bag daha onceliklidir.

4.7 Alkan ve Sikloalkanlarin Fiziksel Ozellikleri 147

Dallanmi§ alkinlerdeki ve siibstitiie alkinlerdeki substitiient gniplann yerleri de nu-
maralarla belirtilir. Bir alkinol zincirinin numaralandmlmasinda -OH grubu iicjii bag-
dan onceliklidir.

3 2 1

CI— CH 2 C=CH
3-Kloropropin

4 3 2 I

CH 3 C=CCH 2 C1
l-Kloro-2-biitin

CH A

4 3 2 1

HC=CCH,CH 2 OH
3-Biitin-l-ol

OH

CH 3 CHCH 2 CH 2 C=CH

5 J 3 2 I

CH 3 CCH 2 C=CH

1 ?\ 3 4 5
CH 3 CCH 2 C=CH

CH,

CH,

CH 3

5-Metil-l-heksin

4,4-DimetiM-peDtin

2-Metil-4-pentin-2-ol

C 6 H| formiiliine sahip tiim alkinlerin yapilanni ve IUPAC adlarmi yaziniz.

-<

Problem 4.9

MonosiibslilQe asetilenlere veya 1-alkinlere uc alkinler denir ve uclii bag karbonu-
na bagh hidrojen asetilenik hidrojen olarak adlandinhr.

>s— Asetilenik hidrojen

R— C=C— H
Bir in; alkin

Asetilenik hidrojenin uzaklastintmasindan sonra olu§an anyon alkinur iyonu veya
asetileniir iyonu olarak bilinir. Altboliim 4.18C'de goreeegimiz gibi bu iyonlar sentez-
lerde yararlidir.

R— C=C ; " CH 3 — C=C = -

Bir alkinur iyonu Propiniir iyonu

(bir asetileniir iyonu)

4.7 Alkan ve Sikloalkanlarin

FiZJKSEL OZELLIKLERi

(Jizelge 4.4'teki dallanmamis, alkanlan inceledigimizde her alkanin bir oncekinden bir
-CH 2 - grubu ile farkli oldugunu goruriiz. Ornegin biitan CH^d^^CHj'tiir. Pentan ise
CH^C^^C^'tur. Buna benzer bilegik serilerine, ki her iiyesi bir sonrakinden sabit bir
birim ile farklidir, homolog seriler denir. Homolog serinin iiyelerine ise homologlar
adi verilir.

Oda sicakligmda ve 1 atm basincta, dallanmamis alkanlann homolog serisinin ilk
dorl iiyesi gaz (§ekil 4.3); C^Cjy dallanmamis alkanlar (pentandan heptadekana kadar)
sivi; 18 ve daha fazla karbonlu dallanmamis alkanlar katidir.

Kuynama Noktalan Dallanmamis, alkanlann kaynama noktalannda molekiil kiitle-
lerinin artmasi ile diizenli bir arti§ gbzlenmektedir, (§ekil 4.3). Bununla birlikte alkan
zincirinin dallanmaxi kaynama noktasmi diigiirur. Clzelge 4.2'deki C 6 H i4 izomerlerini
ornek olarak ele alahm. Heksan 68,7"C'da kaynar. Birer dali olan 2-metil ve 3-metil-
pentanlar daha dii§iik sicaklikta, sirasiyla 60,3"C ve 63,3°Cda kaynarlar. 2,3-Dimetil-
biitan ve 2,2-dimetilbiitanin her biri iki dala sahiptir ve daha dii§iik sicakliklarda kaynarlar
(sirasiyla 58"C ve 49,7"C).

Bu etki, Altboliim 2.14'te ogrenmi§ oldugumuz van der Waals kuvvetleri ile acikla
nabilir. Dallanmami§ alkanlann molekiil kiitlelerinin artmasi ile molekiil boyutlan ve
daha da onemlisi molekiil yiizey alanlan artar. Artan yiizey alani Lie molekiiller arasin-

148 Boltim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

§ekil 4,3 Dallanmami§ alkanlann
(kirmizi cizgi iizerinde) ve sikloalkanlarm
(beyaz cizgi iizerinde) kaynama noktalan.

300
200

00

c

-100
-200

1

1

i

1

1 1

1

„.#'

m

-

&*

-

B

*■- Alkanlar

-

' /

/

~

/

1

i

1

l

i

I

1

I 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I I 12 13 14 15
Karbon atomlan sayisi

Zincir dallanmasi ve
molekiiller arasi kuvvetler

daki van der Waals kuvvetleri de artar. Bu nedenle molekiilleri birbirinden ayirmak ve
kaynamayi saglamak i$in daha fazla enerji (daha yiiksek srcakhk) gereklidir. Zincir dal-
lanmasi, diger taraftan, molekiilii daha siki yapar, yiizey alanini kiigulterek kendisi ve
kom§u molekiiller arasindaki van der Waals kuvvetlerini azaltir; bunun sonucunda da
kaynama noktasi diiser.

Erime Noktalan Dallanmamis alkanlarda molekii! kiltlelerinin artisi ile gozlenen
diizenli kaynama noktasi artisi, erime noktalan iein gozlenmez (§ekil 4.4'te mavi ciz-
gi). gift karbonlu bir dallanmamis alkandan tek karbonlu bir sonrakine ilerledikce bir
degisim gozlenmektedir. Ornegin, propan (en -188°C) etandan (en -I83"C) ve hatta me-
tandan bile (-182°C) daha diisiik sicaklikta erir. Biitan (en -138"C) propandan 50"C da-
ha yiiksek , pentandan (en -130"C) ise sadece 8"C daha diisiik sicaklikta erir. Ancak gift
ve tek sayih alkanlarin erime noktalan, egriler iizerinde grange ahmrsa (§ekil 4.4, be-
yaz ve kirmizi gizgiler) artan molekiil kiitleleri ile erime noktalannda diizenli bir artis
oldugu grjriiliir.

Molekiil yapisi hakkinda bilgi veren X-ismi kinnim calismalan gozlenen bu anor-
malligin sebebini meydana cikarmistir. Qift sayida karbon atomu olan zincirler kxista!
halinde birbirine daha yakin olabilmektedirler. Sonuc olarak, zincirler arasindaki cekim-
ler daha giicliidiir ve erime noktalan da daha ytiksektir.

Zincir dallanmasinm alkanlann erime noktalanna etkisini tahmin etmek daha zor-
dur. Ancak genelde, cok simetrik yapilann meydana gelmesine sebep olan dallanmalar
sonucunda erime noktalan da anormal derecede yiiksektir. Ornegin 2,2,3,3-tetrametil-
biitan bilesigi 100,7"C'da erir. Kaynama noktasi ise sadece alti derece daha yiiksektir
(106,3"C).

Sekil 4.4 Dallanmamis alkanlarin
erime noktalan.

u

1

.'

-

-^

V

-bu

A

-

luu

t

r

-

IbU

\..-

i

i

1

-

-200

5 7 9 II

Karbon atomlan sayisi

4.8 Sigma Baglan ve Baglar Etrafinda Donme 149

CH 3 CH 3

CH-, C C CH^

CH, CH 3
2,2,3,3-Tetrametilbiitan

Sikloalkanlar, karsilik gelen a$ik zincirli olanlardan daha yiiksek erime noktalanna
sahiptir (Qizelge 4.5).

Yogunluk Alkanlar ve sikloalkanlar organik bilesikler arasinda yogunlugu en az olan
bilegik siniflandir. Tiim alkanlar ve sikloalkanlann yogunluklan 1,00 g mL""in (suyun
4"C'daki yogunlugunun) olduk9a altindadir. Bu nedenJe petrol (alkanlarca zengin hid-
rokarbon kari§imi) su iizerinde yiizer.

Q/OZunurluk (^ok dti§iik polarliklanndan ve hidrojen bagi yapma yeteneklerinin ol-
mayi§indan dolayi alkanlar ve sikloalkanlar neredeyse suda hiq coziinmezler. Sivi al-
kanlar ve sikloalkanlar birbirlerinde ve genellikle diisiik polarhktaki gozuciilerde
foziinurler. Bunlann iyi 90ziindiikleri 96ziiculer benzen, karbon tetrakloriir, kloroform
ve diger hidrokarbonlardir.

4.8 SiGMA Baglari ve Baglar Etrafinda Donme

Sadece sigma bagina (yani birli baga) sahip gruplarda bu bag etrafinda donmeler var-

dir. Sigma bagi etrafinda gruplarin donmesinden meydana gelen ge9ici molekiil §ekil-

lerine molekuliin konformasvonlari denir. Gruplann sigma bagi etrafinda donmeleri v t . ,. .

r e ° Konformasyon Analizi.

sonucu molekuliin ugradigi enerji degisiminin analizine ise konformasyon analizi adi
verilir.

Omek olarak etan molekuliinii ele alalim. CH 3 gruplannin sigma bagi etrafinda don-
melerinden kaynaklanan sonsuz sayida konformasyonun meydana gelecegi a9iktir. An-
cak bu farkli konformasyonlann hepsi es enerjili degildir. Molekiile bir ucundan,
karbon-karbon bagi ekseni boyunca, bakildiginda her bir karbona bagh hidrojenlerin ta-
mamen 9apraz (zikzakli) olduklan konformasyon en kararli olanidir (yani bu, en diisuk
potansiyel enerjili konformasyondur). Bu sonu9, bag elektron 9iftlerinin birbirlerini it-
meleri ile kolayca agiklanmaktadir. <Japraz konformasyon alti tane karbon-hidrojen ba-
gmin elektron 9iftlerine, birbirinden miimkiin olan en uzak kalma imkanini saglamaktadir
ve bu nedenle en du§uk enerjilidir.

^izelge 4.5 Sikloalkanlann Fiziksel Sabitleri

Karbon

V

Kirma

Atomlarinin

kn (°C)

en

Yogunluk

Indisi

Sayisi

Adi

(latm)

CO

d» (gmL-i)

(»?)

3

Siklopropan

-33

-126,6

—

—

4

Siklobiitan

13

90

—

1,4260

5

Siklopentan

49

-94

0,751

1,4064

6

Sikloheksan

81

6,5

0,779

1,4266

7

Sikloheptan

118,5

-12

0,811

1,4449

8

Siklooktan

149

13,5

0,834

—

150 Boliim 4 / Alkantar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

§ekil 4.5 (a) Etamn gapraz
konformasyonu, (b) (Japraz
konformasyon i$in Newman
izdiisiim formulii.

c

w

c

1*1

(a.)

(b)

Melvin S. Newman.

A I

Newman izdiisumleri ve
testere disi formiiller.

Etanin konformasyon
analizi.

Sekil 4.5'te etan icin bir Newman i/diisiim formulii eizilmistir, Newman izdiisiim
formuliinu cizerken, molekiilu bir ucundan, dogrudan karbon-karbon bag ckseni boyun-
ca gozledigimizi dusiinuruz. Ondeki karbon atomunun baglari "V^ seklinde, arkadaki
karbon baglari ise XTolarak gosterilir.

Korformasyonlan gostermekte kullamlan bir baska formul tiirii ise testere disi for-
miilleridir.

Newman izdiisiim
formiilii

Testere disj
formul

Bu formul konformasyonu §ekil 4.5'te goruldugii gibi gosterir. Daha net goriiniis. icin
baglann sonundaki hidrojenler yazilmamistir.

Etanin en az kararh konformasyonu gakisjk (karartilniis) komformasyondur (§e-
kil 4.6). Qakisik konformasyonda, molekiile bir uctan, karbon-karbon bagi ekseni boyun-
ca bakildigmda, her bir karbon atomuna bagh hidrojen atomalannin birbiriyle kar§i
kar§iya gelecek sekilde yonlenmis. oldugu goriiltir (iist iiste gelmi.$ durumda gozlenir).
Bu konformasyonda a!ti karbon-hidrojen bagimn elektronlan arasindaki itme kuvvetle-
ri en fazladir. Bu nedenle bu konformasyon en ytiksek enerjili ve en az kararh konfor-
masyondur.

Bu dLirumu grafikte, etan molekuliiniin enerjisini karbon-karbon bagi etrafinda don-
menin bir fonksiyonu §eklinde cizerek gosteririz. Meydana gelen enerji degisimleri §e-
kil 4.7 : de gosterilmigtir.

Etanin capraz ve cakisik konformasyonlan arasindaki enerji farki 12 kj mol- | 'dir.
Birli baglarda donmeyi engelleyici bu kiiciik engele burulma engeli denir. Sicaklik 50k
diisuk (-250"C) olmadigi surece (verilen herhangi bir anda J etan molekiillerinin cogun-
lugu bu engeli a§abilecek kadar yeterli enerjiye sahip olacaktir. Bazi molekiiller capraz

§ekil 4.6 (a) Etanin <;akisik
konformasyonu. (b) Cakigik
konformasyon icjn Newman
izdiisum formiilii.

(a)

(b)

HH

H H

4.9 Biitanin Konformasyon Analizi 151

§ekil 4.7 Etanm karbon-karbon bagi
etrafindaki gruplann donmesine eslik
eden potansiyel enerji degisimleri.

H

Qapraz

Donme ■

ve fapraza yakin konformasyonlar arasinda gidip geleceklerdir. Ancak daha enerjili olan-
lar, 9aktstk konformasyon iizerinden diger ^apraz konformasyona geleceklerdir.

Etan icin tiim bunlar ne anlama gelir? Bu soruyu iki §ekilde cevaplayabiliriz. Eger,
ornegin bir tek etan molekiiliinii ele alirsak, bu molektiliin, zamanimn fogunu en dii-
stik enerjili ^apraz veya capraza 90k yakin bir konformasyonda ge9irecegini soyleyebi-
liriz. Ancak her saniyede diger molekiillerle bircok defa carpi§arak burulma engelini
asacak enerjiye sahip olacagi i9in 9aki§ik konformasyon iizerinden 9apraz konformas-
yona ge9i§ler ger9eklesecektir. Cok sayida etan molektilii icin bunu dtisuniirsek (daha
ger9ek9i bir durum) herhangi bir anda molekiiUerin pek 9ogunun gapraz veya 9apraza
yakin konfromasyonalarda bulunacaklanni soyleyebiliriz.

GCH 2 CH 2 G (G hidrojenden farkb bir atom veya bir grup) gibi substitue etanlarda
donmeye karsi olan engeller 90k daha fazla olmasma karsin, oda sicakhginin altindaki
sicakliklar bile farkli gapraz konformasyonlan veya konformerleri ayirmak (izole et-
mek) i^in yeterli degildir.

G G

H

H

H

il

G

H

( 'i>k diisiik sicakliklar

disinda bu kont'ormerler

izole edilemez

J. H. van't Hoff.

MolekiiUerin bazi konfor-
masyonlanmn yegiendikle-
ri fikri van't Hoffun bir
calismasmda one siiriil-
miistiir. van't Hoff, kimya-
sal kinetik alamndaki bu
calismalarindan dolayi ilk
Nobel Kimya odiiliinii
(1901) alan kisidir.

Propanin konformasyon
analizi

4.9 Butanin Konformasyon Analizj

Stereokimya, molekiiUerin iic boyutlu yapilariyla Ugilenen bilim dalidir. Boluin 1 'den
itibaren molekiiUerin sekillerini (bi9imlerini) dikkate aldigimiz i^rin stereokimya hak-
kinda da buraya kadar oldukca bilgimiz oldu, Bu bolumde sikioalkanlarm ve aikanlann
konformasyontanni aynntili §ekiide inceleyerek konumuza bas,hyoruz. Takip eden bo-
iiimierde bu molekiiUerin tepkimelerini stereokimyasiyla inceleyecegiz. Boliim 5'te mo-
lektiliin sekline bagli olarak ortaya 9ikan ozelliklerini, "el sefililik" veya kiralligini

152 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

incelerken stereokimyamn temel kurallanni da gorecegiz. Simdi basil bir molekiil olan
biitanla baslayarak konformasyonlanni ve bu konformasyonlara karsilik olan bagil ener-
jilerini inceleyelim.

4.9A Biitamn Konformasyon Analizi

Bir molekiilde gTuplarm birli baglar etrafmda donmeleri sirasinda meydana gelen ener-
ji degisimlerini incelemeye konformasyon analizi denir. Altboliim 4.8 'de etan icin boy-
le bir incelemenin sonuclarmi gordiik. Etanda karbon-karbon bagi etrafinda donmeyi
engelleyici enerji miktan (12 kJ mol 1 ) olduk9a kiiciiktiir. Bu engel, donme sonucu hid-
rojen atomlannin caki§ik duruma gelmeleri ile etan molektilunun potansiyel enerjisinin
en fazla olrnasina yol acar. Etanin serbest donme engeli molekuliin caki§ik konformas-
yonunun burulma gerginliginden kaynaklamr.

Biitamn C2-C3 bagindaki donmeyi ele alirsak burada da burulma gerginliginin ol-
dugunu goriiriiz. Ancak ek etkenler de vardir. Bunlann neler oldugunu gormemiz icin
biitamn I'den IV'e kadar olan onemli konformasyonlanni incelememiz gerekir.

^

J H

X

CH,

CH,

h^ch,

HCH,

1]

H

(

CH, II

H

H H

ATA

H \ H
H

H CH,

]

A

konfor

[

iti
tnasyon

II

(jakisik
konformasyon

HI

Carpik

konformasyon

IV

Cakisik

konformasyon

V

(Jarpik

konformasyon

VI

£akisik
konformasyon

Biitamn farkli konfor-
masyonlanmn bagil potan-
siyel enerjilerini tartismak
kin molekiil modellerini
yapmalisimz.

Biitan

Anti konformasyon (I), gruplar capraz durumda ve metil gruplan birbirinden uzak-
ta oldugu icin burulma gerginligine sahip degildir. Bu nedenle anti konformasyon en
kararhdir. Carpik konformasyonlarda (III ve V) metil gruplan birbirine yeterince ya-
kindu ve aralannda van der Waals itme kuvvetleri vardir; iki grubun elektron bulutlan
o kadar yakindir ki, birbirlerini iterler. Bu itmeler carpik konformasyonun anti konfor-
masyondan yaklas.rk 3,8 kJ moH daha fazla enerjiye sahip olrnasina sebep olur.

Potansiyel enerji diyagTaminda maksimum noktalar cakisik konformasyonlan (II, IV,
ve VI) temsil eder (§ekil 4.8). II ve VI caki§ik konfoimasyonlannda sadece burulma
gerginligi olmakla kalmayip ek olarak, caki§ik olan metil ve hidrojen atomlanndan kay-
naklanan van der Waals itmeleri de vardir. C^akisik konformasyon IV en fazla enerjiye
sahiptir ciinkii. burulma gerginligine ek olarak, cakisik metil gruplan arasinda biiyuk
van der Waals itme kuvvetleri de vardir.

Biitan molekiiliinde donmeye karsi olan engeller etan molckiilundekinden daha bii-
yiik olrnasina ragmen yine de oda sicakliginda anti ve carpik konformasyonlan izole
etmemize izin verecek btiyukiiikte degildir. Sadece as.in dii§iik sicakliklarda bu engel-
leri asabilecek enerjiye sahip olmayabilirler.

Daha once van der Waals kuvvetlerinin cekme kuvvetleri olabileceklerini gordiik.
Burada bu kuvvetlerin itme kuvvetleri de olabileceklerini goriiyoruz. Van der Waals
kuvvetlerinin cekme veya itmeye sebep olmasini belirleyen, iki grup ai'asindaki
mesafedir. Polar olmayan iki grubun birbirine yaklasmalan sirasinda gruplardan
birindeki, anlik simetrik olmayan elektron dagilimi diger grupta zit polarlanmayi
indiikler. Iki grubun bu kisimlarindaki zit yiikler, bunlar arasindaki cekimi saglar.
Bu cekim iki grubun cekirdekleri arasindaki mesafenin azaknasi ile maksimuma

4.10 Sikloalkanlarm Bagil Kararhhklari: Halka Gerginligi 153

H,C CH-.

§ekil 4.8 Biitanm
C2-C3 bagi etrafindaki
donmeden kaynaklanan
enerji degi§imleri.

kadar artar. Cekim kuvvetlerinin maksimum oldugu cekirdekler arasi mesafe, iki
grubun yarnjaplanmn toplamma e§ittir. Bu yancaplara van der Waals yarigaplari
denir. Bir gmbun van der Waals yari^api gergekte onun biiyiikluguniin bir
olfiisiidilr. Eger iki grup birbirine van der Waals yancaplannin topiamindan daha
yakin mesafeye yakJa§tinhrlarsa bunlar arasmdaki etkilesmi itme §eklinde ger^ek-
lesir. Bunlarin elektron bulutlan birbirlerine niifuz etmeye ve kuvvetli elektron -
elektron etkilesjmleri meydana gelmeye baslar.

2-Metilbiitamn C2-C3 bagindaki donmeden kaynaklanan enerji degisimlerini gos- ^
teren, §ekil 4.8'dekine benzer bir egri giziniz. Enerji degigimlerinin gercek sayisal
degerleri i!e ilgilemneniz gerekmez, ancak turn maksimum ve minimumlara kargilik
gelen uygun konformasyonlan yaziniz.

Problem 4.10

4.10 sikloalkanlarin bagil kararliliklari:
Halka GergInligI

Sikloalkanlarm hepsi aym bagil kararlihga sahip degildir. Yanma isilanndan elde edi-
len veriler (AltbolLim 4.10A) gostermektedir ki, sikloheksan en kararh sikloalkandir, sik-
lopropan ve siklobutan ise 90k daha az kararhdir. Siklopropan ve siklobutamn bagil
kararsizliklan, onlarin halkali yapilannm bir sonucudur ve bu nedenle bu halkalarm hal-
ka gerginligine sahip olduklan soylenir. Deneysel olarak bunu nasd gosterebilecegimi-
zi gormek icin sikloalkanlarm bag] I yanma lsilanm incelememiz gerekir.

4. 1 0A Yanma Isilari

Bir bilesigin yanma isisi, bilesigin tam yiikseltgenmesi icin olan entalpi degisimidir.

Bir hidrokarbon icin tam yiikseltgenme, onu karbon dioksit ve suya donustiirmek an-
lamina gelir. Bu. deneysel olarak gerceklestirilebilir ve ortaya cikan ismin miktan ka-

154 Bolum 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

CH,CH 2 CH,CH, + 6 TO,

§ekil 4.9 Yanma lsilari, izobutanin
biitandan 9 kj inul ' daha kararli oldugunu
gostermektedir.

A//°

A//° = -2877 kJ mol 1

CH,

9 kJ mof 1 CH3CHCH3 + 67O,

AH" = -2868 kJ mol'

4 CO, + 5 H 2

lorimetre denen bir cihazla olfillebilir. Ornegin, metan i^in yanma isisi -803 kJ mol
dir.

CH 4 + 2 : ► CO, + 2 H,0 AH° = - 803 kJ mol" '

lzomerik hidrokarbonlann her birinin 1 moliiniin tarn yanmasi if in ayni miktarda ok-
sijene gerek olacaktir ve ayni mol sayisinda karbon dioksit ve su meydana gelecektir.
Bu nedenle yanma lsilarmdan yararlanarak izomerlerin bagil kararliliklanni bulabiliriz.

Omek olarak butan ve izobutanin yanmalanni ele alahm:

CH 3 CH,CH,CH, + 63 2 ► 4 C0 3 + 5 H,0 AH° = -2877 kj mol" 1

(C 4 H M )
CH.CHCH, + 61 2 ► 4 CO, + 5 H,0 AH° = -2868 kJ mol-'

CH,

Biitanin yanmasmda izobiitamn yanmasina gore daha fazla isi aciga ciktigmdan, biitan
daha fazla potansiyel enerji icermelidir. Bu yiizden izobiitan daha kararli olmahdir.
§ekil 4.9 bu karsilagtirmayi gostermektedir.

4.I0B Sikloalkanlann Yanma Isilan

Sikloalkanlar bir homolog seri olusmrurlar. Serinin her uyesi kendinden hcmen once ge-
len iiyeden sabil bir -CH,- grubu kadar farkhdir. Boylece bir sikloalkanm yanmasi icin
genel bir esitlik a§agidaki gibi yazilabilir.

(CH,)„ + |« O,

• n CO + n H,0 + isi

Sikloalkanlann izomer olmayislan nedeniyle bunlann yanma isdan dogrudan karsila§-
tirilamaz ancak aciga cikan lsinin CH 2 grubu ba§ina diisen miktanm hesaplayabiliriz.
Boylece sikloalkanlann kararhliklan dogrudan kars,ilastinlabilir. Boyle bir ara^limrtanin
sonuclan CJzelge 4.6'da verilmistir.

Bu sonuclann incelenmesinden birkac gozlem ortaya cikmaktadir.

1. Sikloheksan, CH, grubu ba§ma en diisttk yanma lstsina (658,7 kJ mol"') sahiptir. Bu
miktar, halkali olmayan, dolayisiyla halka gerginligine sahip olmayan dallanmamis.
alkanlardakinden farkli degildir. Bu nedenle sikloheksanin bir halka gerginligine

4.1 1 Siklopropan ve Siklobiitandaki Halka Gerginliginin Kaynagi: Agi ve Burulma Gerginligi 155

Cizelge 4.6 Sikioalkanlarm Yanma Isilan ve Halka Gerginlikleri

CH 2 Grubu
Yanma Hasina Halka

Isisi Yanma Isist Gerginligi

Sikloalkan (CH 2 ) n n (kj mol') (kj moH) < k -J m ° i_1 )

Siklopropan

3

2091

697,0

115

Siklobiitan

4

2744

686,0

109

Siklopentan

5

3320

664,0

27

Sikloheksan

6

3952

658,7

Sikloheptan

7

4637

662.4

27

Siklooktan

8

5310

663.8

42

Siklononan

9

5981

664.6

54

Siklodekan

10

6636

663.6

50

Siklopentadekan

15

9885

659,0

6

Dallanmami§ alkan

658,6

sahip olmadigim kabul edebiliriz ve diger sikloalkanlan kars^ilashrmada standart ola-
rak alabiliriz. Diger sikioalkanlarm halka gerginliklerini (Qizelge 4.6), 658,7 kJ mol _1
ile ny\ carparak elde ettigimiz sonucu sikloalkanm yanma lsisindan 9ikararak he-
saplayabiliriz.

2. Siklopropanin yanmasinda CH 2 grubu basjna a9iga cikan isi miktan en fazladir. Bu
nedenle siklopropan molekiilleri en biiylik halka gerginligine (1 15 kJ mol ', Qizelge
4.6) sahip olmalidir. Siklopropan molekuluniin yanmasinda CH 2 grubu ba§ina en
fazla isi enerjisi aciga cikngindan CH 2 grubu basjna en fazla potansiyel enerjiyi sik-
lopropan i9erir. Sonuc olarak halka gerginligi, halkah molekullerin i^erdikleri
potansiyel enerji miktanna baghdir. Bir molekiil ne kadar fazla halka gerginligine
sahipse potansiyel enerjisi o kadar fazladir ve halkali homologlan ile
kars/ilagtinldigmda daha az kararlidir.

3. Siklobutan yandigmda bir CH 2 grubu icin aciga 9skan enerji miktanmn homolog
seri bilesjklerinde ikinci sirada oldugu goriiliir. Bunun sonucu olarak siklobutan hal-
ka gerginligi buyukliigii agisindan ikinci siradadir (109 kJ mol"')-

4. Diger sikloalkanlar da degisen oranlarda halka gerginligine sahiptir. ancak bagil mik-
tarlar fazla degildir. Siklopentan ve sikloheptan aym oranda. orta mikiarda halka
gerginligine sahiptir. 8. 9, 10 iiyeli halkalar biraz daha biiyiik miktarda halka ger-
ginligi gosterirler. 15 iiyeli bir halka 90k az miktarda halka gerginligine sahiptir.

4.1 I Siklopropan ve Siklobutandaki Halka

GERGiNLiGiNIN KAYNAGI:

Aci ve Burulma GergInlIgj

Alkanlardaki karbon atomlan sp 3 melezlesmistir. sp-' Melezlesme yapmi§ bir atomun nor-
mal diizgiin dortytizlii bag aqisi 109,5° dir. Siklopropanda (e§kenar iJ9gen §eklinde bir
molekul) i9 a9ilar 60" olmalidir ve bu yiizden ideal a9idan 90k biiyiik ol9iide (49,5°) sap-

malan aerekir.

HH

If

jC,

6Q°\

c — L c

H H

156 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma. Kortformasyon Analizi ve Sentezlere Giri.5

§ekil 4. 1 (a) Siklopropanda karbon kar-
bon baglari arasindaki bas, basa orbital
6rtu§mesi tam olarak gercekle§mez. Bunun
sonucu olarak daha zayif, "egilmi§" baglar
ve ac,i gerginligi ortaya cjkar, (b)
Siklopropanda bag uzunluklan ve bag
acilan. (c) Newman izdiisiim formiiliinde
bir karbon-karbon bagi boyunca
liakildiginda cakisik hidrojenler
goriilebilir. (Diger iki bag boyunca
bakildiginda ayni goriintii gozlenir.)

H H

(a)

CH,

m

I9 bag agilanmn bu §ekilde siki§tinlmasi aci gerginligine sebep olur. Siklopropan
halkasmin 391 gerginligi sp* melez orbitallerinin alkanlarda oldugu kadar (alkanlarda ba§-
ba§a ortiisnie tam gerceklefir) etkin 6rtu§ememelerinden kaynaklanmaktadir (§ekil
4.10a). Siklopropanin karbon-karbon baglari gogu zaman "egik" olduklan §eklinde ta-
nimlamrlar. Orbital ortii§mesi daha az etkindir. (Bu baglarda kullamlan orbitaller saf sp 3
degildir, p karakterleri daha fazladir). Siklopropanin karbon-karbon baglari zayiftu ve
sonu§ olarak molekuliin potansiyel enerjisi yiiksektir.

Siklopropanin halka gerginliginin en biiyiik sebebi agi gerginligi olmakla beraber,
ba§ka nedenleri de vardir. Halka diizlemsel oldugu icin (ki bu bir zoruniuluk) hidrojen
atomlari gakijiktir (§ekil A.lOb.c) ve molekiil, burulma gerginligine de sahiptir.

Siklobiitan da onemli 6l9ude afi gerginligine sahiptir. 19 a^ilar 88°'dir ve normal
diizgiin dortyiizlii bag acisindan 21° kadar bir sapma vardir. Siklobiitan halkasi diizlem-
sel degil hafifce "katlanmis/'tir (§ekil 4.11 a). Siklobiitan diizlemsel olsaydi aci gergin-
ligi biraz daha az olacakti (ic acilar 88° yerine 90° olacakti), ancak bu kez. burulma
gerginligi, sekiz hidrojenin tamamimn caki§ik durumda olmalan nedeniyle 90k daha
fazla olacakti. Siklobiitan halkasi hafifce katlandiginda veya egildiginde aci gerginligi-
nin arti§indan daha fazla burulma gerginligi kaybi olacaktir.

4. 1 I A Siklopentan

Diizgiin be§genin i§ acilan 108°'dir ki, bu deger normal diizgiin dort yiizlii bag acisi
olan 109,5°'ye 90k yakindir. Bu nedenle siklopentan molekiilleri diizlemsel olsalardi
90k az a9i gerginligine sahip olacaklardi. Ancak diizlemsellik 10 hidrojen atomunun 9a-

§ekil 4.1 I (a) Siklobiitamn "katlanmis"
veya "bukiilmii§" konformasyonlan. (b)
Siklopentanin "bukiilmiif" veya "zarf"
konformasyonu. Bu yapida on taraftaki
karbon yukanya dogru biikiilmu§tur.
Ger£ekte molekiil esneyebilir ve konfor-
masyon siirekli degisir.

H
(a)

H H

m

H

H

(b)

H

4.12 Sikloheksanm Konformasyonlan 157

(a)

Seki I 4. 1 2 Sikloheksanm sandalye
konformasyonunun gosterimleri. (a)
sadece karbon iskeleti; (b) karbon ve
hidrojen atomlari; (c) ci/gisol ci/itn:
(d) sikloheksanm uzay doldurma mo-
deli. Iki Itii hidrojen siibstitiientinin
olduguna dikkat ediniz - acjkca yu-
kan ve asagi dogru ybnlenmis olan-
lar (kirmizi ile gbsteriimisj ve halka
re\ resinde asagi yukari olarak ybn-
lenmeleri daha zor tanimlanabilenler
(gri veya siyah ile gbsterilmis). Biimi
daha sonra Altbbliim 4.13'te tarti-
§acagiz.

kisik konformasyonda olmasini saglayacagindan onemli olgtide burulma gerginligi ar-
tisina sebep olacaktir. Bunun sonucunda. siklopentan da siklobiitan gibi hafifce biikiil-
miis bir konformasyonu benimser ki burada halka atomlanndan biri veya ikisi
digerlerinin bulundugu diizlemin dismda kalir (§ekil 4116). Bu. burulma gerginliginin
bir kismini azaltir. Karbon-karbon baglari fazla bir enerji degisikligi olmadan hafifce
burkulabilir ve diizlem di§i atomlann duzlem icine, digerlerinin ise disari hareket etme-
lerine sebep olur. Bu nedenle molekul esnektir ve bir konformasyondan digerine hizli-
ca gecer. Kiiciik bir aci ve burulma gerginligine sahip olan siklopentan neredeyse
sikloheksan kadar kararlidir.

4.12 SlKLOHEKSANIN KONFORMASYONLARI

Sikloheksan halkasinin en kararli konformasyonunun §ekil 4. 12'de gosterilen "sandal-
ye" konformasyonu oldugu yoniinde onemli kamtlar vardir. Diizlemsel olmayan bu ya-
pida karbon-karbon bag acilannin tumii 109,5°'dir ve aci gerginligi yoktur. Herhangi
bir karbon-karbon bagi boyunca (§ekil 4.13) bakildiginda atomlann tamamen capraz se-
kilde yer aldigi goriiliir. Bu yapida sikloheksan halkasinin karsit koselerinde bulunan
hidrojen atomlari birbirinden maksimum uzakliktadir.

EvJ> -^J

H

(b)

§ekil 4. 1 3 (a) Sikloheksanm sandalye konformasyonunun Newman izdusumii. (Gergek
model ile karsilastirmalar yapildigmda bu formiillendirmenin daha anlasilir oldugu
goriiliir ve benzer eapraz diizenlemeler, baska karbon-karbon baglarimn se$ilmesi duru-
munda da gozlenmektedir. (b) Halka sandalye konfbrmasyonunda oldugunda karjit
koselerdeki hidrojen atomlarmin (CI ve C4 ile gosterilen) arasindaki mesafenin biiyiik
olusunun agiklamasi.

IT 1

Bir molekul modelinin kiii-
lamlmasi, bunun anlasil-
masina ve sonraki
konformasyon analizleri
iizerindeki tartismalara ol-
dukga fazla yardimci ola-
bilir. Altbbliimler
4.12-4.14'ii okurken mo-
dellerle "sonuna kadar ta-
kip etmenizi" bneririz.

Sikloheksanm sandalye
konformasyonu

158

Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma. Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

§ekil 4.14 (a) Sikloheksanm kayik
konformasyonu, sandalye konfor-
masyonuna bir ucundan Qstten (veya
alttan) fiske vurarak (devirerek) elde
edilir. Bu devrilme yalnizea karbon-
karbon baglan etrafinda bir don-
menin olmasini gerektirir. (b) Kayik
konformasyon unun top ve cubuk
modeli. (c) uzay doldurma modeli.

(a)

M

1$^

Sikloheksanm sandalye ve
kayik yapilannin molekiil
modeilerini yaptiginizda
bu iki yapi arasindaki
farklihgi daha iyi anlaya-
caksimz.

Halkanin karbon-karbon birli baglanndaki kismi donmeler sonucu sandalye konfor-
masyonu, "kayik" konformasyonu denen bir baska sekil alabilir (§ekil 4,14). Kayik kon-
formasyonu da aynen sandalye konformasyonu gibi aci gerginligine sahip degildir.

Bununla heraber, kayik konformasyommda burulma gerginligi vardir. Kayik kon-
formasyon und a herhangi bir uctan karbon-karbon bagi eksenleri boyunca (Sekil 4.15a)
bakildiginda bu karbon atomlanndaki hidrojenlerin caki§ik olduklan goriilur. Buna ek
olarak CI ve C4'teki iki hidrojen atomu birbirine o kadar yakindir ki aralannda var der
Waals itmeleri meydana gelir (§ekil 4. 1 5b). Bu son etkiye kayik konformasyonunun "bay-
rak diregi" etkilesimi denir. Burulma gerginligi ve bayrak diregi etkilesimleri kayik kon-
formasyonunun sandalye konformasyonundan daha yiiksek enerjili olmasma yol acar.

Daha kararh olmasma ragmen sandalye konformasyonu kayik konformasyonundan
daha az esnektir. Kayik konformasyonu oldukca esnektir. Kayik konformasyonu yeni
bir sekle esneyerek — burkulmus kayik konformasyonu (§ekil 4.16) — burulma enerji-
sinin bir kismim birakir; aym anda bayrak diregi efkile§imleri de azalir. Bunun sonucu
olarak burkulmus, kayik konformasyonu kayik konformasyonundan daha diisuk enerji-

§ekil 4.15 fa) Sikloheksanm kayik
konformasyonuna ait gakipfc konfor-
masyonunun gosterimi. (b) Kayik
konformasyonunda CI ve C4 hidro-
jen atomlan arasindaki bayrak diregi
etkilesmesi.

H H

H H

hJ<>*

CH 7

CH",

(a)

H

H

(b)

§ekil 4. 1 6 (a) Karbon iskeleti ve (b) Sik-
loheksanm burkulmus konformasyonunun
cizgisel eizimi.

(a)

(b)

4.12 Sikloheksanin Konformasyonlan 159

1^xxj ^cz7- \X7- 1

Sekil 4.17 Sikloheksanin
cesjtli konformasyonlarinin
bagil enerjileri. Maksimum
enirjili konurnlar yan san-
dalye konformasyonlan na
karsdiktir. Bu konfor-
masyonda halkanin bir
ucundaki karbon atomlan
ayni diizlemdedir.

Sandalye

Yan
sandalye

Burkutmus
Kayik

Kay ik

Burkulmus
kayik

Yan
sandalye

Sandalye

lidir. Esneyerek kazamlan bu kararhhk burkulmus konformasyonun sandalye konfor-
masyonundan dahakararh olmasi i(.in yeterli degildir. Sandalye konformasyonunun bur-
kulmus, yapidan yakla§ik 21 kJ mol * f daha dii§iik enerjili oldugu hesaplanmi§ttr.

Sikloheksanin sandalye, kayik ve burkulmus. konformasyonlan arasmdaki enerji en-
gelleri yeterince dii^iik (§ekil 4.17) oldugu icin bu konformasyonlarin oda sicakhginda
aynlmalan imkansizdir. Oda sicakhgindaki molekiillerin isi enerjileri her bir saniyede
1 milyon birbirine doniisiime yol acabilecek kadar biiyiiktiir. Sandalye konformasyo-
nunun daha kararh olmasindan dolayi herhangi bir anda, molekiillerin % 99 undan
daha fazlasimn sandalye konfonnasyonunda oldugu hesaplanmistir.

Sikloheksan konformas-
yonlarinin birbirine donii-
siiniii

"Konformasyon kimyasi ilkelerinin
gelistirilmesi ve uygulanmasi
calismalariyla Derek H. R. Barton (1918-
1998, Texas A&M Oniversitesi Kimya
Profesorii) ve Odd Hassel (1897-1981, Oslo
tiniversitesi Fizik Kimya Kiirsii Baskani)
1969 yihnda Nobel odiiliinii paylastilar.
Onlarin calismalan sadece sikloheksanin
konformasyonlarinin degil bu halkayi
iceren steroitler (Altboliim 23.4) ve diger
bilesiklerin yapilannin da daha iyi
anlasilasina yol aciin^lir.

Derek Barton.

Odd Hassel.

160 Boliim 4 / Alkaniar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giris

4. l2ADaha Biiyiik Sikloalkanlarin Konformasyonlan

Sikloheptan, siklooktan, sikiononan ve daha biiyiik sikloalkanlar da duzlemsel olmayan
konformasyonlarda bulunurlar. Bu biiyiik sikloalkanlarin kiiciik kararsizhklan (Cizelge
4.6 s.156) muhtemelen, trartsanular gerginlik denen, halkada karsjlikli bulunan hidro-
jen atomlan arasmdaki van der Waals itmelerinden ve bashca da burulma gerginligin-
den kaynaklanmaktadir. Bununla beraber, bu halkalann duzlemsel olmayan
konformasyonlannda aci gerginligi yoktur.

X-i§im kristalografik inceiemeler, siklodekamn en karah konformasyonunda karbon-
karbon-karbon bag acilarmm 117" oldugunu gdst.ermis.tir. Bu da bir miktar aci gergin-
liginin isaretidir. Genig bag acilari, molekiillere, geniglemek suretiyle halka etrafindaki
hidrojen atomlan arasmdaki itmeleri en aza indirme imkam veriyor olabilir.

Halka oldukca biiyiik oimadikca bir sikloalkamn ortasindaki bo§luk 90k kuciiktiii.
Omegin hesaplamalar, siklooktadekanin, icerisinden bir -CH 2 CH 2 CH 2 - zinciri ge-
cirilebilecek en kiiciik haika oldugunu gostermektedir. Bununla beraber zincirle-
re gecirilmi? geni§ halkah molekuller ve bir zincirin halkalan gibi ic ice gecmi§
geni§ halkah molekiiller (bu molekiillere katenanlar denir) sentezlenmiijtir.

CPU

Bir katenan
(n 2: 18)

1994 yilinda J. F. Stoddart ve arkadaslan (Birmingham Universitesi, ingiltere) be§
adet ieife gecmi§ halka igeren bir katenamn sentezini ba§ardilar. Halkalarin olim-
pik sembolde oldugu gibi ic iqe gecmis olmasindan dolayi bu bilesige olimpiadan
admi verdiler.

§ekiM.I8 Sikloheksamn
sandalye konformasyonu.
Aksiyal hidrojen atomlan
renkli gosterilmistir.

4.13 SUBSTlTUE SiKLOHEKSANLAR: AKSIYAL VE
EKVATORYAL HiDROJEN ATOMLARI

Alti iiyeli halka dogada bulunan organik molekuller arasmda en sik kar§ilas.ilan halka-
dir. Bu nedenle bu halkaya ozel bir yer ayrracagiz. Sikloheksamn sandalye konfonnas-
yonunun en kararli oldugunu ve bir sikloheksan omeginde molekiillerin baskin
konformasyonu oldugunu daha once gordiik. Bunu goz oniinde tutarak siibstitiie siklo-
heksanlann konformasyonlarmm sinrrh analizini yapabilecek durumdayiz. Eger siklo-
heksamn sandalye konformasyonuna dikkatlice bakarsak (Sekil 4.8 ) sadece iki farkh
tiir hidrojen atomu oldugunu gbrebiliriz. Halkada bulunan alti karbon atomunun her bi-
rine bagh hidrojen atomlarmdan birisi karbon atomlannin olusturdugu halkamn cevre-
sinde (yakla§ik aym duzlemde) yer alir. Bu hidrojen aiomlanna. yonlenisjerini yerkiirenin
ekvaioruna benzeterek, ekvatoryal hidrojen atomlan denir. Her bir karbon atomunda
bulunan diger hidrojen atomlan halkamn ortalama duzlemine dik olarak yonlenmistir.
Bu hidrojen atomlanna, yine yer kiireyle ili§kilendirerek, aksiyal hidrojen atomlan de-
nir. Sikloheksan halkasimn her bir tarafinda ucer aksiyal hidrojen atomu vardir, ve yon-
lenmeleri bir karbon atomundan digerine ilerledikce asagi ve yukan degi^ir.

Altbolum 4.12'de (§ekil 4.17) oda sicakligmda sikloheksan halkasimn iki e§deger
sandalye konformasyonu arasmda siirekli devrildigini (takla attigini) gordiik. Halkala-
nn devrilmesi sirasinda dikkat etmemiz gereken onemli nokta daha once aksiyal olan
btitiln baglann ekvatoryal, ekvatoryal olan biitiin baglann da aksiyala ddnu§tugudur.

4,13 Siibstitiie Sikloheksanlar: Aksiyal ve Ekvatoryal Hidrojen Atomlari 161

Aksiyal bag yukari
Bu ko$e yukari

Halkanin bu kosesi asagi
Aksiyal bag asagt

(b)

§cl<i! 4. 1 9 (a) Sandalye konformasyonunun halkasini ve ekvatoryal C-H baglann i
olustaran paralel cjzgiler. (b) Aksiyal baglann tiniui dii§eydir. Halka kbsesi yukanya yon-
Icnniis oldugunda aksiyal bag da yukari dogru, ko§e asagiya ybnlenmisse bag da asagiya
dogrudur.

r Aksiyal

Ii.i!!-:.i

devrilmesi

Aksiyal

Ekvatoryal

Ekvatoryal

^

Baskin olan sandalye kon-
formasyonunun nasil pfea-
lecegini ogrenmig
bulunuyorsunuz. Ekvator-
yal baglar ve halkaya ozgii
baglar arasindaki iliski
renkli cizgilerle gbsteril-
mi§tir (§ekil 4.19a). Ayrica
kdge noktasi yukanya bak-
tiginda aksiyal baglann
yukanya, asagiya baktigm-
da ise aksiyal bagin da
asagiya baktigina dikkat
ediniz (SeUil 4.196).
Sandalye konformas-
yonuna ait cizimierini/i
gercek modellerle kaisilas-
tiriniz.

Burada su soru akla gelebilir: Sikloheksanda hidrojen atomlannm birisinin yerine
metil grubu geldiginde en kararli konformasyon hangisidir? Ba§ka bir deyisle bir mo-
nosiibstitiie sikloheksamn en kararli konformasyonu hangisidir? Metil sikloheksan 6r-
negini ele alarak bu soruya cevap bulabiliriz.

Metilsikloheksanin iki olasi sandalye konformasyonu vardir (§ekil 4.20a) ve bunlar
baglann kismT donmeleri sonucu. devrilme ile, birbirlerine doniisurler.
Konformasyonlarm birinde (§ekil 4,20a) metil grubu aksiyal digerinde ise ekvatoryal
konumdadir. tncelemeler, metil grubunun ekvatoryal konumda bulundugu konformas-
yonun, metil grubunun aksiyal konumda bulundugu konformasyondan 7,6 kJ mol- 1 da-

(l)

(daha az kararli)

(7,5 kJ mol-

ts)

1 daha fazla kararli I

(a)

§ekil 4.20 (a) Metil grubunun
aksiyalde (1) ve ekvatoryalde (2)
oldugu metilsikloheksanin kon-
formasyonu (b) iki hidrojen
(ekvatoryal) atomu ile metil grubu arasindaki
1,3-diaksiyal etkilesme, sekiltU-
noktah oklarla gbsterilniistir,
Ekvatoryal konformasyonda
daha az kalabaliklasma vardir.

H 4-

""♦ CH

162 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

<pizelge 4.7 25°C'da Dengede Bulunan tzomerin izomer Yuzdeleri
ve Serbest Enerji Farklan Arasindaki ili§ki

Serbest Enerji

Farki, AG"

Daha Kararli izomer

Daha A/ Kararli Izomer

(kj moH)

m

(%)

50

50

1,7

67

33

2,7

75

25

3,4

80

20

4,0

83

17

5,9

91

9

7,5

95

5

11

99

1

17

99,9

0,1

23

99,99

0,01

ha kararli oldugunu gostermektedir. Bu yiizden denge balindeki kansjmda metil grubu-
nun ekvatoryal konumda bulundugu konformasyon daha baskindir. Hesaplamalar den-
ge kan§iminin % 95'ini bu konformasyonun olusturdugunu gostermektedir (^izelge 4.7).

Metil grubunu ekvatoryal konumda bulunduran metilsikloheksamn daha kararli olu-
su §ekil 4.20a,b incelenerek anla§ilabilir,

tki konformasyonun modelled ile yapilan inceleme, metil grubunun aksiyal olma-
si durumunda, aym tarafta bulunan iki aksiyal hidrojene (C3 ve C5 atomlanna bagli)
50k yakin olacagim ve van der Waals itme kuvvetleri meydana gelecegini gostermek-
tedir. Bu tiir sterik gerginlige, 1 ve 3 (veya 5) karbon atomlan iizerindeki gruplar ara-
sindaki etkile§imlerden kaynaklandigindan, 1,3-diaksiyal etkile§im denir. Ba§ka
siibstitiientler ile yapilan benzer incelemeler, gruplann ekvatoryal konumda oldukla-
nnda aksiyal olduklarindaki konuma gore daha az itme etkilesimlerine sahip oldugu-
nu gostermektedir.

Metilsikloheksandaki 1.3-diaksiyal etkilesimden kaynaklanan gerginlik, carpik bii-
tandaki metil gruplari hidrojenlerinin yakinhgindan kaynaklanan gerginlik ile ay-
nidir (Altboliim 4.9 A). Qarpik biitandaki (kolaylik olsun diye $arpik etkile§me
denir) bu etkile^imkrin carpik biitani and biitandan 3,8 kJ mol" 1 daha kararsiz kil-
drgmi hatirlayalim, Asagidaki Newman izdii^iimleri bu iki etkileshnin aym oldu-
gunu gormemize yardimci olacaktir. ikinci izdiisumde aksiyal metilsikloheksana
C1-C2 bagi boyunca bakiyoruz ve 1,3-diaksiyal etkile§imin basitce metil grubu-
nun hidrojen atomlari ve C3 deki hidrojen atomlan arasindaki carpik etkilejim ol-
dugunu goriiyoruz.

H I II

I H— C— H H

H [ H
H

garpik-Biitsm Aksiyal metilsikloheksan

(3,8 kj mol" 1 sterik gerginlik) (iki garpik etkilesim=

7,6 kj mol -1 sterik gerginlik)

H ° H H

Ekvatoryal metilsikloheksan

H

4.14 Disiibstitiie Sikloalkanlar: Cis-Trans Izomerisi 163

CH,

CH 3 H

Ekvatoryal ler-
biitilsikloheksan

Aksiyal ter-
biitilsikloheksan

§ekil4.2l Biiviik fer-biitil
grubu aksiyal konumdayken
diaksiyal etkile§menin 50k
fazla olmasi, konformasyonun,
% 99,99' dan fazla ter-biitil
grubunun ekvatoryal konumda
oldugu yapida olmasina yol
agar.

Metilsikloheksana CI -C6 bagi boyunca bakildiginda (bunu model iizerinde de
neyiniz) metil grubunun hidrojenleri ile C5 hidrojeni arasmda ikinci bir ^arpik et-
kilegim goriilmektedir. Bu nedenle aksiyal metilsikloheksamn metil grubunun iki
jarpik etkile§imi vardir ve 7,6 kJ mol ' gerginlige sahiptir. Ekvatoryal metilsiklo-
heksamn metil grubu garpik konformasyonda C3 ve C5'e anti konumda oldugu
icin carpik etkilesjme sahip degildir.

Metilsikloheksanin 25°C'da aksiyal ve ekvatoryal sekilleri arasindaki 7,6 kJ ^
mol ~"lik serbest enerji farkinin (ekvatoryal olani daha kararh) % 95 ekvatoryal ya-
pi iceren denge kansimi ile uyum icerisinde oldugunu hesaplayarak gdsteriniz.
(AG° = - 2,303 RT log £ denge esitligini kullanin).

Problem 4.1 I

1,3-Diaksiyal etkilesimler, hacimli alkil siibstitiienti bulunduran sikloheksan tiirev-
lerinde daha da belirgindir. ter-Biitil grubunu ekvatoryal konumda bulunduran to-biitil-
sikloheksan konformasyonunun, aksiyal seklinden 21 kJ mol ' kadar daha kararli oldugu
hesaplanmtshr (§ekil 4,21). Iki konformasyon arasindaki bu biiyiik enerji farki, oda si-
cakliginda rer-biitilsikloheksan molekullerinin %99,99'unun ?^/-biitiI gruplannm ekva-
toryal konumda oldugu anlamina gelir. (Ancak molekiil bu konformasyona "kilitli"
degildir ve bir sandalye konformasyonundan digerine takla atmalar yine meydana ge-
lir.)

4.14 DiSUBSTiTUE SiKLOALKANLAR:
CJS-TRANS JZOMERiSi

Sikloheksan halkasina bagh iki substituentin varhgi cis-trans izomerisinin ortaya cik-
masini saglar. Bunu en kolay siklopentan tiirevlerini incelemeye baslayarak gorebiliriz,
ciinkii siklopentan halkasi onemli dlciide diizlemseldir(Tabi ki herhangi bir anda siklo-
pentan halkasi hafifce biikiilmu§tiir. Ancak bu bukiilmii§ konformasyonlann hizlica bir-
birine donii§tiiklerini biliyoruz. Bir zaman dilimi icerisinde siklopentan halkasmm
ortalama konformasyonu duzlemseldir). Duzlemsellik gosteren sikloalkanlar, cis-trans
izomerlerini, baglangic olarak gostermek icin daha uygundur.

Ornek olarak 1 ,2-dimetilsiklopentam ele alahm. §ekil 4.22'de gosterilen yapilan ya-
zabiliriz. Birinci yapida metil gruplan halkamn ayni tarafindalar yani cis konumdadir-
lar. Ikinci yapida metil gruplan halkamn kar§it taraflannda; yani trans konumdadirlar.

164 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma. Kontbrmasyon Analizi ve Sentezlere Giris

§ekil 4.22 cis- ve trans-1,2-
Bimetilsiklopentanlar.

CM, CH,

cis-l,2-Dimetilsiklopentan
kn 99,5°C

frarns-l,2-Dimetilsiklopentan
kn 91,9°C

cis ve Ofl«i'-l,2-Dimetilsiklopentanlar stereoizomerdirler: Atomlarinin uzayda fark-
h duzenlenmis, olmalanndan dolayi farklidirlar. Iki §ekil, karbon-karbon baglari kinl-
maksizm birbirlerine donii§turiilemezler. Sonuc olarak cis ve trans §ekiller birbirlerinden
ayrilabilirler, farkli kaplara konabilir ve korunabilirler.

1,3-Dimetilsiklopentanin da cis-trans izomerleri vardir.

H,C " > V' CH.
cis-l,3-Dimetilsiklopentan

H >^ CH 3

(rans-l,3-Dimetilsiklopentan

Cis-trans izomerlerin fiziksel ozellikleri farkhdir: Bunlar farkli erime noktalanna,
kaynama noktalanna vb. sahiptir. Cizelge 4.8'de dimetilsikloheksanlann fiziksel sabit-
leri verilmistir.

Problem 4.12

> (a) 1,2-Dimetilsiklopropanin ve (b) 1 ,3-Dibromosiklobiitanin cis ve trans izomerle-
rinin yapilanni yaziniz.

Sikloheksan halkasi tabi ki diizlemsel degildir. Ancak, birbirine doniisen konformas-
yonlarm "zaman ortalamasi" siklopentanda oldugu gibi diizlemsel olabilir ve bu diiz-
lemsel gosterim sikloheksan turevlerindeki cis-trans izomerisi konusuna giris, icin
uygundur.1,2-, 1,3-, ve 1 ,4-Dimetilsikloheksan izomerlerinin diizlemsel gosterimleri a$a-
gidadir:

Cizelge 4.8 Cis- ve Trans- Disiibstitue
Sikloheksan Turevlerinin Fiziksel Sabitleri

Siibslitiientler

Izomer

en (°C)

kn CC)"

1,2-Dimetil-

cis

-50,1

130,04reti

1 .2-Dimctil-

trans

-89,4

123,7™

1,3-Dimetil-

cis

-75,6

120, F 60

1 ,3-Dimetil-

trans

-90,1

123,5™

1 ,2-Dikloro-

cis

-6

93 ,5 22

1,2-DMoro-

trans

-7

74,7 lfi

"Kaynama noktalanmn olciildiigil basmglar (torr
birimi cinsinden) iistel olarak yazilmistir.

4.14 Disubstitiie Siktoalkanlar: Cis-Trans izomerisi 165

CH, CH,
m-1.2-Dimetilsikloheksan

CH ;
m-l,3-Dimetilsikloheksan

H,C \ / CH,

c!.s-l,4-Dimetilsikloheksan

H CH 3

franff-l,2-Dimeti]sikloheksan

CH,
frans-13-Dimetilsikloheksan

H

H,C \ / H

/raiis-l,4-Dimetilsikloheksan

4.1 4A Cis-Trans Izomerisi ve Konformasyon Yapilari

Eger bu izomerlerin gercek konformasyonlanni ele ahrsak yapilar biraz daha karma§ik
otacaktir. En kolay anla§ilabilecek olan franj-l,4-dimetilsikloheksan ile basjadigimizda
bu yapinin iki olasi sandalye geklinin oldugunu goriiriiz (§ekil 4.23). Bu konformasyon-
lardan birinde iki metil grubu da aksiyal, digerinde ikisi de ekvatoryaldir. Diekvatoryal
konformasyon beklendigi gibi daha kararh konformasyondur ve denge halindeki mole-
kiilterin en azindan %99'u bu yapidadir.

fi-fit«j-1.4-Dimetilsikloheksanin diaksiyal §eklinin trans izomer oldugu kolayca go-
rUlliyor; iki metil grubu acik §ekilde halkanin kar§it tarafindadir. Ancak, diekvatoryal
sekildeki metil gruplarinin trans ili§kisi o kadar acik degildir. Metil gmplarmin trans
iligkisini anlasjhr hale getirebilmek, molekiiliin bir ucunu yukanya digerini a§agiya dog-
ru cekerek "diizlemlesrirdigimizi" varsaydigimizda mumkiindur.

H

f

H

Diaksiyal

T

H

CH,

halka
— ►

devrilmesi
(taklasi )

CH,

Diekvatoryal

Sekil 4.23 lrans-l,4-dimetilsiklo-
heksamn iki sandalye konformasyo-
nu. (Not: Diger C-H baglannin
tarnami, seklin daha anlasdir olmasi
kin gpsterilmemiftir.)

166 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

§ekil 4.24 c(s-l,4-Dimetilsiklohek- CH,

samn e§deger konformasyonlan.

H,C

CH,

Ekvatoryal-aksiyal

Aksiyal-ekvatoryal

Trans-disiibstitue sikloheksanlan taniyabilmenin ikinci ve genet bir yolu bir grubun
yukanya dogru olan digerinin a^agtya dogru olan baga (ayni karbondaki iki bag iijin)
bagli oldugunu gormektir.

Yukon dogru
olan bag

Yukari dogru

olan bag

H

Agagiya dogru
olan bag

A§agiya dogru
olan bag

m/H.v- 1. •4-l>hiiclilsiklolK"ksun

Bir cis-disiibstitiie sikJoheksanda her iki grup yukariya dogru yonelmi§ baglarla ve-
ya her ikisi de a§agiya dogru yonelmis. baglarla baglanmi^tir, Ornegin,

Yukan dogru
olan bag

3 Yukon dogru

tt olan bag

cis-l,4-Dimetilsikloheksan

Gercekte ci's-l,4-dimetilsikloheksan iki e§deger sandalye konformasyon unda bulu-
nur (§ekil 4.24). Bununla beraber metil gruplannin bu cis iliskisi, metil gruplanmn iki-
sinin de ekvatoryal konumda bulunduklan bir yapiya izin vermez. Her iki
konformasyonda gruplardan biri aksiyaldir.

Ornek Problem

Asagidaki konformasyon yapilarimn cis mi trans mi olduklanni telirtiniz.

CI H

1

H

i

r— — ^j~n r — -_^/~a /

——-—^i~~-c\

/ / 1 / /

^ /

H

^ fa

H

(a) (b)

(c)

4.14 Distibstitiie Sikloalkanlar: Cis-Trans Izomerisi 167

Cevap

(a) Her bir klor, bagli bulundugu karbonda yukanya dogru yonelen bagda yer almak-
tadir, bu nedenle ifci klor atomu molekiiliin aym (arafindadir ve bu bir cis izomerdir.
Bu yapi dj-l,2-diklorosikloheksandir. (b) Burada iki klor atomu, a§agiya dogru yo-
nelen baglarda yer almakta, bu nedenle bu omekte de iki klor atomu molekiiliin aym
tarafindadir ve yine cis izomerdir. Bu yapi m-l,3-diklorosikloheksandir. (c) Burada
ise klor atomlanndan bir yukariya dogru yonelen bagda digeri ise a§agiya dogru yo-
nelen bagda yer almaktadir. Bu nedenle iki klor atomu molekiiliin karsit taraflannda-
dir ve bu bir trans izomerdir. Bu yapi frani-l,2-diklorosikloheksandir.

(a) t'ji--l-izopropil-4-metilsikloheksanin iki sandalye konformasyonunun yapi for- "^ Problem 4.13
miillerini yazimz. (b) Bu iki konformasyon esdeger midir? (c) Degilse hangisi
daha kararhdir? (d) Dengede yeglenen konformasyon hangisi olmalidir?

fra«$-l,3-Dimetilsikloheksan aym anda iki meti) grubunu ekvatoryal konumda bu-
lundurmamasi acmndan cis- 1,4 bilesigine benzer. Asagidaki konformasyonlar e§ ener-
jilidir ve dengede e§it miktarda bulunurlar.

CH, (a)
H

(e) H 3 C -P"^ 't" H

H CH 3 (a)

fran5-l,3-Dimetilsikloheksan

CH, (e)

Bununla birlikte, alkil gruplanndan birinin digerinden daha biiyiik oldugu bir bas-
ka trans- 1 ,3-disiibstitiie sikloheksani ele alirsak, daha biiyiik grubun ekvatoryal konum-
da bulundugu konformasyon daha dii§uk enerjili olacaklir. Ornegin asagida gosterilcn
franjf-l-ter-biitil-3-metilsikloheksanin daha kararh konformasyonunda ter-butti grubu ek-
vatoryal konuma yerle^mi^tir.

CH 3

<<0 H 3 C— O — />- -f-H

CH 3 H CH, «')

(a) ds-l,2-Dimetilsikloheksamn iki konformasyonunu yazimz. (b) Bu iki konfor- "^ Problem 4.14
masyon es potansiyel enerjili olabilir mi? (c) c/j-l-feJ-Butil-2-metilsikloheksanin
iki konformasyonundaki durum nedir? (d) trans- 1 ,2-Dimetilsikloheksanin iki kon-
formasyonu aym potansiyel enerjili olabilir mi?

168 Bolum 4 / Atkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giris.

Qizelge 4.9 Dimetilsikloheksanlarin Konformasyonlan

Bilesik

1.2-Dimetil-
1,3-Dimetil-
1,4-Dimetil-

Cis Izomer

a,e veya e,a
e,e veya a. a
a,e veya e,a

Trans izomer

e,e veya a,a
e,e veya e,a
e,e veya a, a

Dimetilsikloheksanin farkli konformasyonlan Cizelge 4.9'da ozetlenmistir. Daha ka-
rarh konformasyon, varsa, koyu olarak belirtilmi§tir.

^

Kimya Abstractlan Servisi
(CAS) halka sayisini S - A
+ 1 = N formuluyle verir.
I'm formiilde V halkah sis-
temdeki birli bag sayisi, A
halkah sistemcleki atom
sayisi, N ise hesapla bulu-
nan halka sayisidir (bkz.
Problem 4.32).

4. I 5 BiSIKLIK VE POLiSlKLiK Alkanlar

Organik kimyada pek 90k molekiil birden fazla halka icermektedir (Altboliim 4.4 B).
En onemli bisiklik sistemlerinden biri yaygin ismi dekalin olan bisiklo[4,4,0]dekandir.

H 2 H H 2

H 2 Cg IO N Cf 2 3CH,

H,C^7/C^s^CH,
C C

H, H H,

yada

Dekatin (bisiklo[4.4.0]dekan)
(1 ve 6 nolu karbon atomlan koprii ba§i karbon atomlandir)

Dekalin cis-trans izomerisi gosterir:

H

m-Dekalin

Irans-Dekaiin

c/s-Dekalinde koprii ba§i atomlanna bagb hidrojen atomlan halkamn ayni tarafinda:

fraws-dekalinde ise kar§it taraftadir. Bunu cogunlukla yapilan a§agidaki gibi yazarak be-

lirtiriz:

H H

T

H
cr'.v-Dekalin

H
rraHi-Dekalin

Karbon-karbon baglan etrafinda basit donmeler tis ve trans dekalinleri birbirine do-
nu^turmez, Bu acjdan izomerikcis- ve trans- disiibstitiie sikloheksanlarabenzerler. (Ger-
^ekte, onlan, 1,2-substitiientlerin dort karbonlu bir kopruniin uclan ^CH 2 CH 2 CH 2 CH : -
oldugu cis ve trans -1,2-disiibstittie sikloheksanlar olarak kabul edebiliriz).

4.6 Feromonlar: Kimyasal Maddelerle ileti^im 169

cis ve fra«.s-Dekalinler aynlabilirler. m-Dekalin 195"C'da (760 torr'da), trans-de-
kalin ise 185.5"C'da (760 torr'da) kaynar.

Adamantan (a§agiya bakiniz) tumiiniin sandalye §eklinde bulundugu sikloheksan hal-
kalannin uc boyutlu diizenlenmesini iceren trisiklik bir sistemdir. VJq boyutlu adaman-
tan yapisinin uzatilmasi elmas yapisim verir. Elmasin apn sertligi, elmas kristalinin
tamainmm gercekte milyonlarca kuvvetli kovalent baglarla bir arada tutulan 90k biiyuk
bir molekiil olmasmdan kaynaklamr,*

H H

Adamantan

Elmas yapisinin bir kismi

Son yillardaki ara§tirmalarda amaflardan birisi, ali§ilmami§ ve bazen de cok gergin
olan halkali hidrokarbonlann sentezidir. Bu tiir bile§iklerin sentezlenmi^ olanlarmdan
bazilari a§agida verilmistir.

L

ya da

Kuban

Prizman

Bisiklo[1.1.0]biitan

1982 yilmda, Leo A. Paquette ve arkada§lan (Ohio Devlet Universitesinden) dode-
kahedran diye adlandinlan "karma§ik, simetrik ve estetik olarak cekici" bir bile§igi ba-
§anyla sentczlediklerini bildirmi§lerdir.

Dodekahedran

4.16 FEROMONLAR: KlMYASAL MADDELERLE
JLETl§lM

Pek 50k hayvan, ozetlikle bocekler, kendi tiiriiniin diger iiyeleri ile ses, hatta goruniir
sinyallerle ve salgiladiklan feromon denen kimyasallarmkokulanna dayali bir yolla ile-

* Karbonun, grafit, Wurzit karbon [Wurzite (ZnS) benzeyen bir yapida] ve fulerenler (bkz. Altboliim 14.8
C) olarak adlandinlan yeni bir bile§ik grubu dahil ba§ka allotropik sekilleri de vardir.

170 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

ti§im kurarlar. BocekJer i9in bu bashca iletisjm ybntemi gibi goriinmektedir. Feromon-
lar her ne kadar bocekler tarafindan 50k az miktarlarda salgilansa da 90k derin ve 96-
sitli biyolojik etkilere sebep olabilirler. Bocekler 9iftle§me donemlerinde bazi feromonlan
cinsel 9ekiciler olarak kullanirlar. Digerleri feromonlan uyarma bilegikleri olarak kul-
lamrken baskalan kendi tiiriiniin iiyelerini bir araya toplamak isin "toplama bile§ikle-
ri" denen kimyasallar salgilar. (^ogu kez bu feromonlar oldukfa bask bilesiklerdir ve
bazilan da hidrokarbondur. Ornegin bir hamam bocegi, undekani bir toplanma feromo-
nu olarak kullanir.

CH 3 (CH 2 ) 9 CH 3 (CH 3 ) 2 CH(CH 2 ) 14 CH 3

Undekan 2-Metilheptadekan

(hamambocegi toplanma feromonu) ulisi kaplan giivesinin cinsel cckicisi)

Disj kaplan giivesinin yumurtlama dbnemi geldiginde 2-metilheptadekan salgilar, bu
bilegik byle giizel bir parfumdiir ki erkek kaplan giivesi bu kokuyu dayanilmaz bir se-
kilde hisseder.

Yaygm karasinegin (Musca domustica) cinsel 9ekicisi bir 23-karbonlu, 9 ve 10 kar-
bordari arasinda ikili bagi olan muskaliir denilen bir alkendir.

CH 3 (CH,| 7 / (CH,) 12 CH 3

C=C

H H

Muskaliir
(karasinegin cinsel cekicisi)

Pek 90k bbcek cinsel 9ekicisi sentezlenmistir ve bocek kontroliinde bbcekleri ka-
panlara toplamak i^in kullanihr. Ha§arat iiaglari kullanimmin 9evreye 50k zarar verdi-
gi gbz bniine alindigmda bu ybntemin 9evreye ne kadar duyarb bir ybntem oldugu daha
iyi anlasihr.

4.17 Alkanlarin Kjmyasal Tepkimelerj

Alkanlar, smif olarak bir 90k kimyasal reaktife karsi soy bzellikleri ile bilinirler. Kar-
bon-karbon ve karbon-hidrojen baglan olduk9a kuvvetlidir; ve alkanlar 90k yiiksek si-
cakliklarda lsitilmadiklan siirece bu baglar kinlmazlar. Karbon ve hidrojen atomlan
yaklasik aym elektronegatiflikte oldugundan karbon-hidrojen baglan 90k az polardtr.
Bunun sonucu olarak pek 90k bazla tepkimeye girmezler. Alkan molekiilleri ortaklasil-
mamis elektron ^iftleri i9ermedigi 19m asitlerle etkile§mezler. Pek 90k reaktife karsi tep-
kime yatkinhklarimn 90k diisiik olmasindan dolayi alkanlara parafinler denir (Latince
parum affinis, az etkinlik).

Bununla birlikte parafin kelimesi bu sinif i^in uygun bir terim degildir. Uygun bir
kansimin ate§lenmesi ile alkanlarin oksijen ile siddetli tepkime verdiklerini hepimiz bi-
liriz. Omegin, bu yanma otomobillerin silindirlerinde ve mazot finnlarinda meydana ge-
lir. Alkanlar lsitildndannda, klor ve brom ile de tepkimeye girerler. Flor Lie patlama
§eklinde etkilesirler. Boliim 10'da bu tepkimeleri inceleyecegiz.

4.18 Alkanlar ve Sikloalkanlarin SentezlerI

Petrolden elde edildikleri sekhyle, alkan kan§imlan yakit olarak uygundur. Ancak la-
boratuvar 9alismalarimizda belirli bir alkanin saf ornegine ihtiyac; duyariz. Bu ama9la

4.18 Aiken ve Alkinlerin Hidrojenlenmesi 171

bu alkamn eldesi icin en giivenilir yol onun kimyasal hazirlanis.i veya sentezidir. Secti-
gimiz elde etme yontemi sadece tercih ettigimiz iiriine veya en azindan kolay ve verim-
li bir §ekilde aynlabilen iirunlere gotiiren bir yontem olmahdir.

Boyle birkac yontem vardir ve lie tanesi burada verilmi§tir. Diger yontemleri sonra-
ki boliimlerde gorecegiz.

4. 1 8A Aiken ve Alkinlerin Hidrojenlenmesi

Alkenler ve alkinler nikel, palladyum ve platin gibi metal katalizorler beraberinde al-
kanlan vermek iizere hidrojenle tepkimeye girerler. Genel olarak bu tepkimede, hidro
jen molekuliimin atomlan ikili veya iiclii bagin karbon atomlanna katilirlar. Bu da alkeni
veya alkini alkana donii§tiirur.

Genel Tepkime

9 y Pt, Pd, veya Ni | H

p it 90zucu,

/ \ basin?

Aiken

-C-H
Alkan

c

111

c

I

Alkin

H"

+ 2H,

Alkan

Tepkime genelde alken ve alkini etil alkol gibi bir coziictide cozerek metal katalizoriin
ilavesiyle ve kan§imi ozel cihazlarda basing altinda hidrojen ile temas ettirerek yapilir.
Bir alkinin alkana indirgenmesi icin iki e§deger mol hidrojen gerekmektedir. (Hidro-
jenleme denilen bu tepkimenin mekanizmasini Boliim 7'de inceleyecegiz.)

Ozel Urnekler

CH,CH=CH 2 + H— H

Propen

CH 3
CH— C=CH, + H,

2-Metilpropen

Ni

C,H 3 OH

(25°C, 50 ami)

Ni

CH 5 OH
(25°C, 50atm)

♦ CH,CH— CH,
3 1 \ '

H H
Propan

CH,

*- CH,— C— CH,

II
H H
izobiitan

Sikloheksen

H,

^ 1

C,H,OH

(25°G, 1 am}

Sikloheksan

O

+ 2H-,

Pd

etil asetat

5-Siklononinon

Siklononanon

Hidrojenlendiginde 2-metilbiitan verebilecek alken ve alkinleri yaziniz.

< Problem 4.15

172 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

4.I8B Alkil Halojenurlerin Indirgenmeleri

Alkil halojeniirlerin cogu cinko ve sulu asitierle bir alkan vermek uzere tepkimeye gi-
rer. Gene] tepkime asagidaki gibidir:

Genel Tepkime

ya da*

R— X + Zn + HX R— II + ZnX,

Zn. HX

R— X

(-ZnX,)

*■ R— H

Ozel Ornekler

2 CH 3 CH,CHCH 3

Br
s<A-liutil bromiir
(2-Brombiitan)

CH,

2 CH 3 CHCH,CH,— Br

Izopentil bromiir
(l-bromo-3-metilbiitan)

HBr
Zn

2 CH 3 CH 2 CHCH 3 + ZnBr.

H
Biitan

CH,
I
♦ 2 CH,CHCH,CH,-
Izopentan
(2-metilbutan)

1 1 + ZnBr,

Bu tepkimelerde cinko atomlan alkil halojeniiriin karbon atomuna elektron aktanr.
Bu nedenle tepkime alkil halojeniiriin bir indirgenmesidir. Cinko iyi bir indirgendir,
ciinkii cekirdekten uzak bir orbitalinde, elektron ahcilara kolayca verebilecegi iki elekt-
ronu vardir. Tepkimenin cinko metali yuzeyinde veya yuzeye 90k yakin ve farkh faz-
larda meydana gelmesinden dolayi mekanizmasi karma§iktir. ilk ba§ta bir alkilcinko
halojeniir olu§masi ve bunun da alkan vermek iizere asit ile tepkimeye girmesi olasidir.

Zn= + R— X=
Indirgen

R:Zn 2+ =X=

X: ]-^*R-H

+ Zn- + + 2 :X =

Alkilcinko halojeniir

Alkan

Problem 4.16

>■ Hedefiniz bir alkil halojenurii, cinko ve sulu asit ile etkilcshrerek 2,3-dimetilbiita-
m elde etmek olsun. Bunii yapmak icin iki yontem (farkh iki alkil halojenurunden
cikarak) gosteriniz.

4.I8CU? Alkinlerin Alkillenmesi

Uc alkinlerin iiclu bagi hidrojenlerini (asetilenik hidrojen) alkil gruplanyla yer degi§-
tirtebiliriz. Alkilleme denilen bu tiir bir tepkimenin sentezlerde onemli bir yeri vardir.
Asetilenik hidrojen hafifce asidiktir ve Altbohim 3.14'te aciklandigi gibi sodyum amit
gibi kuvvetli bir baz ile uzakla§tmlabihr. Uc hidrojeni uzaklasUnlan alkil karbonu bir

* Bu gbslerim, organik kimyauilarm tepkimeleri kisaltarak yazmalan icin sikca kullandiklan bir yoldur. Organik reak-
tantlar solda. organik urtinler ise sagda yer alir. Dbniisiim icin gerekli olan reaktifler ukun uzerine veya altma yaztlir. E§it-
likler cogu zaman denkleslininiez ve bazcn van urtinler (burada ZnX ; ) ihmal edilir ya da okun allina bir paranlez icinde
bir kayip olaiak, ornegin (-ZnXi) geklinde yazdir.

Yapi ve Etkinlikle ilgili Bazi Genel Kurailar: Sentezlere Dogru Bir Baki§ 173

anyondur (alkiniir anyonu) ve uygun alkil halojeniir ile etkile§tirilebilir. A§agidaki se-
ma bu sirayi ozetlemektedir:

r — x .

R— C=C-
Biralkin

NaNH, .

H ^>

(-NHj)

Sodyum

amit

R— C=C: Na +

Bir alkinur
anyonu

(-NaX)

R' metil veya

ikinci karbonunda

dallanmami;

I nl mail

R — C=C — R'

Tipik bir ornek, propinin asetilen (etin) ve bromometandan sentezidir.

NaNH,

H— C=C— H

Etin
(asetilen)

<-NH 3 )

- H-C=C=" Na+ CHl > H-C=C-

( - NaX)

-CH,

Etiniir anyonu
(asetileniir anyonu)

%84
Propin

Alkinur anyonu He tepkimeye girecek olan alkil haiojenuri'm metil veya ikinci (beta)
karbonunda dallanma olmayan bir birincil alkil halojeniir olmasi gerekir. Ikinci] veya
iiciincul alkil halojentirler ya da beta karbonundan dallanmis olan birincil alkil haloje-
niirler baslica aynlma mekanizmasi ile diger iiriinleri verirler (Bolum 7'de bu konu tar-
tis,ilacaktir).

Alkinur anyonunun alkillenmesi ile yeni bir karbon-karbon bagi olu§turmak basji ba-
§ina onemli bir d6nu§iimdtir, fakat alkinin ticlii bagi daha ileri tepkimelerde de kullani-
labilir. Ornegin yeni sentezlenen alkinin hidrojenlenmesi bir alkamn sentez yontemidir.
3-Metil-l-biitin ve bromometandan 2-metilpentamn sentezi a§agidaki gibi olabilir:

CH,

CH,

CH,

NaNH, I CH.Br

CH,CHC=CH -—77* CH,CHC=C : "Na + , MP * CH,CHC=C— CH,

3 (-NH 3 ) ' (-NaBr) -'

a§in H„
Pt,

basing

CH 3
*■ CH,CHCH,CH 2 CH,

Propin ve 2-bromopropanin bu sentezin alkilleme basamaginda kullanilamayacagina dik-
kat ediniz, cunkii alkil halojeniir ikincildir ve aynlma baskin tepkime olacaktir.

Bolum 7 ve 8'de bir alkinin uclii bagimn pek cok fonksiyonel gruba donustiiriilebi-
lecegini gorecegiz. Bu tepkimeler, uc alkinlerin alkillenmeleriyle birlikte, karbon-kar-
bon iiclii bagina sahip bilesiklerin sentezlerde cok kullanisji ara Qriinler olmalanm saglar.

4.19 Yapi ve Etkjnijkle JLGiLi
Bazi Genel Kurallar:
Sentezlere Dogru Bir Baki§

Alkiniir anyonlarmm alkillenmesi, buraya kadar tartismis oldugumuz yapi-etkinlik tli§-
kisinin onemli hususlanndan bir kacini orneklemektedir. Once, alkinur anyonunun ha-
zirlamst basit bir Br0nsted -Lowry asit-baz kimyasim icermektedir. Gordiigiiniiz gibi
bir uc alkinin hidrojeni zayif asidik ozellik tasir (pK„ - 25) ve sodyum amit gibi kuv-
vetli bir baz ile uzaklagtinlabilir. Bu asitligin nedeni Altboliim 3.7A'da aciklandt. Olu-
san alkinur anyonu bir Lewis bazidir (Altboliim 3-2B), ki bununla, alkil halojeniir bir
elektron cifti alicisi (Lewis asidi) olarak tepkime verir. Bu yiizden, uc karbonu tizerin-
deki negatif yukten dolayi, alkinur anyonuna nukleofil diyebiliriz (Altbolumler 3.3 ve

^

§ekil 4.25'te gosterilen tep-
kiinedeki degerlik elekt-
ron i arm :i ve formal
yuklere dikkat ediniz,
Bunlar organik kimyada
ogrendiginiz tiim diger
tepkimelerdeki gibidir.

174 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

H — C=C:

'? #r

H— C=C— CH 3

:C1:

§ekil 4.25 Etiniir (asetileniir) anyonu ve klorometanin tepkimesi. Elektrostatik potansi-
yel haritalan alkiniir anyonu ve alkil halojeniirun birbirini tamamlayan nukleofilik ve
elektrofilik karakterini gostermektedir.

6.4) ve bu anyon pozitif yilk arayan bir reaktiftir. Diger taraftan, alkil halojeniir ise bir
elektrofil (Altbolumler 3.3 ve 8.1) olarak adlandirilabilir. Halojen ta§iyan karbon
atomundaki kismi pozitif yiik bu reaktifi negatif yiik arayan bir reaktif yapar. Alkil
halojenurdeki polarlasma hidrojen atomuyla karbon atomu arasindaki elektronegatiflik
farkindan ileri gelir.

Etinur (asetileniir) anyonu ve klorometan icin §ekil 4.25'te verilen elektrostatik po-
tansiyel haritalan tipik bir alkiniir anyonunun ve alkil halojeniirtin birbirini tamamlayan
nukleofilik ve elektrofilik karakterini gostermektedir. Etinur iyonunun uc karbonunda
elektrostatik haritada kirmizi ile gosterilmis olan kuwetlice bir eksi yiik odaklanmistir.
Tersine, klorometanda elektronegatif klorun bagli bulundugu karbon atomunda kismi
pozitif yiik vardir. (Klorometanda dipol moment dogrudan karbon-klor bagi boyunca-
dir.) Bu yiizden, Lewis bazi olarak davranan alkiniir iyonu bir birincil alkil halojeniirun
kismi pozitif karbonu tarafmdan ?ekilir. Ikisi arasindaki carpisma uygun yonde ve ye-
terli kinetik enerji ile gerceklestiginde, alkiniir iyonu, yeni bir bag olusturmak iizere al-
kil halojeniire iki elektron saglayacak ve alkil halojenurdeki halojen atomunun yerine
gececektir, Halojen, kendini onceleri karbona baglayan elektron ?ifti ile bir anyon ola-
rak aynbr. Bu ttlr bir mekanizmamn ayrmtilan Bolum 6'da tartisilacaktir. Ancak §im-
dilik, organik kimyadaki pek cok tepkimenin asit-baz doniisumleri (her ikisi de Br0nsted-
Lowry ve Lewis) ve yukler arasindaki etkilesimler seklinde oldugunu soyleyebiliriz.

4.20 Organik Senteze GiRi§

Organik sentez, daha basit bnciilerden organik molekuller olu§tunna siirecidir. Organik
bile§ik sentezleri pek 90k nedenden dolayi yapilir. Yeni ila§ gelistiren kimyacilar, tib-
bi etkileri arttinlmi§, yan etkileri azaltilmis yapilara sahip molekulleri kesfedebilmek
icin organik sentezler yaparlar. Ornegin Crixivan (Boliim 2 girisine bkz.), bir arastirma
laboratuvannda kiicuk olcekli bir sentezle geli§tirilen ilag olarak onaylanmasindan son-
ra buyiik olcekte sentezine gecildi. Ba§ka durumlarda, verilen bir tepkime mekanizma-
siyla ilgili bir hipotezi kamtlamak igin veya bir organizmanm mikroorganizmalari nasil
metabolize ettiklerinin belirlenmesinde organik senteze gerek duyuiabilir. Buna benzer
durumlarda, sikca belirli konumlarmda "etiketlenmis" (ornegin doteryum, trityum veya
karbon izotopuyla etiketleme yapilabilir) atom igeren bilesiklerin sentezlerine gerek du-
yulur.

4.20 Organik Senteze Giri§ 175

£ok basit bir sentez sadece bir kimyasal tepkime icerebilir. Digerleri ise 20 veya da-
ha fazla basamak gerektirebilir. R. B. Woodward (Harvard) ve A. Eschenmoser (Isvec
federal Teknoloji Enstitiisii) 1972'de organik sentezlerin en onemlilerinden birini, B[ 2
vitaminin sentezini yayinladdar. Bu B, 2 vitamin sentezi 90 basamaktan fazla basamak
icermekteydi ve ]00'e yakin insanin cahsmasiyla 11 ydda tamamlanrmstt. Ancak biz
daha basit orneklerle cah§acagiz.

Bir karbon-kobalt
tr baih

NH,

H,N

/ p \ N

CH, O O HO

HOCH,

CH,
CH 3

Ii ., \ itamini

Genelde organik sentezler iki ddnii§iim tiirii icerir: fonksiyonel gruplan birbirine do-
nii§turenler ve yeni karbon-karbon bagi olusmran tepkimeler. Bu iki tiir tepkime i^in 6r-
nekleri gordiiniiz-hidrojenleme, alken ve alkinlerdeki karbon-karbon ikili veya iiclii bag
fonksiyonel gruplanni birli baga donu§turiir (gercekte bu durumda, bir fonksiyonel grup
yok olmaktadir). Alkiniir anyonlannin alkillenmesi ise yeni karbon-karbon baglari olu§-
turur. Sonucta, organik sentezlerin temelinde fonksiyonel gruplann birbirlerine donii-
sumleri ve karbon-karbon bagi olusmnna basamaklannin diizenlenmesi vardir. Her ikisini
de ba^arabilmek i^in pek 50k yontem bulunmaktadtr.

4.20A Geriye Dogru £ozum (Retrosentetik Analiz)
Bir Organik Sentezin Planlanmasi

Istenen (hedef) bir molekuliin belirli onciilerden cikarak sentezi icin gerekli turn basa-
maklan bazen ba§tan sona gdrmek miimkundiir. Ancak cogu kez istenen bilesjge gotti-
rebilecek doniisiimlerin 50k karma§ik olmasi nedeniyle yolu ba§tan sona kadar
gordugiimiizii soylemek zordur. Bu durumda nereye gitmek istedigimizi bildigimiz hal-
de (hedef molekiil) nereden basjayacagirmzi bilemedigimiz icin her seferinde bir basa-
mak geriye dogru ilerleyerek gerekli basamaklann sirasmi gormeye cali§mz. i§e, hedef
molekule hemen donii§turulebilecek en yakin bnciilerin belirlenmesi ile baslanz. Bun-
lar secildikten sonra, her biri yeni ara hedef molekiilleri olur ve bu hedeflere gotiiren bir

Geriye Dogru Qoziim
(Retrosentetik Analiz).

176 Boliim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

E. J. Corey

Corey E. J.'nin karmasik
organik sentezlerin plan-
lanmasi ciilisnialari olduk-
5a sistematik galismalar
olup bilgisayarla destekli-
dir. Asagidaki kitabi belki
de incelemek istersiniz.
Corey E. J.; Cheng X.-M.
The Logic of Chemical
Synthesis; Wiley: New
York, 1989.

sonraki onciileri belirleriz ve boylece devam ederiz. Bu siirec yeterince basittir. Her la-
boratuvarda kolayca uygulanabilir.

Hedef molekiil

1. oncii

2. oncii

Baslangic
bilesjgi

Tammlamis. oldugumuz bu siirec geriye dogru coziimdiir (retrosentetik analiz).

Yukandaki ornekte kullanilan agik ok bir retrosentetik oktur, hedef molekulii kendine
en yakin oncii ile iliskilendiren bir semboldtir ve geriye dogru veya bir retro basama-
ga isaret eder. Her ne kadar, organik kimyacilar yillardan beri retrosentetik analizi ic-
giidiisel olarak kullanmi§larsa da E.J.Corey (1990 Kimya Nobel oduliinii almistir)
retrosentetik analizin formal temellerini belirten ilk kisidir, Retrosentetik analiz tamam-
landiginda sentezi gerceklestirmek icin en basit onciilerden baslayarak adim adim he-
def molekiile ulasdincaya kadar bastan itibaren her bir basamak yazihr.

Retrosentetik analiz yapihrken mQmkiin olan en fazla oncii madde bulmak, boylece
ceshli sentetik yollar olu§turmak gerekir (§ekil 4.26). Her bir yolun turn olumlu ya da
olumsuz yonlerini degerlendirir ve boylece en etkin sentez yolunu belirleriz. Hangi yo-
lun en uygun oldugu, tepkime islemi boyunca ozel zorluklar dolayisiyla sinirlamalara,
kullamlacak maddelerin bulunabilmesine ve diger etkenlere baghdir. Bununla ilgili bir
omegi Atbblum 4.20B'de gorecegiz. Gercekte birden fazla iyi yol olabilir. En etkili ve
ba§anli yolu bulabilmek icin laboratuvarda farkli yaklasimlan denemek gerekebilir.

4.20B Onciileri Belirlemek

Bir bilesigin en yakin retosentetik onciisiinii belirlemede nasil bir yol izleriz? Fonksi-
yonel gruplann olmasi durumunda, bir fonksiyonel grubu bir baskasma donustiirmeye
yarayan tepkimeleri secebilecegimiz arac kutusuna ihtiyacimiz vardir. Boyle bir arac
kutusu organik kimya bilginiz artttkca gelismis olacaktir. Benzer sekilde, sentezlerde
karbon-karbon baglan yapabilmeniz acisindan bu amaca yonelik de bir tepkime reper-
tuvan gelistireceksiniz. Her bir durumda uygun tepkimenin seciminde yapiyla ilgili te-
mel kurallari ve etkinligi dikkate almamiz gerekir.

Altboliim 3.2C ve 4.19'da belirttigimiz gibi, pek 50k tepkime, tamamlayici nitelik-
te tarn veya kismi yiiklere sahip molekiillerin etkilesimine dayanir. Retrosentetik anali-
zin onemli bir konusu, bir hedef molekulde, sentetik onculerde tamamlayici (zit) yuklii
olabilecek atomlan belirleyebilmektir. Ornegin 1-siklohekil-l-biitinin sentezini ele ala-
lim. Bu boliimde ogrenilen tepkimelere dayanarak, alkiniir anyonu ve alkil halojeniirii,

Sekil 4.26 Retrosentetik analiz, co-
gu zaman, hedef molekiilden geriye
giderken farkli bircok onciiyii, dola-
yisiyla farkli bircok siireci icerebilir.

\

1. oncii A

Hedef molekul > l.oncii B

t. oncii C

2. oncii a
2, oncii b

2. oncii c
2. oncii d
2. oncii e
2. oncii f

4.20 Organik Senteze Giri§ 177

zit polarliga sahip ve tepkimeye girdiklerinde bu bilesjge gbtiirebilecek onciiler olarak
du§iinebiliriz.

Retrosentetik Analiz

( Vc=C- CHjCH,

s- $+
+ Br— CH ? CH,

{ V- C=C— H

Sentez

NaNH,

( V- C=C— H-

BrCHXH,

C=C=Ma + -v^>

(— NaBr)

L. C C^xlflC^tiu

Ancak bazen hedef molekulde hangi baglann kinlmasi ile zit yiiklii veya tamamla-
yici onciilerin olu§turulabilecegini gormek 50k aqik degildir. Bir alkanin sentezi boyle
bir ornek olabilir. Bir alkanin oncii molekiillerinde dogrudan zit yiiklere sahip olabile-
cek karbon atomlan yoktur. Ancak alkanlardaki bazi karbon-karbon birli baglannin, kar-
§ilik gelen alkinlerin hidrojenlenmesinden olu§turu]abilecegini ongordiigiimiizde. alkinin
iki atomu, zit yiiklii oncii molekiillerden(bir alkiniir anyonu ve alkil halojeniir) bagla-
nabilir. 2-Metilheksanin retosentetik analizini ele alalim.

Retrosentetik analiz

CH,

CH,
CH,C=CCH 2 CHCH,

t

\

CH,C=C:- + X— CH,CHCH 3

{1°, fakat ikinci karbondan dallanmis]

CH,

I
CH 3 CH 2 CH,CH 2 CHCH 3

2-Motilln-ksiiii

CH,

CH 3 — X + - = C=CCH : CHCH 3

CH, CH,

=J> HC=CCH 2 CH 2 CHCH, =^> HC=C = - + X— CH,CH,CHCH,

CH,

CH 3 CH 2 C=CCHCH 3 ^>CH 3 CH 2 C=C:- + X— CHCH,

(2° alkil halujeniir)

CH,

CH.CHj— X + : C=CCHCH 3

*

imyasi

inorganikten Organige

1

862'de Fredrich Wohler, karbonu bir 9inko kaisiyum ala§irm ile lsitarak kalsiyum
karburu (CaC 2 ) buldu. Kalsiyum karbiiriin su ile tepkimesinden asetileni elde etti.

c g inko- kalsiyum alburn, 1S1> Q ^ r*£+ H C = CH + Ca(OH) 2

Teorik olarak, asetilenden fikarak ve baska fonksiyonel gruplan elde etmek icin al-
kinlerden yararlanarak hemen hemen her§eyi sentezlemek mumkiindiir, Boylece Woh-
lerin kalsiyum karburu bulusu bize inorganik maddelerle tiim organik sentezlere bir
baglanti vermektedir. Bunun bir uygulanisi madencilerinin eskiden kullandiklan "kar-
bur" bas lambasidir ki; burada lsik, kalsiyum karbiiriin su ile tepkimesinden elde edi-
len asetilenin yanmasi ile saglanir.

Yukandaki retrosentetik analizde belirtildigi gibi. sentetik (ileri) yonde kullanilabi-
lecek tepkimelerin sinirlamalanni aklimizda tutmaliyiz. Yukandaki ornekte sesimi ya-
parken yollardan ikisi, 2° halojenur veya ikinci (beta) karbonundan dallanmrs birincil
alkil halojenur icermelerinden dolayi elenmeleri gerekir (Altboliim 4.18C).

Problem 4.17

Problem 4.18

► Bu kisimda verilen 2-metilheksanin retrosentetik analizine bakarak uygun olan sen-
tetik siireg i§in tepkimeleri yazimz.

> (a) Bocek feromonlan olan undekan ve 2-metilheptadekan (Altboliim 4. 1 6) icin, al-
kiniir iyonunun alkillenmesiyle yapilan sentezden yararlanarak turn retrosentetetik
stireci yazimz (Altboliim 4.16).

4.20C Varolu§ Nedeni

Retrosentetik analiz uygulamak suretiyle sentez bulmacalarini 95zmek organik kimya
ogrenmenin zevkli taraflanndan biridir. Yillar boyu pek 90k kimyaci dusiincelerini or-
ganik senteze donusturdii ve guniimiizde onlann gayreti ve fedakar 9alismalanmn mey-
velerini almaktayiz.

Anahtar Terim

lei*

ve

Kavramlar

Alkanlar

Altboliimler 2.2A, 4.1, 4.2, 4.3, 4.7, 4.17

Sikloalkanlar

Altboliimler 4.1, 4.4, 4.7, 4.10, 4.17

Yapi izomerleri

Altbolumler 1.3A, 4.2

IUPAC sistemi

Altboliim 4.3

Konformasyon

Altboliim 4.8

178

Ek Problemler 179

Konformerler
Konformasyon analizi
Newman izdiisiim formiilii
Testere formiilii
Burulma gerginligi
van der Waals kuvvetleri
Halka gerginligi
A ci gerilmesi
cis-trans izomerisi
Sikloheksanin konformasyonlari
Retrascntetik anali/
Relrosentelik oklar

Altboliim 4.8

Altbolumler 4.8, 4.9, 4.12, 4.13
Altboliim 4.8
Altboliim 4.8
Altbolumler 4.8, 4.9
Altbolumler 2.14D, 4.11
Altboliimler 4,10, 4.11
Altboliim 4.11
Altbolumler 1.13B, 4.14
Altbolumler 4.12, 4.13
Altboliim 4.20A
Altboliim 4.20A

4.19 Asagidakilerin her biriniri yapi formulunii yaziniz .

EK PROBLEMLER

(a) 1,4-Dikloropentan

(b) .ve/:-B iitil bromiir

(c) 4-izopropilheptan

(d) 2,2,3-Trimetilpentan

(e) 3-Etil-2-metilheksan

(f) 1,1 -Diklorosiklopentan

(g) i-M-I,2-Dimetilsiklopropan

( h ) trans-1 ,2-Dimetfl siklopropan

(i) 4-Metil-2-pentanol

(j) WYjH.r-4-izobutilsikloheksanol

(k) 1,4-Disiklopropilheksan

(1) Neopentil alkol

(m) Bisiklo[2,2,2]oktan

(n) Bisiklo[3,l,l]heptan

(o) Siklopentilsiklopentan

4.20 Asagidaki bilejiklerin IUPAC sistematik isimleri yaziniz.

(a) CH 3 CH 2 C(CH 3 ) 2 CH(CH 2 CH 3 )CH 3

(b) CH 3 CH 2 C(CH 3 ) 2 CH 2 OH

4.21 sek-Biitil alkol ismi ozel bir yapiyi tammlarken seA:-pentil alkol adi belirli bir
yapiyi gostermez. Nicin? Aciklaymiz.

4.22 Asagidaki formullere sahip alkan veya sikloalkanlarin yapilanni yazinrz ve
IUPAC sistematik isimlerini veriniz: (a) sadece birincil hidrojen atomlari olan
C 8 H 18 , (b) sadece ikincil hidrojen atomlari iceren C 6 H I2 , (c) sadece birincil ve
ikincil hidrojen atomlari iceren C 6 H 12 , (d) 12 ikincil ve 2 uciinciil hidrojen iceren
C 8 H 14 .

4.23 Ug farkli alken bir metal katalizor kullanilarak hidrojenlendirdiklerinde 2-metil-
biitan verirler. Bunlarm yapilarim ve tepkimelerini yaziniz.

*Yildizla i§aretlenmi§ problemler "foztilmesi daha zor olan problemler"dir.

180 Bolum 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

4.24 C 6 H !4 formiiliine sahip bir alkan, alti farkli alkil halojeniiriin (C 6 H| 3 C1)
cinko ve sulu asitlerle tepkimesiyle (ayni tepkimelerle) sentezlenebilir. ALkamn
ve alkil halojeniirlerin yapilanm yazimz.

4.25 C 6 H 14 formiiliine sahip bir alkan sadece iki alkil halojeniiriin (C 6 H I3 C1)
indirgenmesinden (Zn ve HC1 ile) ve sadece iki alkenin (C 6 H, 2 ) hidrojenlenme-
sinden elde edilebilir. Bu alkanin yapisini, IUPAC ismini yazimz ve tepkime-
leri gosteriniz.

4.26 Dort farkli sikloalkenin her biri katalitik hidrojenleme sonucu metilsiklopentam
verecektir. Bunlarin yapilanm bulunuz. Tepkimcleri gosteriniz.

4.27 Uc pentan (C 5 H 12 ) izomerinin yanma isi!an. CH 3 (CH 2 ) 3 CH 3 icin 3536 kJ mol ',
CH 3 CH(CH 3 )CH,CH 3 icin 3529 kJ mol" 1 ; ve (CH 3 ) 3 CCH 3 icin ise 3515 kJ mol '
olarak verilmisjir. Hangi izomer en kararhdir? Bu tic bilesjgin bagil potansiyel
enerjilerini gosteren, Sekil 4.9'daki gibi, bir diyagram ciziniz.

4.28 Homolog sua nedir? Cevabinizi alkil halojeniirlerin homolog serisini yazarak acik-
layiruz.

4.29 l-fer-Biitil-l-metilsikloheksamn iki sandalye konformasyonunun yapilanm gizi-
niz. Hangi konformasyon daha kararhdir? Cevabinizi aciklayiniz.

4.30 C 5 H 10 formiilune sahip turn izomerlerin, ikili bagh bile§ikler haric, yapi formul-
lerini ve isimlerini yazimz.

4.31 A§agidaki bisiklik alkanlarin yapilanm yazimz.

(a) Bisiklo[1.1.0]biitan (c) 2-Klorobisiklo[3.2.0]heptan

(b) Bisklo[2.1.0]pentan (d) 7-Metilbisiklo[2.2.1]heptan

4.32 S - A + 1 = N (Altboliim 4.15) yontemini kullanarak kubanm halka sayisim
belirleyiniz.

4.33 A§agidaki bilesjkleri (aj yanma isilannin artisina, (b) artan kararliliklanna gore
siralayimz.

4.34 (a) 2,3-Dimetilbiitan ve (b) 2,2,3,3-Tetrametilbiitamn C2-C3 baglan etrafmdaki
donmeden kaynaklanan enerji degis.imlerini gosteren, Sckil4,8'dekine benzer gra-
fikler ciziniz. Enerji degisjmlerinin sayisal degerleri ile ilgilenmenize gerek yok-
tur. Sadece turn maksimum ve minimumlara uygun olan konformasyonlan
belirtmeniz gerek ir.

4.35 CJzelgelerden yararlanmaksizin asagidaki ciftlerden hangisinin daha yiiksek kay-
nama noktasina sahip olabilecegine karar veriniz. Cevabinizi aciklayiniz.

(a) Pentan veya 2-metilbiitan (d) Biilan veya 1-propanol

(b) Heptan veya pentan (e) Biitan veya CH 3 COCH 3

(c) Propan veya 2-kloropropan

4.36 Molekiil formulu C 4 H 6 olan bilesjk, bir bisiklik bile§iktir. Aym formiile sahip bir
baska bile§igin IR spektrumunda 2250 cm ' civannda bir sogurma piki vardir
(bisiklik bilesjgin yok). Her iki bilegigin yapilanm yazimz ve IR sogurmasinin
bu bile§ikleri ayirt etmede nasil kullamldigini aciklayiniz.

Ek Problemler 181

4.37 Asagidaki bilesjklerden hangisinin daha kararli olmasini beklersiniz? cis-1,2-
dimetilsiklopropan veya fra«j-l,2-dimetilsiklopropan? Cevabinizi aciklayiruz.

4.38 Asagidaki bilesik ciftlerinden hangisi daha yiiksek yanma lsisina sahip olraali-
dir? (a) cis veya trans -1,2-dimetilsikloheksan, (b) cis veya trans -1,3-dimetiI-
sikloheksan, (c) cis veya trans -1 ,4-dimetilsikloheksan, Cevaplannizi aciklaymiz.

4.39 Asagidaki lerin her birinin iki sandalye konformasyonunu ciziniz ve her biri iein
hangi konformasyonun daha kararli olabilecegini belirtiniz. (a) cis- 1 -rer-butil-3-
metilsikloheksan (b) fra«j-l-to-biitil-3-metilsikloheksan, (c) trans-l-ter-buti\-4-

metilsikloheksan, (d) cis-l-fer-butil-4-metilsikloheksan

4.40 fra«.s-l,3-Dibromosik]obutanin olciilebilir bir dipol momenti vardir. Bu sonuc
siklobiitan halkasinm diizlem yapida olmadigini gosterir. Nicin? Aciklaymiz.

4.41 A$agidaki sentezlerde eksik olan bilesik ve/veya reaktantlan yaziniz (bazi
durumlarda birden fazla basamak gerekli olabilir):

(a) /rani'-5-Metil-2-heksen — ► 2-metiIheksan

— CH^CH^CH^CH j

(c) CH 3 CH 2 CH : Br

(d) 4-Bromo-3,4-dietilheptan Zn - HBr » ?

(e) ^

(f) 7 : ► 2,2-dimetilpropan

*4.42 1,2-Dimetilsikloheksan (asagida) platin katalizor varhginda hidrojen ile tepkime
verdiginde -50"C'da eriyen ve l30"C'da {760 torr) kaynayan bir sikloalkan mey-
dana gelir. (a) Bu tepkime iiriiniiniin yapisini bulunuz. (b) Uygun cizelgeden
karsdastirarak hangi izomer oldugunu belirtiniz. (c) Bu deney size, hidrojenin ikili
baga katilma sekli hakkinda hangi bilgiyi verir.

CH 3

CH,
1,2-Dimetilsikloheksen

*4.43 Uygun bir coziicii icerisinde sikloheksanin klor ile tepkimesinden formulu
C fi H| C 2 , erime noktasi -7°C, kaynama noktasi (16 torr) 74"C olan bir iirtin
meydana gelir. (a) Bu hangi stereoizomerdir? (b) Bu deney klorun ikili baga
katilma sekli konusunda hangi bilgiyi verir?

4.44 l,3-Di-f<?r-biitilsikloheksarun cis ve trans izomerlerini ele alalim (molekiil
modelleri olu§turunuz). Hangi alisdmamis, durum, izomerlerden bir tanesinin
sandalye konformasyonu yerine burkulmu§ kayik konformasyonunda
bulunmasinm nedenidir?

182 Boitim 4 / Alkanlar: Adlandirma, Konfonnasyon Analizi ve Sentezlere Giri§

*4.45 Bu bbliimde ogrendiginiz kurallara gore asagidakilerin sistematik adlanni yaziniz
veya daha fazla kurala gerek olan yapilan belirtiniz.

K^a

(a)

(0

,^ C ^

Br

C

Br F

(b)

(d)

*4.46 Asagidaki yapi D-glikozun baskin konformasyonudur.

H

CH^OH

H H

£>-glikoz dogada en yaygm bulunan §ekerdir. Bu sonuc sasirtici degildir. Nicin?
Aciklayiniz. (ipucu: £>-gataktoz ve D-mannoz gibi §ekerlerin yapilanni D-gliko-
zunki ile kar§ila§tiriniz.)

*4.47 Newman izdusumlerini kullanarak cis- ve trans- dekalinin koprii basi atomla-
nndaki siibstitiientlerin bagil konumlanni ciziniz. Bu izomerlerden hangisinin
daha kararh olmasini beklersiniz, nicin?

*4.48 En fazla dort karbonlu herhangi iki bilesikten cikarak dodekan, CH 3 (CH 2 ) I0 CH 3 ,
sentezi icjn esklikleri yaziniz.

OGRENME GRUBU

ProblemlerI

Asagidaki bilesigi ele alalim:

3.

(CH 2 )

C 2 H 5

Bu bile§igin cizgi bag formiiliinii (halkada cis-trans izomerisini ihmal ederek)

yaziniz.

Basamaklardan birinde alkinur iyonunun alkillenmesi ile karbon-karbon bag olusu-

munu iceren tiim mantikh retrosentetik analizleri yaziniz.

Bu bile§igin sentezi icin gelistirmis oldugunuz retrosentetik analizlere karsihk

gelen tepkimeleri, reaktant ve ko§ullar dahil yaziniz.

Sentezinizdeki hedef molekiiliin ve turn ytiksuz sentetik ara Qrunlerinin IUPAC

isimlerini yaziniz.

Sentezinizdeki bazi ara uriinlerin son urunle birlikte safsizhk olarak bulu-

nup bulunniadiklarini infrared spektroskopisini inceleyerek anlayabilirsiniz. Hangi

sentetik ara uriinunuz son uriiniinuzden farkli IR sogurmasina sahip olacaktir

ve bu sogurmalar IR spektrumun hangi bblgelerinde gozlenecektir?

Ogrenme Gmbu Problemleri 183

Sentezinizden sikloheksan halkasi iceren bir bilesik seciniz.

(a) Bu bilesigin hangi izomerinin (cis veya trans) daha kararh olmasini bekler-
siniz?

(b) Bu bilesigin en diisiik enerjili sandalye konformasyonunun yapisim ciziniz.

(c) Bu bilesigin en ytiksek enerjili sandalye konformasyonunun yapisim ciziniz.

(d) Yukanda (a)-(c) siklanndaki cevaplanmzda kullanmadiginiz cis-trans izomerin
iki sekli icin sandalye konformasyonun yapisim ciziniz.

Sentezinizden bir tanesinde yer alan asiklik (halkali olmayan) bir ara uriinde ozel
bir karbon-karbon bagi seciniz ve bu bag etrafindaki en kararb konformasyonu,
Newman izdugiim formiilunu cizerek gosteriniz.

Hedef molekiiliin cis ve trans sekillerinin u§ boyutlu yapilanni yaziniz. Halka icjn
sandalye konformasyonu kullamniz. Alkil yan zincirinde gerekli olan yerde kesik ve
dolu kama gosteris sekillerini kullamniz. (Ipucu: Sikloheksan halkasina bagli en
karma§ik substitiientin karbon zinciri ile bunun bagli bulundugu halka karbonu
kagit diizleminde olacak sekilde yapiyi ciziniz. Genel olarak, U9 boyutlu yapilarui
gosteriminde, mumkiin olan en fazla karbon atomunun kagit diizleminde bulunmasim
saglayan yonlendirmeleri seciniz.)

Stereokimya:
Kiral Molekuller

Hayatm El Seficiligi*

Proteinlerimizi meydana getiren amino asit molekiilleri, ayna goriintusiiyle cakisjnama
ozelligine sahiptirler. Bu nedenlc, bu molekiillerin kiral veya "el seciciligine" sahip ol-
dugu soylenir. Her iki ayna goruntusu yapisi da teorik olarak miimkiin olmasina rag-
men, yukandaki alanin amino asidi orneginde oldugu gibi. yeryiiziindeki hayat, bashca
"sol elini kuilanan-solak" denilebilecek ayna goruntusu yapisindaki (l ile gostcrilen) ami-
no asitlcr yoluyla gelisti. Bununla birlikte. cogu amino asidin "solak" yapida olmasinin
nedeni bilinmiyor. Bir canli sistemi gibi "el secicilik" kazandiracak bir etkinin olmama-
si halinde, kimyasal tepkimeler her iki ayna goriintiisu yapisinin e§it kansimini olus,tu-
rur. Hayatin kokeni hakkindaki hemen hemen biitiin teoriler, kendini cogaltan canhlar
ortaya cikmadan once, hayat icin temel olan amino asitler ve diger molekiillerin mev-
cut oldugunu varsaydigmdan ilk balcik icerisinde bu molekiillerin esjt olarak her iki
ayna goruntusu yapisinda da var oldugu kabul edildi. Fakat. hayat basjamadan once, bu
molekiillerin ayna goruntusu yapilan gercekten e§it diizeyde mevcut idiyse, nasil
oldu da, hayat geli§irken bazi tiirlerin tercihine yol acti? 1970 yihnda kesfedilen ve
Murchison meteoriti denilen bir goktasj. bu konu iizerinde yapdan tartismalan arttirdi.

* [Ingilizcesi "handedness" olan bu kelime, insanin digerinden daha 90k bir elini kullanmasi anlamina gelir.
Cevirenin Notu]

184

Goktasjnm analizi, amino asitlerin ve hayatla ili§kili diger karma§ik molekullerin var-
hgim gbsteriyor, bu da hayat icin gerekli molekiillerin yeryuzii sinirlannin di§mda da
olu§abilecegini kamthyordu. Fakat daha da ilginf olani, yakin zamanda yapilan deney-
lerin, Murchison meteoriti icunde var olan dort L-amino asidinin %7-9 oranrnda daha
fazla oldugunu gostermesiydi. Dagihmin e§it olmamasinin neden kaynaklandigi belir-
siz. fakat bazi bilim adamlan, molekiiller. yildizlar arasi bo§lukta olu§tugu zaman, bo§-
lukta donen notron yildizlannin kutuplanndan helezon §eklinde yayinlanan
elektromanyetik isjmamn, bir ayna goriintusii izomerinin digerine gore daha fazla olu-
§umuna yol acabilecegini tahmin ediyorlar.

5.1 JZOMERi: YAPI izOMERLERl VE
STEREOiZOMERLER

izomerler, ayni molekul formiiliine sahip farkh bilesiklerdir. Bu zamana kadar kar-
bon bilegiklerini incelerken, dikkatimizin c;ogu, yapi izomerleri olarak adlandirdigimiz
izomerlere yoneldi.

Yapi izomerleri, atomlarimn birbirine farkh bir sira He baglanmalan nedeniyle
farkhlasan izomerlerdir. Bu izomerlerin, farkh baglanti hicimine sahip oldugu soyle-
nebilir. Yapi izomerlerinin bazi ornekleri a§agida gbrulmektedir:

Molekiil
Formiilii

Yapi Izomerleri

CH,

1

C 4 H 10

CH,CH,CH,CH, ve

1
CH,CHCH 3

Biitan

Izobiitan

C-^H 7 C1

CH 3 CH 3 CH,C1 ve

Crl^CriC-Il^

CI

I-Kloropropan

2-Klnropropan

C : H 6

CH,CH,OH ve

CH,OCH 3

Etanol

Dimetil eter

Stereoizomerler, yapi izomerleri degildir, yapilanndaki atomlar ayni sirada baglan-
misjardir. Stereoizomerler, yalmzca atomlarimn uzaydaki dtizenlemeleriyle farkhla-
strlar. Alkenlerin cis ve trans izomerleri stereo izomerlerdir (Altboliim 1.13B); rii- ve
trans- 1 ,2-dikloroeteni incelersek bunun dogru oldugunu gorebiliriz.

C. x X H
C

II

Cl x JL
C

/ C \

/ C \

CI H

H CI

cis -1,2-Dikloroeten

trans -1,2-Dikloroeten

(C 2 H 2 C1 2 )

(C 2 H 2 C1,)

ri.s-l,2-Dikloroeten ve trans- 1,2-dikloroeten, ikisi de ayni molekul formuliinc sahip
(CjEUClj), fakat farkh bile§ikler olmalan nedeniyle izomerlerdir. Karbon-karbon ikili
bagimn donebilmesi icin biiyuk bir enerji engeli oldugundan bu iki izomer kolayhkla
birbirine donii§emez. Her iki bile§ikteki atomlarin baglanma sirasimn aym olmasindan
dolayi stereoizomerler yapi izomerleri degildirler. Her iki bile§ik, bir ikili bag tarafin-
dan birle§tiri!mi§ iki merkez karbon atomuna ve bu iki merkez atoma bagh bir klor ile
bir hidrojen atomuna sahiptir. cis- 1,2-Dikloroeten ve /rans-1.2-dikloroeten izomerleri

5.1 Izomeri: Yapi izomer-
leri ve Stereoizomerler

5.2 Enantiyomerler ve
Kiral Molekiiller

5.3 Kiralligin Biyolojik
Onemi

5.4 Stereokimyamn Tarihi
Kokeni

5.5 Kirallik icin
Denemeler: Simetri Diizlemi

5.6 Enantiyomerlerin
Adlandinlmasi: (R-S) Sistemi

5.7 Enantiyomerlerin Ozel-
likleri: Optikce Aktiflik

5.8 Optikce Aktitligin
Kaynagi

5.9 Kiral Molekullerin
Sentezleri

5.10 Kiral tlaclar

5.11 Birden Fazla
Stereomerkeze Sahip
Molekiiller

5.12 Fischer izdusum
Formiilleri

5.13 Halkali Bile§iklerde
Stereoizomeri

5.14 Stereomerkeze Bagh
llkfoir Bagin Kinlmadigi
Tepkimeler Yardumyla
Konfigii rasyonlan
iliskilendirme

5.15 Enantiyomerlerin
Avi'ilmasi: Yarilma

5.16 Karbondan Baska
Stereomerkez Igeren
Bile§ikler

5.17 Dort Farkh Gruplu
Diizgiin Dbrtyiizlii Bir Atoma
Sahip Olmayan Kiral
Molekiiller

185

186 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

yalnizca atomlarimn uzayda diizenlenmeleri bakimindan farklidir. c/j-l,2-Dikloroeten-
de hidrojen atomlan molekiiliin ayni tarafindayken trans- 1 ,2-dikloroetende farkh taraf-
lanndadir. Bu yiizden cw-l,2-dikloroeten ve rra«j-l,2-dikloroeten stereoizomerlerdir
(bkz. Altbolum 1.13B).

Stereoizomerler iki genel sinifa aynlabilir: enantiyomerler ve diastereomerler, Enan-
tiyomerler, mokkiilleri birbirinin ayna gbriintusu olan fakat birbiriyle cakismayan
stereoizomerlerdir, Diastereomerler ise molekiilleri birbirinin ayna goruntusii olma-
yan stereoizomerlerdir.

c«-l,2-Dikloroeten ve rra«j-l,2-dikloroeten molekiilleri birbirinin ayna goriintiile-
ri degildir. Eger bir kisi, ris-l,2-dikloroeten modelini ay nay a tutarsa, aynada gorecegi
model trans- 1 ,2-dikloroeten olmayacaktir. Fakat, cw-l,2-dikloroeten ve trans-\,2-
dikloroeten stereoizomerdir ancak nesne ve ayna goriintiisii olarak birbirleriyle iliskile-
ri olmadigindan, bunlar diastereomerdirler.

Sikloalkanlarm cis ve trans izomerleri bize, birbirinin diastereomeri olan baska ste-
reoizomer orneklerini saglar. Asagidaki iki bilesigi ele alalim.

H H H Me

cis-l,2-Dimetilsiklopentan trans -l,2-Dimeti]siklopentan

(C,H M ) (C,H M )

Bu iki bilesik, birb'uierine donusemeyen farkh bilesikler olduklan ve aym molekul
formulune (C 7 H 14 ) sahip olduklan icin birbirinin izomeridir. Bu bilesikler, atomlarimn
ayni sirayla baglanmalan nedeniyle yapi izomerleri degildir. Bu yiizden bu bilesikler,
stereoizomerdir. Bu bilesikler, yalnizca, atomlarimn uzaydaki duzenlemeleriyle farkli-
dir. Molekiilleri birbirinin ayna goruntusii olmadigindan, bu iki bilesik enantiyomer de
degildir, Bu yiizden bu bilesikler diastereomerdir. (Altbolum 5.13'te, trans-\ ,2-dime-
tilsiklopentamn da bir enantiyomere sahip oldugunu gorecegiz.)

Karsilasacagimiz diastereomer tiirleri yalnizca cis-trans izomerleri degildir. Altboliim
5. 1 1 'de cis-trans izomerleri olmayan diastereomerleri inceleyecegiz. Birbirinin ayna go-
runtusii olmayan, fakat birbirinin stereoizomeri olan iki bilesigin birbirinin diastereome-
ri olduklarmi vurgulamakta yarar var.

iZOMERLERIN ALT SINIFLARI

IZOMERLER

(Ayni molekul formulune sahip
farkh bilesikler)

Yapi izomerleri Stereoizomerler

(Atomlan farkh baglanma dilzeninde (Atomlarimn baglanma diizeni aym, fakat

olan izomerler) uzaydaki diizenlenmesi farkh olan izomerler)

Enantiyomerler Diastereomerler

(Birbirinin ^akismayan ayna goruntusii (Birbirinin ayna goruntusii olmayan

olan izomerler) stereoizomerler)

5.2 Enantiyomerler ve Kiral Molekiiller 187

5.2 Enantiyomerler ve Kiral Molekuller

Enantiyomerler, yalnizca molekiilleri kiral olan bile§iklerle meydana gelir. Bir kiral mo-
lekiil, ayna goruntiisu ile aym olmayan birmolekiil olarak tanimlamr. Kiral molekiil
ve onun ayna gonintiisii enantiyomerlerdir ve kiral molekiil ile ayna goruntiisu arasm-
daki ili§ki, enantiyomerik iliski olarak tanimlamr.

Kiral kelimesi, "el" anlamrndaki Yunanca cheir kelimesinden gelir. Molekuller de-
dahil, kiral nesnelerin "el seficilige" sahip oldugu soylenir. Kiral terimi enantiyomer
molekiilleri tammlamak icin kullanihr, ciinkii bu molekuller sol elin sag elle olan ili§-
kisiyle aym sekilde birbirleriyle iliskilidir. Sol elinizi aynada gordugiinuzde, sol elini
zin aynadaki goriintiisii bir sag eldir (§ekil 5,1 J. Dahasi, sol eliniz ile sag eliniz aym
degildir ve bu farkhhk, onlann caki§ir olmadiklanm* gozlemek suretiyle gosterilebilir
(§ekil 5.2)

Pek cok bildik nesne kiraldir ve bu nesnelerin bazisinin kiralligi aciktir, ciinku biz
normalde onlann "el secicilige" sahip oldugunu soyleriz. Ornegin, civatalar ve somun
lanndan sag veya sol yivli olarak veya pervaneden sag veya sol yelpazeli olarak bahse-
deriz. Bu anlamda, diger pek 90k nesnenin kiralligi acik degildir, fakat nesne ile ayna
goriintiisuniin caki§ip 5akismadigmi denedigimizde acik hale gelir.

Goriintiileri ile faki^abilen nesneler ve molekuller akiraldir. Ornegin, eldivenler ki-
ral iken pek cok corap akiraldir.

A§agidaki nesnelerin her birini kiral veya akiral oluslanna gore simflandiriniz.

(a) Tornavida (d) Tenis ayakkabisi (gj Otomobil

(b) Beyzbol sopasi (e) Kulak (h) Cekic

(c) Golf sopasi (f) Odun vidasi

< Problem 5.1

Sol el Ayna Sag el

Sekil 5. 1 Bir sol elin ayna goriintiisii bir sag eldir

§ekil 5.2 Sol ve sag eller (akismaz-
lar.

* Hatirlaima: (Jaki§abilirlik, bir §eyi ba§ka bir §eyin Iizerine, bi'm'in parcalar birbiriyle uyu§acak §ekilcle ko-
yabilmeniz aniamindadir.

188 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekullcr

Molekiillerin kiraliigi nispeten basit molekuller ile gosterilebilir. Ornegin 2-biitano-
lii goz oniine almiz.

CH 3 CHCH 2 CH,

OH
2-Butanol

§imdiye kadar, heniiz yukanda yazilan formiilii sanki yalnizca tek bir maddeyi be-
lirtiyormu§ gibi gosterdik ve 2-biitanol molekiillerinin kiral oldugundan bahsetmedik.
Kiral olmalan nedeniyle. gercekte iki farkh 2-biitanol vardir ve bu iki 2-biitanol enan-
tiyomerlerdir. §ekil 5,3'teki cizim ve modelleri inceleyecek olursak bunu anlayabiliriz.

Eger model I bir aynanin oniine tutulacak olursa, aynada model II; model II tutu-
lursa, bu defa da model I goriincektir. Model I ve II birbiri iizerine caki^maz; bu yiiz-
den onlar farkh, fakat izomerik molekiilleri gosterir ve model I ve II, birbirinin
gaki$mayan ayna gbriintiileri olduklarindan, onlann temsil ettikleri molekuller enan-
tiyomerlerdir.

CH,

CH,

§ekil 5.3 (a) 2-Biitanolun enantiyomerleri
olan I ve H'mn iic boyutlu (izimleri. (b) 2-
Biitanol enantiyomerlerinin modelleri. (c)
Model I ve H'nin i;aki§tirilmasi icjn bajarisiz
bir giri§im.

HO.

HO

1>B

H^^OH

CH 2

CH,

CH,

CH 3

I

n

W

^\ H H {^J.

u

CH,

CH ;

CH,
CH,

n

(b)

CH,

-S°

OH

HO

1 CH,
J CH 3

ca,

CH,

5.2 Enantiyomerler ve Kiral Molekiiller 189

Eger modelleriniz varsa, §ekil 5.3'te gosterilen 2-biitanol modellerini kurunuz ve **
gercekten cakismaz olduklanni kendiniz goriinuz. (a) Benzer modelleri 2-bromop-
ropan i^in kurunuz. Onlar caki§iyorlar mi? (b) 2-Bromopropan molekiilii kiral mi-
dir? (c) 2-Bromopropanin enantiyomerik yapilanm bulmayi umuyor musunuz?

Problem 5.2

Enantiyomer ihtimalini ne zaman bekleyecegimizi nasil bilecegiz? Bunun bir yolu
(fakat tek yol degil), enantiyomer ciftlerinin, daima, kendisine dort farkh grup bag-
lanmis bir atom igeren molekiiller icin imimkiin oldugunu bilmektedir.* 2-Biitanol-
de (§ekil 5.4) bu atom C2'dir. C2'ye baglanmis, olan dort farkli grup, bir hidroksil grubu.
bir hidrojen atomu, bir metil grubu ve bir dil grubudur.

Boyle enantiyomerlerin bnemli bir ozelligi, dort farkli grup tasiyan diizgiin dortyuz-
lii atomdaki herhangi iki grubun yer degistirmesiyie bir enantiyomerin digerine ddnag-
mesidir. §ekil 5.3&'de hidroksil grubuyla hidrojen atomunun yer degistirmesinin bir
enantiyomeri digerine donu§tiirecegi kolayca goriilebilir. Baska herhangi iki grubun yer
degistirmesinin de aym sonucu verecegine modellerle cah§arak kendinizi ikna etmeli-
siniz.

C2'deki iki grubun yerinin degis.tirilmesiyle bir stereoizomer digerine d6nii§tugun-
den, C2 bir stereomerkez ornegidir. Bir stereomerkez, herhangi iki grubun kendi ara-
lannda yer degismesi He yeni bir stereoizomer olusturacak ozellikte gruplar tasiyan
bir atom olarak tammlanir. 2-Biitanolun 2 nolu karbonu bir diizgiin dortyiizlii stere-
omerkez ornegidir. Bununta birlikte, biitiin stereomerkezler diizgiin dortyiizlii degildir.
Cis- ve rra/M-l,2-dikloroetenlerin karbon atomlan (Altboliim 5,1) ilggen diizlemsel ste-
reomerkezlerin ornekleridir, 9iinkii atomlann her ikisinde de gruplann yer degi§tirmesi
bir stereoizomer (bir diastereomer) meydana getirir. Genelde. organik biles,iklerden bah-
sedildigi zaman. baska tiirlti acikca belirtilmedikce, stereomerkez teriminden diizgiin dort-
yiizlii bir stereomerkez anla§ilir. (Stereomerkez olan bir karbon atomu bir stereojenik
karbon olarak da adlandinlabilir.)

Boyle yer degi§tiren grup! an tarti§tigimizda bizim, bir molekui modelini veya kagit
Szerine yaptigimiz bir seyi tanimladigimiza dikkat etmeliyiz. Gercek bir molekiilde
— eger boyle bir sey yapilabilirse — gruplann yer degi§tirmesi, kovalent baglann kinl-
masim, bu da disandan biiyiik bir enerji girdisini gerektirir. Bu. 2-biitanol enantiyomer-
leri gibi enantiyomerlerin kendiliginden birbirine dbnu§meyecegi anlamina gelir.

Iki kiral riiolckiiliin aym
veya farkli yapida olup
olmadiklan belirlenirken,
bir modelin veya uc. boyut-
In formiiliin iki grubunun
yerinin degistfrilmesi
yararh bir (leucine olabilir.

(hidrojen)

H

1 l\, 3 4

(metil) CH,— C— CH,CH,

OH

I hidroksil I

(etil)

§el<il 5.4 Dort farkli grubu ia.siyan 2-
biitanoliin diizgiin dortyiizlii karbon
atomu. IGeleneksel olarak boyle atomlar
bir yildizla (*) i§aretlenir.]

* ileride. kendisine dort farkh grup bagli diizgiin dortyuzlii atomdan birden fazla iijeren molekiiller i?in de
enantiyomerlerin mumkiin olacagim, fakat bu molekullerin bazilannin (Altboliim 5.1 1A) enantiyomerler ola-
rak mevcut olmadiklanni gorecegiz.

190 Bolum 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Bit zamanlar, dort farkb grup tasiyan diizgiin ddrtyuzlii atomlar, kiral atom-
lar veya asimetrik atomlar olarak adlandmlirdi, Daha sonra 1984'te, K.
Mislow (Princeton Universitesi) ve J. Siegel (simdi Kaliforniya Universi-
tesi'nde, San Diego), boyle terimlerin bu sekilde kullamminin, van't Hoff
(Altboliim 5.4) zamamndan beri var olan stereokimyada kavramsal bir ka-
nijikliga neden olduguna i§aret ettiler. Kirallik, molekiiliin biitiinunii kap-
sayan ve molekuliin biittin parjalarini etkileyen geometrik bir ozelliktir,
Oraegin 2-biitanoldaki atomlann hepsi kiral bir cevrededir ve bu yiizden.
tamammin kiroiopik oldugu soylenir. Bununla birlikte, burada tanimladi-
gimiz §ekilde, 2-butanoliin C2'si gibi bir atomu ele aldigimizda, onu bir
stereomerkez olarak dikkate alacagiz ve bu yiizden onu bir "kiral atom"
olarak degil, bir stereomerkez olarak isimlendirecegiz. Bu konularin daha
fazla irdelenmesi buradaki amacimizin dismdadir, fakat orijinal makaleyi
okumak isteyen olabilir, bkz. Mislow, K., Siegel, J., /. Am. Chem. Soc. 1984,
106, 3319-3328.

|ekil 5.5, bir molekiil tek bir diizgiin dortyuzlu stereomerkez icerse bile mutlaka enan-
tiyomerik bile§ikler verecegi genellemesinin gegerliligini gosteriyor.

Ogretici icin: Diizgiin dor-
tyiizlii stereomerkez.

Ayna
(a)

III

(dondurQImuj)

00

(c)

§eki! 5.5 Bir diizgiin dortyiizlii stereomerkeze sahip genellestirilmis. bir molekiiliin kiral-
liginin gosterimi. (a) III ve IV'teki karbon atomlarmin etrafindaki dort farkli grup rastgele
seeilmistir, (b) in dondiiriiliiyor ve bir aynamn online yerlestiriliyor. Ill ve IV arasinda, bir
nesne ile onun aynadaki goriintiisii arasinda oldugu gibi bir ilis,ki vardir. (c) III ve IV
cakismazlar; bu yiizden, onlann tetnsil ettigi molekiiller kiral ve enantiyomerlerdir.

5.3 Kiralligin Biyolojik Onemi 191

1^

Modeller olu§turarak §ekil 5.5'te gosterdigirnizin gecerliligini gosteriniz. Ill ve "^ Problem 5.3
IV'iin, bir nesne ile onun ayna goriintiisii ilis,kisinde oldugunu ve qakismadiklarini
(yani III ve IV'iin kiral molekiiller ve enantiyomerler olduklarmi) kendi kendinize
gosteriniz. (a) §imdi IV'ti ahniz ve herhangi iki grubun yerlerini degi§tiriniz. Mo-
lekiiller arasindaki yeni iliski nedir? (b) §imdi, her iki modeli ahniz ve herhangi iki

grubun yerini degistiriniz, Molekiiller arasindaki iliski simdi nedir? . ""^J 11111 S °y u u y° nu
__^_ isjn icjne girdiginde, mo-

dellerle cahsmak yardimci

Bir molekilldeki diizgiin dortyiizlii atomlann hepsi, aym iki veya daha fazla bagli bir ogrenme teknigidir.
gruba sahipse, bu molekiil bir stereomerkeze sahip degildir. Bu molekiil ayna goriintii-
sii ile caki§ir vc akiraldir. Bu tip bir molekiil ornegi 2-propanoldur: 1 ve 3 numaraii
karbon atomlan benzer iic hidrojen atomu, merkez atomu ise ayni iki metil grubu ta§ir.
Eger 2-propanol igin iic boyutlu yapilan yazarsak, biryapinin kendi ayna goriintiisii olan
digeriyle cakisngini goriiruz (§ekil 5.6).

Ogretici kin: Aym olan iki
grup

CH CH H C £ H 3 VI §ekil 5.6 (a) 2-Propanol (V) ve onun

f ' f 3 H^f^^^OH ayna goruntiisii (VI). (b) ikisinden biri

Hv c >OH HO^ c ^H Hk^ C j*OH dbnduriildiigiinde bu iki yapi gakisir ve bu

V I CHj yiizden enantiyomerleri lemsil etmezler.

3 i CH ? ^s Bunlar ayni bilegigin iki molckiilunu gos-

V VI terir. 2-Propanol bir stereomerkeze sahip

(a) (b) degildir.

Bundan dolayi. 2-propanoliin enantiyomerik ^ekillerinin var olmasmi beklemeyiz ve
deneysel olarak da 2-propanolQn sjmdiye kadar yalmzca bir §ekli bulunmu§tlir.

Burada listelenmij molekiillerin bazilan bir stereomerkeze sahiptir, bazdan sahip ^ Problem 5.4
degildir. Stereomerkeze sahip oian molekiillerin her iki enantiyomeri icin iic boyut-
lu formtilleri yaziniz.

(a) 2-Floropropan (e) 2-Bromopentan

(b) 2-Metilbiitan (f) 3- Metilpentan

(c) 2-Klorobiitan (g) 3-Metilheksan

(d) 2-Metil-l-butanol (h) l-Kloro-2-metilbutan

5.3 KiRALLiGiN BiYOLOjiK Onemi

Kirallik evreni kaplayan bir olgudur. Merkezin soluna yerle§en kalp ve sagina yerle§en
karaciger ile, insan viicudu yapisal olarak kiraldir. Anlagilmasi zor evrimsel nedenler-
le, insanlarin cogu sag elini kullanir. Sarmal deniz kabuklulan kiraldir ve cogu saga
dogru donen bir vida gibi spiraldir. Destekleyici yapilann etrafmi sannak suretiyle pek
50k bitki kirallik gosterir. Lonicera sempervirens familyasindan hammeli, sola dogru
donen bir sarmal yapar; Convolvulus septum familyasindan git sarma§igi ise saga dog-
ru donen bir yolla sarmal yapar. Bitki ve hayvanlan meydana getiren molekiillerin co-
gu kiraldir ve verilen bir tiirde, kiral molekiiliin genellikle yalmzca bir tiirii vardrr. Dogal
proteinleri olu§turan 20 amino asidin biri haric hepsi kiraldir ve bunlann hepsi solak
olarak smiflandinlirlar.

192 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

DNA'nin saga dogru
donen sarmali gibi, cU
sarmngigi (Concolvulus
sepium) da saga donen bir
bicimde sarmal yapar.

DNA'da* bulunan §eker de dahil, dogal sekerlerin hemen hepsi saglak olarak siniflan-
dinhrlar. DNA'nin kendisi de sarmal bir yapiya sahiptir ve dogal olarak olu§an DNA'la-
nn hepsi saga dogru doner.

Kirallik ile iliskili biyolojik ozelliklerin niteligi, gogu kere her bir eldivenin kendi-
ne ait olan ele ozgii olmasina benzetilii; bir kiral aliciya (bir eldiven). bir kiral molekti-
liin (bir el) baglanmasindaki Ozguliik yalnizca bir yolu tercih eder. Ya molekul, ya da
biyolojik alici tarafi yanlis el segicilige sahipse, dogal fizyolojik cevap (ornegin sinir-
sel tepki veya tepkime katalizlenmesi) meydana gelmeyecektir. Enantiyomer ?ifti ha-
lindeki amino asitlerden yalnizca birinin, varsayimsal bir baglanma bolgesi ile (ornegin
bir enzimdeki) nasil uygun bir yolla etkilesebilecegini gosteren bir diyagram Sekil 5.7'de
goriilmektedir. Amino asidin diizgiin dbrtyiizlu stereomerkezinden dolayi, bu iki amino
asitten yalnizca biri icin uygun bir tarzda uc boyutlu baglanma meydana gelebilir.

Kiral molekuller, insani etkileyen yollar da dahil, pek 90k yolla farkli el secicilik
gosterebilirler. Limonen olarak adlandinlan bir bilesigin (Altboliim 23.3) bir enantiyo-
merik sekli portakallann kokusundan sorumluyken, diger enantiyomer, limonlann ko-
kusundan sorumludur.

Limonenin enantiyomerik §ekilleri

Karvon (Problem 5.14) olarak adlandinlan bir bilesigin bir enantiyomeri, keraviye (ka-
raman kimyonu) esansi iken, digeri nane esansidir.

Stereomerkez i^eren ilaglann etkinlikleri, enantiyomerleri arasinda, ciddi ve hatta
trajik sonu9lar olusturabilecek bi9imde degisebilir. 1963 'ten once uzun yillar, talido-
mid, hamile kadinlarda sabah bulantisi belirtilerini yati§trrmak i9in kullanildi. 1963 'te

§ekil 5.7 Gosterilen iki amino asit enanti-
yomerinden yalnizca biri varsayimsal baglan-
ma bolgesi ile (ornegin bir enzimdeki) uc,
boyutlu baglanmayi gerceklestirebilir.

R

I

X

\

+ NH,

CO,

□

-o 2 c

R

I

c

\ ' /

/

+ NH,

* Ilgili okuma par?asi 19111 bakimz: Hegstrum, R. A.; Kondepudi, D. K. "The Handedness of Universe" Sci.
Am. 1990, 262(1), 98-105, ve Horgan, J. "The Sinister Cosmos", Sci. Am. 1997, 276(5), 18-19.

5.4 Stereokimyamn Tarihi Kokeni 193

bu ilacin kullannmm takiben dogan pek qok cocukta talidomidin korkunc dogum kusur-
lanna neden oldugu kesfedildi.

Talidomid (Thalomid®)

Daha sonralan, talidomidin enantiyomerlerinden birinin (saglak molekiil) sabah bulan-
tilanni tedavi ctkisine sahipken, ilacta e§it miktarda var olan diger enantiyomerin, do-
gum kusurlannm nedeni olabilecegini belirten kanitlar ortaya cikmaya bagladi. Bu iki
enantiyomerin etkisine ili§kin deliller, bu iki enantiyomerin fizyolojik §artlar altmda bir-
birine doniismesi nedeniyle kan§iktir. Yine de, §imdi talidomidin ciizzamla iliskin cid-
di komplikasyonlann tedavisi amaciyla, son derece siki diizenlemeler altinda, kullanilmasi
kabul edilmektedir. AIDS, beyin kanseri ve romatizmal kireclenmeler dahil, diger du-
rumlar icin potansiyel kullanirm da incelenmektedir. Altboliim 5. 10'da kiral ilaclann ba§-
ka yonlerini inceleyecegiz.

(a) Limonenin hangi atomu stereomerkezdir? (b) Talidomidin hangi atomu "^ Problem 5.5
stereomerkezdir? Limonen ve talidomid enantiyomerleri icin bag cizgi formiilleri gi-
ziniz ve her birinin stereomerkezini kama-kesikb kama gosterimini (AJtbbliim 1 . 1 7E)
kullanarak gbsteriniz.

5.4 STEREOKiMYANIN TARJHi KOKENJ

1877'de o yillann en iinlti kimyacilarindan biri olan Leibzif Universitesi'nden Hermann
Kolbe soyle yaziyordu:

^ok uzun olmayan bir zaman once. Almanya'da kimya ara§tirmalannin kotiile§ti-
gini, bunun nedenlerinden birinin de genel egitimin ve iyi bir kimya egitimiriin ek-

sikligi oldugimu ifade etmi§tim Benim goilijlerim kendilerine abartih gelenler

varsa, onlar miinikunse lutfen, ici cocukca fantezi dokiintusu ile dolduruImu§ bir
belgeyi, Sayin van't Hoff un "Uzayda Atomlann Diizeni" adh yakin zamanda ya-

yinlanmi§ hikayesini okusun Oyle goriiltiyor ki. Utrecht Veteriner Koleji'nin

bir cali§am olan bu Dr. J. H. van't Hoff, gercek bir kimyasal ara§tirmaya elini sur-
memi§. An1a§iliyor ki o Veteriner Kolejinin ahirlanndan aldigi cesur Pegasus'un
sirtina binmeyi daha uygun bulmu§, Parnasus Dagi'na dogru cesur ucu§u sirasin-
da, atomlarin uzayda nasil diizenlendigini gormii§ ve §imdi gordiiklerini insanla-
ra ilan ediyor.

Meslek hayatimn sonuna yaklasmis, olan Kolbe, 22 yasinda bir Alman bilimcisinin
makalesine tepki gosteriyordu. 1874 eyliiliinde yayinlanan makalesinde van't Hoff, mer-
kez bir karbon atomu etrafindaki dort atomun uzaysal diizeninin diizgiin dortyiizlu ol-
dugunu one slirmekteydi. Gene bir Fransiz kimyacisi olan J. A. Le Bel. Kasim 1874'teki
bir yayinmda, bagimsiz olarak aym fikri geli§tirmi§ti. Yine de, Kolbe'nin yorumundan
sonraki 10 yd icinde, van't Hoff'un "cocukca fantazileri"ni kanttlayan bol miktarda de-
lil bulundu. Daha sonraki kariyerinde (1901 'de), van't Hoff ba§ka cali§malanndan do-
layi kimyada ilk Nobel Odulti kazanan kimse olarak tin kazandi.

194 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

van't Hoff ve Le Bel'in yayinlan, birlikte, molekullerin uc boyutlu yapilarmi dik-
kate alan bir calisma alam olan stereokimya&a onemli bir ihmale dikkat cekti. Altboliim
5.15'te bahsedecegimiz gibi, stereokimya, Louis Pasteur tarafindan 90k daha onceleri
kurulmustu.

Bizim bu boliimde daha bnceden anlattigimiz tiirde pek 50k gozlem, van't Hoff ve
Le Bel'i, karbon atomu baska dort atoma bagh oldugu zaman. karbon atomlannin etra-
findaki gruplann uzaydaki yoneliminin diizgiin dortyuzlu oldugu sonucuna gotiirmus-
tii. van't Hoff ve Le Bel'e gore asagidaki bilgiler kullanilabilirdi.

1. CH 3 X genel formiiltinde yalnizca bir bilesik bulunur.

2. CH 2 X 2 veya CH 2 XY formulunde yalnizca bir bilesik bulunur.

3. CHXYZ formulunde iki enantiyomerik bilesik bulunur.

Problem 5.6'yi inceleyerek van't Hoff ve Le Bell'in ileri surdugii kamtlarla ilgili daha
50k sey gorebilirsiniz.

Problem 5.6 > Disiibstitue metanlann orneklerinden CH 2 C1 2 ve CH 2 BrCl'yi goz oniine alarak ya-
pacaginiz incelemeden bu karbon bilesikleri i?in kare diizlem yapilann nicin mum-
kun olamayacagmi gosteriniz. (a) Eger karbon kare duzlem bir yapiya sahip olsaydi
her birinde kac tane izomer miimkun olurdu? (b) Karbon duzgiin dortyuzlu ise, her
birinde kac izomer mumkiin olur? (c) ve (d) §iklan i?in trisiibstitiie bir metan 6r-
negi olarak CHBrClF yi goz online ahmz. (c) Karbon, kare duzlem bir yapiya sa-
hip olsaydi kac tane izomer miimkiin olurdu? (d) Karbon diizgiin dbrtyuzlii ise,
CHBrClF icin kag kac izomer mumkiin olur?

5.5 KJRALLIK i£JN DENEMELER:
SiMETRi DUZLEMi

Molekuler kiralligi anlamamn kesin yolu, molekulun ve onun ayna goriintiisunun mo-

dellerini yapmak, daha sonra bunlann gaki§ip cakismadigini kontrol etmektir. Eger bu
iki model cakisiyorlarsa onlarin temsil ettigi molekiil akiraldir. Eger modeller cakisrm-
yorsa, temsil ettikleri molekuller kiraldir. §imdi anlattigimiz sekilde, bu denemeyi. ger-
?ek bir maddeye uygulayabilecegimiz gibi, 119 boyutlu yapilan gizmek ve zihnimizde
onlari caki§tirmaya te§ebbus etmek suretiyle de uygulayabiliriz.

$ekil 5,8 (a) 2-Kloropropan bir
simetri duzlemine sahiptir ve akiraldir.
(b) 2-Klorobiitan bir simetri diizlemine
sahip degildir ve kiraldir.

5.6 Enantiyomerlerin Adlandinlmasi: (R-S) Sistemi 195

Bununla birlikte, kiral molekiilleri tammada bizi destekleyecek bas,ka yardimcilar da
vardir: Biz bunlardan birinden daha once bahsettik: Bir tek diizgiin dortvuzlii stere-
omerkezin varligi. Diger yardimci, kesin simetri unsurlarmin molekiilde olmayisina da-
yahdir. Ornegin, eger molekiil bit simetri diizlemine sahipse, molekiil kiral
olmayacaktir.

Bir simetri diizlemi (ayna diizlemi de denir) molekulun her iki pargasi birbirinin
ayna goruntusu olacak §ekilde bir molekulu ikiye bolen hayali bir dtizlem olarak ta-
mmlanir. Bu dtizlem, atomlann iizerinden, atomlarin arasindan veya her ikisinden de ge-
cebilir. Ornegin, 2-klorobiitan boyle bir diizleme sahip degilken (§ekil 5.8d)
2-kloropropan bir simetri diizlemine sahiptir (§ekil 5.8a). Bir simetri diizlemine sahip
olan biitiin molekiiller akiraldir.

Problem 5.1'de verilen nesnelerden simetri diizlemine sahip olan ve bu ytizden aki- ■<
ral olanlar hangileridir?

Problem 5.7

Problem 5.4'teki akiral molektillerin hepsinin Q5 boyutlu formtillerini yazmiz ve bir -K Problem 5.8

simetri diizlemi tasarimi yapimz. (Bir simetri diizlemi tasanmi yapabilmek i^in mo-

lekiilii uygun bir konformasyonda yazmahsiniz. Bu tasanm, yalmzca oda sicakli-

ginda serbestce donebilen birli baglara ve birli baglarla birlesmis. gruplara sahip

olduklanndan bu molekiillerin hepsi icin uygundur. Bu konuyu Altboliim 5.11'de

daha ayrintih olarak tarti§acagiz.)

5.6 ENANTiYOMERLERlN ADLANDIRILMASI:
(R-S) SlSTEMi

2-Biitanoliin iki enantiyomeri a§agida verilmistir.

CH 3 QH 3

CH,

CH,

CH 3 CH 3

I n

Yalmzca bu ana kadar ogrendigimiz 1UPAC adlandirma sistemini kullanarak isimlen-
dirme yapacak olursak iki enantiyomer ayni ada sahip olacaktir: 2-biitanol (veya sek-
biitil alkol) (Altboliim 4.3F). Bu istenmeyen bir durumdur, cunkii her bilesik kendine ait
farkli bir ada sahip olmahdir. Aynca. bir bilesige verilen isim, adlandirma kurallanni
bilen bir kimyacinin, yalmzca isminden o bilesigin yapisini yazmasma izin vermelidir.
Verilen 2-biitanol adiyla , bir kimyaci ya I yapisini ya da II yapisim yazabilir.

Uc kimyaci, R. S. Cahn (Ingiltere), C. K. Ingold (ingiltere) ve V. Prelog (Isvicre),
bir adlandirma sistemi tasarladilar. Bu sistem 1UPAC sistemine eklendiginde bu prob-
lemlerin her ikisini de coziiyordu. {R-S) Sistemi veya Cahn-Ingold-Prelog sistemi ola-
rak adlandmlan bu sistem, §imdi yaygin olarak kullamlmakta ve 1UPAC kurallannin bir
parcasini olu§turmaktadir.

Bu sisteme gore 2-biitanoliin bir enantiyomeri (R )-2-biitanol, digeri (S)-2-biitanol ola-
rak tasarlanmalidir. [(/?) ve (5) sirasiyla. sag ve sol anlamina gelen Latince rectus ve si-
nister kelimelerinden gelir.] Bu molekiillerin C-2'de zit konfigiirasyonlara sahip oldugu
soylenir.

Kiral karbon atomlarinin
konfigiirasyonlanni belirt-
inck K'in sira kuralim
gelistfren Cahn (soldan),
Ingold ve Prelog 1966'da
bir toplantida goriiliiyor.

196 Bolurn 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

(R) ve (S) konfigiirasyonlan asagidaki yonteme uyularak belirlenir.

1. Stereomerkeze bagh dort gruptan her biri oncelik veya tercih sirasina gore a, b, c,
d olarak ij.aretlenir. Ilk olarak stereomerkeze dogrudan bagh atomun atom nuina-
rasina dayali olarak oncelik tayin edilir. En kiiciik atom numarah gruba en diisuk
oncelik (d) verilir; sonraki biraz daha biiyiik atom numarali gruba sonraki daha
yuksek oncelik (c) verilir ve boyle devam edilir. (Izotoplar olmasi halinde en biiyiik
atom kiitlesine sahip izotop daha biiyiik onceliklidir.)

Bu kurahn uygulanmasini 2-biitanoliin I enantiyomeri iizerinde gdsterebiliriz.

gH 3 (b ya da c)

(a) HO*. ! ^H &*)

C

I

CH, [b ya da c)

CH 3

1

Oksijen, stereomerkeze bagh dort atomun en ytiksek atom numarali olanidir ve en yuk-
sek onceligi belirten a ile isaretlenir. Hidrojen en dilgiik atom numarasina sahiptir ve en
dusUk onceligi belirten d ile i§aretlenir. Bu yakla^imla metil grubu veya etil grubunun
onceligi belirlenemez, cunkii her iki grupta da stereomerkeze dogrudan bagh olan atom
karbon atomudur.

2. Stereomerkeze dogrudan bagh olan atomlar icin atom numaralan temeline gore bir
dncelik belirlenemediginde, onceligi belirlenemeyen gruplarm sonraki atom setleri
ara§tinhr. Bu is,Iem bir karara vanlmcaya kadar siirdiiruliir. Parkin bulundugu ilk
noktada onceligi belirleriz*

Enantiyomer Tin metil grubunu inceledigimizde, sonraki atom setinin tic hidrojen
atomundan meydana geldigini goriiriiz (H, H, H). Tin etil grubunda ise sonraki atom
seti bir karbon atomu ve iki hidrojen atomundan olu§mustur (C, H, H). Karbon, hidro-
jenden daha biiyiik atom numarasina sahiptir. bundan dolayi da etil grubunu daha ytik-
sek oncelikle, b ile, metil grubunu ise daha du§uk oncelikle, c ile belirtecegiz. (C, H,
H) > (H, H, H).

H

| (c) (H. H, H)
H— C — H

f
H— C— H

| (b) (C, H. H)
H— C— H

H

I

3. §imdi, en du§ilk oncelige sahip olan grup bizden en uzak olacak sekilde, formiilii
(veya modeli) dondiirecegiz.

* Dallanmis, bir zincir i?in bu kurallar, bizim daha yuksek oncelikli atomlara sahip zinciri lakip etmemizi
gerektirir.

5.6 Enantiyomerlerin Adlandmlmasi: (R-S) Sistemi 197

(d) H

CH 3 CH 2 Gozlemci

(b)

I

Daha sonra a'dan b'ye ondan da c'ye giden yolu izleyecegiz. Eger biz bunu yaparken (• Q -)

parmagimizm (veya kalemin) yonii saat yelkovam yonii ise bu enantiyomer (R) olarak ^LJ^

belirtilir. Eger yon, saat yelkovam yoniinun tersi ise, enantiyomer (S) olarak belirtilir. ogretici icin: (R-S)

Bu esaslara gore 2-biitanol enantiyomerlerinden I, (/?)-2-biitanoIdur. Adlandirma Ornegi

ch,

I "

CH,

(d) H

(b)
Oklar saat yelkovani yonundedir

Bromokl oroflorometanlann enantiyomerik sekillerini y aziniz ve her bir enantiy omeri -K Problem 5.9

dogru olarak (R) veya (S) gosterimi ile belirtiniz.

Problem 5.4 'e cevap olarak verilen her bir enantiyomer cifti icin (R) ve (S) goste- ^< Problem 5.10
rimlerini belirtiniz.

Cahn-Ingold-Prelog sisteminin ilk tig kurah bize birli baglar iceren pek cok bile§i-
gin R ve S gosterimini yapma imkani saglar. (Joklu baglar iceren bile§ikler icinse ba§-
ka bir kural gecerlidir.

4. Ikili veya ticlii bag iceren gruplarda oncelik, her iki atom da ikiser veya iicer kez
tekrarlamyormus gibi belirlenir, yani, burada parantez icindeki semboller, coklu bagin

C=Y sanki — C — Y imi§ gibi

\
f-

00 (C)

ve

00 (C)
— C^Y sanki — C — Y imi§ gibi

00 (C)

198 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

diger ucundaki atomlarin ikile§mesini veya Q^le^mesini belirtmektedir.

Bu yiizden, vinil grubu, — CH=CH 2 , izopropil grubundan, — CH(CH 3 ) 2 , daha yiik-
sek onceliklidir,

H H H H

imi§ gibi ] bundan daha

— CH=CH, sanM — C — C — H gozonune — C C — H buyiik oncelige

I I alinir ve

(C) (C)

I sahiptir.

H

H— C— H
H

ciinkii, ikinci atom kiimesinde, vini! grubu (a§agidaki yapiya bakiniz) C, H, H iferir-
ken izopropil grubunun her iki dali H, H, H'den olu§mu§tur. (Ilk atom setinde her iki
grup da aymdir: C, C, H.)

H H H H

II II
— C— C— H > — C C— H

(C) (C)

H

H— C— H

H
C, H, H > H, H, H

Vinil grubu Izopropil grubu

Daha kan§ik yapilar iqin ba§ka kurallar vardir, fakat biz burada onlarin iizerinde dur-
mayacagiz*.

Problem 5.1 I ^ A§agidaki setlerin her birindeki substitiientleri oncelik sirasina gore en yiiksekten
en dii§uge dogru siralayimz:
(a) — C 1 , —OH, — SH, — H
(b)— CH 3 , — CH 2 Br, — CH 2 C1, — CH 2 OH
(c) — H, —OH, — CHO, — CH 3
(d)— CH(CH 3 ) 2 , — C(CH 3 ) 3 , — H, — CH=CH 2
(e) — H, — N(CH 3 ) 2 , — OCH 3 , — CH,

Problem 5.12 ^ A§agidaki bilegiklerin herbirini (J?) veya ($) gosterimleri ile belirtiniz,

(a) CH 3 (b) H (c) CH 3

CH,=CH«. 1 -*C1 CH 2 =CH V f ^OH H — C=CV T >C(CH 3 ) 3

c c c

C 2 H 5 C(CH,) 3 H

* Daha aynntili bilgi Chemical Abstracts Service / Index Guide' 'de bulunabilir.

5.6 Enantiyomerlerin Adlandinlmasi: (RS) Sistemi 199

Ornek Problem

A§agidaki yapi ^iftini ele aliniz ve bunlarin, enantiyomerleri mi yoksa ayru bile§igin
farkli yonlenmelerdeki iki molekiililnii mil gosterdiklerini soyleyiniz.

CH 3 Cl

I cV

Br H

A B

Cevap

Bu ge§it problemlere bir yakla§im yolu bir yapiyi almak ve zihninizde onu bir gru-
bundan tutmaktir. Soma, en azmdan bir grup diger yapidakiyle ayni yerde oluncaya
kadar, diger gruplan donduriin. (Bunu zihninizde kolayhkla yapincaya kadar, model-
lerle uygulamayapiniz.) Buna benzer bir seri cevirmeyle yapiyi yadigeri ile aym olun-
caya veya digerinin ayna goruntiisunii elde edinceye kadar dondiirmeyi surdiireceksiniz,
Ornegin, B'yi aim, klor atomunu tutun, sonra diger gruplar brom a§agida oluncaya
kadar (A'da oldugu gibi) C*-C1 bagimn etrafinda dondiiriin. Daha sonra bromu tutun
ve diger gruplan C*-Br bagimn etrafinda donduriin. Bu B'yi, A ile ayni yapacaktir.

* r+9~^ . - , A

n r i. ^.mi donduriin u Cw ^ ^u donduriin u^ ^fl I
t5l^(-^*>^(_H-, ^ H^^~Q*j*ti ^ l-t^-Qsfc-^Cl L j| e

^U '

CH 3 I

H*J.*-*C1 L

' r

Br I

o I ayni

Br

B B B

Diger bir yaklajim, stereomerkezdeki iki grubun yerini degi§tirmenin o karbonun
konfigiirasyonunu ters gevirdigint ve yalmzca bir stereomerkeze sahip bir yapiyi, enan-
tiyomerine donustardugiinu; ikinci bir yer degi§tirmenin basjangictaki molekulii ye-
niden olu§turdugunu kabul etmektedir. Boylece B'yi A'ya donu§riirmek icin kac
degi§ime gerek oldugunu kaydederek bu yontemi uygulanz. Bu ornekte iki degisimin
gerekli oldugu ve yine buradan A ile B'nin aym oldugu sonucuna vanriz.

GI*^

CH 3

degiftirin
Br ve H

CH,

Br*^ CJ *CH,

1

degi 5 tirin p, r ^ c ^n
ClveCH, "4 |

H^c^

H
B

Br
A

Yararh bir kontrol sekli de her bilegigi (R-S) gosterimi dahil olarak isimlendirmektir.
isimler aymysa, o zaman yapilar da aynidir, Bu ornekte her iki yapi (/?)-l-bromo-l-
kloroetandir.

Bir baska yontem, elleri kiral bir gabion olarak kullanarak R ve S konfigurasyon -
larini belirlemektir (Huheey, J. E. ./. Chem. Educ. 1986, 63, 598-600). Stereomerkez-
deki gruplar en dligiikten en ytiksek oncelige dogru, sirasiyla bilek, basjiarmak, i§aret
parmagi ve orta parmakla iliskilendirilir. Yuziik parmagi ve kiiciik parmak, el ayasm-
da kapali tutulur ve bakan ki§inin, bilek uzakta olacak §ekilde, elinin goriintiisti ile
stereomerkez arasmdaki ili§kj incelenir. Iliski sol el ile ilgiliyse konfigurasyon S, sag
elle ilgiliyse konfigurasyon R'dir.

200 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Problem 5.13 > Her ciftteki iki yapmin enantiyomerleri mi yoksa aym bilesigin farkli yonlenmeler-

deki iki molekulunQ mii temsil ettigini soyleyiniz.

H H

(a) Br*-^-— F ve Br<-- C --Cl

CI F

H F

I I

CI CH 3

CH 3 H

(C ) H«^ c --OH ve HO- c --CH : — CH 3

CH 2 CH 3

CH,

5.7 ENANTiYOMERLERiN OZELLJKLERl:
OPTiK^E AKTiFLiK

Enantiyomer molekuller birbirleriyle caki§mazlar ve biz yalmzca bu temele dayanarak
enantiyomerlerin farkli molekuller oldugu sonucuna vannz. Peki onlar nasil farkhla§i-
yorlar? Enantiyomerler farkli erime ve kaynama noktalanna sahip olan yapi izomerleri
veya diastereomerlere mi benziyorlar? Bu sorunun cevabi. hayir. Enantiyomerler aym
erime ve kaynama noktalanna sahiptir. Enantiyomerler, farkli kirma indisine, yaygin
coziiciilerde farkli coziiniirliige, farkli infrared spektrumlanna ve akiral reaktiflerle fark-
li tepkime hizlarma mi sahiptir? Bu sorulann her birine verilecek cevap yine hayirdir.

Bu ozelliklerin pek cogu (orn. kaynama noktasi, erime noktasi. coziiniirliikler) iki
molekiil arasinda etkili olan molekuller arasi kuvvetlerin buyiiklugiine baghdir (Altbo-
liim 2.14), ve birbirinin ayna goriintiisii olan molekuller icin bu kuvvetler aym olacak-
tir.

Cizelge 5.1 'i incelersek, bir ornek olarak, 2-biitanoliin enantiyomerleri icin verilmis,
bazi fiziksel ozellikleri gorebiliriz.

Enantiyomerler, yalmzca baska bir kiral madde ile etkile§tigi zaman farkli davrams,
gosterirler. Enantiyomerler, diger kiral molekiillere kar§i — yani, tek bir enantiyomeri
veya enantiyomerlerden birinin a§msini iceren reaktiflere karsi — farkli tepkime hizi gos-
terirler. Enantiyomerler, tek bir enantiyomerden olusan veya bir enantiyomerin asinsi-
ni bulunduran coziiciilerde de farkli coziiniirluk gosterirler.

Enantiyomerlerin farkhligini gozlemenin kolay bir yolu, onlann duzlem-polarize i§i-
ga kar§i olan davrani$lanni incelemektir. Diizl em-polarize i§igin bir demeti bir enan-

£izelge 5.1 (R)- ve (S)-2-Biitanoliin Fiziksel Ozellikleri
Fiziksel Ozellik (ff)-2-Biitanol (S)-2-Biitanol

Kaynama noktasi (1 atm)

99..VC

99.5"C

Yogunluk (g mL ', 20"C*da)

0,808

0.808

Kirma indisi (20°C)

1,397

1,397

5.7 Enantiyomerlerin Ozellikleri: Optikje Aktiflik 201

Elektrik
dalgasi

Manyetik
aian

l§ik demetinin
hareket yonu

Sfekil 5.9 Bir adi isik demetinin elektriksel ve manyetik alanlarimn bir diizlem icinde sa-
liniini. Burada gosterilen dalgalar, adi isikta, miimkiin olan biitiin diizlemlerde bulunur.

tiyomer icerisinden gecirilirse polarizasyon diizlemi doner. Aynca, ayn enantiyomer-
ler diizlem-polarize 151k diizlemini egit miktarlarda, fakatfarkh yonlerde gevirirler. Enan-
tiyomerlerin diizlem-polarize isik iizerindeki etkilerinden dolayi, ayn enantiyomerlere
optikce aktif bile§ikler denir.

Enantiyomerlerin bu davrani§lanni anlayabilmek icin, once diizlem-polarize tsigin
yapisini anlamamiz gerekir. Aynca, polarimetre denilen bir cihazm nasil 9ali§tigini da
anlamaliyiz.

5.7A Diizlem-Polarize I si k

I§ik elektromanyetik bir olgudur. Bir i§ik demeti birbirine dik titresjm yapan iki alan-
dan meydana gelir: titregen elektriksel alan ve titresen manyetik alan (§ekil 5.9).

Eger bir adi i§± demetini bir uctan gozlemleyip icindeki elektriksel titresimlerin olu§-
tugu diizlemleri gorebilseydik, yayilma yonune dik miimkiin biitiin diizlemlerde elekt-
riksel alan titresimlerinin olugtugunu gorecektik (§ekil 5.10). (Aym §ey manyetik alanlar
icin de gecerli olacakti.)

Adi lgik bir polarlayicidan gecirildiginde polarlayici. elektriksel alanla oylesine et-
kilesir ki. polarlayicidan cikan lsjgm elektriksel alam (ve ona dik olan manyetik alan)
yalmzca bir diizlemde titregir. Bli tiir isik diizlem-polarize isjk olarak adlandtnhr (§ekil
5.11).

§ekil 5.10 Adi i§igm elektriksel alan titresjmleri, yaydma
voniine dik miimkiin biitiin diizlemlerde olur.

202 Bdlum 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

5>ekil 5. 1 I Diizlem-polarize i§igin elektriksel alan
titre§ini diizleini. Bu brnekte polarlanma diizlemi dikeydir.

Polaroid gtine§ gozliigii mercekleri de aym etkiye sahiptir. Polaroid gtine§
gozltigiiyle bunun dogrulugunu kendi kendinize kanitlayabilirsiniz. Iki mer-
cegi biri digerinin iizerine gelecek §ekilde yerle§tirirseniz, polarizasyon
eksenleri c-aki§acak, !§ik her ikisini de normal olarak gef ecektir. Eger mer-
ceklerden biri digerine gore 90° donduruliirse higbir i§ik gecmeyecektir.

5.7B Polarimetre

Diizlem-polarize i§igm optikce aktif bile§ikler iizerindeki etkisini olcmek icin kullani-
lan aygita polarimetre denir. Bir polarimetre taslagi §ekil 5.12'de goriilmektedir. Bir

§ekil5.l2 Bir polerimet-
renin temel pargalan ve op-
tikce gevrilmenin oljiilmesi
(Holutn, J. R. Organic Che-
mistry: A Brief Course; Wi-
ley, New York, 1975, s.
316'dan alinmiftir.)

Analizleyici
(dondiirUlebilir)

Oklarin gosterdigi gibi, tupiin iferisinde
bulunan cozeltideki optikge aktif madde.
polarize 151k duzleminin donmesine
neden olur.

Gozlemci

Derece olpegi
(sabit)

Cikan ijigin polananma duzlemi,
giren polar!anmi§ ijiginki ile ayni
degildir.

Polarimetre tupij

■ Poladayici

ijik kaynagr

-Polarlayici ve analizleyici(analizbr) paralel,
-Optikf e aktif bilejik yok
-Polarlanmi§ 151k analizleyiciyi gefebilir.

-Polarlayici ve analizleyici capraz
-Optikce aktif bilejik yok.
-Analizleyiciden polarlanmi; 151k pkamaz.

-Polarlayici ve analizleyici arasinda optikf e aktif
bile§ik var.

-Donmu; polarize ijigin icensinden gecmesine
imkan vermek icin analizleyici sola(gozlemcinin
baki§ noktasindan)dBrtdurulLJr

Polarlayici

Analizleyic, Gozlemci < madde ' sola f evirendir )'

5.7 Enantiyomerlerin Ozellikleri: Optik^e Aktiflik 203

polarimetrenin i| goren temel pargalan §unlardir: (1) bir i§ik kaynagi (genellikle sod-
yum lambasi), (2) bir polarlayici, (3) optik^e aktif maddeyi (veya ^ozeltiyi) tsik deme-
tinde tutmak i^in bir flip, (4) bir analizleyici ve (5) polarlanmis i§ik diizleminin ka9 derece
dondiigiinti olcmek igin bir ol^ek.

Bir polarimetrenin analizleyicisi (§ekil 5.12) herhangi bir polarlayicidan ba§ka bir
§ey degildir. Eger polarimetrenin tiipii bojsa veya optik9e aktif olmayan bir madde var-
sa, diizlem-polarize lsjgm ve analizleyicinin ekseni, cihaz 0°'yi okudugunda, tarn ola-
rak paralel olacak ve gozlemci, gegen i§igm maksimum miktanm algilayacaktir. Tarn
tersine, flip optik^e aktif bir madde. ornegin bir enantiyomer cozeltisi iceriyorsa, rtipten
ge^erken is,igin polarlanma diizlcmi dbnecektir. I§igin maksimum parlakhgini ortaya 91-
karmak i§in gozlemci ya saat yelkovam yoniinde. ya da saat yelkovam yoniine ters ola-
rak analizleyici eksenini cevirmek zorunda kalacaktir. Eger analizleyici saat yelkovam
yoniinde cevrilirse. cevrilme a (derece cinsinden olfulmiis.), arti (+) olarak soylenir. Eger
^evrilme saat yelkovam yonuniin tersi ise, 9evrilme negatif (-) olarak soylenir. Diizlem-
polarize i§igi saat yelkovam yoniinde ceviren maddelere dekstrotatori ve saat yelko-
vam yonuniin tersi yoniinde 9eviren maddelere de levorotatori denir (Latince'de: dexter,
sag ve laevus, sol).

5.7C Ozgiil ^evirme

Bir enantiyomer fozeltisi ifinden lsik geferken. polarlanma diizleminin 9evrilme dere-
cesi, karsila§tigi kiral molekullerin sayisina bagbdir. Elbette bu da flipiin uzunlugu ve
enantiyomerin derisjmine baghdir. Olciilen cevrilmeleri, standart temele dayah olarak
vermek icin kimyacilar, ozgiil cevirme, [a], denilen ve a§agidaki esitlikle hesaplanan
bir nicelik kullanirlar.

[aj=—r

c-l

Burada [a] = ozgiil cevirme

a = gozlenen 9evirme

c = g/mL cinsinden deri§im (veya saf 96'zuciiler i^in g mL ' olarak yogunluk

/ = desimetre cinsinden flipiin uzunlugu (1 dm = 10 cm)

Ozgiil 9evirme aynca, sicakliga ve kullamlan is,igin dalga boyuna da baglidir. Oz-
giil 9evirmeler bu degerler de dahil edilerek verilir. Bir ozgiil 9evirme asagidaki gibi ve-
rilebilir:

[a]g = + 3,12"

Bu, sodyum lambasimn D fizgisinin (A. = 589,6 nm) i§ik kaynagi olarak kullamldigi, si-
cakhgin 25°C'da tutuldugu, numunenin 1 g mL" 1 deri§imde optik9e aktif bilegik i9erdi-
gi, tiipun 1 dm oldugu ve saat yelkovam yoniinde 3,12° 'lik bir 9evrilme meydana geldigi
anlamlanna gelir.*

* £6zeltiler olfiildiigiinde ^evrilmenin biiyiikliigu foziiciiye baglidir, Kimya literatiiriinde donmelei belirti-
lirken ^oziicunun de belirtiltnesinin nedeni budur.

204 Btiliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

(fi)-2-Biitanol ve (S)-2-butanoliin ozgiil cevirmeleri a§agida verilmi§tir.

CH,

1

CH :

CH,
(/f)-2-Butanol

[a\¥ = -13,52°

QH 3

H v 1 ^.OH
C

T

CH :

CH,
(S)-2-Biitanol

[aff =+13,52°

Diizlem-polarize rjigin cevrilme yonii, genellikle, optikce aktif bile^iklerin adlarma
eklenir. Agagidaki iki enantiyomer scti bunun nasil yapildigim gosteriyor.

CH,
HOCH^ v ^H

CH,
H v I ^CH.OH

C 2 H 5

(fl)-( + )-2-Metil-l-butanol

[aff= +5,756°

CH,

CICH.^ f >H
~^C^

c : h,

(K>(-)-l-Kloro-2-metilbutan
[a]5 s = -1,64°

C,H,
(5 )■( -)-2-Metil-l-bu tanol

[a]?, ; = -5,756°

CH,

H

CH ? C1

I

CH;

(S)-( +)- 1 -Kloro-2-metilbutan
[a]? = +1,64°

Yukandaki iki enantiyomer seti onemli bir kurah da acikhyor; Enantiyomer konfi-
giirasyonlariyla onlann diizlem-polarize i§igi cevirme ybnleri [(+)veya (-)] arasmda
belirgin bir iligki yoktur.

(fl)-(+)-2-Metil-l-butanoI tie (ff)-(-)-l-kloro-2-metilbutan ayni konfigiirasyona sa-
hiptir, yani, onlar atomlannin uzayda genel dtizenlenisj yoniinden aynidir. Bununla be-
raber, duzlem-polarize i§ik diizleminin 9evrilme yonii iizerinde zit etkiye sahiptirler.

HOCH 2 v I ^H

CH,

C 2 H 5
{R H + )-2-Metil- 1 -biitanol

Ayni
konfigurasyon

CH,
CICH^T^H

C 2 H,
(RH-i-l-Kloro-2-metiIbutan

Konfigurasyon yonunden ayni oian bu bilesjkler ikinci onemli bir kurah acikhyor:
(R) ve (S) tammiyla diizlem-polarize iqigin dbnme yonii arasinda zorunlu bir ili§ki
yoktur. (fl)-2-metil-l -biitanol saga cevirirken (+), (/?)-l-kloro-2-metilbiitan sola cevir-
mektedir (-),

Bir 50k farkli dalga boylannda optii gevirme ol^iimlerine dayanan ve op-
tik gevirme dagilimi denilen bir yontem, kiral molektillerin konfigiirasyon-
lanyla ili^kilendirmek amaciyla kullanilmaktadu*. Bununla beraber optik
gevirme dagilimi tekniginin tarti§ilmasi bu kitabin kapsami di§indadtr.

5.8 Optikge Aktifligin Kaynagi 205

Asagtda (+)-karvonun konfigiirasyonu goriiliiyor. (+)-Karvon, kimyon tohumu ya- "^ Problem 5. 14

ginin ana bilesenidir ve yagm karakteristik kokusundan sorumludur. Onun enanti-

yomeri olan (-)-karvon, nane yaginin ana bile§enidir ve bunun karakteristik

kokusunu verir. Karvon enantiyomerlerinin ayni sekilde kokmamasi gergegi bu bi-

lesikleri algilayan bumndaki algiiayici kisimlann kiral oldugunu. uygun bir enanti-

yomerin kendine ozgti bir kisima uyacagini dii§iindiirur (tipki bir elin, tam uygun

§ekilde yerlesmesi ifin dogru kirallige sahip bir eldivene ihtiya§ duymasi gibi), (+)-

ve (-)-Karvonlann R ve S tammlamalarim yaptmz.

5.8 OPTIKCE AKTJFLiGlN KAYNAGI

Ayri enantiyomerler ifin gozlenen optik^e aktifligin kaynagtna iliskin tam ve kisa bir
aciklama yapmak miimkiin degildir. Yine de, akiral molekullerin bir ^ozeltisi J9inden
duzlem-polarize igik demeti gectiginde meydana gelen seylerle, kiral molekullerin bir
96zeltisi icinden duzlem-polarize 151k demetinin gegmesiyle meydana gelenlerin karsi-
lastinlmasi sonucu bu olgunun kaynaklan anlasilabilir.

Ayri ayri biitiin molekuiler, ister kiral ister akiral olsun, teorik olarak diizlem-pola-
rize 151k diizlemini hafif olarak cevirebilir. Tek bir molekiil tarafindan olu§turuIacak dbn-
menin yonii ve buyuklugii, kismen, i§ik demetiyle tam karsilastigi andaki ybnelisine
baghdir. Elbette, bir cozelti i9erisinde, tsik demetinin yolunda milyarlarca molekiil var-
dir ve herhangi bir anda bu molekiiller miimkiin olan biitun ybneltilerde bulunurlar. Or-
negin, diizlem-polarize 151k demeti akiral bir bilesik olan 2-propanol 9bzeltisinden
ge9erse, §ekil 5.13'te goriildugii gibi en azindan dogru yonlenmis, iki molekiile rastla-
yacaktir (§ekil 5.13). Ilk rastlantmin etkisiyle polarizasyon diizlemi 90k hafif olarak sa-
ga dogru donebilir. Bununla birlikte, tsik demeti cozeltiden 9ikmadan once, birincinin
tam olarak ayna goriintiisu §eklinde yonlenmi^ olan en azmdan bir 2-propanol molekii-
liine daha rastlayacaktir. Bu ikinci rastlantmm etkisi, diizlemi esjt ve zit yonde bir 9ev-

■+-H-

l|ik demeti ve
polarlanma diizlemi

.CH,

■C „ -

VOH

CH 3

(a)

CH 3

\

■+- , ■ C '

Hoy

CH,

(b)

Herhangibir
*- net donme
yok

§el<il 5.13 Duzlem-polarize lsigin bir demetinin (a) yonlenmesindeki bir 2-proponal mo-
lekiilii (akiral bir molekiil) ile ve daha sonra birincinin ayna goriiiiui.su ybnlenisindeki (b)
ikinci bir molekiille karsulasmasi, Isik demeti, bu iki kar§ila§madan polarizasyon diizlemi-
nin net bir donmesi olmaksizin ayrdtr.

206 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

/

C

CH,

OH

C 2 H 5

CR)-2-b0tanol

Donme

CH,

\

■+ C 1

Hoy

C,H 5

(5")-2-bQtanol

(mevcut degil)
(b)

Donme
kaybolmuyor

Donme

Sekil 5. 14 (a) Diizlem-polarize isik demeti belirli bir ydneli§e sahip (A)-2-biitanolle (kiral
bir molekiil) kar§ila§iyor. Bu kar§ila§ma polarlanma diizleminde hafif bir donme olu§turu-
yor. (b) Bu donmenin tain olarak kaybolmasi icin tam ayna goruntiisu olarak yonlenen ikin-
ci bir molekiile gerek var. Donme kaybolmuyor, ciinkii ilk karsilasjnanin ayna goriintiisii
olarak yonelebiiecek tek molekiil (S)-2-biitanoldur ve o da ortamda yoktur. Sonne olarak
polarlanma diizleminde net bir donme meydana gelir.

rilmeye ugratacaktir: boylece ilk donme tam olarak ortadan kalkacaktir. Bu yiizden 151k
demeti net olarak hicbir donmeye ugramayacaktir.

§ekil 5.13'te goriilen iki rastlanti icin henuz tanimladiklarrmiz, 2-propanol molekiil-
leriyle i§ik demetinin miimkun olan butun kar§ilasmalari icin de ifade edilebilir. (Jok
sayida molekul var oldugundan, belirli yonelmedeki bir molekiille olan her bir kar§ila$-
ma ig.fi, ayna goriintiisu yonelimindeki bir ba§ka molekiille olan bir kar§ila§mamn da
olacagi istatistiki olarak kesindir. Butun bu kar§ilasmalarin sonucunda, ayri ayn butun
molekiiller tarafindan meydana getirilen donmeler iptal olur ve 2-propanol, optikce ak-
tif olmayan bir molekul olarak ortaya cikar.

O zaman, kiral bir bilesigin tek enantiyomerine sahip bir cozelti icerisinden duzlem
polarize isik gectiginde durum ne olur? Saf (J?)-2-biitanol cozeltisi icerisinden diizlem-
polarize i§ik gectiginde neler olacagmi dikkate alarak bu soruyu cevaplayabiliriz. Sekil
5.14, dtizlem polarize isik demetinin (7?)-2-biitanolun bir molekuluyle miimkun kar§i-
la§malarmdan birini gosteriyor.

Duzlem polarize 151k demeti (/?)-2-biitanol cozeltisinden gectiginde, (/f)-2-biitanol
molekiiluniin verilen herhangi bir yoneliminin tam ayna goruntiisu olarak yonlenebile-
cek bir baska molekiil yoktur. Bu yonlenmeyi yapabilecek molekiiller yalnizca (5)-2-bii-
tanol molekiilleridir ve onlar da ortamda yoktur. Rastgele yonelmis, (/?)-2-butanolle isik
demetinin karsjla§ma!arimn tamami tarafindan olusmrulacak donmelerin hie biri tam ola-
rak iptal olmaz ve sonucta polarlanma diizleminde net bir donme gozlenir. (/?)-2-Buta-
nol optikge aktif olarak bulunur.

5.8A Rasemik Yapilar

Biz lgik demetini, (/?)-2-biitanol ve (5')-2-biitanolu es.it miktarda iceren bir cozelti i^eri-
sinden gecirseydik, tek bagina (/?)-2-biitanol molekiillerinden olu§mu§ cozelti igin goz-
ledigimiz polarlanma dlizlemindeki net donmeyi gozleyemeyecektik. Bu ikinci ornekte.
(S)-2-biitanoI molektilleri {7?)-2-biitanoliinku ile e§it sayida bulunacak, bir enantiyome-
rin miimkiin olan heryonelimi icin. diger bir enantiyomer molekiilii, ayna goruntiisu yo-
neliminde olacaktir. Butun donmeler tam olarak iptal olacak, enantiyomerlerin esit
kan§imini iceren bu cozelti optikce aktif olmayacaktir.

Iki enantiyomeri e§it derisimde iceren bir cozelti, rasemik yapi (rasemat veya ra-
semik karisim) olarak adlandinhr. Bir rasemik yapi, diizlem-polarize i§igi cevirmez;

5.8 Optikge Aktifligin Kaynagi 207

genellikle (±) isaretiyle gosterilir. (7?)-(-)-2-Butanol ve (S)-(+)-2-biitanolun rasemik §ek-
li a§agidaki gibi ifade edilebilir:

(±)-2-Biitanol veya (±)-CH 3 CH 2 CHOHCH 3

5.8B Rasemik Yapilar ve Enantiyomerik Fazlalik

Yalnizca bir tek enantiyomer iceren optik9e aktif madde ornegi, enantiyomerik olarak
saf veya % 1 00 enantiyomerik fazlaliga sahip olarak adlandrnlir. (S)-(+)-2-Blitanoliin
enantiyomerik olarak saf bir ornegi + 13,52°'lik ozgiil cevirme ([a]c = + 13,52°) gos-
terir. Diger taraftan, esmolar miktardan daha az (/?)-(-)-2-biitanol iceren bir (5)-(+)-2-
btitanol ornegi, + 13,52 n 'den kiictik, fakat 0°'den daha biiyiik bir ozgiil cevirme
gosterecektir. Boyle orneklerin %100'den daha az enantiyomerik fazlaliga sahip oldu-
gu soylenir. Enantiyomerik fazlalik (ef) (ing. ee) a§agidaki gibi tammlanir:

bir enantiyomcrin mol sayisi _ dieer enantiyomerin mol sayisi

% Enantiyomerik fazlalik = — x 100

iki enantiyomerin toplam mol sayisi

Enantiyomerik fazlalik optik cevirmeden hesaplanabilir:

. , , gozlenen ozeiil cevirme

% Enantiyomerik fazlalik* = — x 100

saf enantiyomerin ozgiil cevirmesi

Ornegin, 2-biitanol enantiyomerlerinin bir kansiminin + 6,76°'lik ozgiil cevirme gos-
terdigini varsayalim. Bu durumda (S)-(+)-2-biitanoliin enantiyomerik fazlahginm %50
oldugunu soyleyebiliriz.

+6,76°

% Enantiyomerik fazlalik = x 100

+ 13,52°

Bu kans,imin enantiyomerik fazlahginm %50 oldugunu soyledigimizde, bu fazla ola-
rak bulunan (+) enantiyomerin, bu kari§imm %50'sini olusturdugu, diger %50'sinin de
rasemik §ekilde oldugu anlamma gelir. %50'sinin rasemik olmasmdan dolayi, bunlar
birbirinin optik cevirmesini yok eder ve yalnizca (+) enantiyomerden olus.au kansjmin
%50'lik kismi gozlenen optik cevirmeye katkida bulunur. Bu ytizden, gozlenen cevir-
me, kan§imin yalnizca (+) enantiyomerden olusmasi durumunda beklenen donmenin
%50'si, yani yarisidir,

> Ornek Problem

Yukanda bahsedilen kan§imin gercek stereoizomerik bilesjmi nedir?

Cevap

Toplam kan§imin %50'sini, iki enantiyomerin egit miktarda bulundugu rasemik §ekil
olusturuyor. Bu nedenle, bu %50'nin yarisi (%25) (-)enantiyomer ve diger yansi (%25)
(+) enantiyomerdir. Kansimin diger %50'si de enantiyomerik fazlaliga neden olan (+)
enantiyomerdir. Sonuc olarak kari§im %75 (+) enantiyomer ve %25 (-) enantiyomer
icerir.

* Bu hesaplama yalnizca tek bir enantiyomere veya enantiyomerlerin kan$imma uygulanabilir. Kanjimda
ba§ka bile§iklerin olmasi durumunda uygulanmamalidir.

208 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Problem 5.15 > Bir 2-metil-l-biitanol numunesi (bkz. Altbolum 5.7C) + l,151°*lik bir ozgul gevii-
meye, [a]^, sahiptir. (a) Bu numunenin % enantiyomerik fazlahgi nedir? (b) Han-
gi enantiyomer fazla olarak bulunur? (R) mi, yoksa (S) mi?

5.9 KiRAL MOLEKULLERiN SENTEZLERI
5.9A Rasemik Yapilar

Qogu zaman, organik kimya laboratuvannda cali§ma sirasinda, molekulleri kiral olma-
yan reaktanlarla gercekle§tirilen tepkimeler molekulleri kiral olan iiriinlerin olusumuy-
la sonuclamr. Herhangi bir kiral etkinin (coziiciiden veya bir katalizorden gelen ) olmamasi
durumunda, boyle bir tepkimenin sonucu, bir rasemik yapmin olusumudur. Baska bir
deyi§le, uriinun kiral molekulleri enantiyomerlerin 50:5O'lik bir kansimi olarak elde edi-

lir.

2-Biitanonun nikel-katalizli hidrojenlenmesiyle 2-biitanoliin sentezi buna bir ornek-
tir. Bu tepkimede hidrojen molekiilii; gogu zaman, karbon-karbon ikili bagina katildigi
yolla karbon oksijen ikili bagina katilir (Altbolum 4.18A).

Ni

*

CH,CH-CCH, + H-H ► (±)-CH,CHXHCH

O OH

2-Biitanon Hidrojen (±)-2-Biitanol

(akiral (akiral [kiral molekiiller fakat

molekuller) molekuller) 50 : SO lik (R) ve (S ) kansimi]

Bu reaktant molekullerinin hicbiri (ne 2-butanon ne de hidrojen) kiral degildir. Oriinun
molekulleri (2-bUtanol) ise kiraldir. Bununla birlikte, iki enantiyomerin. (/?)-(-)-2-buta-
nol ve (S)-(+)-2-butanolun esk miktarda elde edilmesi nedeniyle. iiriin rasemik bir ya-
pida elde edilir.

Buna benzer tepkimeler, optikge aktif bir goziicii veya a§agida gorecegi-
miz herhangi bir enzim gibi bir kiral etkinin varliginda gercekle§tirilirse
boyle bir sonugla karsila§ilmayacaktir. Bu tepkimede kullamlan nikel ka-
talizor kiral bir etki gostermez.

§ekil 5.15, 2-biitanoliin ni?in rasemik bir yapida elde edildigini gosteriyor. Nikel ka-
talizoriin yiizeyinde adsorbe olmu§ (tutulmug) olan hidrojen, 2-biitanoIQn her iki yiize-
yine de e§it kolaylikla katilir. Bir yiizde olujan tepkime bir enantiyomeri: diger yiizde
olusan tepkime diger enantiyomeri olu§turur ve iki tepkime de ayni hizda gerceklesjr.

5.9B Enantiyose$imli Sentezler

Bir tepkime, bir enantiyomeri, onun ayna goruntiisunden daha fazla olusmracak §ekil-
de enantiyomer olusumuna yol agarsa, bu tepkimeye enantiyosec.imli denir. Bir tepki-
menin enantiyosecimli olabilmesi icin kiral bir reaktif, coziicii veya katalizbr, tepkime
iizerinde etkili olmahdtr.

Pek 50k tepkimenin enantiyosecimli oldugu dogada, kiral etki, enzim olarak adlan-
dirilan protein molekullerinden ileri gelir. Enzimler olaganiistu etkiye sahip biyolojik
katalizorlerdir. Enzimler, yalnizca diger yollarla yapilan tepkimeleri 50k hizh gercek-
lestirmekle kalmazlar, ayni zamanda tepkime iizerinde etkileyici kiral bir etki de olu§-
tururlar. Enzimler, bunu, kiral olmalan ve tepkimenin ger$eklesmesi srrasinda reaktant
molekullerinin gecici olarak baglandiklan aktif bolgeye sahip olmalan nedeniyle yapar-

5.9 Kiral MolekuIIerin Sentezleri 209

.-. f-, .,.. b «*l CH2CH3 CH^CH^***.. „ ~

4-4

*CH 3

H H

£

HO
\

' c -.-CH,CH ?

/ ^ch;

CH,"

H H

^

OH

CH,CH

C
C&3 \

§ekil 5.15 Bir nikel katalizor varhginda 2-
biitanoliin hidrojenle tepkimesi: (a) Yoluyla
olan tepkimenin hizi (b) yoluyla olana egittir.
(ff)-(-)-2-Butanol ve (S)-(+)-2-butanoi egit
miktarlarda, bir rasemat olarak olusurlar.

CH 3

CH,

I '
CH,

(«)-(-)-(2)-Butanol

CH 3

CH,

CH,

(S)-(+)-(2)-Biitanol

lar. Enzimin aktif bolgesi kiraldir ve kiral reaktant enantiyomerlerinden yalmzca bir ta-
nesi bu bolgeye tam olarak uyar ve tepkimeye girebilir.

Organik kimyacilarm enantiyose^imli tepkimeler gercekle§tirmek icin, ozelliklerin-
den yararlandigi pek 50k enzim, organik kimya laboratuvarlannda kullanilmaktadir. Bu
ama^la kullanilan enzimlerden biri lipaz diye adlandinlan enzimdir. Lipaz, esterlerin
(AltbolQm 2.1 1C) bir molekiil suyla tepkimeye girerek bir karboksilik asit ve bir alko-
le dbnii§tiigu ve hidroliz olarak adlandinlan bir tepkimeyi katalizler. (Bu, esterlerin sen-
tezlendigi bir tepkimenin tersidir.)

O O

hidroliz

R— C— O— R' + H— OH ►R— C— — H + H— O— R'

Ester Su Karboksilik Alkol

asit

Kelime olarak su tarafmdan yanlma anlamina gelen hidroliz, enzim kullanimi i$er-
meyen pek 50k yolla da laboratuvarlarda gercekle§tirilebilir. Bununla birlikte, lipaz en-
ziminin kullanimiyla yapilan hidroliz, neredeyse saf enantiyomerlerin elde edilmesine
imkan saglar. A§agidaki hidroliz, lipaz kullanimina giizel bir brnektir.

O

"OEt lipaz

H — Oil

Etil {±t-2-flororieksanoat

[{R) ve (S) sekillerinin bir

rasemati olan bir ester]

OEt

Etil (R)-(+)-2 floroheksanoat
{>99% enantiyomerik fazlalikta)

OH

+ H— O— Et

(S)-(— )-2 Floroheksanoik asit
(>69% enantiyomerik fazlalikta)

210 Bbliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Bu esterin (/?) enantiyomeri euzimin aktif tarafina uymaz ve bu nedenle etkilenmez, Es-
terin yalnizca (S) enantiyomeri, aktif tarafa uyar ve hidrolize ugrar. Bundan dolayi, tep-
kime tamamlandiktan sonra, degi§memi§ (/?)-ester, %99 enantiyomerik saflikta elde
edilebilir. Bu yontem, aynca (S)-(-) asitin %69 enantiyomerik saflikta iiretilmesi icin
de yararlidir. Dehidrojenaz olarak adlandinlan baska enzimler, Altboliim 5.9A'dakine
benzer karbonil indirgemelerinin enantiyosecimli olanlanm basarmak amaciyla kulla-
nilmaktadir. Boliim 12'de, bu konuda konusmak icin daha fazla bilgiye sahip olacagiz.

5.10 Kiral Ilaclar

Ilac endiistrisinin ve ABD Gida ve Ilac Yonetiminin en cok ilgi duydugu konulardan bi-
ri kiral ilaclarin, yani bir rasemat yerine tek bir enantiyomer iceren ila9lann, iiretim ve
satisidir.* Bazi ilaclar, yalnizca bir enantiyomer etkin madde olmasina ragmen yillar-
dan beri rasemai olarak pazarlanmaktadir. iltihap giderici bir madde olan ibuprofen (Ad-
vil, Motrin, Nuprin) boyle bir brnektir. Ibuprofenin yalnizca (5) izomeri etkindir. (R)
izomeri viicutta yavas bir §ekilde OS) izomerine dbniismesine ragmen iltihap bnleyici bir
etkiye sahip degildir; yalnizca (5) izomerlerinden olusmus bir ilac rasemata gore cok
daha hizh bir etki gosterir.

CH 3 CH 3

H 3 C— C— CH 2 — 4 /^CH— C— OH

H O

Ibuprofen

Yiiksek tansiyona karsi kullamlan bir ilag olan metildopa (Aldomet) da bu etkisini yal-
nizca (S) izomeriyle gosterir.

CH 3

CH,— C— CH— CO,H

II
SH NH :

Penisilamin

Ve, pensilaminin (S) izomeri primer kronik eklem iltihaplan icin etkili tedavi edici bir
madde olmasina ragmen, bilesigin (R) izomerinin herhangi bir tedavi edici etkisi yok-
tuT, ilstelik son derece zehirlidir.

Problem 5.16 > (a) ibuprofen, (b) metildopa ve (c) penisilaminin (S) izomerlerinin lie boyutlu
formiillerini yazmiz.

Bunlara benzer, enantiyomerleri oldukca farkli etkilere sahip cok sayida diger ilac
ornekleri vardir. Bu yuzden, enantiyomerik olarak saf ilaclann hazirlanmasi, enantiyo-
secimli sentezleri (Altboliim 5.9B) ve rasemik ilaclann ayinmmi (saf enantiyomerlere
ayirma, Altboliim 5.15) giiniimuz arastirmalarinin etkin alanlarmdan biri yapan onemli
bir etkendir.

* Omek olarak "Counting on Chiral Drugs", Chem. Eng. News 1998, 76, 83-104'e bakiniz.

*

imyasi

Dogal Olmayan Protein Enantiyomerleri

B,

1 azj proteinlerin dogada olmayan enantiyomerlerini planlayarak sentezleyen kim-
yacilar vardir. Bu proteirder, dogal L-amino asitlerin enantiyomerik sekilleri olan D-
amino asitlerden yapildiklan icin "D-proteinler" olarak adlandinkrlar. D-Proteinler,
dogal enzimlerin etkin tarafina uyacak uygun bir kirallige sahip olmadiklanndan pro-
teolitik (protein sindiren) enzimler tarafindan parcalanmaya kar§i kjsmen dayamkh-
dirlar. Bununla birlikte, D-proteinlerin kanda daha uzun bir omre sahip olmasmdan
dolayi, bu durum, olduk§a ilgi cekici imkanlar saglar. Boylece bir D-proteinin verilen
dozunun etkisi daha uzun siireli olacaktir. Bu teknoloji, giiniimiizde, ilacin etkisinin
enzimin belirli bir ayna goriintiisii §ekline bagli olmadigi fakat bozunmasimn, dogali
olmayan ayna goriintiisu seklinde bulunmak suretiyle daha yavas, olmasi istendigi pro-
tein ilaclar i9in arastinlmaktadir. Zararli superoksit radikallerini (0 2 ~) saf di§i eden
bir enzim olan superoksit dismutaz bunun bir ornegidir.

5.1 I Birden Fazla Stereomerkeze
Sahip Molekuller

§imdiye kadar inceledigimiz kiral molekiillerin hepsi yalmzca bir stereomerkez iceri-
yordu. Organik molekiillerin ?ogu, ozellikle de biyolojik a9idan onemli olanlar, birden
daha fazla stereomerkez icerirler. Ornegin kolesterol (Altboliim 23. 4B) sekiz stereomer-
keze sahiptir. (Onlan i§aretleyebilir misiniz?) Bununla birlikte, daha basit molekiillerle
baslayabiliriz. Asagida gorulen ve iki stereomerkeze sahip bir yapi olan 2,3-dibromo-

pentam gozonune alahm.

* *

'I I ' '

Br Br
2,3-Dibromopentan

Yararh bir kural, stereoizomerlerin maksimum sayisim verir: Duzgiin dortyiizlu ste-
reomerkezler nedeniyle stereoizomeri gosterebilen bilesiklerde, stereoizomerlerin top-
lam sayisi 2" 'yi asamaz, burada n, diizgiin dbrtyiizlii stereomerkezlerin toplam saymna

esittir. 2,3-Dibromopentan icin (2 2 = 4) dort stereoizomerden daha fazlasmi bekleme-
meliyiz.

Bundan sonraki isimiz bile§igin stereoizomerleri i^in uc boyutlu formulleri yazmak-
tir. Once bir stereoizomer icin ug boyutlu formiil ve daha sonra onun ayna goriintiisu-
niin formultmu yazarak ba§lanz.

1h

8 stereomerkeze sahip olan
kolesterol, teorik olarak 2 s
(256) stereoizomerik yapi-
ya sahip olabilir, fakat en-
zimler tarafindan yapilan
biyosentez yalmzca bir ste-
reoizomer olusturur.

CHj

CH 3

H<

f

Brw c -*H

t

C 2 H S

2

Uc boyutlu formulleri yazarken bazi gelenekleri izlemek yararhdir. Ornegin yapiJa-
nmizi genellikle 9aki§ik konformasyonlarda yazariz. Bunu boyle yaptigimizda 9aki§ik

Lie boyutlu formulleri yaz-
mak icin yararh bir gele-
nek.

211

212 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

konformasyonlann en kararli oldugunu ima etmek istetniyoruz, elbetteki bu konformas-
yonlar en kararli degillerdir. Daha sonra da gorecegimiz gibi, cakisik konformasyonla-
n, var olmasi halinde, simetri duzlemini tammamizi kolaylastirdigi icjn yazanz. Ayni
zamanda sayfa iizerine en uzun karbon zincirini dikey olarak yerlestiririz, bu, bizim ya-
pilari dogrudan karsdagtirmamizi saglar. Butiin bunlan yaparken, molekiiliin bir butiin
olarak donebilecegini ve oda sicakltgmda butiin birli baglar etraftnda donmelerin de
miimkiln olacagim unutmamahytz. Eger yapinin kendisinin donmesi veya birli baglarla
baglanmis gruplann donmesi, bir yapiyi bir baskasiyla caki§ir hale getirirse o zaman bu
yapilar farkli hile§ikleri temsil etmeder, bunun yerine, bunlar ayni bilesjgin iki mole-
kiilunlin farkli yonlenmelerini veya farkli konformasyonlanni temsil ederler.

1 ve 2 yapilari cakismadiklanndan, bu bilesikler farkli bilesjkleri temsil ederler. 1
ve 2 yapilari yalruzca atomlannin uzaydaki duzenlenisiyle farkhla^tiklanndan, stereoizo-
merleri temsil ederler. 1 ve 2 yapilari ayni zamanda birbirinin ayna goruntustidiir, bu
nedenle 1 ve 2 enantiyomerleri temsil ederler.

Bununla birlikte, 1 ve 2 yapilari miimkun olan tek yapi degildir. Ikisinden de farkli
olan 3 yapisini ve 3 yapisinm cakismayan ayna goruntusii olan 4 yapisim yazabilecegi-
mizi oortiriiz.

CH,

CH 3

Br*^q-*«H

HW^Br

H^f^Br

Br*4^H

C,H 5
3

C 2 H 5
4

3 ve 4 yapilari diger enantiyomer ciftine karsilik gelir. 1^1 yapilari tamamen fark-
lidir, boylece 2,3-dibromopentamn toplam dort stereoizomeri vardir. Aslinda yukanda
yaptigimiz i§, stereomerkezlerdeki iki grubun yerini birbirini izleyecek §ekilde degisti-
rerek meydana gelen miimkun yapilarin hepsini yazmaktan ibarettir. Bu noktada, baska
yapi formiillerini yazarak baska bir stereoizomer olmadigina ikna olmalisiniz. Atomla-
nn herhangi bir ba§ka diizenlenmesinde, birli baglann (veya biitiin yapinin) donmesi-
nin, burada yazdigimiz yapilarin biriyle caki§acak bir yapiya yol actigini bulacaksiniz.
Fakat daha iyisi, bunu yaparken farkli renkte kiirelerkullanarak molekuler modeller yap-
maktir.

1-4 yapilarinin temsil ettigi bilesjklerin hepsi optikce aktif bilesjklerdir. Onlann her
biri ayn olarak polarimetreye konulacak olursa optikce aktiflik gostcreceklerdir.

1 ve 2 yapilari tarafindan temsil edilen bilefikler enantiyomerlerdir. 3 ve 4 Yapila-
rinin temsil ettigi bilesikler de enantiyomerlerdir. Fakat 1 ve 3 yapilari tarafindan tem-
sil edilen bilesikler arasindaki izomerik iliski nedir?

1 ve 3*iin stereoizomerler oldugunu ve bunlann birbirinin ayna gorUntusu olmadik-
lanni gozlemleyerek bu soruyu cevaplayabiliriz. Bunlar, diastereomerltrdu. Diastere-
omerler, farkli erime noktasi ve kaynama noktasi, farkli cdziiniirluk vb. farkli fiziksel
ozelliklere sahiptirler. Bu yonden, bu diastereomerler, tipki cis- ve frans-2-biiten gibi
diastereomerik alkenlere benzerler.

QH 3

9H 3

CH 3

C**3

H*^^Br

1

Br^-^H

Br^^-H

H^-^Br

1
H^J^Bi

Br^^H

H^^Br

Br^f^H

C,H 5

1

C,H 5

2

C 2 H S

3

C 2 H 5
4

5.11 Birden Fazla Stereomerkeze Sahip Molekiiller 213

(a) 3 ve 4 enantiyomerse 1 ve 4 ne olur? (b) 2 ile 3 ve 2 ile 4 ne olur? (c) 1 ve
3'iin ayni erime noktasina sahip olmasim bekler misiniz? (d) Kaynama noktalan
ayni midir? (e) Buhar basinclan aym midir?

< Problem 5.17

5.1 IA Mezo Bilefikler

Iki stereomerkeze sahip bir yapi, daima dort stereoizomere sahip olmaz. Bazen yalruz-

ca tig izomer vardir. Bu, bazi molekiillerin stereomerkez igermesine ragmen akiral ol-

malarmdan kaynaklamr.

Bunu anlamak icin burada gosterilen 2,3-dibromobiitanin stereokimyasal formiille-

rini yazahm.

CH,

*CHBr

I
*CHBr

I
CH,

2,3-Dibromobiitan

Daha once yaptigirmz gibi, aym yolla baslayahm, Bir stereoizomerin ve onun ayna

goriintiisiinun formiiliinii yazahm.

CH, CH,

Br*

»H

Hi

i Br

H'

'Br

Br'

'H

CH,
A

CH,
B

A ve B yapisi birbiriyle caki§mazlar ve bir enantiyomer ^iftini temsil ederler.

Fakat, C yapisim (a§agiya bakiniz) ve onun ayna goriintiisu olan D'yi yazdigimizda
durum farklidir. Bu iki yapi birbiriyle gakqir. Bu demektir ki C ve D bir enantiyomer
ciftini temsil etmez. C ve D formuileri, aym bilesjgin iki farkli yonelimini temsil et-
mektedir.

CH,

H<

l Br

'Br

Br'

Bu yapi, sayfa diizlemin-
de 1 80° donduriildugun-
de C Iizerioe 5aki§abilir.

CH 3
C

CH,

C (veya D) yapisi tarafindan temsil edilen molekiil, dort farkh bagli gmba sahip diiz-
giin dortyiizlii atomlar igermesine ragmen kiral degildir. Boyle molekiiller mezo bile-
sjkler olarak adlandtrihrlar. Mezo bilefikler, akiral oimalarmdan dolayi, optikce aktif
degillerdir.

Molekiiler kiralite icin son deneme. molekiiliin bir modelini olusturmak (veya yapi-
yi yazmak) ve daha sonra model in (veya yapimn) ayna goruntusiiyle cakisip cakisma-
digini denemektir. Eger caki§iyorsa molekiil akiral, gaki§mryorsa kiraldir.

Biz §imdiye kadar C molekuluniin testini yaptik ve onun akiral oldugunu bulduk,
C'nin akiral oldugunu ba§ka bir yolla da gosterebiliriz. §ekil 5.16, C yapisimn bir si-
metri diizlemine (Altboliim 5.5) sahip oldugunu gostermektedir.

L

1

/ C \Br
CH 3 X H

|ekil 5. 1 6 mezo-2,3-
dibromobutamn simetri
diizlemi. Bu diizlem,
molekiilii, birbirinin ayna
goriintiisu olan iki
parcaya boler.

214 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

Asagidaki iki problem, onceki paragraflardaki A-D biles ikleriyle iliskilidir.

Problem 5.18 > Asagidakilerden hangileri optikce aktif olabilir?

(a) Saf A numunesi (c) Saf C numunesi

(b) Saf B numunesi (d) A ve B'nin esmolar kansimi

Problem 5.19 ► Asagida, tic bilesik i§in cakisik olmayan konformasyonda yazilmis formiiller gorii-
yorsunuz. Her bir ornekte, her bir formiiliin lemsil ettigi bilesigin hangisi (A, B ve-
ya C) oldugunu soyleyiniz.

(a) H (b) CH 3

H,<X |>Br Br^£*H

Problem 5.20 > Asagidaki bilesiklerin her birinin biitiin stereoizomerleri i?in uc boyutlu formiiller
yaziniz. Enantiyomer fiftlerini ve mezo bilesikleri i§aretleyiniz.

(a) CH3CHCICHCICH3 (d) CH 3 CHOHCH 2 CHCICH 3

(b) CH 3 CHOHCH 2 CHOHCH 3 (e) CH 3 CHBrCHFCH 3

(c) CH 2 C1CHFCHFCH 2 C1

5.1 IB Bir Stereomerkezden Daha Fazlasmi keren
Bilcfiklerin Adlandirilmasi

Eger bir bilesik bir diizgiin dortylizlii stereomerkezden daha fazlasina sahipse, her bir
merkezi ayn ayn inceler ve onun (R) mi yoksa (S) mi olduguna karar veririz. Daha son-
ra saydar kullanarak, her bir tanimlamanin hangi karbona ait oldugunu soyleriz.
2,3-Dibromobiitanin A stereomerkezini ele alin.

Br- i iH

2 C

YT k ^Br
4CH3
A
2,3-Di bromobiitan

Bu formiil, C2'ye bagh en dii§iik oncelige sahip grubun gozlemcinin uzagina yone-
lecek sekilde dondiirulmesi halinde a§agidaki gibi goriimir.

(b)

CHB1CH3

(d) H

Gozlemci

(a) Br

(R) Konfigurasyonu

5.12 Fischer tzdiisum Formiilleri 215

En yiiksek oncelikli gruptan, daha sonraki en yiiksek oncelikli gruba dogru (-Br'dan
-CHBrCH 3 ve CH-,'e) ilerleme sirasi saat yelkovani yoniindedir. Bu nedenle C2, {R)
konfigurasyonuna sahiptir.

Bu iglemi C3 ile tekrarladtgimizda C3'iin de (/?) konfigurasyonuna sahip oldugunu
bulacagiz.

CH,

I

(b) CHBr

(d) H

(a) Br

(R) Konfigurasyonu

Bu nedenle, A bilesjgi (2/?,3/?)-2,3-dibromobiitandtr.

Altbolum 5.11A'daki B ve C bilesjkleri icin 7? ve S tammlamalarim iceren isimler "^ Problem 5.21

veriniz.

Problem 5.20'ye verdiginiz cevaplar icin (R) ve (S) tammlamalarim iceren isimler ^ Problem 5.22
veriniz.

Kloramfenikol (a§agida), ozellikle tifo atesjne kar§i etkin olan, Streptomyces vene- "4 Problem 5.23
zuelae 'den izole edilen etkili bir antibiyotiktir. Bir aromatik halkaya baglanmis, bir
nitro (— N0 2 ) grubu icerdigi gosterilen ilk dogal maddedir. Kloramfenikoldeki her
iki stereomerkezin de (R) konfigurasyona sahip oldugu bilinir. Iki stereomerkezi be-
lirleyin ve kloramfenikol icin iic boyutlu bir formiil yazmiz.

HO— C— H
I
H— C— NHCOCHC1,
I

CH,OH
Kloramfenikol

5.12 Fischer Jzdusum Formulleri

§imdiye kadar, kiral molekiiller icin yapilarin yazilmasinda yalmzca He boyutlu formiil-
leri kullandik ve 22. Boliimdeki karbohidratlan inceleyinceye kadar da buna devam ede-
cegiz. Bunun nedeni, Lie boyutlu formullerin acik olmasi ve baglan kirmadigimiz siirece,
kagit iizerinde istedigimiz gibi ustalikla kullamlabilmesidir. Dahasi, bu formullerin kul-
lanimi bize (zihnimizde) molekiilii 115 boyutlu gormeyi ogretir ve bu yetenek bizim cok
i§imize yarayacaktir.

216 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Kimyacilar bazen de kiral molekullerin yapilanm Fischer izdusiun formiilleri de-
nilen iki boyutlu formiillerle gosterirler. Bu iki boyutlu formilller, yerden kazanim ve
yazim kolayhgi nedeniyle. ozellikle birden cok stereomerkezli bile§ikler icin kullams-
lidir. Basit karbohidratlann halkali olmayan sekillerini gostermek icin yaygin olarak kul-
lanilirlar. (Bkz. Ogrenme Grubu Problemleri soru 2). Fakat, bu formtillerin kullanirm
bazi kurallara kati bir baglilik gerektirir. Herhangi bir dikkatsizlikte, bu izdiisiim for-
miilleri kolaylikla yanli§ sonucjara yol acabilir.

(2R, 3/?)-2,3-Dibromobutan 15111 Fischer izdii§iim formulii agagida yazilmistir.

boyutlu
formiil

CH,
Br^,-,-*H Br-

CH,

'

H*^?"**Br H-

-H

Br
CH, -

Fischer
izdiisiim
formulii

Geleneksel olarak, Fischer izdiisiim formtilleri, biitiin gruplar karartilmis olarak ve
ana karbon zinciri yukandan a§agiya dogru uzatilarak yazilir. Dikey gizgiler kagit dtiz-
leminin arkasina dtisen (veya kagit duzleminde uzanan) baglari gosterirler. Yatay giz-
giler ise kagit diizleminden bize dogru ybnelen baglari gosterirler. Dikey ve yatay
cizgilerin kesisim noktasi, genellikle bir stereomerkez olan bir karbon atomunu goste-
rir. Fischer izdusiimiiride, kesisim noktalanndaki karbon atomlanm yazmamak suretiy-
le, molekuliin iic boyutlu gbruntiisunii belirten formulii aciklayabilecegimizi biliyoruz.
Eger karbonlar goriinseydi (Problem 5.23'teki gibi), bu formiil bir Fischer izdusiimii ol-
mayacakti ve biz molekuliin stereokimyasini anlayamayacaktik.

Fischer izdiisiimleri kullamldiginda, iki yapinin cakis,ip cakismayacagini denemek
icin, onlann kagit duzleminde 180°, ba§ka bir agida degil, donmesine izin veririz. For-
miilleri siirekli kagit diizleminde tutmahyiz ve onlann tersyiiz olmasma miisaade et-
memeliyiz.

CH, CH, CH,

Br-
H

-H

-Br

diizlemde

I

180°
ceviiin

Br-

H-

H

-*+

-Br

H-

Br-

-Br
-H

CH,

A
Aymyapi

CH,

CH,

H-
Br-

-Br
H

CH,

B

Aym degil

1 i /.(I iisii 111 I'm 111 11 hin ii yyii

tarafi iizerindeii <;evirme

A 'urn enantiyomerinin

i/diisum Irnimiliiiui

olu^turur.)

CH 3

Aym degil

1 l/diisu 111 formiilunu,yukansini

a§agiya getirecek sekilde gevirme

A 'urn enantiyomerinin i/.diisiim

formulunu olusturiir.)

Ders ogretmeniniz, Fischer izdiisumunu yapmak icin kullanacagmiz seyler hakkinda si-
ze tavsiyede bulunacaktir.

5.13 Halkah Bilesiklerde Stereoizomeri 217

5.13 HALKALI BtLESiKLERDE
STEREOiZOMERl

Siklopentan halkasimn aslmda diizlemsel olmasindan dolayi. siklopentan turevleri, hal-
kali bilesiklerde stereoizomerligi tarti§mak i^in uygun bir baslangic noktasi olu^turur.
Ornegin 1,2-dimetilsiklopentan iki stereomerkeze sahiptir vc 5. 6 ve 7 seklinde iic ste-
reoizomerik yapisi vardir.

H H

Enantiyomerler

5 6

Me Mc
Mezo hilcsiK

7

Trans bilesik, enantiyomer cifti olarak. 5 ve 6, bulunur. r/s- 1,2-dimetilsiklopentan
(7) bir mezo bile§iktir. Bu bilesik halka diizlemine dik olan bir simetri diizlemine sa-
hiptir.

Simetri diizlemi

7

(a) fra«s-l,2-Dimetilsiklopentan (5) ayna goriintiisiiyle (yani bilesik 6 ile) cakisir ■< Problem 5.24
mi? (b) c«-l,2-Dirneti]siklopentan (7), ayna goruntiisuyle cakistr mi? (c) cis-
1,2-Dimetilsiklopentari kiral bir molekiil miidiir? (d) c!j-1.2-Dimetilsiklopentan
optikce aktiflik gosterir mi? (ej 5 ve 7 arasindaki stereoizomeri k iliski nedir? (0
6 ve 7 arasindaki stereoizomerik iliski nedir?

1 ,3-Dimetilsiklopentanin biilun stereoizomerleri icin yapi formiillerini yaziniz. Eger <
varsa, enantiyomer ciftlerini ve mezo bilesikleri isaretleyiniz.

Problem 5.25

5.I3A Sikloheksan Turevleri

1,4-Dimetilsikloheksanlar 1 ,4-Dimetilsikloheksanin bir forrnuliinii inceleyecek olur-
sak dort farkh grup bagh herhangi bir diizgiin dortyiizlu atom icermedigini gorlirUz. Fa-
kat biz Altboliim 4.12'de 1,4-dimetilsikloheksanm cis-trans izomerler olarak
buluiidugunu ogrenmistik. Bu cis- ve trans yapilar (§ekil 5.17) diastereomerlerdir. Bu
bilesiklerin hicbiri kiral degildir ve bundan dolayi optikce aktiflikleri de yoktur. 1,4-Di-
metilsikloheksanin her iki cis ve trans yapismin da simetri diizlemine sahip olduguna
dikkat ediniz.

218 Boliim 5 / Stereokimya; Kiral Molekuller

fekil 5.17 1,4-Dimetilsikloheksamn
cis ve trans yapilari birbirinin diaste-
reomertdir. Her iki bilesjk de akiral-
dir.

Simetri diizlemi

/a da

ya da

Me

Me

Me

Me

H
cu-l,4-Dimetilsikloheksan

H
trans- 1 ,4-Dimetilsiklolieksan

1,3-Dimetilsikloheksanlar 1,3-Dimetilsikloheksan iki stereomerkeze sahiptir; bu ne-
denle biz dort stereoizomer bekleyebiliriz (2 2 = 4). Gercekteyse yalmzca tic tane vardir.
cis- 1,3-Dimetilsikloheksan bir simetri diizlemine sahiptir (§ekil 5.18) ve kiral degildir.
trans- 1,3 Dimetilsikloheksan, bir simetri diizlemine sahip degildir ve bir enantiyomer
cifti olarak bulunur (§ekil 5.19). trans- 1,3-Dimetilsikloheksan enantiyomerlerinin mo-
dellerini yapmak isteyebilirsiniz. Bunu yaparak bu molekullerin. list iiste konulmalari
halinde veya bir enantiyomerin halka devrilmesine ugradiktan sonra cakismayacaklan-
na ikna olabilirsiniz.

§ekil 5.18 «s-l,.3-Dimetilsikloheksan bir
simetri diizlemine sahiptir ve bu nedenle
akiraldir.

Simetri cliiztemi

Me

ya da

Me

§ekil 5.19 w"ans-l,2-Dimetilsiklo-
heksan, bir simetri diizlemine sahip
degildir ve bir enantiyomer cifti
olarak bulunur. Burada gosterilen
iki yapi (a ve b) iist iiste konulduk-
lannda (akismazlar, iki yapimn
halka devrilmesiyle de cakisma
saglanmaz. (c) (6)'nin basitlestiril-
mis bir gosterimi.

Me Me

(a)

(b)

(simetri dii/kini
vok)

to

5.14 Steromerkeze Bagli Hifbir Bagm Kinlmadigi Tepkimeler Yardmiiyla Konfigiirasyonlan ili§kilendirme 219

Me Me

Me

Me

(")

m

§ekil 5.20 frans-l,2-DimetiIsiklolieksan, bir
simetri diizlemine saliip degildir ve bir enan-
tiyomer gifti olarak bulunur (a ve b). [(a) ve
{b) icin en kararli konformasyonlari yazdi-
gimiza dikkat ediniz. (a) ve (ii)'nin ikisinin de
halka devrilmesi her iki metil grubunun aksi-
yal olmasina neden olacaktir.]

1,2-DimetilsikloheksanIar 1,2-DimetilsikIoheksan da iki stereomerkeze sahiptir ve biz
yine dort stereomerkez bekleyebiliriz. Dort tane vardir, fakat biz yalnizca tic stereoizo-
meri izole edebiliTsiniz. /ra«j-l,2-dimetilsikloheksan (Sekil 5.20) bir enantiyomer cifti
olarak mevcuttur. Onun molekulii bir simetri diizlemine sahip degildir.

c/j-l,2-Dimetilsikloheksanda durum biraz daha kans,iktir. §ekil 5.21'de gosterilen
iki konformasyonel yapiyi, (c) ve (d)'y\ dikkate alirsak bu iki ayna goriintiisii yapinin
ayni olmadigini goriiriiz. ikisi de bir simetri diizlemine sahip degildir ve her biri kiral
bir molekuldiir,/a/:af bu yapilar halka devrUmesiyle birbirine doniisebilirler. Bu neden-
le, bu iki yapi enantiyomerleri gostermelerine ragmen, oda sicakhginda, hatta oda si-
cakhgmin altmda hizh olarak birbirine donu§tliklerinden dolayi aynlamazlar. Onlar
basitce, aym bilesigin farkh konformasyonlanm temsil ederler. Sonucta, (c) ve (d) bir-
birine doniisen rasemik bir yapidan olusur, (c) ve (d) Konfigiirasyonel stereoizomerler
olmayip konformasyonel stereoizomerlerdir. Bu, 1,2-dimetilsikloheksamn oda sicakh-
ginda izole edilebilir yalnizca uc, izomeri oldugu anlamina gelir.

1^

Bunu modellerle kendinizi
kamtlamalisimz.

Me

Me

Me

Me

§ekil 5.21 t/'i-l,2-Dimetilsikloheksan
lu/.li bir $ekilde birbirine donusen iki san-
dalye konformasyonu (c) ve (d) halinde
bulunur.

CO

(d)

Ajagidakilerin her birinin biitiin izomerleri icin formuller yaziniz. Varsa, enantiyo- <
mer ciftlerini ve akiral bile§ikleri tammlayiniz.

(a) l-Bromo-2-klorosikloheksan (c) l-Bromo-4-klorosikloheksan

(b) l-Bromo-3-klorosikIoheksan

Problem 5.26

Problem 5,26'ya verdiginiz cevaplarda, her bir bilegik icin (R—S) tanimlanmasini *<
yapimz.

Problem 5.27

5.14 Stereomerkeze Bagli Hicbir Bagin
klrilmadigi tepkimeler yardimiyla

KONFJGURASYONLARI il_i§Kil_ENDiRME

Bir tepkime, stereomerkeze bagli hicbir bagin kinlmadigi tarzda gerceklesiyorsa,

uriin, reaktanttaki gibi stereomerkezin etrafindaki gruplann ayni genel konfigiirasyonu-
na sahip olmak zorundadir. Boyle bir tepkimenin, konflgiirasyon korunumuyla yu-
riidiigu ifade edilir. (S)-(-)-(2)-Metil-l biitanol deri§ik hidroklorik asitle lsitildiginda
meydana gelen ornek bir tepkimeyi goz online almiz.

220 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Ayni konfigiirasyon

CH, , CH 3

.p^CHT-run m v^i w 11 ™ -(^-

I ' I

CH, CH 2

H*^i--CH,-]-OH + H— CI ► Hfc^ rJ -CH 2 — CI +H— OH

CH 3 CH,

{S|-(-t-2-M«il-I-biilanol (S)-( + )-l-Kloro-2-metilbulaii

[«lg = -5,756" t*ig = +1.64°

— OH grubu — CI ile yer degi^tirdiginden, tepkimede alkolun CH 2 — OH baginin kinl-
masi gerektigini gormek i^in, tepkimenin tam olarak nasi] gerceklestigini bilmemize su
anda gerek yoktur. Ba§ka baglann kinlmasini varsaymak icin de herhangi bir neden yok-
tur. (Altbolum 1 1.13'te bu tepkimenin nasi! olu§tugunu inceleyecegiz.) Stereomerkeze
bagli hicbir bag kmlmadigindan. tepkime. konfigiirasyon korunumuyla gercekle§meli
ve tepkime tiriinii, reaktantin sahip oldugu gibi, stereomerkezin etrafindaki gruplann
aym konfigiirasyonuna sahip olmahdir. Bu iki bile§igin aym konfigiirasyona sahip ol-
dugunu soylemekle, basitce, bu iki bile§ikteki kar$ila§tinlabilir ve benzer gruplann ste-
reomerkez etrafindaki uzayda ayni bagil konumlari i§gal ettiklerini belirtmek istiyoruz.
(Bu ornekte — CH 2 OH grubu ve CH 2 C1 kar§ila§tirilabilirler ve her iki bile§ikte de aym
bagil konumlan kaplarlar; diger biitiin graplar aymdir ve aym konumlari i§gal ederler.)
Bu ornekte, (RS) tanimlamasi degismezken [reaktant ve uriinun her ikisi de (5)],
optik cevirme yonunun degistigine dikkat ediniz [reaktant (-), iiriin (+)]. Tepkime, kon-
figurasyon korunumuyla yiiriidiigiinde her iki olayin da ayni olmasi gerekmez. Sonraki
boliimde konfigtirasyonun aym kaldigi ve optik cevirme yonunun de degi§medigi tep-
kime orneklerini gorecegiz. A§agidaki tepkime, konfigiirasyon korunumuyla ilerleyen,
fakat (R-S) taniminda degi§iklik iceren bir ornektir.

CH 2 -j-Br CH 2 4-H

H V ^>*OH Zn.H*(-ZnBr,) HvlykOH

C "' — ^ c

konfigiirasyon korunumu |

CH, CH,

I ~ I

CH, CH,

(ff)-l-Bromo-2-butanol (S)-2-Biitanol

Bu ornekte, reaktantin — CH 2 Br grubunun, uriindeki — CH, grubuna doniisjnesi ne-
deniyle (RS) tanimi da degismektedir ( — CH 2 Br grubu, — CH 2 CH 3 'e gore daha yiik-
sek oncelige ve — CH, grubu da — CH 2 CH 3 grubuna gore daha diisuk oncelige sahiptir.)

5.I4A Bagil ve Mutlak Konfigurasyonlar

Stereomerkeze bagli hicbir bagin kinlmadigi tepkimeler kiral molekiillerin konfigiiras-
yonlanm iliskilendirmede yararlidir. Yani, bazi bile§iklerin. ayni bagil konfigiirasyo-
na sahip oldugunu gostermemize imkan tamrlar. Biraz once bahsettigimiz orneklerin
her birinde. tepkime uriinleri, reaktantlar gibi ayni bagil konfigiirasyonlara sahiptir.

1951'den once kiral molekiillerin yalnizca bagil konfigurasyonlan biliniyordu, Da-
ha once hie kimse herhangi bir kiral molekiilde gercek uzaysal dtizenlenmenin ne oldu-

5.14 Steromerkeze Bagh Hifbir Bagm Kmlmadigi Tepkimeler Yardimiyla Konfigiirasyonlan iliskilendirme 221

gunu kesin olarak gostermeyi ba§aramamt§ti. Baska bir deyisle, hie kimse optikce aktif
bir bile§igin mutlak konfigiirasyonunu belirleyememi§ti.

Kiral molekullerin konfigiirasyonlan, bilinen stereokimyasal tepkimeler sayesinde
birbirleriyle ili^kilendiriliyordu. Biiti'm konfigiirasyonlan, daha onceden keyfi olarak stan-
dart olarak secilmis tek bir bilesikle ili§kilendirmek igin giris_imler de yapildi. Bu stan-
dart bile§ik gliseraldehitti,

CH

♦CHOH

CH 2 OH

Gliseraldehit

Gliseraldehit molekiilleri diizgun dortyiizlii bir stereomerkeze sahiptir; bu nedenle,
gliseraldehit, bir enantiyomer cifti olarak bulunur.

?

C— H
H*- c --»OH

?

ve

C— H

HO*^.-*H

CH,OH
(A)-G[iseraldehit

CH.OH
(S)-Gliseraldehit

Eski sistemde, konfigurasyonlan belirtmek i<jin (/O-gliseraldehit, D-glise-
raldehit olarak ve (5)-gliseraldehit de L-gliseraldehit olarak adlandinliyor-
du. Bu adlandirma sistemi biyokimyada hala yaygm olarak kullanilmaktadir.

Bir gliseraldehit enantiyomeri saga ceviren (+) ve digeri elbette sola ceviren (-)'dir.
1951 'den once, hangi konfigiirasyonun hangi enantiyomere ait olduguna kimse emin
olamryordu. Kimyacilar, keyfi olarak (+) enantiyomere R konfigurasyonunu tahsis et-
meye karar verdiler. Daha sonra, baska molekullerin konfigurasyonlan, bilinen stereo-
kimyasal tepkimeler yardimiyla, bir gliseraldehit enantiyomeriyle veya diger
enantiyomerle ilis,kilendirildi.

Omegin (-)-laktik asitin konfigurasyonu, a§agidaki tepkime zinciri yardimiyla (+)
gliseraldehitle ili§kilendirildi.

Bu bag
kiriliviir

( - )-3-Bromo-2-hidroksi-
propanoik asit

222 Boltim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

Bu tepkimelerin hepsinin stereokimyasi bilinmektedir. Stereomerkezlerdeki baglann (krr-

miziyla gosterilen) herhangi birinin kinlmamasi nedeniyle, tepkimelerin hepsi konfigu-

rasyon korunumu ile yiirur. Eger (+)-gliseraldehitin konfigiirasyonu asagidaki gibi

varsayilusa:

li
CH

CH,OH
(RH +)-Gliseraldehit

o zaman, (-) laktik asitin konfigiirasyonu §oyle olacaktir:

C— OH

H*^ c ^*OH

1
CH,

-

■

(RH -(-Laktik asit

Problem 5.28 > (-)-Gliseraldehitin konfigurasyonuyla (+)-laktik asiti iliskilendiren. yukandakine
benzer bir sentezde baslangic bilesigi, iiriin ve biitiin ara iiriinler icin tic boyutlu for-
miilleri yaziruz. Her bir bilesigin dogru olarak (R)-(S) ve {+)-(-) tanimlamasim ya-
piniz.

(-)-Gliseraldehitin konfigiirasyonu da bilinen stereokimyasal tepkimeler yardimiyla
(+)-tartarik asitle iliskilendirildi.

CO,H

HO^?^H

C0 2 H
(+)-Tartarik asit

195 l'de Hollanda Utrech Universitesi, van't Hoff Laboratuvannin miidurii J. M. Bij-
voet, X-ismlari kiriniminin ozel bir teknigini kullanarak (-t-)-tartarik asitin yukanda gos-
terilen mutlak konfrgurasyona sahip oldugunu gostermeyi ba§ardi. Bu, (+)- ve
(-)-gliseraldehit konfigiirasyonlanmn orijinal keyfi isaretlerinin de dogru oldugu anla-
mina geliyordu. Bu, bir giiseraldehit enantiyomeri veya digeriyle daha onceden iliski-
lendirilmi§ olan bilesiklerin hepsinin konfigiirasyonlannin simdi kesinlik kazandigi ve
bunlarin artik mutlak konfigiirasyonlar oldugu anlamina da gelmekteydi.

Problem 5,29 > (R)-l-Dotero-2-metilbutam nasil sentezlersiniz? [Ipucu: Altboliim 5,7C'deki 1-klo-
ro-2-metilbutanin enantiyomerlerinden birini baslangic maddesi olarak ele ahmz]

5.15 Enantiyomerlerin Aynlmasi: Yanlma 223

5.15 ENANTiYOMERLERlN AYRILMASI: YARILMA

§imdiye kadar optikce aktif bile§ikler ve rasemik yapilar hakkinda onemli bir soruyu
cevapsiz biraktik: Enantiyomerler nasil aynhrlar? Enantiyomerler, aym kaynama nok-
tasina ve siradan coziiciiler igerisinde aym cozunurliige sahiptirler. Sonucta, kristallen-
dirme ve damitma gibi. organik bilesjiklerin aymminda kullamlan geleneksel yontemler,
rasemik yapiya uygulandigi zaman basansiz olur.

5. ISA Enantiyomerlerin Aynlmasinda Pasteur Yontemi

Louis Pasteuriin 1848'de tartarik asit tuzlanmn rasemik seklini ayirmasi, enantiyomerlik
olarak adlandmlan bir olgunun kesfine yol acti. Bundan dolayi, Pasteur, 50k defa
stereokimya alanimn kurucusu olarak goriiltir.

(+)-Tartarik asit sarap Qretiminin yan iiriinlerinden biridir (dogada, bir kiral mole-
kiiliin genellikle bir enantiyomeri sentczlenir). Pasteur, bir kimyasal fabrika sahibinden
tartarik asitin rasemik bir numunesini elde etmisti. Arastirmalan sirasinda, Pasteur, ra-
semik tartarik asidin sodyum amonyum tuzunun kristal yapismi incelemeye basladi. tki
tip kristalin oldugu dikkatini cekti. Bunlardan biri, daha once kesfedilmis olan ve saga
ceviren oldugu gosterilen (+)-tartarik asidin sodyum amonyum tuzunun kristalleriyle ay-
mydi. Diger tip kristaller, birinci tipin gahsmayan ayna goriintuleriydiler. Kristallerin
her iki tipi de gercekten kiraldiler. Pasteur, bir cimbiz ve biiyiitec kullanarak kristalle-
rin iki tipini ayirdi, onlan su icinde cozdii ve cozeltileri bir polarimetreye koydu. Birin-
ci tip kristallerin cozeltisi saga cevirendi ve kristallerin. simdiye kadar bilinen
(+) -tartarik asitin sodyum amonyum tuzuyla aym oldugu goriiliiyordu. ikinci tip kris-
tallerin cozeltisi, diizlem polarize lsjgi e§it miktarda fakat tarn zit yonde ddndiiren bir
sola cevirendi. ikinci tip kristaller (-)-tartarik asitin sodyum amonyum tuzuydular. Kris-
tallerin kiralligi, kristaller cozelti icerisinde cozunduklerinden. kendiliginden kaybolu-
y or fakat oplikge aktiflik siiriiyordu. Bu nedenle, Pasteur, molekiillerin kendilerinin kiral
olmasi gerektigi sonucuna vardi.

Pasteur'iin enantiyomeri igi kesfi ve tartarik asitin iki seklinin optikce aktifliginin,
molekiillerin kendilerinin ozelligi oldugunu gostermesi, 1874'te, van't Hoff ve Le Bel'in
karbonun diizgiin dortyiizlii yapismi one siirmesine onciiliik etti.

Ne yazik ki, 90k az organik bilesik, (+) ve (-)-tartarik asit tuzlannda oldugu gibi ki-
ral kristaller verir. Organik bilesiklerin 90k azi tartarik asidin sodyum amonyum tuzu-
nun kristalleri gibi, gorunur kirallikte ve (aynlrms. enantiyomerler igeren) ayn kristaller
halinde kristallenirler. Bu nedenle Pasteur'iin yontemi enantiyomerlerin aynlabilmesi
icin genel uygulanabilirlige saliip degildir.

5, 1 SB Enantiyomerlerin Yanlmasi i^in Ge^erli Yontemler

Enantiyomerleri ayirmak i§in en yararli isjemlerden biri, rasemik yapiyi diger bir bile-
sigin tek enantiyomeriyle tepkimeye sokmaktir. Bu i§lem, bir rasemik yapiyi bir dias-
tereomerler kansirmna cevirir, ve diastereomerlerin farkli erime noktasi, farkli
kaynama noktasi, farkli cozuniirliige sahip olmalari nedcni vie, diastereomerler ge-
leneksel yollarla aynlabilirler. Diastereomerik yeniden kristallendirme boyle bir is-
lemdir, Bunun nasil yapildigini Altboliim 20.3E'de gorecegiz. Diger bir yontem
enzimlerle ayirmadir, bu sekilde, enzim, rasemik yapidaki enantiyomerlerden birini se-
cimli olarak baska bir bilesige doniistiiriir ve daha sonra tepkimeye girmemis enantiyo-
mer ve yeni bile§ik aynlir. Altbolum 5.9B'de lipazla gerceklestirilen tepkime boyle bir
ayirma ornegidir. Kiral ortam kullamlarak yapdan kromatografi de enantiyomerlerin ay-

224 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekuller

nlmasi i^in yaygin olarak kultamlir. Bu yaklasjm diger kromatgorafi ce§itlerinde oldu-
gu kadar yiiksek performans sivi kromatografisinde (HFLC) de uygulanir. Rasemik ka-
nsimin molekiilleriyle kiral kromatografi ortami arasindaki diastereomerik etkilesmeler,
rasemat enantiyomerlerinin, kromatografi aygitinda farkli hizda ta§inmasina neden olur.
Daha sonra enantiyomerler, kromatografi aygitmdan cikarken toplanirlar. (Bkz. "Enan-
tiyomerlerin HPLC Yanlmasinin Kimyasi", Altboliirn 20.3)

5.16 Karbondan Ba§ka Stereomerkez

JCEREN BlLE§iKLER

Kendisine dort farkli grup baglanmis. diizgiin dbrtyiizlii bir atom, bir stereomerkezdir.
Burada gosterilenler, molekulleri karbondan ba§ka stereomerkez iceren bile§iklerin ge-
nel formiilleridir. Silisyum ve germanyum, karbonla periyodik gizelgenin aym grubun-
dadirlar. Karbonun yaptigi gibi bu elementlerde diizgiin dortyuzlu bile§ikler olusmrarlar.
Silisyum, germanyum ve azot bile§iklerinde, dort farkli grup merkez atomun etrafina
yerle§tiginde molekuller kiraldir ve ilke olarak enantiyomerler ayrilabilir. Dort gruptan
birinin, bag yapmayan elektron cifti oldugu diger fonksiyonel gruplann bazi brnekleri-
ne benzeyen siilfoksitler de kiraldir. Fakat aminler icin bu soz konusu degildir (Altboliirn
20.2B).

8, §i fi R

R 4-Si^ R 2 R4-Ge^ R 2 R.*^***. .„,,S^ ,

I I I x- R > i °-

R 3 R 3 R 3 R 2

5.17 Dort Farkli Gruplu Duzgun Dortyuzlu
BiR Atoma Sahjp Olmayan

Kiral Molekuller

Eger bir molekul ayna goruntiisiiyle cakismiyorsa kiraldir. Dort farkli grup bagli duz-
gun dortyuzlu bir atomun varhgi, bir molekiile kirallik kazandirabilen durumlardan yal-
nizca biridLr. Kars,ilas,abilecegimiz kiral molekullerin biiyiik bir kismi boyle
stereomerkezlere sahiptir. Fakat boyle olmayan pek cok kiral molekul de bilinmektedir.
1,3-Dikloroallen bunun bir ornegidir.

Allenler, molekulleri asagidaki gibi ardi§ik ikili bag ta|iyan bile§iklerdir.

\ /■

C=C=C

/ \

Allenlerin n bag diizlemleri birbirine diktir.

R'

n Baglannm bu geometrisi, uc, karbonlara bagli gruplann birbirine dik diizlemlerde yer
aimasina, bu da uc karbon atomlarinda farkli substitiientler tasiyan allenlerin kiral olma-
sina yol agar (§ekil 5.22). (Allenler, cis-trans izomerligi gostermezler.)

Sekil 5.22 1,3-Dikloroallenin enantiyomerik ge> H

killeri. Bu iki molekul, birbirinin lakismayan ay- c=c=c

CI

- C1

na goriintiisudiir ve bu nedenle kiraldir. Bununla

birlikte, allenler dort farkli grup baglanmi§ bir

atoma sahip degildirler. Ayna

H

CI

Ek Problemler 225

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Stereokimya

Izomerler

Yapi Izomerleri

Stereoizomerler

Kirallik

Kiral molekiil

Enantiyomerler

Diastereomerler

Akiral molekiil

Stereoroerkez

Simetri diizlemi

Konfigiirasyon

Rasemik yapi (rasemat veya rasemik kansiml

Mezo bilc.sik

Fischer izdusuin formiilleri

Enantiyosecimli tepkime

Yarilma

A 1 1 bo I u tiller 5.1, 5.4
Altboliimler 1.13B, 5.1
Altbolumler 1.3A, 4.2, 5.1
Altboliimler 5.1, 5.13
Altbolumler 5.2, 5.3, 5.5
Altbolum 5.2

Altboliimler 5.1, 5.2, 5.6, 5.7, 5.15
Altboliim 5.1
Altbolumler 5.2, 5.11
Altbolumler 5.2, 5.11, 5.16
Altbolumler 5.5, 5.11A
Altbolumler 5.6, 5.14
Altbolumler 5.8A, B
Altbolum 5.1 1A
Altboliim 5.12
Altbolum 5.9B
Altbolum 5.15

5.30 A§agidakilerden hangileri kiraldir ve bu nedenle bir enantiyomer cifti olarak bu-
lunabilir?

(a) 1,3-Diklorobiitan (e) 2-Bromobisiklo[1.1.0]biitan

(b) 1 ,2-Dibromopropan (f) 2-Florobisiklo[2.2.2]oktan

(c) 1,5-Dikloropentan (g) 2-Klorobisiklo[2.1.l]heksan

(d) 3-Etilpentan (h) 5-Klorobisiklo[2.1.1]heksan

5.31 (a) Enantiyomerik yapilarda bulunabilmesi icin bir alkan (sikloalkan degil) kac
karbon atomuna sahip olmahdrr? (b) Karbon atomlannin en az sayida oldugu
bu iki enantiyomer seti icin dogru adlan yaziniz,

5.32

5.33

5.34

EK PROBLEMLER

(a) 2,2-DiklorobisikIo[2.2.1]heptamn yapisini yaziniz. (b) Bu bilegik kac tane
stereomerkez iceriyor? (c) 2" Kurahna gore kac. tane stereoizomer tahmin
edersiniz? (d) 2,2-Diklorobisiklo[2.2.1]heptan icin yalnizca bir enantiyomer
gifti mumkiindur. Aciklayimz.

(R,R)-, (SJS)- ve (/?,S)-2,3-Diklorobiitan icjn Newman izdu§um formiilleri a§agi-
da goriilmektedir. (a) Hangi formiil, hangisinindir? (b) Hangi formtil bir
mezo bilefigidir?

Bu kitabin beraberinde
verilen CD, metne uygun
bir bilgisayar molekiiler
model stereokimyasi
ornekler seti ieermektedir.

CH q

H-

CI

CH 3

CH,

CI

H

H

H

CI

CI

CI

CI

H

H

CH 3
A

CH 3
B

CH,
C

A§agidaki §iklann her biri icin uygun formiilleri yaziniz. (a) Sikloheksanin
yapi izomeri olan halkali bir molekiil, (b) C 6 H !2 formiiliinde, bir halka iceren
ve birbirinin enantiyomeri olan molektiller, (c) C 6 H 12 formiiliinde, bir halka
iceren ve birbirinin diastereomeri olan molektiller, (d) C 6 H I2 formiiliinde,

Yildizla i§aretlenmi§ problemler "jbziitmesi daha zor olan problem ler'dir.

226 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

halka icermeyen ve birbirinin enantiyomeri olan molekiiller, (e) C 6 H ]2
formiilirnde, halka icermeyen ve birbirinin diastereomeri olan molekiiller.

5.35 A§agidaki yapi ciftlerini gozoniine almiz. Enantiyomerler, diastereomerler, yapi
izomerleri veya ayni bile§igin iki molekulii §eklinde tanimlayarak onlar
arasindaki ili§kiyi belirleyiniz.

CH,
(a) H-rj-Br

ve

H«

CH 3

-Br

(c)

H*^?^"CH 3

H«

F
CH 3

-Br

(e)

H*^Y^F

CH,

H

(g)

L£H 3
Br

CH 3
(b) H-^ c --Br ve

CH,

H-

*Br

(d)

H i^CH,

F

CH,

H
Br-~ C --CH,

F*^9^H

CH 3

-c^

CH,

(f) H^ c — Br ve

CH,

CH,
H^^H

CH,Br

(h)

CI

i^ pz a • cr \^ - pn

Cl CI

CI CI

(j)

Cl Cl

Ek Problemler 227

XI

xa

(o)

(p)

(q)

5.36

5.37

5.39

5.40

ve

CI

CI

GL XI

a

ve

Cl
H,

CI

\

.Br

c=c=c

Br H

c=c=c

/ \

H Br

5.38

Asagidaki bilegiklerin her birinin tahmin edilen stereokimyasini tarti§iniz,

(a) C1CH=C=C=CHC1 (c) C1CH=C=C=CC1 2

(b) CH 2 =C=C=CHC1

Dort dimetilsiklopropan izomeri vardir. (a) Bu izomerler igin iic boyutlu for-
miiller yaziniz. (b) Hangi izomerler kiraldir? (c) Bu izomerlerin her birinin 1
moltinii iceren bir kan§im, basit bir gaz kromatografisine verilse, kac kisim
elde edilir ve her kisimda hangi bile§ikler bulunur? (d) Bu kisimlardan
kac tanesi optikce aktif olur?

(Bu problemi cozmek icin model kullammz.) (a) rran*-l,2-Dietilsikloheksanin
en kararh konformasyonu icin konformasyonel bir yapi ve onun ayna goriintii-
sunii yazmiz. (b) Bu iki molekiil cakisir mi? (c) Onlar bir halka "devrilmesiy-
le" birbirine donu§iir mii? (d) (a) §ikkindaki islemi ds-l,2-dietilsikloheksan
igin tekrarlayiniz. (e) Bu molekiiller caki§irlar mi? (f) Ordar birbirine doniise-
bilir mi?

(Bu problemi cozmek if in model kullanmiz.) (a) fraflj-l,2-Dietilsikloheksanin
en kararh konformasyonu icjn konformasyonel bir yapi ve onun ayna
gbruntiisiinii yaziniz. (b) Bu yapilar cakisn mi? (e) Onlar enantiyomerleri mi
temsil ederler? (d) trans- 1 ,2-Dietilsikloheksan bir stereoizomere sahip midir, ve
eger oyleyse, bu stereoizomer nedir? (e) Bu stereoizomer kiral midir?

(Bu problemi cozmek icin model kullammz.) 1 ,3-Dietilsikloheksanin stereoizo-
merlerinin hepsi icin konformasyonel yapilan yaziniz. Enantiyomer ciftlerini ve
varsa mezo bilesjklerini is,aretleyiniz.

*5.41 Tartarik asit [H0 2 CCH(OH)CH(OH)C0 2 H], stereokimya tarihinde onemli bir bi-
le§ik olmufjtur. Tartarik asitin dogal olarak bulunan iki §ekli optikce aktif degil-
dir. Bir yapi 206°C, diger yapi 140°C olan erime noktasina sahiptir. Erime nok-
tasi 206°C olan aktif olmayan tartarik asit, tartarik asitin optikce aktif olan ve
aym erime noktasina sahip (170°C) iki §ekline aynlabilmektedir. Optikge aktif
tartarik asitlerden biri [oc]"= +12°, digeri [a]j, 5 = -12° dzgiil cevirmeye sahiptir.
Diger aktif olmayan tartarik asiti optikce aktif bilesiklere ayirmak icin yapilan
biitiin giri§imler basansiz olmustur. (a) 140°C erime noktasma sahip tartarik
asitin tic boyutlu yapisim yaziniz. (b) Erime noktasi 170°C tartarik asitler icin
miimkiin yapilar nelerdir? (c) (b) Jjikkmdaki tartarik asitlerin hangisinin pozi-
tif fevirmeye ve hangisinin negatif gevirmeye sahip oldugundan emin olabilirmi-
siniz? (d) Erime noktasi 206°C olan tartarik asit seklinin yapisi nedir?

228 Boliim 5 / Stereokimya: Kiral Molekiiller

*5.42 (a) Saf bir X stereoizomerinin 589,6 nm'de ve 25°C'da 1,0 dm'lik tup icerisin-
de 0,1 g/mL derisimindeki sulu cozeltisinin gozlenen cevirmesi -30°'dir. Bu
sicaklikta maddenin ozgiil cevirmesi, [a] D , nedir? Hesaplayiniz.

(b) Aym kosullarda fakat 0,050 g/mL derisimdeki bir X cozeltisi, +165° cevirme
gostermektedir. Bunun nasi! olabilecegini diistinuniiz? X stereoizomeri icin
[aJu'yi yeniden hesaplaymiz.

(c) Yalmzca tek bir deri§imde incelenen bir maddenin optik cevirmesi 0° ise tarn
olarak akiral oldugu soylenebilir mi? Yoksa rasemik midir?

*5.43 Eger iki veya daha fazla stereornerkeze sahip saf bir madde numunesinin gozle-
nen cevirmesi 0° ise, o bir rasemat olabilir. Saf bir stereoizomer olabilir mi? Onun
saf bir enantiyomer olmasi da miimkun mtidiir?

*5.44 Bilinmeyen bir Y maddesi C 3 H 6 2 molekiil formulune sahiptir. Bu madde, kir-
mizi otesi isimada 3200-3500 cm ' bolgesinde sogurma yapan bir fonksiyonel
gruba sahiptir (saf sivi yani "katkisiz" olarak incelendiginde) ve 1620-1780 cm -1
bolgesinde hicbir sogurma gostermemektedir. Y yapisindaki karbon atomlannin
hicbirine birden cok oksijen atomu baglanmarrustir ve Y, iki (yalmzca iki) ste-
reoizomerik yapi gdsteriyor. Y'nin bu sekillerinin yapilari nelerdir?

1. Streptomisin, ozellikle penisiline dayamkli bakterilere kar§i yararli bir antibiyotik-
tir. Streptomisinin yapisi Altbbliim 22.17'de gosterilmektedir.
(a) Streptomisinin yapisindaki stereomerkezlerin hepsini belirleyiniz.

6 G REN ME GRUBU (W Streptomisindeki her bir stereomerkezin konfigurasyonu icin uygun (/?) veya (S)
PROBLEMLERI tammini yapiniz.

2. D-Galaktitol galaktosemia hastaliginda uretilen toksLk maddelerden biridir. D-Ga-
laktitoliin yuksek diizeyde birikimi katarakt olusumuna neden olur. D-Galaktitol icin
Fischer izdiisiimii a§agidadir.

HO-
HO-

H"

CH 2 OH
-OH

H
H

-OH

CH,OH

(a) D-Galaktitol icin iic boyutlu bir yapi ciziniz.

(b) D-Galaktitoliin ayna gortintusunii ciziniz ve Fischer izdusum formulunu yaziniz.

(c) D-Galaktitol ve onun ayna goruntiisii arasindaki stereokimyasal iliski nedir?

Kortizon, adrenal korteksten izole edilen dogal bir steroittir. iltihap onleyici ozellik-
lere sahiptir ve cesitli rahatsizhklan tedavi amaciyla kullanihr (ornegin yaygin deri
hastahklan icin). Kortizonun yapisi Altboliim 23.4D'de gosterilmektedir.

(a) Kortizondaki stereomerkezlerin hepsini isaretleyiniz.

(b) Kortizondaki her bir stereomerkezin konfigurasyonu icin uygun (/?)- veya (S) ta-
nimnn yapiniz.

iyonik Tepkimeler-Alkii Halojenurlerin

Nukleofilik Yer Degi§tirme ve

Ayrilma Tepkimeleri

Organik Kimya lie Bakteri Hiicre
Duvarlannin Par?a!anmasi

Tabiatin miikemmel kimyacilan olan enzimler, canlilarda meydana gelen pek 50k tep-
kimeleri katalizlerler. Enzimler genetik bilginin aki§i olan metabolik tepkimeleri ve bi-
yolojik yapiyi saglayan molekiillerin sentezlerini katalizlerler. Enfeksiyon ve hastahklara
kar§i savunmamiza yardim ederler. Enzimle gercekle§en pek 50k tepkimenin mekaniz-
masi aydinlatilmi§ olmasma ragmen, canh organizmalannda gercekle§en enzim tepki-
melerinin ancak 50k azinin mekanizmasi bilinmektedir. Bununla birlikte, enzimler
tarafindan katalizlenen turn tepkimelerin, kimyasal etkinlik mantigma uygun olarak ger-
cekle§tigi kabul edilir. Enzim tepkimeierinin mekanizmalan, temelde organik kimyada
ogrendigimiz tepkimelerinkine benzer. Lizozimin etkisi buna Smek gosterilebilir.

229

Lizozim, burun akintisinda bulunan ve bakteri duvarlanm parcalamak suretiyle enfek-
siyonla savasan bir enzimdir. Lizozim, bakteri hiicre duvarlannin molekiileryapisi igin-
de am yiiklu kararsiz bir karbon ara iirunii (karbokatyon olarak adlandinlan) olu§turan
bir mekanizma kullamr. Lizozim, kendi yapisindaki eksi yiiklii bir kismi bu karbokat-
yona vererek onu kararli kilar. Bu etkilesim, hiicre duvarinm yanlmasmi kolaylastinr,
fakat lizozimin kendisi, hiicre duvarmdaki karbokatyon ara iiruniine baglanmaz. Karbo-
katyon ara iirunlerinin olu§umu, bir 90k organik kimya tepkimesinde onemli bir basa-
makttr. Bu tepkimelerden biri de tek molekullii niikleofilik yer degistirme (S N 1) olarak
adlandinlir ve mekanizmasini bu boliimde inceleyecegimiz onemli tepkimelerden biri-
dir. (Altboliim 24.10'da lizozim mekanizmasini yeniden aynntili olarak gorecegiz.)

6.1 Giris.

6.2 Organik
Halojeniirierin Fiziksel
Ozellikleri

6.3 Niikleofilik Yer
Degistirme Tepkimeleri

6.4 Niikleofiller

6.5 Aynlan Gruplar

6.6 Niikleofilik Yer
Degistirme Tepkimesinin
Kinetigi: S N 2 Tepkimesi

6.7 S N 2 Tepkimesinin
Mekanizmasi

6.8 Gecjs Hali Teorisi:
Serbest Enerji
Diyagramlari

6.9 S N 2
Tepkimelerinin
Stereokimyasi

6.10 Hidroksit iyonu He
ter-Biitil Kloriiriin
Tepkimesi: S N 1
Tepkimesi

6.11 S N I Tepkimesinin
Mekanizmasi

6.12 Karbokatyonlar

6.13 s N i

Tepkimelerinin
Stereokimyasi

6.14 S N 1 ve S N 2
Tepkimelerinin Hizlanni
Etkileyen Etkenler

6.15 Organik Sentezler:
S N 2 Tepkimeleri lie
Fonksiyonel Grup
Doniisumleri

6.16 Alkil

Halojeniirierin Ayrilma
Tepkimeleri

6.17 E2 Tepkimesi

6.18 E2 Tepkimesi

6.19 Ayrilmaya karsj
Yer Degistirme

230

6.1 GiRis

Alkil halojentiriin halojen atomu .vp'-melezles.mis bir karbon atomuna baghdir. Bu yiiz-
den, karbon atomu etrafindaki gruplann duzenlenmesi genellikle diizgiin dortyiizludur.
Halojen atomlannin karbondan daha elektronefatif olmalan nedeniyle, alkil halojeniir-
ierin karbon-halojen bagi kutupla§mi§tir (polarlanmigtir); karbon atomu kismi bir arti
yiik, halojen atomu da kismi bir eksi ytik ta§ir.

\s+ 8-

"/"

-x

Periyodik cizelgede yukandan asagiya dogru inildildiginde, halojen atomunun bii-
yiikliigii artar: flor atomu en kiiciik ve iyot atomu ise en buyiiktiir. Sonuc olarak, peri-
yodik cizelgede a§agiya dogru indikc.e karbon-halojen baginin uzunlugu da artar (Qizelge
6.1).

Laboratuvarda ve endiistride alkil halojeniirler, nispeten apolar olan bilesikler icin
cozLicii olarak, ve pek cok bilesigin sentezi icjn de cikis maddeleri olarak kullarulirlar.
Bu boliimde ogrenecegimiz gibi, bir alkil halojenurtin halojen atomu kolayhkla baska
bir grupla yer degistirebilir ve bir karbon zinciri uzerindeki bir halojen atomunun var-
ligt, ayni zamanda bize, bir coklu bag elde etme imkani da sunar.

Yapisinda s/r-melezlesmis. karbona bagh bir halojen atomu olan bilesikler vinilik
halojeniirler veya fenil halojeniirler olarak adlandinhrlar. CH 2 : =CHC1 bilesiginin yay-
gin adi vinil klorurdur ve CH 2 =CH — grubuna yaygin olarak vinil grubu denir. Bu
yiizden, vinilik halojeniir, genel bir terimdir ve yapisinda baska bir karbonla ikili bag
yapan bir karbon atomuna bagli olarak bir halojen atomu iceren bilesikler icjin de kuL
lanilir. Fenil halojeniirler, halojen atomunun bir benzen halkasma bagli oldugu bilesik-
lerdir (Altboliim 2.5B). Fenil halojeniirler, daha sonra inceleyecegimiz ve aril
halojeniirler olarak adlandinlan oldukga genis bir bilesjk grubunun iginde yer akr.

\

/

<D^

X

Bir vinilik halojeniir Bir fenil halojeniir ya da aril halojeniir

Alkil halojenurlerle birlikte bu bilesjkler, basitc^e organik halojeniirler veya orga-
nohalojen bilesikleri olarak bilinen genis bir bilesik grubu olustururlar. Daha sonra og-
Cizelge 6.1 Karbon-Halojen Bag
Uzunluklari

Bag

Bag Uzunlugu (A)

CH^F

1,39

CH3-CI

1.78

CH 3 -Br

1,93

CH3-I

2,14

6.3 Niikleofilik Yer De|i§tirme Tepkimeleri 231

renecegimiz gibi vinilik ve aril halojenurlerin kimyasi, alkil halojeniirlerden oldukca fark-
lidir ve bu boliimde biz dikkatimizin ^ogunu alkil halojeniirler tizerinde toplayacagiz.

6.2 ORGANiK.HALOJENURLERIN
FiZlKSEL OZELLiKLERi

Alkil ve aril halojenurlerin cogu, su igerisinde 50k kiiciik bir goziinurliige sahiptir, fa-
kal tahmin edebilecegimiz gibi, birbiri ile ve kismen apolar olar diger coziiculerle kari-
sabilirler. Diklorometan (CH 2 C1 2 , metilen kloriir olarak da adlandmhr), triklorometan
(CHCI3, kloroform olarak da adlandinlir) ve tetraklorometan (CC1 4 , karbon tetraklortir
olarak da adlandmhr), genellikle apolar ve orta derecede polar bilesjkler igin coziicii
olarak kullamlirlar. CHCI3 ve CC1 4 dahi! pek 50k kloroalkan birikebilen bir zehirlilige
sahiptir ve kanser yapicidir, bundan dolayi ceker ocak icerisinde ve biiyiik bir dikkatle
kullanilmahdir.

Metil iyodiir (kn 42°C) oda sicakhginda ve 1 atm basincta sivi olan tek monohalo-
metandir. Etil bromiir (kn 38"C) ve etil iyodiirtin (kn 72"C) ikisi de sividir, fakat etil klo-
riir (kn I3 D C) bir gazdir. Propil Worthier, bromiirler ve iyodiirlerin hepsi sividir. Genelde
daha fazla karbonlu alkil kloriir, bromiir ve iyodiirlerin hepsi sividir ve benzer molekiil
kiitleli alkanlannkine yakm kaynama noktalarina sahiptir.

Bununla birlikte, polifloroalkanlar genelin disinda dii§iik kaynama noktasina sahip-
tirler (Altboliim 2.14D). Heksafloroetan [C 2 F 6 ], dekamnkine [C 10 H 22 ) yakm molekiil kiit-
lesine sahip olmasina ragmen 90k daha diisiik sicakhkta kaynar, (dekan, mk = 1 14, kn
174"C; heksafloroetan, mk = 138, kn 174 n C).

(pizelge 6.2 50k kullantlan bazi organik halojenurlerin fiziksel ozelliklerini goster-
mektedir.
£izelge 6.2 Organik Halojeniirler

Floriir

Kloriir

Bromiir

ivod

ir

Grup

kn (»C)

Yogunluk
(g mL')

kn CC)

Yogunluk
(g mL-')

kn ("CI

Yogunluk
(g mL')

knCC)

Yogunluk

(g mL 1 )

Metil

-78,4

0,84 ""

-23,8

0,92-"

3,6

1,73"

42,5

2,28 2n

Etil

-37,7

0,72 2 "

13,1

0,91"

38,4

1,46 2 "

72

1,95-"

Propil

-2,5

0,78'

46,6

0,89 2 "

70,8

1,35 2 "

102

1.74 20

Izopropil

-9,4

0,72 i£ '

34

0.86 2 "

59,4

l,31 ffl

89,4

1,70™

Butil

32

0,7 8-"

78,4

0.89 2 "

101

1.27 2 "

130

1,61™

jflt-Biitil

68

0,87 2 "

91,2

1,26 2 "

120

1,60 2 "

tzobiitil

69

0,87 2 "

91

1 ,26*"

119

1,60 2 "

ter- Butil

12

0.75' 2

51

0,84 2 "

73,3

1.22 2 "

100 boz"

1,57"

Pentil

62

0,79 2 "

108,2

0,88 2 "

129,6

1.22 2 "

155 74 "

1,52"

Neopentil

84,4

0,87 2 "

105

1 ,20-"

127 boz"

1,53"

CH 2 =CH—

-72

0,68' s

-13,9

0,9 1 3 "

16

1,52"

56

2,04 2 "

CH 2 =CHCH 2

-3

45

0.94 2 "

70

1,40 2 "

102-103

1 ,84 22

C 6 H 5 -

85

1,02"

132

1,10 2 "

155

1.52 2 "

189

1,82™

C 6 H 5 CH 2

140

1 ,02 2?

179

1,10 25

201

1,44-

93"'

L,73 a

" boz, "bozunur"un kisaitmasi olarak kullanjlmijtir.

6.3 NOKLEOFiLiK Yer Degj^tjrme Tepkjmelerj

Asagida verilen genel tepkimeye benzer birgok tepkime vardir.

Nu=" + R— X: ► R— Nu + :X:~

Niikleufil

+

Alkil halojeniir
(substrat)

Uriin

Halojeniir

ivonu

232 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojentirlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

Altboliim 6.15'te biyolojik
niikleofilik yer degi§tirme
tepkimeleriyle ilgili ornek-
ler gorecegiz,

^

Bu boliimde renkli olarak
yazilmi§ tepkimelerde niik-
leofili belirtmek icin
kirmizi, aynlan grubu
belirtmek icin mavi kul-
lanacagiz,

Asagida bazi omekler verilmistir:

HO:" + CH 3 — CI

CH, — OH+ :C1:

CH,0:- + CH 3 CH 2 — Br= ► CH,CH-,— OCH, + :Br:

:'i- + CH 3 CH 2 CH 2 — Cl= ► CH,CH,CH 2 — 1= + =CI:

Bu tip bir tepkimede, ortakla§iImamis bir elektron ciftine sahip bir ttir olan niikle-
ofil, bir alkil halojeniir (substrat) ile bir haiojen siibstituentiyle yer degistirmek iizere
tepkimeye girer. Bir yer degigtirme tepkimesi meydana gelir ve aynlan grup olarak ad-
landinlan haiojen siibstitiienti, bir halojeniir iyonu olarak cikar. Boyle bir yer degistir-
me tepkimesi, bir niikleofil tarafindan baslaiildigi icin. niikleofilik yer degigtirme
tepkimesi olarak adlandinhr.

Niikleofilik yer degistirme tepkimelerinde, substrain karbon-halojen bagi heteioli-
tik olarak kirihr ve niikleofilin artaklasilmamis elektron cifti, karbon atomunabagh ye-
ni bir bag olusturmak uzere kullarultr.

Aynlan grup

Niikleofil ._/

+ R|:X: ■

Heterolitik

karilma

buradan olur

Nu:R+ :Xs"

Bu boliimde daha sonra cevaplandiracagimiz sorulardan birisi de sudur: Karbon ha-
iojen bagi ne zaman kirilir? Karbon haiojen bagimn kinlmasiyla niikleofil ve karbon
arasindaki bag olusumu ayni anda mi olur?

X:

Nu = R + :X:

Nu = - + R-X- ► Nu R

Yoksa. once karbon-halojen bagi mi kinlir?

R:X= ►R + + :X:-

Ve daha sonra

Nu=" -!-R + ► Nu:R

tepkimesi mi olur? Bu sorunun cevabmm, esas olarak alkil halojenuriin yapisina bagh
oldugunu gorecegiz.

6.4 NUKLEOFiLLER

Niikleofil. arti merkez arayan bir reaktiftir. (Niikleofil kelimesi, atomun arti kismi olan
nucleus ile, seven anlamina gelen Yunancn phi los kelimesinden gelir.) Bir niikleofil al-
kil halojeniir ile tepkimeye girdiginde. niikleofilin aradigi arti merkez, haiojen atomu
tasiyan karbon atomudur. Elektronegatif haiojen, karbon-halojen bagi elektronlanni ken-
di yoniine dogm cektiginden, karbon atomu kismi bir arti yiik tasir (Altboliim 2.4).

^

Altboliim 3.2C'deki "Zit
Yiiklerin Cekimi"ni
yeniden inceleyebilirsiniz.

Biirast, niikleofilin
aradigi arti
merkezdir.

Elektronegatif haiojen,
C — X bagim polarize eder.

6.5 Aynlan Gruplar 233

Nukleofil, en azmdan ortaklasilmamis bir elektron cifti iceren bir eksi iyon veya notr
bir molekiildiir. Ornegin, hidroksit iyonu ve su molekiillerinin her ikisi de alkil haloje-
niirlerle alkolleri olusturmak iizere tepkimeye girerler. Bu tepkimelerde hidroksit iyonu
ve su molekLilleri nukleofil olarak davramrlar.

Bir Alkil Halojeniiriin Hidroksit iyonu He Niikleofilik Yer Degigtirmesi if in Genet Bir Tepkime

H— = - + R — X — ► H— O— R + : X=-
Nukleofil Alkil Halojeniir Alkol Aynlan grup

Bir Alkil Halojeniiriin Su He Niikleofilik Yer Degi§tirme$i iqin Genel Bir Tepkime

H— 6- +R— X: ► H— O^R + :X = -

I I

H H

Nukleofil Alkil Alkiloksonyum

Halojeniir iyonu

H,0 *

H— O— R + H,6 + + !X"

En son tepkimede ilk iiriin bir alkiloksonyum iyonudur, R — O — H, ve bu iyon da-

H
ha sonra bir alkol olusturmak iizere protonunu bir su molekiiliine verir.

A§agidaki tepkimeleri net iyonik tepkimeler olarak yazimz ve her bir tepkimede niik- "^ Problem 6.1
leofil, substrat ve aynlan grubu gosteriniz.

(a) CH 3 I + CH,CH 2 ONa — ► CH 3 OCH 2 CH 3 + Nal

(b) Nal + CH 3 CH,Br ► CH 3 CH 2 I + NaBr

(c) 2 CH 3 OH + (CH 3 ) 3 CC1 ► (CH 3 ),COCH 3 + CH 3 OH 2 + + CP

(d) CH 3 CH 2 CH 2 Br + NaCN ► CH 3 CH,CH,CN + NaBr

(e) C 5 H 5 CH,Br + 2 NH 3 — ► C fi H s CH 2 NH 2 + NH 4 Br

6.5 Ayrilan Gruplar

Niikleofilik yer degistirme tepkimelerinde substrat olarak yalnizca alkil halojenurler rol
almazlar. Aym sekilde tepkime verebilen baska bilesikleri de daha sonra gorecegiz. Niik-
leofilik yer degistirme tepkimelerinde substrat olarak rol alabilmek icin molekiiliin iyi
bir aynlan gruba sahip olmasi gerekir. Alkil halojeniirlerde aynlan grup, halojeniir iyo-
nu olarak aynlan bir halojen siibstitiientidir. SUbstituentin iyi bir ayrilan grup olabil-
mesi iqin, aynldtginda kararli hale gelebilmesi, zayif bazik iizellikte bir molekiil veya
iyon olmasi gerekir (Bunun nicin boyle oldugunu Altboliim 6. ME'de gorecegiz.) Ha-
lojeniir iyonlan, nispeten kararli ve 90k zayif bazik ozellikte olmalan nedeniyle iyi ay-
rilan gruplardir. Baska gruplar da iyi aynlan grup olarak davranabilir. Aynlan gruplar
L ile [L, Ingilizce "leaving" kelimesinin ilk harfi] gosterilerek niikleofilik yer degistir-
me tepkimeleri daha genel bir esitlikle yazilabilir.

Nu:- +R— L ►R— Nu + : L~

ya da

Nu: + R— l ►R— Nu + + : L"

234 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Nukleofilik Yer De|i§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

Ozel Ornekler

HO:" + CH,— CI ► CH, — OH + =C1:-

H,N = + CH,— Br: ► CH, NH,+ 4- =Br-

Daha sonra, substrat formal yiikiiniin pozitif oldugu ve asagidakine benzer §ekilde
yiiriiyen tepkimeleri gorecegiz.

Nu: + R— L- ► R— Nu + +L

Bu durumda, aynlan grup bir elektron ciftiyle koptugundan, formal yilkii sifir olacaktir.
Ozel Ornekler

CH,— 6= +CH,— 6— H ►CH,— O— CH, + 6— H

■ I ~ I I

H H H H

Mekanizmalan hakkinda bir seyler bildigimiz takdirde, niikleofilik yer degi§tirme tep-
kimeleri daha iyi anlasUabilir ve daha yararli olur. Bir niikleofil, aynlan grubun yerini
nasil alir? Tepkime tek bir adimda mi olur, yoksa birden fazla basamakta mi gercekle-
§ir? Cok basamakli tepkimelerde ne tip ara iiriinler olusur? Hangi basamak hizli, hangi
basamak yavasjir? Bu sorulara cevap vermek icin, bu kimyasal tepkimelerin hizlan hak-
kinda bazi seyleri bilmemiz gerekir.

6.6 BiR NUKLEOFiUK YER DEGi$TJRME

TEPKiMESiNiN KiNETiGh S N 2 TepkImesi

Bir tepkimenin hizinm nasil alculdiigiinii anlamak icin gercek bir brnegi, sulu cbzelti-
de metil kloriir ile hidroksit iyonu arasmda meydana gelen tepkimeyi ele alahm.

CH 3 — CI + OH" -f^CH,— OH + II

Metil klorur, suda fazla coziinmemesine ragmen, cbzunihiugii kinetik inceleme yap-
ma imkani verecek yeterliliktedir. Sulu cozeltiye sodyum hidroksit ilave edilerek hid-
roksit iyonu olu§turulabilir. Tepkime hizlannin sicakliga bagli oldugu bilindiginden,
tepkime belirli bir sicakhkta gercekle§tirilir (Altboliim 6.8).

Tepkime hizi. deneysel olarak. cbzelti icerisindeki metil klorur veya hidroksit iyo-
nunun tukenme hizi olclllerek yapilabilecegi gibi, cbzelti igerisinde metanol veya klo-
riir iyonunun olu$ma hizi olciilerek de yapilabilir. Bu ol^iimlerin herhangi birini, tepkime
basjadiktan kisa bir sure sonra, tepkime kan§imindan kiicuk bir brnek alarak ve CH 3 C1
veya OH - ya da CH,OH veya Ch derisimlerini analiz ederek yapabiliriz. Bizim burada
ilgilendigimiz. batslangiq hizlan olacaktir: ciinkii zaman gectikce reaktantlann deri§im-
leri de degifecektir. Reaktantlann ba§langic derisimlerini de bildigimizden (ciinku co-
zeltiyi hazirlarken olcmustiik), cbzelti icindeki reaktantlann harcanma hizlanni veya
cbzelti icinde iirunlerin olu§um hizlanni hesaplamak kolay olacaktir.

Sicakhgi ayni tutup reaktantlann ba§langic derisimlerini degi§tirerek bunun gibi bir-
kac deney daha yapihr. Cizelge 6.3 elde edilen bazi sonuclan gostermektedir.

Deney sonuclan incelendiginde. tepkime hizinin metil klorur deri§imine ve hidrok-
sit iyonu derisjmine bagli oldugu goruliir. 2. Deneyde, metil kloriir deri§imini iki kati-

6.7 S N 2 Tepkimesinin Mekanizmasi 235

£izelge 6.3 60°C da CH 3 CI ile OH-
Tepkimesinin Hiz incelemesi

Deney

Basjan gi$

IS a ski n sic

Basjangig Hizi

Numarasi

[CH 3 C1]

[OH-]

[mol L-l s- 1 ]

1

0,0010

1.0

4,9 X 10- 7

2

0,0020

1,0

9,8 x 10 '

3

0,0010

2,0

9,8 X 10- 7

4

0,0020

2,0

19,6 X 10 7

na gikardigimizda. hiz da iki kat artmaktadir. 3. Deneyde, hidroksit iyonu deri§imini iki
katina cikardigirmzda, hiz da iki katma cjkmaktadir. 4. Deneyde ise her iki deri§imi iki
katina gikardigimizda, hiz da bunun ussii kadar, yard dort kat artmaktadir.
Bu sonuclar, bir oranti ile ifade edilebilir:

Hiz a [CH3CI] [OH "]

Bu orantiya, hiz sabiti olarak adlandmlan bir oranti sabiti (k) dahil edilmek suretiyle,
a§agidaki e§itlik yazilabilir.

Hiz = jt[CH 3 Cl] [OH"]

Bu sicakhkta, bu tepkime icin hiz sabitini, k = 4,9 X lO^ 1 L mol "' s~' olarak buluruz. (Ken-
diniz de hesaplama yaparak bunun dogrulugunu kanitlayiniz.)

Bu tepkimeye toplam ikinci dereceden tepkime denir*. Bundan dolayi mantiksal
olarak, (epkimenin olmasi igin bir metil kloriir molekulii ve bir hidroksit iyonunun bir-
biriyle qarpismasi gerektigi sonucu gikanlabilir. Bu tepkimenin iki molekiillii (bimo-
lekiiler) oldugunu da soyleyebiliriz. (Iki molekiillii, hizin olculdiigii basamakta iki tiirtin
yer aldigi anlamina gelir.) Bu tip bir tepkimeye, S N 2 tepkimesi denir. S N 2, Siibstitiis-
yon (yer degistirme), Niikleofilik. iki molekiillii anlamina gelir.

6.7 S N 2 TEPKiMESlNiN MEKANiZMASI

S N 2 Tepkimesi icin — 1937'de Edward D. Hughes ve Sir Christopher Ingold tarafindan
teklif edilen — bir modern mekanizma a§agida verilmiftir.

I — Karjrtbaglayici
orbital

o

i-o— O

Bagiayici

orbital

Bu mekanizmaya gore, nukleofil, aynlan grubu ta§iyan karbona arka taraftan; yani,
aynlan grubun tarn zit yoniinden yakla§ir. Niikleofilin elektron ciftini bulunduran orbi- London University Colle-

ge'den Ingold (yukarida)
ve Hughes bu alanin oncii-

leridir. Giiniimiizdeki nuk-

* Genelde bir tepkimenin toplam derecesi, hiz e§itligindeki a ve b iislerinin toplamma e§ittir. leofilik yer degistirme ve

Hiz = k[A]" [B] h ayrilma tepkimeleri anlayi-

Omegin, ba§ka bir tepkimede §oyle bulmu§sak, §1, onlann caligmalanmn

Hiz = ATA] 2 [B] olu§turdugu temel iizerine

o zaman biz bu tepkimenin LA] ya gore ikinci dereceden, [B] ye gore birinci dereceden ve toplam olarak *

iiciincu dereceden oldugunu soyleyecegiz.

236 Boliim 6 / lyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

S^2 Tepkimelerinde
Orbitaller

.S N 2 Mekanizmasi

tal, aynlan grubu tasiyan karbon atomunun bo§ (karsitbaglayici) orbitali ile ortii§meye
ba§lar. Tepkime ilerlerken, niikleofil ve karbon atomu arasindaki bag giiclenir, karbon
atomu ile aynlan grup arasindaki bag zayiflar. Bu olurken, karbon atomunun konfigii-
rasyonu da icerden di§anya dogru cikar yani tersine doner* (devrilir) ve aynlan grup
disan itilir. Niikleofil ile karbon atomu arasmda bag olusumu, aynlan gnipla karbon ato-
mu arasindaki bagin kinlmasi icin gerekli enerjinin cogunu saglar. Biz bu mekanizma^
yi, agagidaki "S^2 Tepkimesi fgin Bir Mekanizma" kutusunda gosterildigi §ekilde, metil
kloru'r ve hidroksit iyonu ile gosterebiliriz.

S N 2 Tepkimesi icin Hughes-Ingold mekanizmasi yalruzca bir basamak icerir. Her-
hangi bir ara iiriin yoktur. Tepkime, geci§ hali denilen ve atomlann kararsiz bir diizen-
lenmesinin olus_umuyla yiirur.

Gecis, hali, atomlann kisa siireli bir diizenlenmesidir ve niikleofil ile aynlan grubun
her ikisi de ataga ugramis_ karbon alomuna kismi olarak baglidir. Gecis, halinin hem niik-
leofil (omegin, bir hidroksit iyonu) hem de substratin (ornegin, metil klortiriin bir mo-
lekiilu) her ikisini birden ihtiva etmesi nedeniyle. bu mekanizma, ikinci derece tepkime
kinetigi gozlememize neden olur. (Ciinkii, bag olu^umu ve bag kinlmasi tek bir geci§
halinde ve aym anda meydana gelir, S N .2 tepkimesi uyumht tepkime olarak adlandmlan
tepkimelerin bir ornegidir.)

Geci§ hali son derece kisa siireli bir otu§umdur, Molekiiler bir titre§im icin gerekli
sure olan 10 -12 saniye gibi kisa bir stirede olur. Bir kimyasal tepkimede geci§ halinin ya-
pi ve enerjisi oldukca onemlidir. Bu yiizden bu konuya Altboliim 6.8'de yeniden done-
cegiz.

S N 2 Tepkimesi igin Bir Mekanizmasi

Tepkime:

Mekanizma:

HO + CH3CI

CH 3 OH + CI"

•• -^J& 6+ /V •-
H— (): C— CM

/ "

H

Negatif hidroksit
iyonu, elektron cifiiiii.

kismi pu/itif olan

karbon alomuna arka

taraftan iter. Klor,

elektron ctftiyle beraber,

bagli oldugu karbondan

ayrdmaya basjar.

It

HH

t- ■■ V ■■ s-
H— O — C —CM

H

(..wis hali

(iecis halinde, oksijenle

karbon atomu arasindaki

bag kismen nlusimis ve

karbon ile klor arasmdaki

bag kisnien ksrilimstir.

Karbon atomunun
konfigiirasyonu tersine
gevrilmeye basjamistir.

-►H— O-

H
->H .-
C + CM

\
H

Sinidi, oksijen ile karbon
atomu arasmdaki bag

olusmiis ve klor

jirilimslir. Karhonun

konfigiirasyonu tersine

ceyrilmistir.

* Buna benzeyen tepkimelerde aynlan grubu ta§iyan karbonun devrildigi ile ilgili kamtlar Hughes ve Ingold'un
1937'deki bu konuyla ilgili yaptiklan yayindan (makalelerinden) daha onceki yillarda elde edilmi^tir. Boyle
bir devrilmenin ilk gozlemi LitvanyaJi bir kimyaci olan Paul Walden tarafindan 1896 'da yapildi ve bu tiir
devrilmeler onun amsina Walden devrilmesi olarak adlandinlir. S N 2 Tepkimelerinin bu yonunii, Altboliim
6.9'da inceleyecegiz.

6.8 Gecis Hali Teorisi: Serbest Enerji Diyagramlari 237

6.8 Ge^is HALi TEORisi: Serbest

ENERji DiYAGRAMLARI

Serbest enerji degisimi negatif (eksi) olan tepkimelere eksergonik, serbest enerji degi-
sjmi pozitif (arti) olan tepkimelere endergonik tepkime denir. Sulu cozeltide metil klo-
rur ile hidroksit iyonu arasmda yuriiyen tepkime son derece eksergoniktir: 60°C'da (333
K), AG =- 100 kJ mol 1 . (Tepkime aym zamanda eksotermiktir, AH° = -75 kJ mol"'.)

ch 3 — a + OH" — ► CH 3 — OH + cr

Tepkime iq'm denge sabiti son derece buyuktiir:

AG° denge = -2,303 RT log K deags

-AG°

AG° = - 100 kJ mol" 1

log*.

dense

2,303 RT

log AT,

-( - lOOkJmol')

denge

2,303 X 0,00831 kJ K" 1 mol-' X 333 K

log^dcnge = 15,7

ffdaage = 5 < 0x 10 ' s

Bu kadar btiyiik bir denge sabiti, tepkimenin tamamlanacagi anlamina gelir.

Serbest enerji degisjminin eksi olmasi nedeniyle, enerji terimi acisindan tepkimenin
tepe a§agi gidecegini soyleyebiliriz. Tepkime urunleri, reaktantlara gore daha dii§iik ser-
best enerji diizeyindedir.

Bununla birlikte, eger bir tepkimede kovalent bag kinliyorsa, tepe asagi gitme-
den once, reaktantlann enerjilerinin ilk once yukari dogru cikmasi gerektigini gbs-
teren onemli deneysel bulgular vardir. Bu durum, tepkimenin eksergonik olmasi halinde
bile gecerlidir.

Biz bunu, tepkimeye giren parcaciklann serbest enerjisini, tepkime koordinatma kar-
si ijaretleyerek grafiksel olarak gosterebiliriz. Boyle bir grafik §ekil 6.1'de verilmekte-
dir. Genellestirilmis bir S N 2 tepkimesi ornek olarak secilmistir.

Tepkime koordinati, tepkimenin ilerlemesini olcen bir niceliktir. Bu koordinat, re-
aktantlar iiriinlere dbniisurken, bag diizenleri ve bag uzunluklannda olusmasi gereken
degisiklikleri gosterir. Bu ornekte, tepkime ilerlerken Y- Z mesafesi uzadigmdan, Y-Z
mesafesi tepkime koordinati olarak kullanilabildi.

§eklimizde (§ekil 6.1), reaktantlar ile uriinler arasinda var olan enerji engelini go-
rebiliriz. Bu engelin, reaktantlann seviyesinden yiiksekligi (mol ba§ma kilojul cinsinden)
serbest aktifle§me enerjisi. AG*, olarak adlandinlir.

Gecis hali

Serbest aktiflesme
enerjisi

Sekil 6. 1 Negatif bir AG" ile meydana
gelen vaisavimsal bir S N 2 tepkimesi icin
serbest enerji diyagrami.

Tepkime koordinati

238 Boliim 6 / iyonik Tepktmeler-Alkil Halojentirlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

§ekil 6.2 Pozitif bir AG" ile meydana
gelen varsayimsal bir S N 2 tepkimesi ijin
serbest enerji diyagrami.

Gecij hali

Tepkime kc

Enerji tepesinin doruk noktasi ge^ig haline aittir. Reaktantlarla geqis hali ara-
smdaki serbest enerji farki , serbest aktiflesme enerjisi, AG* dir. Reaktantlarla iiriinler
arasuidaki serbest enerji farki tepkime serbest enerjisi, AC dir. Bizim omegimiz icin,
uriinlerin serbest enerji diizeyi reaktantlara gore daha dUgilktur. Bir benzetme ile. ener-
ji vadisindeki reaktantlann, uriinlerin bulundugu daha dtisuk enerji vadisine ula§mak
icin, bir enerji tepesini (gecis, halini) gecmek zorunda olduklanni soyleyebiliriz.

Eger kovalent bagin kinldigi tepkime. pozitif serbest enerji ile yiiriirse (§ekil 6.2),
serbest aktifle§me enerjisi yine olacaktir. Yani, iiriinler reaktantlardan daha biiyiik bir
serbest enerjiye sahipse, gecis, hali daha da ytiksek serbest enerjiye sahip olacaktir. (AG',
AG°'a gore daha biiyiik olacaktir.) Baska bir deyimle. yukan giden (endergonik) bir
tepkimede. daha da ytiksek olan enerji tepesi. reaktantlann bulundugu vadi ile iirunle-
rin bulundugu daha ytiksek vadi seviyesinin arasinda yer akr.

Bir tepkimenin toplam serbest enerji degisimi, entalpi ve entropi bi1e§en-
lerini icerdigi gibi (Altboliim 3.9),

AG" = AH" - TAS"

serbest aktiflesme enerjisi de benzer bile§enlere sahiptir.

AG* = AH*- TAS"

Aktiflesme entalpisi (AW), reaktantlarla geci§ halinin bag encrjileri ara-
smdaki farktir. Aktiflesme entalpisi aslinda, ge£i§ hali i^-in gerekli reak-
tantlan bir araya getirmek ve baglann ktsmT olarak kinlmasim saglamak
ijin gerekli enerjidir. Bu enerjinin bir miktan, kismen olu§mu§ baglar sa-
yesinde saglanabilir. Aktiflesme entropisi (AS*), reaktantlarla geyi^ hali ara-
sindaki entropi farkidir. Bir cok tepkimenin gereeklegebilmesi icin
reaktantlann uzayda uygun §ekilde yonlenmeferi gerekir. (Omegin. S N 2 tep-
kimesi icin reaktantlann uygun konumlarda olmasi gerekir.) Bu ozel yone-
lim ihtiyaci, ge^ halinin reakiamlara gore daha diizenli ve AS f 'nin eksi
olacagi anlamina gelir. Daha diizenli gecis, halinde, AS 7 daha eksi olacak-
tir. Tepkime koordinatma kar§i serbest enerji dagilim grafigi Lie boyutlu ci-
zildiginde gefis. hali, §ekil6.1 ve 6.2'de gosterildigi gibi bir enerji tepesinin
zirvesi degil de dag ge^it noktalanna benzer. (Sekil 6.1 ve 6.2'de goriilcn
gizim, tepkime icin lie boyutlu enerji yiizeyleri arasindan secilen iki boyut-
lu basit bir kisimdir.) Yani, reaktant ve iiriinler, daglar arasinda bir enerji

6.8 Geci§ Hali Teorisi: Serbest Enerji Diyagramlan 239

(Yuksek enerji bolgesi)

(Yuksek enerji bolgesi)

fekil 6.3 Ge^is hali igin bir
dag gecidi benzerligi i i/in
alinarak, Leffler, J. E.,
Grunwald, E., "Rates and
Equilibria of Organic
Reactions", Wiley: New York,
1963, s. 65 'ten uyarlanmisftr.)

Reaktanttar (diisuk enerji bolgesi)

engeli vasitasiyla aynJiyor gibidir. Reaktanttan iiriine giden sonsuz sayida
pek 50k yol olmasina ragmen, gegis, hali, en du§iik enerjili yokusa gerek
duyan yolun zirvesindedir. Gec.i§in geni§ veya dar olmasi, AS" ye baghdir.
Genis, bir gefis,, tepkimenin meydana geLmesi if in reaktantlann kismen pek
50k yonelimde (farkli konumda) olabilecegi anlamina gelir. Dar bir geci§-
te ise durum tarn tersidir.

Aktiflesme enerjisinin, AG", varligi, bir cok tepkimenin, daha yuksek sicaklikta ni-
gin daha cabuk gergekle^tigini aciklar. Oda sicakhgina yakin sicaklikta meydana geien
pek cok tepkime igin, 10 a C'luk bir sicakltk artisi, tepkime hmmn iki kat artmasina ne-
den olur.

Tepkime hizindaki bu biiyiik artig, daha yuksek sicaklikta molekiiller arasindaki gar-
pismalarm artmasi ve daha 50k sayida molekiiliin enerji engelini asacak duruma gelme-
sinden kaynaklanir. Verilen bir sicaklikta molekiillerin hepsinin kinetik enerjileri ayni
degildir. §ekil 6.4, T x ve T 2 olarak gosterilen farkli iki sicaklikta (birbirinden 90k fark-
li olmayan) carpismalan olusturan enerjilerin dagilimini gosteriyor. Enerjiler farkli
sicakhklarda dagildiklanndan (egrilerin altmda gosterildigi bicimde) sicakliktaki kiicii-
ciik bir miktar artis, yuksek enerjili carpismalann sayisinda biiyiik bir artisa neden olur.

§ekil 6.4 iki farkli T t ve T 2 (T 2 > r,)
sicakhklarinda enerjilerin dagilimi. Serbest
aktifles,irie enerjisinden daha biiyiik enerjiye
sahip carpismalann sayisi, her bir egrinin
altindaki uygun bir sekilde golgelendirilmis.
alanla gosterilmektedir.

Enerji

240 Bolum 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degistirme ve Aynlma Tepkimeleri

$ekii 6.5 60'C'da metil kloriir ile
hidroksit iyonu arasindaki tepkime i$in
serbest enerji diyagrami.

Gecis hali

.Serbest aktiflesme
enerjisi

S N 2 Qarpismasi

§ekil 6.4'te, 9arpi§an molektiller arasinda bir tepkime olmasi i?in gerek duyulan en ki^iik
serbest enerji gosterilmistir. Verilen bir sicaklikta, tepkimenin meydana gelmesi icin ye-
terli enerjiye sahip 5arpi§malarin sayisi, AG*'ye esit veya daha fazla serbest enerjiye sa-
hip molektilleri gosteren egrinin altindaki alan ile orantihdir. Dtisuk sicaklikta (T x ) bu
sayi son derece kucliktur. Bununla birlikte, yiiksek sicaklikta (T 2 ), tepkime vermek icin
yeterli enerjide rneydana gelen 9arpismalann sayisi 90k daha buyuktur. Sonu9ta, biraz-
cik sicaklik yukseli|i, tepkimeye yol a9an yeterli enerjideki carpismalarin sayisinda bii-
yuk bir artis rneydana getirir.

Tepkime hiziyla aktiflesme enerjisinin biiyiiklugii arasinda onemli bir iliski vardir.
Hiz sabiti (k) ile AG" arasindaki bu iliski, iisseldh.

k = k e-w*T

Bu esitlikte, e, tabii logaritma tabam olan 2,718'dir ve k ise mutlak hiz sabitidtr ve bii-
tiin ge9i| hallerinin uriinleri olusmrabilecegi bir hiz degerine esittir. 25 n C"da k = 6.2 X
10 12 s- n dir. Ussel iliski nedeniyle, daha diisiik aktiflesme enerjisine sahip bir tepki-
me, aktiflesme enerjisi yiiksek olandan daha hizh rneydana gelir.

Genel olarak soylemek gerekirse, bir tepkime, 84 kJ mol" 1 'den daha diisiik bir AG*'ye
sahipse, oda sicakhgi veya daha diisiik sicaklikta meydana gelir, Eger AG' 84 kJ mol-"den
daha buyiikse, tepkimenin makul bir hizda yiiriimesi 19m lsitmak gerekecektir.

Metil kloriir ile hidroksit iyonu arasindaki tepkime isin serbest enerji diyagrami §e-
kil 6.5'te gosterilmistir. 60"C'da, AG* = 103 kJ mol"dir, bu deger bu sicaklikta tepki-
menin ancak birkag saat i9inde tamamlanacagi anlamina gelir.

A

S N 2 Tepkimesinin
Stereokimyasi

6.9 S N 2 TEPKiMELERINiN STEROKiMYASI

Daha once de ogrendigimiz gibi (Altboliim 6.7), bir S N 2 tepkimesinde, niikleofil arka
taraftan yani ayrilan grtiba tam zit olan bir yonden atak yapar. Bu atak bicimi, (a§a-
giya bakimz), niikleofilik saldinnin hedefi olan karbon atomunun konfigiirasyonunda
bir degi§ime neden olur. (Bir atomun konfigurasyonu, bir atom etrafindaki gruplann
uzayda belirli bir gekilde duzenlenmesidir, Altboliim 5.6). Bir degisiklik meydana ge-

6.9 S N 2 Tepkimelerinin Stereokimyasi 241

lirken, saldinya ugrayan karbon atomunun konfigiirasyonu, kuvvetli bir riizgara maruz
kaldiginda bir §emsiyenin i^inin disina donmesine benzer §ekilde ters yiiz olur.

HO:

H

HO

s-
-CI

H H

H
/
HO— C, +CI

H

Koniigarasyon devnlmesi

S N 2 tepkimesi igin gecis.
hali

Ne yazik ki burada, metil kloriir gibi bir molekiille, metil kloriiriiriin devrilmeye ug-
rarms seklinin aym olmasi nedeniyle, niikleofilin, karbon atomunun konfigiirasyonunu
tersine cevirdigini ispatlamamn bir yolu yoktur, Halkali bir rnolekiille, ornegin cis-l-
kloro-3-metilsiklopentan ile, konfigurasyon devrilmexinin sonuclanm gorebiliriz. cis-1-
Kloro-3-metilsiklopentan. hidroksit iyonu ile S N 2 tepkimesi verdiginde iirun,
f7-flns-3-metil- siklopentanoldiir. Hidroksit iyonu, yer degistiren Idora gore halkamn ar-
ka yiiiunden haglamr.

Konllgutcsvon devnlmesi

+ :OH"

S„2

+ :CI

m-l-Kloro-3-
metilsiklopentan

H "S^ OH

frans-3-Metilsiklopentanol

Muhtemelen, bu tepkime icin gesis hali asagida gosterildigi gibidir.

s-

Ayrilan grup yukari
taraftan atilir.

Nnkk'otil asagi
taraftan saklinr.

OH (

Sandalye konformasyonu yapilarmi kullamniz (Altboliim 4.12) ve ?ra/7j-l-bromo- "^
4-rer-butilsikloheksanin iyodur iyonu ile verdigi tepkimede meydana gelen niikle-
ofilik yer degi§tirme tepkimesini gosteriniz (Reaktant ve uriinun en kararh
konformasyonunu gosteriniz.)

Problem 6.2

S N 2 Tepkimesi, bir stereomerkezde meydana geldiginde halkali olmayan bir mole-
kulde de konfigurasyon devrilmesini gozleyebiliriz. Burada da yine, S N 2 tepkimeleri-
nin daima konfigurasyon devrilmesine yol actigim gorecegiz.

S N 2 Devrilmesi

242 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin NiikLeofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

2-Bromooktan, bir stereomerkez iceren ve bundan dolayi da bir enantiyomer cifti
olarak bulunan bir bilegiktir. Bu enantiyomerler, ayn olarak elde edilebilirler ve a§agi-
da gosterilen konfigiirasyon ve cevirmelere sahip olduklan bilinir.

H v UBr

T

CH 3
(/?)-(— )-2-Bromooktan

[aW = -34,25°

Brvl^H

T

CH 3

(S)-(+)-2-Bromooktan

[a]$= +34,25°

Bir alkol olan 2-oktanol de kiraldir. 2-Oktanol enantiyomerlerinin konfigiirasyonlan ve
cevirmeleri de belirlenmistir.

GeHn

H

Vi>

OH

HO

,H

f

CH 3
(J?)-(- )-2-Oktanol
W «=-9,90°

?

CH,

{■S)-(+)-2-Oktanol

[a] 2 D 5 = +9,90°

(j?)-(-)-2-Bromooktan, sodyum hidroksitle tepkimeye girdiginde, tepkimeden elde
edilen tek yer degi§tirme uriinii, (S)-(+)-2-bromooktanoldur.

Sfj2 Tepkimesinin Stereokimyasi

Problem 6.3

Bu tepkime bir S N 2 tepkimesidir ve tam bir konfigiirasyon devrilmesi ile so-
nuclamr.

HO^

/CH 3

HO— C, +Br"

V*H

C 6 H 13

Konfigijrasyon devrilmesi

(R)-{ — )-2-Bromooktan

[«]« = -34,25°

Enantivomerik saflik = %100

(S)-(+)-2-Oktanol

[«]g = +9,90°

Enantiyomerik saflik = %100

> Tepkimenin stereokimyasmm bilinmesi nedeniyle, molekul konfigiirasyonlan ara-
sinda bir ili§ki kurmak icin stereomerkezdeki bagin kinlmasini iceren S N 2 tepkime-
leri kullamlabilir. (a) A§agidaki verilere dayanarak, 2-klorobiitan enantiyomerlerinin
konfigurasyonlannm belirlenmesiyle bunun nasil dogrulanabilecegini gosteriniz.
[(_)-2-Biitanolun konfigurasyonu Altboliim 5.7C'de verilmi§tir.]

OH"

(+)-2-Klorobiitan
I„]» = +36,00° s « 2

Enantiyomerik olarak saf Enantiyomerik olarak saf

(-)-2-Butanol

[aft 5 =-13,52°

6.10 Hidroksit iyonu ile ter-Biitil Kloriirun Tepkimesi: S N 1 Tepkimesi 243

(b) Qptikce aktif (+)-2-klorobiitan potasyum iyodiir ile aseton icerisinde S N 2 tepki-
mesine maruz birakildiginda, elde edilen 2-iyodobiitan eksi gevirme gosterir. (-)-2-
iyodobiitanin konfigiirasyonu nedir? (+)-2-iyodobiitaninki nedir?

6.10 HiDROKSiT Iyonu Ile ter-Butil

KLORGrON TEPKIMESi: S N I TEPKIMESI

ter-Biiti\ kloriirun, sodyum hidroksitle su ve aseton kan§imi icerisinde verdigi tepkimeden
elde edilen kinetik sonuclar oldukca farkhdir. ter-Biiti] alkoliin olu§ma hizi tej-Butil
kloriirun deri§imine baghdir, fakat hidroksit iyonunun derifdminden bagimsizdir. ter-Bu-
til kloriir derisjminin iki katina cikanlmasi tepkime hizmi da iki kat artinr. Fakat hid-
roksit iyonu derisimini (belirli sinirlar icinde) degistirmenin, kayda deger bir etkisi yoktur,
ter-BtttO kloriir, (hidroksit iyonunun 10 7 M oldugu) saf su icerisinde, (hidroksit iyonu
derisiminin 500.000 kat daha fazla oldugu) 0,05M sulu sodyum hidroksit icerisinde ol-
dugu gibi neredeyse ayni hizda yer degistirme tepkimesi verir. (Altboliim 6.1 l'de, bu
tepkimede onemli olan niikleofilin, su molekiilii oldugunu gorecegiz.)

Bu yiizden, bu yer degistirme tepkimesi icin hiz e§itligi hem fer-butil kloriire gore
hem de top lam olarak hirinci derecedendir.

(CH 3 ) 3 C— CI + OH" ^+ (CH 3 ) 3 C OH + CI"
Hiz oc [(CH 3 ) 3 CC1]
Hiz = *[(CH 3 ) 3 CC1]

Bundan dolayi, hidroksit iyonunun, tepkime hizim kontrol eden basamagin gecis, ha-
linde yer almadigi ve bu basamakta yer alan molekiillerin yalmzca fer-butil kloriir
molekiilleri oldugu sonucunu cikarabiliriz. Bu tepkimenin, bir molekiillii bir tepkime
oldugu soylenir. Bu tip tepkimeleri S N 1 tepkimesi olarak adlandinnz. (Siibstitiisyon,
Niikleofillik, bir molekiillii).

Bir S N 1 tepkimesini mekanizma yoniinden nasi] aciklayabiliriz? Mekanizmayi acik-
layabilmek icin mekanizmanin birden fazla basamaktan meydana gelebilecegini dii§un-
memiz gerekir. Ancak gok basamakli tepkimelerde hangi tip kinetik sonuclar beklenir?
Turn bunlan daha ileride inceleyecegiz.

6.I0A £ok Basamakli Tepkimeler ve Hiz-Belirleyici Basamak

Eger bir tepkime birden 50k basamakta olu§uyorsa ve basamaklardan biri digerlerinin
hepsine gore gergek anlamda cok yavas, ise, o zaman toplam tepkime hizi, esas olarak,
bu yavas, basamagin hizina e§it olacaktir. Bu yava§ basamak, bundan dolayi, hiz-simr-
layici basamak veya hiz belirleyici basamak olarak adlandinlir.
As,agidaki gibi 50k basamakli bir tepkimeyi goz oniine alahm:

yava§

1 . Basamak Reaktant ► 1 . ara iiriin

hr/.h

2. Basamak 1 . Ara iiriin ► 2. ara iiriin

hizli

3. Basamak 2. Ara iiriin ► iiriin

244 Boliim 6 / lyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurlerin Niikleofilik Yer Degistirme ve Aynlma Tepkimeleri

Bu omekteki ilk basamagin gerfek anlamda yavas oldugunu soyledigimizde, ilk basa-
mak i?in hiz sabitinin, iMnci ve tt^ncu basamaktaki hiz sabitlerine gore 50k ku^iik ol-
dugunu soylemis oluruz.

1 . Basamak Hiz = k , [reaktant]

2 . Basamak Hiz = k£ 1 . ara iiriin]

3. Basamak Hiz = k 2 [2. ara urun]

k\ <k k 2 veya £ 3

ikinci ve u^iincii basamaklann 50k hizh oldugunu soyledigimizde ise, bu, bu basamak-
lann hiz sabitlerinin 90k biiyiik olmalari nedeniyle, eger bu iki ara uriinun derisjmleri
yeteri kadar yuksek olursa, kuramsal olarak hizh bir sekilde tepkime verecekleri anla-
mina gelir. Ger9ekte, ilk basamagin yavas, olmasi ve 2. ve 3. basamagin 1 . basamakla
ayni hizda meydana gelmesi nedeniyle ara iirunlerin deri§imleri daima 50k dii§Ukttir.

Bir benzetme ile bu daha iyi anla§ilabilir. §ekil 6.6 da gosterildigi gibi duzenlenmi.5
bir kum saati dii§uniin. En iistteki bolme ile hemen altindaki bolme arasindaki delik, di-
ger ikisine gore epeyce daha kuciiktur Kumun, kum saatinin tistiinden kum saatinin di-
bine toplam dokiilme hizi, kumun bu kiifiik delikten akma mzi ile sinirlandinlmigtir.
Kumun aki§indaki bu basamak, 90k basamakli bir tepkimenin hiz belirleyici basamagi-
na benzer.

§el<il 6.6 Cok basamakli bir tepkimenin
anlasrimasi icin tasarlamm; bir kum saati.
Toplam hiz en yavas. basamak tarafindan
belirlenmistir.

Kum

Reaktant
Yavaf
(hiz
belirleyici)

I . Ara iirun

Hizh
2. Ara urun
Hizh

Urun

-S Kum

6.1 I S N I TEPKIMESINiN MEKANiZMASI

ter-Biitil kloriirun suyla verdigi tepkimenin mekanizmasi (Altboliim 6.10) gorfinUse go-
re U9 basamak i9ermektedir. iki farkli ara iirun olusur. Ilk basamak yavagtir ve hiz be-
lirleyici basamaktir. Bu basamakta, bir fer-biitil kloriir molekiilu iyonlanna ayu§ir ve
fer-btitil katyonu ile kloriir iyonu meydana gelir. Serbest enerji yoniinden tepe yukan
gitmesinden ve genellikle son derece endotermik bir isjem olmasindan dolayi, karbo-
katyon olu§umu yava§ bir sekilde gergeklefir.

6.11 S N 1 Tepkimesinin Mekanizmasi 245

S N I Tepkimesi i^in Bir Mekanizma

Tepkime:

(CH 3 ) 3 CCI + 2 H,0 ► (CH 3 ) 3 COH + H,0 + + CI

Mekanizma:

1 . Basamak

CH 3 C H 3

H 3 C— C CI ■ I 77 ^* H,C— C + + : CI -

H,0

CH,

Polar fo/utiiiiiiii tie

yardimiyla klor.

elektron ciftiyle

beraber bagli oldugu

karbondan avnbr.

\
CH 3

Bu yavas basaniak, kismen
kararli i" karbokatyon ve

kloriir iyunu uluvlurur.

Burada gosterilmemesine

ragmen, bu iyonlar su

mulekulleri ile sanlirlar

(kararli kilinirlarl.

2. Basamak

CJEL

H,C— C + + =0— H «==*

\ I

CH 3 H

Bir Lewis bazi olarak
davranaa su molekulii, bir

Lewis itsiti olan

karbokalyona bir elektron

cifli verir. Bu, katyonik

karbnnu sekiz elektronlu

yapar.

3. Basamak

CH,

H,C— C OV

CH,

H,C— C O^H

I I

CH 3 H

Bu iiriin ter-

biitilnksonyum

iyonudur

lya da protanlanmis

rer-buiilalknl).

CH,

■fsJ

hizU

±HjC-C 0=+ H— O^H

CH, H

H

CH, H

H

Bronsted ba/.i ularak

davranan su molekiilu, ter-

butiloksonyum iyunundan bir

proton alir.

Llriinler. ter-biililalkul ve
hidronyum iyonudur.

Ikinci basamakta, ara iiriin rc-T-biitil katyonu, /er-butiloksonyum iyonu (bir diger ara
iiriin) vermek iizere suyla hizlica tepkime verir; bu ara iiriin de, u^iincU basamakta pro-
tonunu hizla bir su molekuliine vererek ter-biitiJ alkolii meydana getirir.

Ilk basamak, karbon-klor baginin heterolitik kinlmasim gerektirir. Bu adimda ba§-
ka bir bag olus,madigmdan, son derece endotermik ve aktiflesme enerjisi hayli yiiksek
olmalidir. Bu basamak, coziicii, yani suyun iyonla§tirma kabiliyeti nedeniyle, biiyiik 61-

246 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurlerin Niikleofilik Yer Degistimie ve Aynlma Tepkimeleri

2. Basamak 3. Basamak

§ekil 6.7 ter-Biiti\
kloriir ile suyun verdigi
S N 1 tepkimesi ijin serbest
enerji diyagrami. Ilk basa-
mak i^in serbest aktiflesme
enerjisi, AG ! (1), AG*(2)
veya AG f {3)'e gore cok
biiyiiktiir. GH(1), gecjs hali
(l)i gosteriyor, GH(2),
gegis, hali (2)yi vb.

(CH 3 ) 3 C + + CI-

+ 2H,0,/-k w

7

aghd AGi{2)

(CH,),COH,
+ CI + H,0

AG* (3)

|— GH(3)

(CH 3 ) 3 COH

+ cr + h.,o +

Tepkime koordinati

S N 1 Mekanizmasi

Olah, calismalarindan
dolayi 1994'te kimya
dalinda Nobel Odiilii ile
odullendirildi.

9iide meydana gelmektedir. Deneyler, gaz fazmda (her hangi bir coziiciiniin olmadigi
durumda) serbest aktiflesme enerjisinin yaklasik 630 kj mol ' oldugunu gosteriyor! Fa-
kat sulu cozeltideki serbest aktiflesme enerjisi cok daha diisiik bir degerdir-yaklasik 84
kJ mol 1 . Su molekiilleri, olusan katyon ve anyonlari cevreleyip kararli kilmaktadir (bkz.
Altbolum 2.14E).

ilk basamakta olusan te c-biitil katyonu sarilarak kararli kilinmasina ragmen, bu du-
rumda dahi son derece etkin bir tiirdiir. Neredeyse olustuktan hemen sonra, kendisini
kusatan su molekiillerinden biriyle ter-btitiloksonyum iyonu, (CB^) 3 COH 2 *, olu§turmak
iizere tepkimeye girer. (Belki nadir de olsa hidroksit iyonlanyla da tepkime veriyor ola-
bilir, fakat su molekiilleri 90k daha kalabahktir.)

fer-Biitil kJoriiriin S N 1 tepkimesi ifin serbest enerji diyagrami §ekil 6.7'de verilmistir.

S N 1 tepkimesi isin onemli gecis hali, hiz belirleyici basamak icin gecerli olan gecis
halidir [GH(1)]. Bu gecis halinde. ter-bitU kloriiriin karbon-klor bagi biiyiik oranda ki-
nhr ve iyonlar olusmaya baslar,

CH,

CH,— C"-C1 S -

CH 3
Olusmaya baslayan iyonlar foziicii (suj molekiilleriyle sarilarak kararli kilmirlar.

6.12 Karbokatyonlar

1920'lerden ba§lanarak, pek cok iyonik tepkimede, ara Qriinler olarak basit alkil katyon-
larinm iliskili oldugunu ortaya koyan kanitlar toplanmaya baslandi. Yine de, son dere-
ce kararsrz ve yiiksek derecede etkin olmalan nedeniyle, 1962'den once incelcnen butun
orneklerde, alkil katyonlar kisa yasama omrtlne sahip olduklanndan dogrudan gozlene-
miyorlardi.* Bununla birlikte, 1962'de (simdi Giiney Kalifomiya Oniversitesi'nde bulu-
nan) George A. Olah ve grubu alkil katyonlarm oldukca kararli olarak haztrlanabildikleri
ortamlan ve spektroskopik tekrdkler kullamlarak gozlenebildikleri deneyieri tammlayan
bir seri makale yaymladilar.

* Daha soma ogrenecegimiz gibi, aromatik gruplar ta§iyan karbokatyonlar cok daha kararli olabilmektedir;
bunlardan biri, ^ok once, 1901 yilinda incelenmi§ti.

V

H V

/

\

c +

(a)

a bagi

Bo| p orbitali

(b)

§el<il 6.8 (a) Metil kalyonunun bicimlendirilmis orbital yapisi. Baglar. karbon atomu-
nun iic tane sp 2 orbitali ile hidrojen atomlarinin Is orbitallerinin ortusjmesi ile olusan sig-
ma (a) baglandir. p Orbitali bo§tur. (b) ter-Biit\\ katyonun bir kama-cizgi gosterimi.
Karbon atomlan arasindaki baglar, metil gruplannin sp 1 orbitalleri ile merkez karbon
atomunun sp 1 orbitalleri arasinda olusmu§tur.

6.12 Karbokaty onlar 247

6.I2A Karbokatyonlarin Yapisi

Dikkate deger deneysel bulgular, karbokatyonlarin yapisinin BF 3 gibi iicgen diizlem

oldugunu gostermektedir (Altboliim 1.1 6D). BF 3 'tin iicgen diizlem yapisinin sp 2 melez-
lesrue temeline dayandinldigi gibi, karbokatyonlardaki yapi da benzer §ekilde acrklana-
bilir (§ekil 6.8).

Bir karbokatyonun merkez karbon atomunda elektron eksikligi vardir; ciinkli dig ener-
ji diizeyinde alti elektronu bulunmaktadir. §ekil 6.8'de goriilen modelimizde. alti elekt-
ron, hidrojen atomlan veya alkil gruplan ile sigma kovalent baglarmi yapmak icin
kullanilrmstir. p Orbitali elektronca bostur.

Karbokatyon yapisinin
bilinmesi, tepkime islemi-
nin tiiriinii anlamak icin
onemli bir aragtir.

6.I2B Karbokatyonlarin Bagil Kararlihklari

Deneysel sonuclann biiyiik kismi, karbokatyon kararhligimn, arti yiikii ta§iyan uq bag-
h karbon atomuna baglrolan alkil gruplannin sayisi ile baglantili oldugunu gostermek-
tedir. tJciinciil karbokatyonlaren kararli, metil katyonu ise en az kararh olamdir. Aynntib
kararhltk sirasi asagidaki gibidir:

R

/
— C + > R

R

R H H

/ / /
-C + > R— C + > H— C +
\ \ \
H H H

3° >

2° > 1° > Metil

(en kararli)

(en az
kararli)

Bagil karbokatyon
kararhligi

Karbokatyonlarin bu kararhlik sirasi, ytik ta$iyan bir sistem, yiik dagildtgi veya de-
lokalize oldugunda kararli kilimr diyen bir fizik yasasina dayali olarak aciklanabilir.
Hidrojenle karsilasrinldiklannda, alkil gruplan elektron vericidir. Bu, alkil gruplannin
elektron yogunlugunu arti yiike dogru kaydiracagi anlamina gelir. Karbokatyonun arti
atomuna bagli alkil gruplan, elektron saglayarak arti yiikii dagitirlar. Bagh alkil grup-
lan, boyle yaparak arti yiikiin bir kismini kendi uzerlerine alirlar ve karbokatyonu ka-
rarli kilarlar. §ekil 6.9"u inceleyerek bunun nasil oldugunu gorebiliriz.

248 Bolum 6 / tyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Nukleofilik Yer Degistimie ve Aynlma Tepkimeleri

§ekil 6.9 Bir metil grubunuii, karbokatyonun arti yiikiiniin kararh kilmmasina nasil yar-
dim ettigi. Orbitaller kismen de olsa brtiistiigunden, metil grubunun karbon-hidrojen bag-
larindan birindeki elektron yogunlugu karbokatyonun bo§ p orbitaline akar. Bu yolla
elektron yogunlugunun kaymasi, karbokatyonun sp melezlesmis karbonunu biraz daha az
arti yapar ve metil grubunun hidrojenleri arti yiikiin bir kismini iizerlerine abr. Bu yolla
yiikiin dagilimi. kararliligm artmasina yol agar. Bir bag orbitalinin bu sekilde bir /; orbi-
tal! ile etkile§imi, hiperkonjugasyon olarak adlandirtltr.

rer-Biitil katyonunda (ajagiya bakimz) elektron verebilecek Lie metil grubu merkez
karbon atomunu £evreler ve arti yiikiin dagilmasina yardim eder. Izopropil katyonunda,
yiikiin dagilmasim saglayan bagli metil grubu yalnizca iki tanedir. Etil katyonunda. bag-
li metil grubu sayisi bir, metil katyonunda ise higbir metil grubu yoktur. Sonuc olarak.
yiik dagihmi ve karbokatyonlann kararhhk sirasi. bagh olan metil grupiarwm sayisi
ile paralellik gosterir.

f CH,

CH, CF

sonra-

. q s + kinden "+CH ► C 8 "

* daha

■■ kararli

CH/

/

H

sonra-

kinden "+CH -
daha

kararli

H

/

6+

\

sonra-
kinden jj.

daha

H

-C 4

H kararh

H

tei -Biitil katyonu
(3°) (en kararh)

Izopropil katyonu

(2°)

Etil katyonu

(1°)

Metil katyonu
(en kararsiz)

Karbokatyonlann bagil karaltlik sirasi 3" > 2" > 1"> metil seklindedir. Bu egi-
lim. bu karbokatyonlann elektrostatik potansiyel haritalannda rahatea goriilebiimekte-
dir(§ekil6.10).

§ekil 6.10 (a) ter-Biitil (3"),
(b) izopropil (2"), (c) etil (1")
ve (d) metil karbokatyonla-
nn elektrostatik potansiyel
haritalan, bu yapilardaki ar-
ti yiikiin biiyiikten kiiciige
dogru dagilma (kararlilik)
egilimlerini gosteriyor. Mavi-
ligin azalmast, arti yiikiin
daha 90k dagildigim goster-
mektedir. (Dogrudan karsi-
lagtirnia yapabilmek
amaciyla, yapilar, ayni po-
tansiyel elektrostatik oleekte
cJzilmistir.

(a) ter-Biitil (3°)

(b) izopropil (2°)

f<

(c) Etil (1°)

^

*&*

(rf) Metil

6.13 S N 1 Tepkimelerinin Stereokimyasi 249

6.13 S N I TEPKiMELERININ STEREOKIMYASI

Bir S N 1 tepkimesinin ilk basamaginda olusan karbokatyon iicgen diizlemsel yapiya sa-
hip oldugundan, bir ntikleofille tepkime verdiginde bu tepkime hem on ytizden hem de
arka yiizden gerceklesebilir (a^agiya bakimz). ter-Biiti] katyonuyla olan bir tepkimede,
her iki yolla da ayni Qriin olustugundan sonuc farketmez.

CH,

arka taraflan

H 2 0"' V"CH 3

alak

H,():

CH,

CH 3

H,C CH,

CH,

:6 ontarafta^ £

H 3 C*V

CH,

atak

Ayni Lirun

"OH,

Fakat ban katyonlarla, ikifarkli tepkime olasdigindan dolayi farkh iiriinler olu§ur.
A§agida bu nokta iizerinde duracagiz.

6.I3A Rasemle§me igeren Tepkimeler

Optikce aktif bir bile§igi rasemik §ekle ceviren bir tepkirnenin rasemlegme ile yuriidii-
gil soylenir. Tepkime esnasmda, baslangictaki biles.Sk, optikce aktifliginin hepsini kay-
bederse, kimyacilar, tepkirnenin tarn birrasemle§me ile gercekle§tigini ifade ederler. Bir
enantiyomerin kismT olarak rasemik sekle donusmesinde oldugu gibi, eger ba§langicta-
ki bile§ik optikce aktifliginin yalmzca bir kismim kaybederse, bu durumda kimyacilar,
bunu kismi rasemle§me ile tammlarlar.

Kiral molekiillerin akiral ara uriinlere ddnii§tugit biitun tepkimelerde rasemle§me
meydana gelir.

Aynlan grubun stereomerkezi terk ettigi S N 1 tepkimeleri, bu tip tepkimelere ornek
olarak gosterilebilir. Bu tepkimeler ya biiyiik oranda veya tarn bir rasemle§me ile so-
nuclamrlar. Ornegin, optikce aktif (S)-3-bromo-3-metilheksanm sulu aseton icerisinde
lsitilmasi, rasemik §ekle sahip 3-metil-3-heksanol olusumuyla sonuclamr.

S N 1 Stereokimyasi

Br

CH^CHjCHt

CH3CH2

(S)-3-Bromo-3-

metilheksan

(optikce aktif)

H,t)

CH 3 CH.,CH,

■*■ . c-

H 3 C^
CH 3 CH 2
(S)-3-Metil- "
3-heksanol

/

(Lxi ? Cri-, C ri ^

OH + HO— C

V'""CH 3

(fl)-3"-Metil-
3-heksanol

+ HBr

(optikce inaktir, rasemik kansiml

Bunun nedeni: S N I tepkimesi, bir karbokatyon ara iiriinu olu§umu uzerinden yiiriir
ve iicgen diizlem yapisi nedeniyle bu karbokatyon akiraldir. Karbokatyon su ile, her iki
yandan da e§it hizlarda ve e§it miktarlarda 3-metil~3-heksanol enantiyomerlerini olu§-
turmak iizere tepkime verir.

250 Boliim 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

Bir Sjsj I Tepkimesinin Stereokimyasi

CH,CH,q

.,CH,

OLCHLCH,

,.C-Br^
H 3 C W i yava5

* K

Karbokatyon iicgen
d it/ 1 em yaptya
sahiptir ve akiraldir.

H 3 C CH ? CH 3

Arka viizden a n-a viizden

atak "yj? atak

H 3 C CH^CH 3
On ve arka yii/den atak
ayni hi/da olur ve iiriiit
rasemik bir kansim
olarak nlusur.

CH 3 CH,CH

H

■/-

HOH

1-IOH

c— oO

CH-CH-,
EnantLvomcrtcr

H JZH.CH^H,

■O— C ,

CHiL^LH!

+ H,0 +

w 1
H 3 C i

C — O:

Crd^C^riT

H

hizli

Bir rasemik kansim
CH 7 CH-,CH 3

■ 6— c

/ i'""CH 3

CH,CrL

+ H,0 +

Karbokatyon ara uriinunun akiral olmasi ve niikleofil tarafindan her iki yonden
de atak yapilabilmesi nedeniyle (S)-3-bromo-3-metilheksanin S N 1 tepkimesi
rasemle§me ile ytiriir.

Problem 6.4

> Karbokatyonlarin iicgen diizlem yapiya sahip oldugunu aklinizda tutarak, a§agida-
ki tepkimeden beklediginiz (a) karbokatyon ara iiriinii i9in bir yapt, ve (b) alkol
(veya alkollerin) yapilanni yaziniz.

(CH,),C

CH, h,0

S„l

6.I3B Solvoliz

Alkil halojeniirlerin su ile tepkimesi bir solvoliz ornegidir. Solvoliz, qoiucu molekiille-
rinden birinin niikleofil oldugu niikleofilik bir yer degi§tirmedir (solvent + lysis = co-
ziicu tarafindan yanltna). Bu ornekte cbziicii su oldugundan, bu tepkimeyi hidroliz olarak
adlandirabiliriz. Eger tepkime, metanol icjnde gercekles.seydi, bu durumda tepkimeyi
metanoliz olarak adlandiracaktik.

Solvoliz Qrnekleri

(CH 3 ) 3 C Br + H,0
(CH 3 ) 3 C— CI + CH,OH
O

-► (CH 3 ) 3 C— OH + HBr
■> (CH 3 ) 3 C— OCH, + HCI
O

(CH,),C— CI + HCOH

(CH,)jC— OCH + HCI

6.14 S N I ve S N 2 Tepkimelerinin Hizlanni Etkileyen Etkenler 251

Bu tepkimelerin hepsi baslangicta bir karbokatyon olu§umu ve bunu takiben cozii-
ciiniin bir molekiilu ile katyonun tepkimesini icerir. Son ornekte, coziicu formik asittir
(HC0 2 H) ve a§agidaki basamaklar olu§ur.

/. Basamak

pi ■- yavas
(CHs^C— CI ■ ► (CH 3 ) 3 C + + : CI :

2 . Basamak

O— C(CH 3 ) 3 =6— C(CH 3 ) 3

(CH 3 ) 3 C+ + H — O — CH >H — O— CH «— ► H 0=CH

3. Basamak

:6^C(CH 3 ) 3 = 6— C(CH 3 ) 3 '0'

„-/--=i pi+ hizli .•
'CV H— 0=CH ►0=CH = HC— O— C(CH,) 3

+ H— CI:

Problem 6.4'te reaktant olarak verilen sikloheksan ttirevlerinin metanolizinden han- "^ Problem 6.5
gi iirilnii (veya iirunleri) beklersiniz?

6.14 S N I VE S N 2 TEPKIMELERiNiN HlZLARINI

Etkileyen Etkenler

S N 1 ve S N 2 tepkimelerinin mekanizmalanni anladiktan sonra, ilk i§imiz, nicin metil klo-
riiriin S N 2 mekanizmasi ile ve ter-biiti\ kloriiriin S N 1 mekanizmasi ile tepkime verdigi-
ni aciklamak olacaktir. Degigik §artlarda, bir alkil halojeniiriin bir niikleofille tepkimesi
esnasinda hangi yolun takip edilebilecegini — S N 1 veya S N 2 — tahmin edebilmemiz de
gerekir.

Bu §e§it problemlere cevap, meydana gelen tepkimelerin bagil fazlarinda bulunabi-
lir. Eger verilen bir alkil halojeniir ve niikleofil S N 2 mekanizmasi ile hizh bir §ekilde,
fakat ayni §artlarda S N 1 mekanizmasi ile yavas bir §ekilde tepkime verirse, molekiille-
rin cogu S N 2 yolunu izleyecektir. Diger yandan, diger bir alkil halojeniir ve diger bir
niikleofil S N 2 yolu uzerinden 90k yavas. (fakat her zaman degil) tepkime verebilir. Eger,
S N 1 mekanizmasi ile daha hizli tepkime verirlerse. bu durumda reaktantlar S N 1 yolunu
takip edeceklerdir.

Deneyler, S N 1 ve S N 2 tepkimelerinin bagil hizlanni etkileyen pek cok etken oldu-
gunu gostermektedir. En onemli etkenler §unlardir:

1. Substratin yapisi

2. Niikleofilin deri§imi ve etkinligi (yalmzca iki molekullii tepkimeler icin)

3. Qoziictiniin etkisi

4. Aynlan grubun yapisi

6.I4A Substratin Yapisinin Etkisi

S N 2 Tepkimeleri Bask alMl halojeniirler S N 2 tepkimelerinde a§agidaki genel etkin-
lik sirasim gosterirler.

metil > birincil > ikincil » (uciincul — etkin degil) S N 2 etkinlik sirasi

252 Bolum 6 / Iyonik Tepkimeler-AMl Halojeniirlerin Nukleofilik Yer Degi§tirnie ve Aynlma Tepkimeleri

S N 1 Sterik Engel

(pizelge 6.4 S N 2 Tepkimelerinde Alkil
Halojeniirlerin Bagil Tepkime Hizlari

Siibstitiient

Bilesik

Bagil Hiz

Metil

CH 3 X

30

1"

CH 3 CH 2 X

1

2°

(CH 3 ) 2 CHX

0,02

Neopentil

<CH 3 ) 3 CCH 2 X

0.00001

3"

(CH 3 ) 3 CX

~0

Metil halojeniirler cok hizh. iiciinciil halojeniirler ise tepkime vermez denilebilecek ka-
dar yavas S N 2 tepkimesi vender. Cizelge 6.4 tipik S N 2 tepkimelerinin bagil hizlanni
vermektedir.

Birincil halojeniir olmalanna ragmen neopentil halojeniirler, bu tiir tepkimelere kar-
§i son derece duyarsizdir.

CH3

CH,— C— CH,— X
I

CH,
Bir neopentil halojeniir

Bu etkinlik sirasinin arkasmdaki en onemli etken, sterik etkidir. Sterik etki, tepki-
meye giren bolgeye bagli veya yakin molekiil kisimlannin uzayi doldurma ozelliklerin-
den (hacimlerinden) kaynaklanan, bagil hizlar iizerindeki etkidir. Sterik etkinin bir
cesidi-burada onemli olan §ekli -sterik enge! olarak adlandinlir. Biz bununla, bir mo-
lekulun etkin tarafindaki veya huraya yakm yerdeki atom veya gruplarin uzaysal diize-
ninin bir tepkimeyi engelledigini veya yava$Iamgmi soylemek istiyoruz.

Molekiil veya iyon parcaciklannin tepkime verebilmesi icin, etkin olan merkezlerin
birbirlerine bag olusturabiiecek kadar yakla§masi gerekir. Pek 90k molekiil yeterli oran-
da esnek olmasma ragmen, cok geni§ ve hacimli gruplar, gerek duyulan ge^ig halinin
olusumunu cogu kez engelleyebilirler. Bazi durumlarda, sterik engeller, gecig halinin
olusumunu tamamen onleyebilir.

Bir S N 2 tepkimesi, bir niikleofilin, aynlan grubu tasiyan karbon atomuna bag yapa-
bilecek bir mesafeye yaklajmasim gerektirir. Bu nedenle, karbon atomu iizerindeki ve-
ya yakmindaki hacimli gruplar, son derece etkin, engelleyici bir etki gosterirler (§ekil
6.1 1). Bu gruplar. ihtiyac duyulan gecis halinin enerjisinin yiikselmesiiie neden olduk-
lan icin tepkime serbest aktifle§me enerjisini artinrlar. Basit alkil halojeniir orneklerin-

11^

Bu yapilardaki sterik etki-
ler en iyi sekilde, model
kurmak suretiyle anla§ila-
bilir.

».

Nu:

C-.\ Nu

Metil
(30)

Bagil hiz

C-X

Sekil 6.1 I S N 2 Tepkimelerinde sterik etkiler.

6.14 S N 1 ve S s 2 Tepkimelerinin Hizlanni Etkileyen Etkenler 253

den bin olan metil hatojeniirler, yaklasan niikleofili engelleyebilecek yalnizca tic kiiciik
hidrojen atomuna sahip olmalan nedeniyle, cok hizli S N 2 tepkimesi verirler. Hacimli
gruplann, yaklasan niikleofile karsi 90k kuvvetli bit" engel gostermesi nedeniyle, neopen-
til ve iiciinciil halojeniirler en az etkindirler. (Pratik amaclar icin iiciincti] substratlar S N 2
mekanizmasi ile tepkime vermezler.)

S N 1 Tepkimeleri Bir S N 1 tepkimesinde organik substratlann etkinligini belirleyen
baslica etken, olusan karbokatyonlann bagil kararlihklartdir.

Daha soma inceleyecegimiz cok kuvvetli asitler icerisinde gerceklesen tepkimeler
haric, S N 1 yoluyla makul bir hizda tepkimeye giren organik bilcsikler, yalnizca bagil
olarak kararlt karbokatyon olustitrabilcnlerdir. Bu da demektir ki, bu ana kadar Lnce-
ledigimiz basit alkil halojeniirlerden, (tamaraen pratik amaclar i^in) yalnizca ucunciil
halojeniirler S N 1 mekanizmasiyla tepkime verirler. (Daha soma, nispeten kararh karbo-

katyonlar olusturmalanndan dolayi, alilik halojeniirler veya benzlUk halojeniirler ola- Karbokatyon Kararlihgi
rak adlandinlan bazi organik halojeniirlerin de S N 1 mekanizmasi ile tepkime
verebilecegini gorecegiz; Altboliim 13.4 ve 15.15'e bakimz).

Uc alkil grubunun, elektronlanni, arti karbon atomuna onun yiikiinu dagitmak iize-
re vermeleri nedeniyle. uciincii] karbokatyonlar kararh kilirnrlar (bkz. Altboliim 6. 1 2B).

Nispeten kararh bir karbokatyon olusumu, bir S N 1 tepkimesi icin onemlidir, ^unkii
bu, biitiin bir tepkimenin makul bir hizda yiiriimesi icin, tepkimenin bu yavas basama-
gmm serbest aktiflesme enerjisinin (R-X— »R* + X") yeterli derecede diisuk olacagi an-
lamina gelir. §ekil 6.7'yi yeniden incelerseniz, bu basamagin ( 1 . basamak) serbest enerji
agisindan, tepe yukan gittigini goreceksiniz (Bu basamak icin AG" artidir). Entalpi aci-
sindan da bu basamak tepe yukandir {AH" da artidir) ve bu yiizden bu basamak endo-
termikXYT. O zamanlar Kaliforniya Teknoloji Enstitusii'nde cahsan G.S. Hammond ve
Florida Devlet Universitesi'nden J. E. Leffler tarafindan yapilan bir varsayima gore, ener-
ji ydniinden tepe yukan giden bir basamagin gecis hali, o basamagin iiriiniiyle giig-
lii bir benzerlik gosterir. Bu basamagin iiriinu (gercekte toplam tepkimenin ara iiriinii)
bir karbokatyon oldugundan , karbokatyonu kararh kihci bir etki, elektron saglayici grup-
lar vasitasiyla arti yiikii kararh kildigi gibi arti yiikun heniiz olustugu gecis halini de ka-
rarh kilacaktir.

CH,

w* CH ^s +CI "

CH,

CH,
1. Basamak CH 3 — C— CI

H,0

CH 3 ->- Q---(T

T

CH,

^H,

CH,

Reaktant Ge§i§ hali Basamagin Uriinii

ACpnzitifoldttguifin Elektron verici gruplar

basamagin iiriiniine benzer tarafindan kararh

kihnir

Bir metil, birincil ya da ikincil halojeniiriin S N 1 mekanizmasi ile tepkime vermesi
icin, bir metil, birincil ya da ikincil karbokatyon olusturmak tizere iyonlasmasi gerekir.
Fakat bu karbokatyonlar. enerji ydniinden, ucunciil karbokatyonlara gore daha yiiksek
diizeydedirler ve haliyle bu karbokatyonlara yol acan gecis balleri de daha yiiksek ener-
jilidir. Sonuf olarak, basit bir metil, birincil veya ikincil halojeniirlerin S N 1 tepkimele-
ri icin aktiflesme enerjileri oldukca biiyiik oldugu icin (tepkime oldukca yavastir), pratikte
bu sistemlerin S N 1 tepkimeleri, karsihk gelen S N 2 tepkimeleri ile yansmaya girmez.

Hammond-Leffler varsayimi oldukca geneldir ve §ekil 6.12 dikkate ahnarak da-
ha iyi anla§ilabilir. Bu varsayim baska bir sekilde soyle de if'ade edilir: Gegi§ halinin
yaptsi, enerji ydniinden kendisine en yakin kararh tiirlere benzer. Ornegin, yiiksek de-

254 Boliini 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Nukleofilik Yer Degi§tirme ve Ayrilma Tepkimeleri

§ekil 6.12 Yuksek derecede eksergonik
ve yuksek derecede endergonik tepkime
basamaklari kin enerji diyagramlan.
(Pryor, W. A., Free Radicals; McGraw-
Hill; New York, 1966, s. 156'dan uyarlan-
imstir. Izin alinarak basilmistir.)

Problem 6.6

Yuksek
derecede R ea ktantlary

Gecis.

hall

Gecis.
ha

^ Urunler

basamak

Yuksek .
derecede Reaktantlat/

endergonik l ^^^^""'
basamak

V Urunler

Tepkime \

recede endergonik olan bir basamakta (mavi egri). gegis hali, serbest enerji yoniinden
iiriinlere yakin bir yerde durmaktadir, bu yiizden, geci§ halinin, yapica o basamagin
iiriinlerine benzedigini varsayabiliriz. Tersine, olduk^a eksergonik olan bir basamak-
ta (kirmizi egri) gegis hali, enerji yonunden reaktantlarm yakininda durmaktadir ve biz
gecjs halinin yapica reaktantlara benzedigi sonucunu cikarabiliriz. Hammond -Leff-
ler varsayiminin biiyiik degeri, gegis. hali dedigimiz gecici, fakat onemli tiirleri hayali-
mizde canlandirabilmek icjn bize sezgisel bir yontem kazandirmasidir. Ileride pek 50k
tartismarmzda bunu yine kullanacagiz.

► Birincil alkil halojeniirlerin bagil etanoliz hizlan as.agidaki gibidir: CH 3 CH 2 Br, 1 .0;
CH 3 CH 2 CH 2 Br, 0,28; (CH 3 ) 2 CHCH 2 Br, 0,030; (CH 3 ) 3 CCH 2 Br, 0,00000042
(a) Bu tepkimelerin her biri, muhtemelen S N 1 mi yoksa S N 2 mi olmalidir?
(b)Gozlenen bagil etkinlikleri nasil aciklarsimz?

6.I4B Niikleofilin Derifiminin ve Giiciinun Etkisi

Nlikleofil, S N 1 tepkimesinin hiz belirleyici basamagina katilmadigindan, S N I tepkime-
lerinin hizlan, niikleofilin hem deri§iminden hem de niteliginden etkilenmez. S N 2 Tep-
kimelerinin hizlan ise atak yapan niikleofilin hem derisimine kern de niteligine baglidir.
Biz Altboliim 6.6'da niikleofil derisiminin artmasinm S N 2 tepkime hizmi nasil artirdi-
gini gormiistiik. §imdi de S N 2 tepkime hizlannin. niikleofilin niteligine nasil bagli ol
dugunu inceleyebiliriz.

Niikleofiller iyi ve kotii olarak tammlanabilirler. Bunu yaptigimizda. gercekte, onlann
S N 2 tepkimelerindeki bagil etkinliklerini tanimlamis. oluruz. Iyi niikleofil, verilen bir
substratla. 90k hizli tepkime veren niikleofildir. Kotti niikleofil ise ayni tepkime sartla-
nnda, aym substratla daha yava§ tepkime veren niikleofildir.

Omegin, metoksit iyonu, iyi bir niikleofildir ve metil iyodiirle bagil olarak hizli bir
sekilde, dimetil eter olusturmak iizere, tepkimeye girer.

CH.O + CH 3 1 ^* CH,OCH 3 + T

Diger yandan metanol kotti bir niikleofildir ve aym §artlarda metil iyodiir ile gok yava§
bir §ekilde tepkime verir.

CH,OH + CH3I gokyavaj » CBjOCHj + 1

H

6.14 S N I ve S N 2 Tepkimelerinin Hizlanm Etkileyen Etkenler 255

Niikleofillerin bagil giicleri yapisal yonleri ile ili§kilendirilebilin

1. Eksi yiiklii niikleofil, kendisinin konjuge asidinden daima daha etkin bir niik-
leofildir. Bu yiizden HO", H 2 0'dan ve RO", ROH'den daha iyi niikleofildir.

2. Kir niikleofil grubunda niikleofdik atom ayni ise, niikleofillik, baziklikle
paraleldir. Ornegin oksijen bilesiklerinde asagidaki sira gozlenir.

RO > HO » RCO, > ROH > H 2

Bu ayni zamanda baziklik sirasidir. Bir alkoksit iyonu, (RO) bir hidroksit iyonundan

(HO") biraz daha giiclti baz oldugu gibi, hidroksit iyonu da karboksilat iyonundan daha w-ti fii ■ r - i

gilglii bir bazdir, vb. Giicleri

6.I4C S N 2 Tepkimeleri Uzerine £6zucunijn Etkileri:
Polar Protik ve Aprotik €ozuciiler

Niikleofilik atomlar ayni olmadigmda niikleofillerin bagil kuvvetleri, daima bazlikla pa-
ralellik gostermez. Periyodik cizelgenin ayni grubu icindeki bilesik veya iyonlarin ba-
gil niikleofilliklerini kar§ilastirdigimizda, alkol ve su gibi hidroksilik coziictiler igerisinde
daha btiyiik niikleofilik atoma sahip olan niikleofilin, daha iyi niikleofil oidugunu gorii-
ruz. Tiyoller (R-SH) alkollere (ROH) gore daha giiclti niikleofillerdir; RS iyonlan da
RO" iyonlarina gore daha iyi niikleofildir ve halojeniirlerin de niikleofillik sirasi a§agi-
daki gibidir.

I>Br >tl >F"

Bu etki, niikleofil ile onu cevreleyen goziicii molekiilleri arasindaki etkile^menin gii-
cii ile iliskilidir. Protik eozucii olarak adlandinlan su veya alkol gibi bir coziicii mole-
kiiliinde (Altboliim 3.1 1) hidrojen, son derece gtiqlti elektronegatif bir atoma baghdir.
Bu yiizden, protik cozticiiler nukleofillerle a§agidaki gibi hidrojen bagi olu§tururlar:

••XX

/

H

H-

/K

H

H \-/ H
O

H

■H

V

/

o

{

Protik coziiciiniin molekiilleri,
burada su molekiilleri, bir
halojenur iyonunu onunla

hidrojen bagi yaparak sararlar.

Floriir iyonu gibi kiiciik bir niikleofil, yiikii daha yogun oldugundan, daha bQyLik capli
iyonlara gore daha kolay sarihr. Ktl9uk atomlarla yaptlan hidrojen baglan, btiyiik atom-
larla yapilanlara gore daha giicliidtir. Niikleofilin tepkime verebilmesi icin, niikleofilin
aynlan grubu ta§iyan karbon atomuna yeterli derecede yakla§masi, bunun icin de cozii-
cii molekiilleri arasindan siynlmasi gcrekir. Coziicii molekiilleri ile daha zayif hidrojen
baglan yapttgt icin, btiyiik capli bir iyon, cozticti molekiilleri arasindan kolayhkla siy-
nlabilir ve bundan dolayi da daha iyi bir niikleofil olur.

Daha biiyiik atomlarda niikleofilligin artmasi, sadece sanlma ile ilgili degildir, Da-
ha btiyiik atomlar daha fazla kutuplasabilir (elektron bulutlan daha kolay bicim degis,-
tirebilir); bu yiizden, daha btiyiik niikleofilik atom, elektronlan daha siki sekilde tutulan
daha kiiciik nukleofillerle kiyaslandiginda. substrata daha btiyiik olciide bir elektron yo-
gunlugu verir.

Niikleofillik ve baziklik, birbiriyle iliskili olmalanna ragmen, oictimleri ayni yolla
yapilmaz. Baziklik, elektron eifti vericisi (baz), proton, konjuge asit ve konjuge baz ice-

256 Boltim 6 / Iyonik Tepkimeler-AIkil Halojenurlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

ren denge tepkimesinin yoniine bagli olarak pK a degerinden blciiliir. Niikleofillik ise; bir
elektron fifti vericisinin, aynlan bir grubu ta§iyan bir atomla (genelde karbon), hangi
hizda tepkime verdigini gosterir ve bagil tepkime hularim blcmek suretiyle hesaplamr.
Ornegin, hidroksit iyonu (OH), siyaniir iyonuna (CN _ ) gore daha gttglii bazdir, denge-
de protona olan ilgisi dahabuyuktiir (HCN'ninptf fl 'si ~ 10 iken H 2 0'nun pK a si ~ 16'dir).
Bununla birlikte, siyaniir iyonu daha giiclu nukleofildii ve aynlan bir grup tasiyan kar-
bon atomu ile, hidroksit iyonundan daha hizh tepkime verir,

Protik cbzuculer icinde bazi yaygin nukleofillerin niikleofillikleri asagidaki gibidir:

-
Protik coziiculer iqinde bagil niikleofitlikler

SH > CN > I > OH > N," > Br > CH,C0 2 > CI > F" > H,0

Polar Aprotik CJoziiciiler Aprotik coziiculer, molekiilleri, kuvvetti bir etektrone-
gatif atoma baglanmi§ hidrojen atomu iqermeyen cbzuculerdir. Pek 50k aprotik cbzii-
cii (benzen, alkan, vb. gibi) nispeten apolardir ve iyonik bilesiklerin cogunu cozmezler.
(Altboliim 1 1.21 'de bunun nicin boyle oldugunu gorecegiz.) Son yillarda bircok polar
aprotik coziicii kimyacilar tarafindan yaygin sekilde kullanilmaya baslandi. Bit cdzii-
ciiler ozellikle S N 2 tepkimeleri igin gok yararhdir . Bu coziiculere bazi ornekler a§agida
verilmi|tir.

•O' "Q" 'O' ^, T1 "O -

„CH, ' '

./ Ln 3 T II ../ CH 3

H— C— N CH 3 — S— CH 3 CH 3 C— N (CH 3 ) 2 N— P— N(CH 3 ),

CH 3 CH 3 J N(CH3) 2

iVjAf-Dimetilformamit Dimetil siiltoksit Dimetilasetamit Heksametilfosforamit

(DMF) (DMSO) (DMA) (HMPA)

Bu cbziiculerin hepsi (DMF, DMSO, DMA ve HMPA), iyonik bilesikleri cozerler
ve katyonlan 50k iyi bir sekilde sararlar. Bunlardaki sarilma, protik coziiciilerin katyon-
lan sarmasma benzer bir sekilde, cbziiciinim eksi kisimlari ile katyonun etrafina yerles.-
mesi ve katyonlarin bos, orbitallerine ortakla§ilmamis. elektron ciftlerini vermesi ile
ger§ekle§ir.

S

II

H,0 : . •■ .OH, (08^=0', • /0=SiCH i i,

*. : .■ ■. • •■

.&**% .- N - a+ -.

H.O : " ' ■•■ *' : OH, ( CH,>,S=0='^ '=Q=SlCH,K
• =OH, ~ ' •■ :Q

S

/ \

H,C CH,

Protik bir co/.iicii olan su Aprotik bir $6ziicii olan dimetil

molekiilleri tarafindan siilfoksit molekiilleri tarafindan

sarilan bir sodium iyonu sanlan bir sod yum iyonu

Fakat, aprotik cbzuculerin hidrojen bagi yapamamalan ve arti kisimlann anyonlarla et-
kilesmemesinden dolayi, aprotik cdziiculer onemsenecek olciide anyonlart sarmazlar.
Bu cbzuculerde, anyonlar, cbziicii molekullerinin bir tabakasi ile engellenmez ve bu yiiz-

6.14 S N 1 ve S N 2 Tepkimelerinin Hizlanm Etkileyen Etkenler 257

den sanlma ile kararh olu§ 50k zayiftir. Bu "ciplak" anyonlar. hem baz olarak hem de
niikleofil olarak son derece etkindirler. Ornegin DMSO icinde, halojeniir iyonlannin et-
kinlik sirasi, bazlik sirasi ile aymdir:

F >C1 >Br > I

Bu sira alkol ve su cbzeltilerindeki niikleofillik srrasiyla tarn terstir:

i >Br > cr>r

S N 2 Tepkimelerinin hizlari, polar aprotik cozuculer icinde gercekle§tirildiginde Polar aprotik cozuciiler ve
genellikle son derece artar. Bu artis bir milyon kat kadar olan bir biiyiikliige erisebil- s \ 2 tepkimeleri.

mektedir.

Asagidaki coziiculeri, protik ya da aprotik olarak siniflandmniz.
O O

< Problem 6.7

O

Formik asit, HCOH; aseton, CH 3 CCH 3 ; asetonitril, CH,CsN; formamit, HCNH 2 ;
kiikiirt dioksit, S0 2 ; amonyak, NH 3 ; trimetilamin. N(CH 3 ) 3 ; etilen glikol, HOCH 2 CH,OH.

Propil bromiiriin sodyum siyaniirle (NaCN) tepkimesinin, DMF icinde mi, yoksa ■< Problem 6.8
etanol iginde mi daha hizh olmasini beklersiniz?

CH 3 CH,CH,Br + NaCN
Cevabmizi ac.iklayin.iz

CH.CHXHXN + NaBr

Bir protik coziicti icerisinde a§agidakilerden hangisinin daha giiclii niikleofil olma- ■< Problem 6.9

sini beklersiniz?

(a) CH3CO2" veya CH 3 0? (b) H 2 veya H 2 S? (c) (CH 3 ) 3 P veya (CH 3 ) 3 N?

6.I4D S N I Tepkimeleri Ozerine Qoziiciilerin Etkileri:
CdziJculerin Jyonla§tirma Yetenegi

Herhangi bir S N 1 tepkimesinde polar protik bir cozucuniin kullanilmasi, bu §6zucu-
niin cok etkin bir §ekilde katyon ve anyonlan cozme yeteneginden dolayi, alkil haloje-
niiriin iyonlasma hizim son derece artrracaktir. Sanlmamn reaktantlardan daha fazla
karbokatyon ve halojeniir ara Liriinlerini olu§turan gecis halini kararh kilmasi nedeniy-
le, serbest aktiflesme enerjisi daha dtisuk olur. Bu endotermik basamakta, gecis halin-
de yiik aynmi artmakta ve boylece gecis hali, sonucta olu§an iyonlara benzemektedir.

(CH,).,C - CI ► [(CH 3 )jC L'l]' ► (CH,) 3 C + + Cl"

Geji§ hali
Yiik aynmi olu^uyor

Reaktant

Uriinler

Dielektrik sabiti, cbziicii polaritesini yaklasik olarak veren bir niceliktir. Dielektrik
sabiti, coziiciinun. zit yiikleri birbirinden ayirma yeteneginin bir oleusudiir. iyonlar ara-
sindaki elektrostatik cekme ve itmeler, daha yiiksek dielektrik sabitine sahip cozuculer
icerisinde daha azdir. Cizelge 6.5, 90k yaygin bazi cozuciilerin dielektrik sabitlerini ver-
mektedir.

Iyonlasmaya yardimci olan en etkin coziicii sudur, fakat, pek cok organik bilesik su-
da kayda deger miktarda coziinmez. Organik maddeler genellikle alkoller icinde coziim

258 Boliim 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurierin Nukleofilik Yer Degi§tiime ve Aynlma Tepkimeleri

£izelge 6.5 Bazi Yaygin £6zuciilerin Dielektrik Sabitleri

Dielektrik

^ozucit

Form iil

Sabiti

J

.

Su

H 2

80

Formik asit

HCOH
O

59

Dimetil Siilfoksit (DMSO)

CH 3 SCH 3

49

Artan

AfJV-Dimetilformamit (DMF)

O

II
HCN(CH 3 ) 2

37

coziicii

Asetonitril

CH 3 C=N

36

polaritesi

Metanol

CH3OH

33

HeksametiJfosforamit (HMPA)

[(CH 3 ) 2 N] 3 P=0

30

Etanol

CH 3 CH 2 OH

24

Aseton

CH 3 CCH 3

21

Asetik asit

O

II
CH 3 COH

6

diiklerinden coziicii karisjmlan bir hayli sik kullanilmaktadir. Niikleofilik yer degigtir-
me tepkimeleri icin metanol-su, etanol-su kansimlan yaygin olarak kullanikr.

Problem 6.10

rec-Biitil bromiir, metanol ve su kan§imi icinde solvolize maruz birakildiginda, (ka-
nsimdaki bromiir iyonlanndan hesaplanan) solvoliz hizi, kan§im icindeki su yiiz-
desi artinldiginda artmaktadir. (a) Bu olayi acrklayiniz. (b) Kangimdaki su yiizdesi
arttiginda, etil kloriir ve potasyum iyodiiriin metanol-su kansimi icerisinde verdigi
S N 2 tepkimesinin hizi azalmaktadir, bu gozlemi agiklayimz.

Iyi ayrilan gruplar zayif
bazlardir.

6.I4E Ayrilan Grubun Yapisi

En iyi ayrilan gruplar, ayrildiktan sonra en kararli olanlardir. Aynlan gruplann cogu
eksi bir iyon olarak ciktiklanndan, en iyi aynlan gruplar eksi bir ytikii etkin bir §ekilde
kararli kilan iyonlardir. Bunu en iyi bir sekilde zayif bazlar yaptiklarindan, en iyi ayn-
lan gruplar zayif bazlardir. Eksi yiikiin kararli kilmmasimn onemli olmasinin nedeni,
gecis, hali yapisi dikkate almarak anlasilabilir. Hem S N 1 hem de S N 2 tepkimelerinde ge-
cis haline ula§ihrken aynlan grup eksi yuk kazanmaya ba§lar.

6.14 S N 1 ve S N 2 Tepkimelerinirj Hizlanni Etkileyen Etkenler 259

S N 1 Tepkimesi (hiz belirleyici basamak)

c— X — ►

/

^.s+ s-

c-x

_ /

* V

c + + \

Gtcis hali

Aynlan gruptaki o!u§um halindeki eksi yiikiin kararh kilinrnasi ge$i§ halini de kararlt
kilar (serbest enerjiyi du§iiriir): bu, serbest aktifles,me enerjisini dii§urur ve bu nedenle
tepkime hizini artinr. Halojenler ifinde, iyodiir iyonu en iyi, floriir iyonu da en kotii ay-
nlan gruptur.

I > Br >C1-»F

Baziklik sirasi ise tam tersidir:

F»C1 >Br >I

Alkansiilfonat iyonlan, alkil sulfat iyonlan ve /?-toluensiilfonat iyonlan da zayif baz-
lar olup iyi aynlan gruplardir. Bu gruplan daha sonra inceleyecegiz.

O O

O— S— R

O

-o-

-O— R

O-

O

Bir alkan siilfonat iyonu Kit alkil sulfat iyonu /7-Toluensiilfonat iyonu

Bu anyonlarin hepsi, 50k kuvvetli asitlerin konjuge bazlandir.

Triflorometansiilfonat iyonu (CF 3 SO;i~, yaygin olarak triflat iyonu olarak adlandi-
nlir) kimyada bilinen en iyi aynlan gruplardan biridir. Bu iyon, siilfiirik asitten bile cok
kuvvetli bir asit olan, CF 3 S0 3 H'nin anyonudur.

CF3SO3-

Triflat iyonu

("siiper" aynlan bir grup)

Kuvvetli bir sekilde bazik olan iyonlar, ender olarak aynlan grup olarak dav-
ranirlar. Ornegin, hidroksit iyonu, giiclu bir bazdir ve bu yiizden as,agidakine benzer
tepkimeler olu§maz.

R— OH^f+

R — X + OH-

Ayrilan grubun

kuvvetli bir baz olan

hidroksit iyonu olmasi

nedeniyle bu tepkime

gerceklesmez.

Ancak, bir alkol kuvvetli bir asit icerisinde cozuldiigunde, bir haiojenur iyonu ile
tepkime vermektedir. (Jtinkii, ortamdaki asidin, alkoliin -OH grubunu protonlamasi ne-

260 Boliim 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurlerin Niikleofilik Yer Degijtirme ve Aynlma Tepkimeleri

Problem 6.1 I

deniyle ayrilan grup artik hidroksit iyonu degil, hidroksit iyonuna gore cok daha zayif
bir baz olan, su molekiiliidiir.

X"

/!

R— OH

I
H

R — X + H,()

Ayrilan grubun zayif bir

baz olmasi nedeniyle bu

tepkime gerjeklegir.

> A§agidaki bilesikJerin metanol icerisinde CH^O" ile yapilan S N 2 tepkimelerindeki
elkinlik sirasini, azalma yonunde yaziniz. CH 3 OH: CH 3 F, CH3CI, CH 3 Br, CH 3 L
CH 3 OSO,CF 3 , CH3OH,

Hidriir iyonlan (H: ) ve alkaniir iyonlan (R: ) gibi 90k giiclii bazlar hemen hemen
hie aynlan grup olarak davranmazlar. Bu yiizden, a§agidakine benzer tepkimeler ger-
cekle§tirilemez:

-Nu +H:

Nu=" + CH 3 CH 2 ^-H -#*■ CH,CH 2 -

ya da

Nu^- + CH 3 — CH 3 -)f* CH 3 — Nu +CH 3 =

1

Bunlar

ayrilan gruplar

degildir.

6.I4F Ozet: S N 1-S N 2

Bagil olarak kararh karbokatyonlar olu§turan substratlarm. zayif ntikleofillerin ve yiik-
sek olgtide iyonla§tinci coziiciilerin kullamlmasiyla, alkil halojeniirlerin S N 1 mekaniz-
masi ile yiiriiyen tepkimeleri one gegirilebilir, Bu yiizden S N 1 mekanizmalan, ozellikle
polar coziictiler kullanildiginda, iiciinciil halojenurlerin solvoliz tepkime lerinde onem-
lidir. Solvoliz tepkimeleri nde nukleofiller zayiftir, cunkii nukleofil. cogu kez bir anyon-
dan 90k (coziicuye ait) notral bir molekiildiir.

Bir alkil halojentiriin S N 2 mekanizmasi ile tepkimesini one gecirmek istersek, nis-
peten dallanmami§ bir alkil halojeniir, guclii bir nukleofil, polar bir aprotik coziicii, yiik-
sek derisjmde nukleofil kullanmaliyiz. Substratlar icin S N 2 tepkimelerindeki etkinlik
sirasi:

K

CH 3 — X > R— CHj— X > R— CH— X
metil > 1° > 2°

OctincQl halojeniirler, S N 2 mekanizmasi ile tepkime vermezler.
Cizelge 6.6 S N 2'ye Kar§i S N l'i Etkileyen Etkenler

Etken

S*l

S*2

Substrat

Niikleofil

Coziicii
Ayrilan grup

3" (bagil olarak kararli karbokatyon

olu^umunu gerektirir)

Zayif Lewis bazi, notr molekiil;

nukleofil, gozucuniin kendisi

olabilir (solvoliz)

Polar protik (ornegin. alkol ve su)

Metil > 1° > 2" (dallanmami§
substrat gerektirir)
Giiclii Lewis bazi, yuksek
nukleofil deri§imi hm artinr

Polar aprotik (6m, DMF, DMSO)

Hem S N 1 , hem de S N 2 igin I > Br > CI > F

(ciktiktan sonra, aynlan grubun daha zayif baz ozelliginde olmasi,

onu daha iyi bir aynlan grup yapar)

6.15 Organik Sentezler: S N 2 Tepkimeleri ile Fonksiyonel Grup Donujiimleri 261

Aynlan gTubun etkisi, hem S N 1, hem de S N 2 tepkimelerinde aynidir: Alkil iyodiir-
ler en hizh, floriirler en zayif aynlan gruplardir. (Alkil florurler, oldukc_a yavas tepki-
me vermelerinden dolayi, ntikleofilik yer degi§tirme tepkimelerinde ender olarak
kullamhrlar.)

R— I >R— Br>R— CI S N 1 veya S N 2

Bu etkenler Cizelge 6.6'da ozetlenmi§tir.

6.15 ORGANIK SENTEZLER: S N 2 TEPKJMELERI ILE
FONKSiYONEL GRUP D6NU§UMLERi

4. Boliimde. organik molekiillerin sentezi ve geriye doniik sentetik analize (retrosente-
tik analiz) giris yaprmstik. §imdi de ntikleofilik yer degistirme tepkimelerini inceledik.
Bu tepkimeler bize arac kutumuza eklemek icin yeni araclar verir.

S N 2 tepkimeleri, bize, organik sentezlerde bir fonksiyonel grubu digerine donii§tiir-
me imkani verdigi icin son derece yararlidir — bu i§lem, fonksiyonel grup cloiiiisiiinii
veya fonksiyonel grup degistirme olarak da adlandmlrr. §ekil 6.13'te gosterildigi gi-
bi bir S N 2 tepkimesi ile metil, birincil ve ikincil alkil halojenurlerin fonksiyonel grup-
lari alkol, eter, tiyol, tiyoeter, nitril, ester, vb, gruplara d6nu§tiirulebilir. (Not: bir isimde
tiyo- on ekinin kullamlmasi, bile§ikte, oksijen atomunun kriikiirt atomu ile yer degistir-
digi anlamma gelir.) Altbolum 4.18C'de, asetilenur anyonlarimn alkillenmesiyle kar-
bon-karbon baglanmn nasil olusturulabilecegini gormiistiik. Bu da bir S N 2 tepkimesiydi.

Alkil klortir veya bromiirler de ntikleofilik yer degistirme tepkimesiyle kolayca al-
kil iyodtirlere d6nti§turiilebilirler.

Fonksiyonel Grup Hazir-
lanmasi icin Yontemler.

R CI
R — Br— 1

->R — K+C1- yada Br )

OH"

R— X

-X")

(R = Me, 1 D , ya da 2°)
(X = CI, Br ya da I)

R'O"

SH"

R'S"

CN

-*- R— OH

■*• R— OR'

-»- R— SH

■*• R SR'

-*■ R— C' = N

R — C=C~

O

II

R'CO"

ALkol

Eter

Tiyol

Tiyoeter

Nitril

§ekil 6.13 S N 2 Tepkimeleri
kullamlarak metil, birincil ve
ikincil alkil halojenurlerin fonk-
siyonel grup doniisumleri.

-~ R C=C— R' Alton

O

II
-+- R— OCR' Ester

K',!\ +

— ^ R-NR',X"

Nj _

-»-R— N,

Kuatemer amonyum halojeniir
Alkil aziir

*

imyasi

Biyolojik Metilleme: Biyolojik Bir Niikleofillik Yer Degi§tirme

V^anli organizmalar ihtiya^ duyduklan pek 50k bilegigi, daha kiictik molekiillerden
sentezlerler. Bu biyosentezler cogu kez organik kimyacilarm laboratuvarda yaptiklari
sentezlere benzerler. §imdi boyle bir omegi inceleyelim.

Bitki ve hayvan hucrelerinde gercekle§en pek cok tepkime, metiyonin olarak ad-
landinlan bir amino asitten diger bile§iklere bir nietil grubu aktanlmasini icerir. Bu
degi§imin dogrulugu, deneysel olarak, bir bitki veya hayvan, metil grubunda radyo-
aktif karbon atomu ( 14 C) olan bir metiyoninle beslenerek gosterilebilir. Daha sonra,
"etiketli" metil grubu iceren diger bile§ikler organizmadan izole edilebilir. Metiyonin-
den metil gruplan alan bile§iklerden bazilan a§agida verilmi§tir. Radyoaktif olarak eti-
ketlenmis. karbon atomu ye§il olarak gosterilmiftir.

OXCHCH,CH,SCH,
1

NH, +
Metiyonin

CHCH,NHCH,

Nikotin

OH
Adrenalin

CM,

I?

CH 3 — N— CH,CH,OH

CH,
Kolin

Kolin, sinir uyanlarinin iletiminde onemlidir; adrenalin, kan basincinin yiikselme-
sine neden olur ve tiitunde bulunan nikotin, tiitun icme ahskanhgi kazandiran madde-
dir. (Nikotinin yiiksek dozu zehirdir.)

Metiyoninden diger bile§iklere bir metil grubunun aktanlmasi dogrudan olmaz. Ger-
9ek metilleyici reaktif metiyonin degil, metiyoninin, adenozin trifosfat (ATP) ile tep-
kimesi sonucu olu§an S-adenosilmetiyonindir*.

Trifosfat grubu

Nukleofil

c?-

o-

I
-p-

0,CCHCH,CH 2 SCH, + CH 2 .0

NH, +

Metiyonin

O

O— P — o-

II

Adenin

o

OH

Ayrilan
grup

OH OH
ATP

* S on takisi "kukiirt atomuna bagh" oldugunu gosterir ve mutlak konfigurasyonu belirtmede kullamlann (S)
ile kari§tmlmamalidir. Yer belirtmede kullanilan bir ba§ka on ek de "azot alomuna bagh" anlammdaki Wdir.

262

CH, O- O- O-

U I I I

0,CCHCH,CH,— S— CH 2 X) v Adenin + o — p— O— P— O— P— OH

NH,

O

O

O

OH OH
S-Adenosilmetiyonin

Adenin =

Trifosfat iyonu

NH,

Bu tepkime, bir niikleofilik yer degistirme tepkimesidir. Niikleofilik atom, metiyoni-
nin kiikiirt atomudur. Aynlan grup, adenosin trifosfatin zayif bazik trifosfat grubudur.

Olusan iiriin bir metilsiilfonyum grubu, CH 3 — S — , iceren. S-adenosilmetiyonindir.
Daha sonra, S-adenosilmetiyonin diger niikleofilik yer degistirme tepkimelerinde
substrat olarak rol alir. Ornegin kolinin biyosentezinde, metil grubunu 2-(/V,/V-dime-
tilamino)etanoliin bir niikleofilik azot atomuna aktanr.

CH,— N— CH,CH,OH + 0,CCHCH,CH 3 — S + — CH 2 O. Adenin

CH,
2~(N, JV-Dimetilaminoietanol

CH,

NH,

OH OH

CH,— N + — CH,CH,OH + 0,CCHCH,CH,— S— CH, JX.

Adenin

CH,

Kolin

NH,

H

,H H,

H

OH OH

Niikleofil ve substratlann karma§ik olmasi nedeniyle bu tepkirneler kan§ik goriinebi-
lir. Fakat, kavramsal olarak gayet basittirler ve 6. Boliimde simdiye kadar gordiigQ-
miiz ilkelerin coguna ornek olustururlar. Bunlar icinde, kiikiirt atomunun dogasindan
kaynaklanan onun kuvvetli niikleofilik karakterini gorebiliriz. Aynca, zayif derecede
bir baz olan bir grubun (ornegin, ATP'nin trifosfat grubu) ni9in kolay aynlan grup ol-
dugunu da anlayabiliriz. 2-(Af,N-Dimetilamino)etanoliin tepkimesinde bazligi daha az
olan — OH grubundan qok, daha bazik olan (CH 3 ) 2 N — grubunun niikleofil olarak dav-
randigini gorebiliriz. Ve S-adenosilmetiyonine bir niikleofil atak yaptiginda, saldin-
nin, daha kalabalik — CH 2 — gruplari yerine, daha az kalabalik CH 3 — gruplarina
yap.ldigim gormekteyiz. Sayfa 2f)4 . de devam edjyor

263

264 Bolum 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin NUkleofilik Yer Degigtirme ve Aynlma Tepkimeleri

Inceleme > (a) 2-(ATjV-Dimetilamino)etanol, S-adenosilmetiyoninle tepkimeye girdiginde ay-
Problemi nlan grup nedii? (b) Metiyoninin kendisi 2-(iV,A r -dimetilamino)etanol ile tepki-

me verecek olsa, aynlan grup ne olur? (c) Bu farkm ozel onemi nedir?

S N 2 Tepkimelerine biiytik bir onem kazandiran diger bir durum, bu tepkimelerin ste-

reokimyasidir (Altbolum 6.9). S N 2 tepkimeleri, aynlan grubu ta§iyan atomda bir kon-

figurasyon devrilmesi ile sonuclanir. Bu demektirki, egcrreaktantinkonfigiirasyonunu

biliyorsak, sentezde S N 2 tepkimesi kullandigimizda iiriiniimiiziin konfigurasyonundan

emin olabiliriz. Omegin, a§agidaki omekte nitrilin S konfigiirasyonunda olmasini arzu

ediyorsak,

CH,
/ 3

:N=C— C

V"H
(S)-2-Metilbiitannitril

kullanmamiz gereken substrat (/f)-2-bromobiitan olmalidir.

CH 3 CH 3

-^S /^ S-,2 '

iINCr + C— Br ;J N , » =N=C C 4- Br"

Hy (devntme) yH

CH 2 CH 3 CH,CH 3

(R)-2-Broniobutan (S)-2-MetilbiitannUril

Problem 6.12 > (5)-2-Bromobiitandan ba§layarak, a§agidaki bile§iklerin her birinin sentezini plan-
layiruz.

(a) (ie)-CH,CHCH,CH 3 (c) (ft)-CH 3 CHCH 2 CH 3

OCHXHj SH

(b) (fl)-CH 3 CHCH 2 CH 3 (d) (/?)-CH 3 CHCH 2 CH 3

OCCH, SCH,

II
O

6.I5A Vinilik ve Fenil Halojeniirlerin Tepkimelere ilgisizligi

Altbolum 6. l'de bgrendigimiz gibi, bir halojen atomunun ikili bag karbon atomlarmdan
birine bagh oldugu bile§ikler vinilik halojeniirler, halojen atomunun benzen halkasina
bagh oldugu halojeniirler de fenil halojeniirler olarak adlandinhrlar.

C=C

X
Bir vinilik halojeniir FenM halojeniir

6.16 Alkil Halojenurlerin Aynlma Tepkimeleri 265

Vinil halojeniirler ve fenil halojeniirler, genellikle S N 1 ve S N 2 mekanizmasiyla tep-
kiine vermezler, Vinilik ve fenil katyonlar son derece kararsizdir ve kolaylikla olusmaz-
lar. Bu sonuc vinilik ve fenil halojeniirlerin nicin S N 1 tepkimeleri vermedigini aciklar.
Vinilik veya fenil halojenurlerin karbon -halojen bagi alkil halojeniirlerinkine gore da-
ha kuvvetlidir (nicin boyle oldugunu daha sonra gorecegiz) ve ikili bagm veya benzen
halkasinin elektronlan arka taraftan bir nukleofilin yaklasmasim engellerler. Bu etken-
ler vinilik veya fenil halojenurlerin S N 2 tepkimesi vermemesini aciklar.

6.16 Alkjl Halojenurlerin Ayrilma TepkjmelerI

Alkil halojenurlerin ba§ka bir ozelligi de aynlma tepkimeleri vermeleridir. Bir ayrilma
tepkimesinde, reaktantin biti§ik atomlanndan bazi molekiil parcalan (YZ) cikanlir (ay-
nlir). Bu aynlma, bir coklu bagin olu§umuna yol ajar.

aynlma \ /

— c— c ► c=c

I I (-YZ) / \

6.I6A Dehidrohalojeleme

Aiken sentezi icin yaygin olarak kullanilan bir yontem, alkil halojenilriin bitisjk atom-
lanndan bir HX aynlmasidir. Tepkime alkil halojenurun giiclii bir bazla lsitilmasiyla
gerceklefjtirilebilir. A§agida iki ornek tepkime verilmistir.

CH.ONa
CH,CHCH, - OH550C » CH^CH-CH, + NaBr + C 2 H 5 OH

I 2 '"" (%79)

Br

CH 3 CH,

C,H,ONa I

CH -9- Br CH^.55^ ' CH - C = CH ^ + NaBr + C A° H

l Hj - m i)

Bunlara benzer tepkimeler, yalmzca hidrojen bromiir aynlmasi ile sinirli degildir.
Kloroalkanlar hidrojen kloriir aynlmasi gerceklestirirken, iyodoalkanlar hidrojen iyodiir
aynlmasi gerceklegtirir ve her iki durumda da alkenler elde edilir. Bu yolla, bir haloal-
kandan, hidrojen halojenurun elementleri aynldiginda, tepkime genellikle dehidroha-
lojenleme olarak adlandinhr.

-C L C— + = B

X

Bir baz

\

/

('=

=<:

+ H

K +

: \

/

\

V U~: i.i-.i„,i, .[--iiieine

S N 1 ve S N 2 tepkimelerinde oldugu gibi, bu tip aynlmalarda da bir aynlan grup ve
bir elektron cifti olan atak yapan bir birim (baz) bulunur.

Kimyacilar cogu kez, siibstitiient (ornegin onceki tepkimedeki halojen atomu) tasi-
yan karbon atomunu genellikle alfa (a) karbon atomu ve ona bitisjk olan karbon ato-

266 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

munu da beta (/3) karbon atomu olarak adlandinrlar. ji Karbon atomuna bagli olan bir
hidrojen atomuna ise J8 hidrojen atomu denir. Dehidrohalqjenlemede hidrojen atomu
/} karbonundan aynldigindan, bu tepkimeler cogunlukla /3 -ayrilmalan olarak adlan-
dinhrlar. Bu tepkimeler, 1,2-aynlma tepkimeleri olarak da amlmaktadirlar.

7. Boliirnde dehidrohalojenleme konusuna tekrar donecegiz, fakat bazi onemli hu-
suslari burada inceleyecegiz.

6.I6B Dehidrohalojenlemede Kullanilan Bazlar

Dehidrohalojenleme icin ge§itli guclu bazlar kullamlmaktadir. Etanol icerisinde coziil-
miis, potasyum hidroksit sik kullanilan bir reaktiftir, fakat sodyum etoksit gibi alkolle-
rin sodyum tuzlan farkli avantajlar saglarlar.

Bir alkoliin sodyum tuzu (bir sodyum alkoksit) bir alkoliin sodyum metali ile etki-
le§tirilmesiyle hazirlanabilir:

2 R— OH +2 Na ». 2 R— O^Na +H 2

Alkol Sodyum

alkoksit

Bu tepkimede alkolden bir hidrojen ctkar ve bu yiizden tepkime, bh yukseltgenme-in-
dirgenme tepkimesidir. Bir alkali metal olan sodyum, cok giiclii bir indirgendir ve ok-
sijen atomuna bagli hemen biitun hidrojen atomlarini indirger, Sodyumun suyla verdigi
cok §iddetli ve patlayici olan tepkimesi de aym tiptir.

2 HOH + 2 Na ► 2 HOs ~Na + + H,

Sodyum
hidroksit

Sodyum alkoksitler, bir alkol ile sodyum hidriiriin (NaH) tepkimesinden de hazirla-
nabilirler. Hidriir iyonu (Hr) cok kuvvetli bir bazdir.

R— O^H + Na + :H" ► R— 6:"Na + + H— H

Sodyum (ve potasyum) alkoksitler genellikle a§tn alkol kullamlarak elde edilirler ve

alkoliin fazlasi tepkimede coziicu olarak rol alir. Sodyum etoksit genellikle bu yolla ha-

zirlamr,

2 CH,CH 2 OH + 2 Na ► 2 CH,CH 2 C<:-Na + + H 2

Etanol Sodyum etoksit

(a§in)

Potasyum ter-biitoksit de son derece etkin baska bir dehidrohalojenleme reaktifidir.

CH, CH,

2 CH,C— OH + 2 K — ► 2 CH,C — 6:"K + + H,

CH,

CH,

/(.■/■-Until alkol

Potasyum fer-biitoksit

(a§in)

6.I6C Dehidrohalojenleme Tepkimesinin Mekanizmasi

Aynlma tepkimeleri degifik mekanizmalarla gerceklesjr. Alkil halojeniirlerle olan ay-
nlma tepkimelerindeki iki mekanizma, heniiz inceledigimiz S N 1 ve S N 2 tepkimelerine

6.17 E2 Tepkimesi 267

90k benzer olmalan nedeniyle ozellikle onemlidir: Bu mekanizmalardan biri, E2 tepki-
mesi olarak adlandinlan iki molekiillii bir mekanizma, digeri ise El tepkimesi olarak
adlandinlan bir molekiillii bir mekanizmadir.

6.17 E2 TEPKiMESi

tzopropil bromiir, propen olusturmak ilzere etanol icerisinde sodyum etoksitle lsitildi-
ginda, tepkime hizinm izopropil bromiirtin ve etoksit iyonunun deri§imine bagli oldugu
goriiliir. Hiz esitligi her bir reaktanta gore birinci dereceden ve toplam ikinci derece-
dendir.

Hiz - [CH 3 CHBrCH 3 ] [C 2 H 5 ]

Hiz = k [CH 3 CHBrCH 3 ] [C 2 H 5 0]

Tepkime tek basamakli oldugu icin hiz belirleyici basamaktaki gecis halinin alkil
halojeniir ve alkoksit iyonlarmm her ikisini de igermesi gerektigi sonucunu cikarabili-
riz. Tepkime iki molekiillu olmahdir. Dikkate deger deneysel bulgular tepkimenin a§a-
gidaki yolla oldugunu gostermektedir.

E2 Tepkimesi igin Bir Mekanizma

Tepkime:

C 2 H 5 0" + CH 3 CHBrCH 3 ■

CH 2 =CHCH 3 + C 2 H,OH + Br

Mekanizma;

H

q Pax.,

Ba/ik etoksit iyonu, elektron

ciitiiii kullamp hidrojenle bir bag
olusturarak [S karbonundan bir
protonu cikartnaya basliir. Ajm

zamanda, JS C — H baginm
elektron (.ill i. ikili bagin - bagini
olusturmak iizere hareket elmeye

ve brom da bagli oldugu
a karbonundan elektronlanyla
berabcr avrilmava baslar.

It

C3H5— 0--H

CH,

i ; tvi.-, hali
Sinidi. oksijen ile p hidrojeni
arasindu vc a karbonu ile brom

arasinda kisnii basilar vardir.

Karbon-karbon bagi da ikili bag

karakterine dbniismeye

baslamistir.

H. /CH,

C=C

/ \

H H

C,H=— OH + =Br =

yimdi alkenin ikili bag! tarn olarak

olu.sniuslur ve her bir karbon atomunda

alken, licgen diizlem geometriye sahiptir.

Diger iiriinler. bir etanol molekiilij ile

bir bromiir iyonu dur.

E2 Aynlma Mekanizmasi

Biz, Altbolum 7.6C'de E2 tepkimesini daha ileri boyutta inceledigimizde, kopanlan hid-
rojen atomunun ve aynlan grubun yonlenmesinin keyfi olmadigini ve yukanda goste-
rildigi gibi, hepsinin ayni diizlemde olmasi gerektigini ogrenecegiz.

268 Bolum 6 / lyonik Tepkimeler-Alkil Hatojeniirlerin Niikleofilik Yer Degistirme ve Aynlma Tepkimeleri

6.18 El TEPKiMESi

Aynlmalar, Altboltim 6.17'de verilenden farkh bir yolla da olabilir. Ornegin, ter-biltU
kloriiriin, 25 Q C'da %80 sulu etanol ile etkile§tirilmesi, %83 verimleyer degigtirnbe iirun-
leri ve %17 verimle bir aynlma iiriinu (2-metilpropen) verir.

CH 3

CH,

s_„i

Cttj

CH 3 C— CI

CH 3
ter-Buti\ kloriir

%80 C,H s OH

► CH,C — OH + CH 3 C — OCH,CH,

CH 3
ter-hiitil alkol

CH 3
ter-Biifil etil eter

%20 H,<)

25°C

(%83)

/CH 3

^* CH 2 =C X

CH 3
2-Metilprupen

(%17)

Her iki tepkirae 19111 de ba§langic, basamagi, ter-btixi\ katyonunun olu^umudur. Bu
aym zamanda her iki tepkimenin de hiz belirleyici basamagidir; bu yiizden tepkimele-
rin ikisi de bir molekiilliidiir.

CH,

^A".

CH,

CH 3 C— Cl"

CH,

yava$

/

► cH,q-

\

sCls-

CH 3

issinlmisi (sanlmi§)

Yer degiftirme mi yoksa aynlmanm mi olacagi bundan sonraki basamaga baglidir (hiz-
h basamak). Eger bir foziicii molekiilii fer-Mtil katyonun arti karbonu ile bir nukleofil
olarak tepkime verirse, iiriin olarak fer-btttil alkol veya tei -biitil etil eter olu§ur ve tep-
kime S N l"dir.

13 M z

hizli I 1 /

CH 3 C + Coz— OH ►CH 3 C— O

?

H,

CH,

\
CH,

(C6z = H— yada CHjCH,— 1

\

CH,

II

+=± CH,C — O— Coz + H — O— Co;

'I '• *
^ CH,

H— 6— Coz

" 1

tepkimesi

Fakat, bir coziicii molekiilii, bir baz olarak davranir ve f$ hidrojen atomlanndan birini
bir proton olarak kopanrsa, bu durumda iiriin 2-metilpropen ve tepkime El'dir.

El tepkimeleri cogu kere S N 1 tepkime leriyle yan§ halindedir. Diger bir deyifle, El
tepkimelerine S N 1 tepkimeleri e§lik eder.

CH,

^

hizli

Coz— 0=^H— CH,— C + ►Coz— O — H + CH 2 =C

\

H

CH,

H

CH 3
2-Metilpropen

1

El
tepkimesi

6.19 Ayrilmaya Kar§i Yer Degi§tirme 269

El Tepkimesi ifin Bir Mekanizma

Tepkime:

(CH 3 ) 3 C( I + H,0 ► CH 2 =C(CH 3 ) 2 + H,0 + + CI

Mekanizma:

/ . Basamak

CH 3

i

mc—c—cv-

CH 3
Polar
cdzttcunun

yurdimiyla,
klur elektron
ciftini alarak
bagb oldugu

karbondan
iivnlir.

CH,

yava§

11,0

/

► H,C— C+ +:CI =
\

CH,

Hu yava§ basamak
bagd olarak kararh
3° karfookatyonu ve

kloriir ivoniinu
oliisluriir. Bu iyonlar,
kendik-rini (evreleyen

sii molekiilleri ile

sanlirlar (ve kararli

kilimrlari.

2. Basamak

H CH 3

■;— c— c + —

I |Pa\

H H CH 3

Bir su molekulu.
karbokatyonun
II karbon atomunun
liidrujenlerinden birini
kuparir. Elektron cilli,
a ve ji karbon atomlari
arasiuda bir ikili bag
oliisiiirniak nzere
harekel eder.

H.

,CH 3

H-O 1

\ /

H+ C=C

H H CH 3

Bu basamakla, bir alken ve

hidronyum iyonu meydana

gelir.

6.19 Ayrilmaya Kar§i Yer Degistirme

Bir niikleofil veya bazin etkin kismi ortaklasilmami§ bir elektron cifti oldagundan, bii-
tiin nilkleofiller potansiyel bazdir ve btitun bazlar potansiyel niikleofildir. Bundan do-
lay], niikleofilik yer degistirme tepkimeleri ile aynlma tepkimelerinin birbirleriyle yan§
halindeki tepkimeler olmalan §asirtici degildir.

6.I9A E2'ye kar§i S N 2

E2 mekanizmasiyla olan aynlma tepkimelerinde yiiksek derisimde kuvvetli bazlar kul-
lamlir (ve bu yiizden kuvvetli niikleofilin derisimi de yiiksektir), S N 2 yoluyla olan yer
degistirme tepkimeleri genellikle ayrdma tepkimeleriyle yansir. Niikleofil (baz) j3 hid-

-^

Bu altbolum, yer degistir-
me ve aynlma arasindaki
yansmayi etkileyen tasiti i
etkenleri birlikte incele-

mektedir.

270 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojentirlerin Niikleofilik Yer Degis,tirme ve Aynlma Tepkimeleri

rojen atomuna atak yaptiginda aynlma meydana gelir. Niikleofil, aynlan grubu tas,iyan
karbon atomuna saldtrdigi zaman ise yer degi§tirme olur.

nu r Jf I f^i

W^c— x

fa)

c

■+ + Nu— H + :X-

ilVTllDLi p

E2 / C \

(b)

ver degistirme
S N 2

H— C-
I
Nu— C-

+ %■

Substrat, bihncil bir halojeniir ve baz etoksit iyonu ise yer degigtirme ytiksek oran-
da on plana cikar, ciinkii baz, aynlan grubu ta§iyan karbon atomuna kolayhkla yaklaga-
bilir.

CH.OH .

CH,CH,0"Na + + CH 3 CH 2 Br 5 5 D C CHjCI^OCH.CHj + CH 2 =CH 2

(-NaBr)

S^2 £2

(%90) (%10)

Fakat tepkime ikincil halojeniirlerle gercekle§tirildiginde, sterik engel yer degigtir-
meyi zorlagtiracagindan, aynlma tepkimesi tercih edilir.

C,HjO-Na + + CH 3 CHCH,

Br

C,H.OH

55°C
(-NaBr)

■*■ CH,CHCH, + CH,=CHCH 1
I
O

C,H 5

S N 2

E2

(%21)

(%79)

Ugiinciil halojeniirlerle bir S N 2 tepkimesi olugamaz, bu yiizden, ozellikle tepkime
ytiksek sicaklikta gerceklegtirilirse, biiyiik oranda aynlma tepkimesi yeglenir. Meydana
gelen herhangi bir yer degigtirme tepkimesi de S N 1 mekanizmasi uzerinden yuriimeli-
dir.

CH,

CH 3

CH,

C H OH ' '

C 2 H ; Na + + CH 3 CCH 3 ■ ; > CH 3 CCH 3 + CH 2 =CCH,

Br

CH 3

25°C
(-NaBr)

C 2 H,0"Na + + CH 3 CCH 3
Br

C,H s OH

55°C
(-NaBr)

o

I

C 2 H S

S N ! Ba§lica E2

(%9) (%91)

*■ CIL^CCH, 4- C,H 5 OH

E2 + E1

(%100)

Sicakligi yiikseltmek. ayrdmalan (El ve E2) yer degi§tirmelerin online gejirir, Ne-
deni §udur: Aynlmalar yer degi§tirmeye gore daha yiiksek bir serbest aktiflejme

6.19 Aynlmaya Kar§i Yer Degi§tirme 271

enerjisine sahiptir, ctlnkii aynlmalarda bag degi§imleri daha coktur (daha fazla bag
kinlmakta ve olugmaktadir). Sicakhk arti§i enerji engelini yenmek icin daha faz-
la molekiile yeterli enerji saglayacagmdan, hem yer degiijtirme, hem de ayrilma
lepkimelerinin hizim artinr: bununla birlikte, aynlma icin enerji engeli daha yiik-
sek oldugundan, bu engeli gecebilecek molekiillerin orani onemli olctide artar,

Tepkime sicakligim artirmak, bir alkil halojentiriin aynlma tepkimesini one gecir-
menin yollanndan biridir. Diger bir yol, ter-butoksit iyonu gibi sterik engelli giiclii bir

baz kullanmaktadir. ftr-Biitoksitin hacimli metil gmplan yer degi§tirme yoluyla olacak
bir tepkimeyi engellerler. aynlma tepkimelerini one gecirirler. A§agidaki iki tepkime,
bu etkiye ait bir ornektir. Nispeten daha az hacimli olan metoksit iyonu oktadesil bro-
miir ile baskin olarak yer degistirme verirken, hacimli fer-biitoksit ba§hca aynlma tep-
kimesi vermektedir.

CH.OH

CH,0 + CH 3 (CH 2 ) 13 CH,CH 2 — Br ^ >

CH,(CH 7 ) 15 CH=CH 1 + CH,(CR,) |5 CH 2 CH,OCH,
~ E2 "S N 2"

(%1) (%99)

CH 3

(CH,),COH

CH.-C-O- + CH 3 (CH,)„CH,CH,-Br ^~ ►

| - ■ - - 40 C P^

CH - 1 CH 3 (CH 2 ) 15 CH=CH 2 + CH 3 (CH,) 15 CH,CH 2 — O— C— CH 3

CH,

E2 S N 2

(%S5) (%15)

E2 ve S N 2 tepkimelerinin birbirlerine gore hizlanm etkileyen diger bir etken de, baz/
niikleofilin bazhk giicii ve polarlanabilmesidir (kutupla^abilmesidir). Amit (NH 2 ) iyo-
nu veya bir alkoksit iyonu (ozellikle hacimli olani) gibi ktivvetli ve az miktarda kutup-
la§abilen bir bazin kullamlmasi, ayrdma (E2) olasihgini artinr. Kloriir (CI - ) iyonu veya
asetat iyonu gibi zayif bir bazm veya Br ,1 , RS gibi zayif fakat oldukca fazla kutup-
la^abilen bir iyonun kullamlmasi, yer degi^tirme (S N 2) olasihgini artinr. Ornegin ase-
tat iyonu, izopropil bromur ile neredeyse sadece S N 2 yoluyla tepkime verir.

O CH, O CH 3

II I II I

CH 3 C — O- + CH,CH — Br g2 ► CH,C O— CHCH 3 + Br"

(~%100)

Daha kuvvetli baz olan etoksit iyonu (Altbolum 6.16B) aym bilesdkle ba§hca E2 meka-
nizmasi tizerinden tepkime verir.

6.I9B Ofiincul Halojeniirler: E I'e kar§i S N I

El tepkimesi ve S N 1 tepkimesinin ortak bir ara iirtin oIu§umu iizerinden yuriimesi ne-
deniyle bu iki tepkime, tepkimeleri etkileyen etkenlere benzer yollarla cevap verirler.
El tepkimeleri, kararli karbokatyonlar olugturabilen substratlarla (yani ilcilnciil haloje-
ntirlerle), aynca zayif nukleofillerin (zayif bazlann) ve genellikle polar coziiciilerin kul-
lamlmasi ile one gecerler.

272 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

Karbokatyon iizerinden yiiruyen her iki tepkimenin de serbest aktifle§me enerjileri
50k kii9iik oldugundan, (bir proton kaybi veya goziicuniin bir molekiilil ile birle§me yo-
luyla olu§an) S N 1 ve El uriinleri arasuidaki bagil dagihmi etkilemek genellikle 90k zor-
dur.

Ozellikle dilgilk sicakhklarda, bir molekiillii tepkimelerin 90gunda S N 1 tepkimeleri
E 1 tepkimelerinin online ge9er. Yine de, genellikle, ugiinciil halojeniirlerin yer degi$tir-
me tepkimeleri sentettk yontemler olarak yaygm olarak kullamlamaz. Bu tur halojenur-
ler ayrrima tepkime sini daha kolay verifier.

Tepkime sicakhginin yiikselmesi El mekanizmasi yoluyla olan tepkimeyi, S N 1 me-
kanizmasi yoluyla olanlara gore daha baskin hale getirir. Fakat, aynlma urunii istenir-
se, tepkime sicakhgtm yiikseltmek yerine, giiclii bir baz eklemek ve tepkimeyi E2 ye
zorlamak daha uygundur.

6.20 Genel Ozet

Basit alkil halojeniirlerin yer degi§tirme ve aynlma tepkimelerinin mekanizmalan £i-
zelge 6.7'de ozetlendigi §ekilde gosterilebilir. ^izelge 6.7'deki bilgilerin nasil kullani-
labildigini gosterecek birka9 ornek problem inceleyelim.

^

(pizelge 6.7 S N I

1, S N 2, El

ve

E2 T«

epki

imeleri

ini

in

Topi;

am

Ozeti

R

R

I

CH 3 X

RCI^X

RCHX

R— C— X

1

Metil

1°

2°

I
R

3°

Yalnizca iki molekiillii tepkimeler

S N 1/E1 veya E2

Toplam Oset

S N 2

Hacimli ve giiclii bir baz

Zayif bazlarla

tepkimeleri

[omegin (CH 3 ) 3 CO-

(omegin I , CN",

verir

gibi] kullamlmadiginda

RC0 2 gibi) ba§hca

ba§lica S N 2, giiclii ve

S N 2 ve giiclii bazlarla

hacimli bazlar

(omegin RO gibi)

kullanildiginda da

ba§hca E2 verir

ba$hca E2 verir

S N 2 Tepkimesi vermez.
Solvoliz ite S N 1/E1 verir, ve
dtijiik sicakhkta S N 1
yegienir. Giiclii bir baz kul-
laruldigi zaman [ornegin
(RO) gibi] E2 baskindir.

Ornek Problem

A§agidaki tepkimelerin her birinde olugmasim beklediginiz iiriin (veya urunleri) ya-
zimz. Her bir durumda, uriinii olu§turacak mekanizmayi (S N 1, S N 2, El ve E2) belir-
tiniz ve her biri 15m bagil miktarlan tahmin ediniz (yani iiriin tek iiriin mti olacak, ana
iiriin mii olacak, yan iiriin mii olacak?)

50°C

(a) CH 3 CH 2 CH 2 Br + CH 3 chqh*

50°C

(b) CH 3 CH 2 CH 2 Br + (CH 3 ) 3 CCT (CHj)3C0H "

CH 3

(c)

\

CH3CH2

H

C— Br + HS"

50°C

CH,OH

Anahtar Terimler ve Kavramlar 273

(d)

(CH 3 CH 2 ) 3 CBr + OH

(e)

(CH 3 CH 2 ),CBr

25°C
CH 3 OH

50 C
CH 3 OH

Cevap

(a) Substrat, bir 1 ° halojeniirdur. Baz/niikleofil, giiglii bir baz ve iyi bir niikleofil olan
(fakat hacimli olmayan) metoksittir (CH 3 0~). (Jizelge 6.7'ye gore, cogunlukla S N 2*yi
bekleyebiliriz ve ana uriin CH 3 CH 2 CH 2 OCH 3 olmahdir. Yan ilriin de E2 yoluyla olu-
sabilecek olan CH 3 CH=CH 2 olabilir.

(b) Substrat, yine bir 1° halojeniirdur. Fakat, baz/niikleofil, giiclii ve hacimli bir baz
olan (CH 3 ) 3 CO tir. Bu yiizden biz, E2 yoluyla olusacak olan propenin (CH 3 CH=CH 2 )
ana iirun; S N 2 yoluyla olu§acak CH 3 CH 2 CH 2 OC(CH 3 ) 3 'iin de yan iiriin olacagim soy-
leyebiliriz.

(c) Reaktant, 2° bir halojeniir olan (S)-2-bromobutandir ve aynlan grup stereomer-
keze baghdir. Baz/niikleofil, giiclii bir niikleofil fakat zayif bir baz olan HS" dir. Ste-
reomerkezde bir konfigurasyon devrilmesine yol acan ve a§agidaki (R) izomerini
meydana getirecek olan S N 2 tepkimesi beklenmelidir.

/PH 3

HS-

"CH,CH 3

H

(d) Baz/niikleofil, giiflii bir baz ve giiglu bir niikleofil olan OH" dir. Fakat substrat,
3° halojeniirdur, bu yiizden S N 2 bekleyemeyiz. Ana uriin E2 yoluyla olusacak olan
CH 3 CH=C(CH 2 CH 3 ) 2 olmahdir. Yiiksek sicakhkta ve giiclii bir bazm varligrnda, bir
S N 1 iirunii olan CH 3 OC(CH 2 CH 3 ) 3 'iin onemli bir miktarda olusmasini beklememeli-
yiz.

(e) Bu tepkime solvolizdir. Tek baz/niikleofil, zayif bir baz ve zayif bir niikleofil
olan coziicii, yani CH 3 OH'dir (bu yiizden E2 tepkimesi vermez). Substrat iiciincul ol-
dugundan S N 2 olmayacaktrr. Diisfik sicaklikta S N 1 yoluyla olusacak CH 3 OC(CH 2 CH 3 ) 3
bile§igi meydana gelir. El Yoluyla o1u§acak bir yan iiriin olarak da

CH 3 CH=

=C(CH 2 CH 3 ) 2 beklenebilir.

Anahtar Terimler ve Kavramlar

^HRIKI^Bvat

Niikleofilik yer degistirme tepkimesi Altboliim 6.3

Niikleofil

Substrat

Aynlan grup

S N 2 tepkimesi

Geci§ hali

Konfigiirasyon devrilmesi

S N I tepkimesi

Karbokatyon

Solvoliz

Altboliimler 6.3, 6.4, 6.14B

Altboliim 6.3

Altboliimler 6.5, 6.14E

Altboliimler 6.6-6.9, 6.14, 6.19A

Altboliim 6.7

Altboliim 6.9

Altboliimler 6.10, 6.11, 6.13, 6.14, 6.19B

Altboliimler 6.11, 6.12

Altboliim 6.13B

274 Boliim 6 / Iyonik Tepkimeler-Alkil HalojenUrleriti Nukleofilik Yer Degistirme ve Aynlma Tepkimeleri

Slerik etki Altboliim 6.14A

Sterik engel Altboliim 6.14A

Aprotik soziicii Altboliim 6.14C

Polar protik cozucii Altboliim 6.14D

Aynlma tepkimesi Altboliim 6.16

El tepkimesi Altbiilumler 6.18, 6.19B

E2 tepkimesi Altboliimler 6.17, 6.19A

CH,

(g)

CH 3 — N— CH 2 CH 2 CH, Br

CH 3

(h)

CH 3 CH 2 CH 2 CN

(i)

CH 3 CH 2 CH 2 SH

EK PROBLEMLER 6.13 Propil bromiirtin nukleofilik yer degisrirme tepkimesini kullanarak asagidaki bi-

legiklerin her birini nasil sentezleyebileceginizi gosteriniz, (Istediginiz bilegikle-
ri kullanabilirsiniz)

(a) CH 3 CH 2 CH 2 OH

(b) CH 3 CH 2 CH 2 I

(c) CH 3 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 3

(d) CH 3 CH 2 CH 2 S— CH 3

O

II

(e) CH 3 COCH 2 CH 2 CH,

(f) CH 3 CH 2 CH 2 N,

6.14 S N 2 Mekanizmasi ile hangi halojeniiriin daha hizli tepkime verecegini beklersi-
niz? Cevabimzi aciMaymiz.

(a) CH 3 CH 2 CH 2 Br veya (CH 3 ) 2 CHBr

(b) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C1 veya CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 I

(c) (CH 3 ) 2 CHCH 2 C1 veya CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C1

(d) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 C1 veya CH 3 CH 2 CH(CH 3 )CH 2 C1

(e) C 6 H 5 Br veya CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C1

6.15 Protik bir cozucii icerisinde her bir tepkime ciftinden hangisi daha hizli S N 2 tep-
kimesi verir?

(a) (1) CH 3 CH 2 CH 2 C1 + CH 3 CH 2 Cr ► CH,CH 2 CH 2 OCH 2 CH 3 + CT

yada

(2) CH 3 CH,CH 2 C1 + CH,CH : OH ► CH 3 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 3 + HC1

(b) (1) CH 3 CH 2 CH 2 C1 + CH 3 CH 2 ► CH 3 CH 2 CH 2 OCH 2 CH 3 + CV

ya da

(2) CH 3 CH 2 CH 2 C1 + CH,CH 2 S ► CH 3 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 3 + Ci-
te) (1) CH 3 CH 2 CH 2 Br + (C 6 H S ) 3 N ► CH 3 CH 2 CH 2 N(C fi H 5 )/ + Br"

yada

(2) CH,CH 2 CH 2 Br + (C 6 H,),P ► CH 3 CH 2 CH 2 P(C G H,) 3 + + Br

(d) (1) CH 3 CH 2 CH,Br (1,0M) + CHjO" (1,0M) ► CH 3 CH 2 CH 2 OCH 3 + Br"

yada

(2) CH 3 CH 2 CH 2 Br(l,0M) + CH 3 CT (2,0M) ► CH,CH 2 CH 2 OCH 3 + Br"

6.16 A§agidaki her bir tepkime ciftinden hangisi daha hizli S N 1 tepkimesi verir?
Cevabimzi aciklaymiz.

(a) (1) (CH 3 ) 3 CC1 + H 2 ► (CH 3 ) 3 COH + HC1

yada

(2) (CH 3 ) 3 CBr + H 2 * (CH 3 ) 3 COH + HBr

* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "gozulmesi daha zor olan problemler"dir.

Ek Problemler 275

(b) (1) (CH 3 ) 3 CC1 + H 2 ► (CH 3 ) 3 COH + HC1

yada

(2) (CH 3 ) 3 CC1 + CH 3 OH ► (CH 3 ) 3 COCH 3 + HC1

, , ElOH

(c) (1) (CH 3 ) 3 CC1 (1,0M) + CH,CH 2 (1,0M) ► (CH 3 ) 3 COCH 2 CH, + Cl"

yada

(2) (CH,) 3 CC1 (2,0M) + CH 3 CH 2 (1,0M) ^+- (CH 3 ) 3 COCH 2 CH 3 + Ct

EtOH

(d) (1) (CH 3 ) 3 CC1 (1,0M) + CHjCHjO" (l,0M) ► (CH 3 ) 3 COCH 2 CH 3 + CI

yada

ElOH

(2) (CH 3 ) 3 CC1 (1,0M) + CH 3 CH 2 (2,0M) ► (CH 3 ) 3 COCH 2 CH 3 + Ci-
te) (1) (CH,) 3 CC1 + H,0 ► (CH 3 ) 3 COH + HC1

yada

(2) C 6 H,C1 + H 2 ► C 6 H,OH + HC1

6.17 Cpiki§ maddesi olarak metil, etil veya siklopentil halojeniirler, gerekli goziiciiler
ve inorganik maddeleri kullanarak a§agidakilerin her birinin sentezini tasarlayi-
niz. Bir basamaktan daha fazlasi gerekli olabilir, fakat problemin daha onceki
§iklannda yaptiktanruzi yeniden tekrar etmeyiniz.

(a) CH,I (d) CH 3 CH 2 OH (g) CH 3 CN (j) CH 3 OCH 2 CH,

(b) CH 3 CH 2 I (e) CH 3 SH <h) CH 3 CH 2 CN (k) Siklopenten
<c) CH 3 OH (f) CH 3 CH 2 SH (i) CH,OCH 3

6.18 A§agida varsayimsal bazi nukleofilik yer degistirme tepkimelerini goriiyorsunuz.
Belirtilen iiriinler uygun bir hizda olusmadigindan, bunlann hi^ biri sentetik ola-
rak yararh degildir. Her bir durumda, tepkimenin gosterildigi §ekilde ger9ekle§-
memesinin nedenlerini aciklayimz.

(a) CHjCH 2 CH, + OH" ■&+ CH 3 CH 2 OH + CH 3 "

(b) CH 3 CH 2 CH 3 + OH" ■*-* CH 3 CH 2 CH,OH + H

(c) D + OH" ■*-*■ -CH 2 CH,CH,CH 2 OH

CH 3 CH,

(d) CH 3 CH,— C— Br + CN~ -Xr+ CH,CH 2 — C— CN + Br

CH 3 CH 3

(e) NH 3 + CH 3 OCH, ^-*> CH 3 NH 2 + CH 3 OH

(f) NH 3 + CH 3 OH 2 + -*-► CH 3 NH 3 + + H 2

6.19 Etanol i9erisinde KOH kullanilarak yapilan dehidrohalojenleme ile hem 1-bro-
mo-2-feniletandan hem de 1-bromo-l-feniletandan stiren (C 6 H 5 CH=CH 2 ) hazir-
lamamz istenseydi daha iyi bir alken verimi icin cikij maddesi olarak hangi
halojeniirii se9erdiniz? Cevabinizi aciklayimz.

6.20 Goreviniz, agagidaki tepkimelerden birini kullanarak izopropil metil eter
[CH 3 OCH(CH 3 ) 2 ] hazirlamak olsun. Hangi tepkime daha iyi verimle yiiriiyecek-
tir? Seciminizin nedenini a9iklayimz.

(1) CHjONa + (CH 3 ) 2 CHI — ► CH 3 OCH(CH 3 ) 2

(2) (CH,) : CHONa + CH 3 I — ► CH 3 OCH(CH 3 ) 2

6.21 A§agidaki tepkimelerin her birinden hangi urtin veya iiriinlerin olugmasini bek-

lersiniz? Her bir §ikta iirunun hangi mekanizma ile (S N 1, S N 2, El ya da E2) olu-

s,acagini belirtiniz ve her bir iiriiniin bagil miktanni tahmin ediniz (yani, tek tiriin.

ana iirii, yan iiriin, vb.)

5Q°C
(a) CH 3 CH 2 CH 2 CH,CH 2 Br + CH 3 CH 2 0~ CHiCHiOH *

276 Boliim 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojenurlerin Nukleofilik Yer Degi§tirme ve Aynlma Tepkimeleri

50°C

(b) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br + (CH 3 ) 3 CO (CHAC0H *

(c) (CH 3 ) 3 CBr + CH 3 0"

S(fC

CH30H

50°C

(d) (CH 3 ) 3 CBr + (CH 3 ) 3 CO (CH3)jCOH »

CI

(e) (CH 3 ) 3 C

(f) (CH 3 ) 3 C

CI

+ 1-

CH,

50°C

25°C

CH,OH

50°C

(g) 3-Kloropentan 4- CH 3 -^ OH >

(h) 3-Kloropentan + CH,CCV
(i) HO"+ (/?)-2-bromobutan

50°C

CH 3 CO,H

25°C

25°C

(j) (S)-3-Bromo-3-metilheksan CH0H *

50°C

(k) (S)-2-Bromooktan + I CHQH >

6.22 Asagidaki doteryumla etiketlenmis bile§iklerin yer degi§tirme urunlerinin yapj-
lariiu konformasyonlanyla gosteriniz.

a CI

" L — J. B ^

(c)

H

H

CH,OH

-► 9

D

H

CI

CI

(b)

D

H

CH,OH

-> 9

m

H

CH,

H,0

CH.OH

-► 9

D

6.23 Etil bromiir ve izobutil bromiiriin her ikisi de birincil halojeniir olmasina ragmen,
etil bromiir, izobutil bromiirden 10 kat daha hizh S N 2 tepkimesi verir. Her bir
bile§ik giiglu bir baz/niikleofil (CH 3 CH 2 ) ile etkile^tirildiginde, izobutil bro-
miir, etil bromiiriin tarn aksine, yer degi§tirme iiriiniinden daha 90k aynlma iirii-
nii verir. Bu sonucu nasil aciklarsiniz?

6.24 T iyonunun CH 3 CH 2 C1 ile olan tepkimesini goz onune aliniz. (a) Tepkimenin
S N 1 mi yoksa S N 2 mekanizmasiyla mi gercekle§mesini beklersiniz? 60°C'da tep-
kime hiz sabiti, 5 X lCr 5 L mol ' s "dir. (b) [I] = 0,1 mol L" 1 ve [CH 3 CH 2 C1] =
0,1 mol L"' ise tepkime hizi nedir? (c) Eger [I] = 0,1 mol L ' ve [CH 3 CH 2 C1] =
0,2 mol L ise tepkime mzi nedir? (d) [II = 0,2 mol L ' ve [CH 3 CH 2 C1] = 0,1

Ek Problemler 277

mol L ' ise tepkime hizi nedir? (e) [I] = 0,2 mol L ' ve [CH 3 CH 2 C1] = 0,2 mol
L" 1 ise tepkime hizi nedir?

6.25 Agagidaki protik bir coziicii icerisinde reaktif ciftlerinden hangisi daha giiclii niik-
leofilik ozellik gosterir?

(a) CH 3 NH- yada CH 3 NH, (e) H 2 yada H 3 +

O (f) NH 3 yada NH 4 +

(g) H 2 S yada HS"
O

(b) CH 3 CT yada CH 3 CCT

(c) CH 3 SH ya da CH 3 OH

(d) (C 6 H 5 ) 3 N ya da (C 6 H 3 ) 3 P (h) CH 3 CO ya da OH

6.26 Agagidaki tepkime uriinlerini aciklayici mekanizmalan yaziniz.

QIJ-

(a) HOCH,CH,Br— — -►H.C— CH,

^ 2 H 2 \ /

o

~^LJ

(b) H 2 NCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br ■

N'

H

6.27 Alkil kloriir ve alkil bromiirlerin S N 2 tepkimelerinin cogu, ortama sodyum iyo-
diir veya potasyum iyodiir katilmak suretiyle katalizlenir. Omegin, metil bromii-
riin hidrolizi, sodyum iyodiir varhginda 90k daha hizli gerceklegir. Bu sonucu
nasil aciklarsiniz?

6.28 Agagidaki gozlemleri aciklayiniz: Metanol ve su kan§imi icerisinde ?er-butil bro-
miir, sodyum metoksitle etkilejtirildiginde, sodyum metoksit derigiminin artinl-
masi, fer-biitil alkol ve ter-biitil metil eterin olugum hizinda farkedilir bir de-
gigime yol acmaz. Fakat, sodyum metoksit derigiminin artinlmasi fer-biitil bro-
miiriin tiikenme hizinda belirgin bir degigiklige neden olur.

6.29 (a) fer-Biitil kloruriin 2-metilpropene donugiimunde oldugu gibi, genel olarak
bir iiciinciil alkil halojemiriin alkene doniigiimiindeki genel bir problemi goz onli-
ne aliniz. Ayrilmarun, yer degigtirmeden daha fazla olmasini saglamak icin han-
gi deneysel gartlan secersiniz? (b) Problemi tersinden, bir iiciinciil alkil
halojeniiriin yer degigtirmesini ger§ekle§tirmek olarak diigiinun. Omek olarak fer-
biitil kloriiriin fer-biitil etere doniigumiinii kullammz. Bu eteri, mumkiin olan en
yiiksek verimde elde etmek icin hangi deneysel gartlan kullanirsiniz?

6.30 1-Bromobisiklo[2.2.1]heptan, hem S N 2 hem de S N 1 tepkimelerine kargi son
derece duyarsizdir. Bu davramgi aciklayiniz.

6.31 Etil bromiir, metanol icerisinde potasyum siyanur ile tepkime verdiginde ana iiriin
CH 3 CH 2 CN'dir. Fakat, biraz da CH 3 CH 2 NC olugur. Siyanur iyonu ve her iki iiriin
icin Lewis yapilanm yaziniz ve tepkimenin yiiriiyiigunun mekanistik aciklama-
sim yapimz.

6.32 Uygun alkil halojeniirlerden baglayarak ve diger gerekli reaktifleri kullanarak aga-
gidaki her bir sentez icin bir tasanm yapiniz. Bir sentez icin farkli ihtimaller
oldugunda, en iyi verimi saglayacak olani gecme hususunda dikkatli olmahsimz.

(a) Biitil sefc-biitil eter (g) (S)-2-Pentanol

(b) CH 3 CH 2 SC(CH 3 ) 3 (h) ( J R)-2-tyodo-4-metilpentan

(c) Metil neopentil eter (i) (CH 3 ) 3 CCH=CH 2

278 Boliim 6 / iyonik Tepkimeler-ALkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degijtirme ve Ayrilma Tepkimeleri

(d) Metil fenil eter (j) cj^-izopropilsikloheksanol

(e) C 6 H 5 CH 2 CN (k) (/?)-CH 3 CH(CN)CH 2 CH,

(f) CH 3 C0 2 CH 2 C 6 H 5 fl) na^.T-l-iyodo-4-metilsLldoheksan

6.33 Asagidaki tepkimelerin her birinde olu§acak iiriinlerin yapilanni yaziniz.

»• C 5 H 8 FI 4- NaBr

(b) 1,4-Dikloroheksan (] mo ]) + Nal (1 mol) l^S* C 6 H I2 C1I + NaCI

(c) 1,2-Dibromoetan (l mo |) + NaSCH,CH,SNa ►C 4 H R S 2 + 2 NaBr

(d) 4-Kloro-l-butanol + NaH '~ H: '» C 4 H 8 C10Na -^> C 4 H s O + NaCI

(e) Propin + NaNH, '""^V C,H,Na -^V c 4 H fi + Nal

" siviNH 3 " "

6.34 tei-BiitU bromiir S N 1 hidrolizine ugradiginda, sulu 5bzeltiye ortak iyon
i^eren bir bile§ik, ornegin NaBr ilave etmenin tepkime hizi iizerine bir etkisi yok-
tur. Diger yandan. (C (l H 5 ) 2 CHBr S N 1 hidrolizine ugratildigmda, NaBr ilavesi
tepkimeyi yava§latir. (C 6 H 5 ) 2 CH T katyonunun (CH^C* katyonundan 90k daha
kararh oldugu bilinir (nicin boyle oldugunu Altboltim 15.12A'da goreeegiz); bu
durumda, bu iki bile§igin farkli davramsini acrklayinrz.

6.35 A§agidaki alkil halojeniirler, etanol ve su kan§imi icerisinde (%80 C 2 H 5 OH/%20
H 2 0) 55 "C'da hidrolize tabi tutuldugunda, tepkime hizlan asagidaki sirayi gos-
termektedir.

(CH 3 ) 3 CBr > CH 3 Bt > CH 3 CH 2 Br > (CH 3 ) 2 CHBr

Etkinlik sirasi icin bir aciklama getiriniz.

6.36 1" Alkil halojenQrlerin nitrit tuzlan ile tepkimesi RN0 2 ve RONO bile§iklerinin
her ikisini de olu§turur. Bu davrani§i aciklaytniz.

6.37 Qozticii polaritesinin artmasi, ajagidaki niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri-
nin her birinin hizi iizerine Basil bir etki yapar?

(a) Nu: + R— L » R— Nu- + -Lr

<b) R— L~ ^R + + : L

6.38 Ayni deri§imdeki iki reaktantm ayni reaktif icin veya bir reaktantin ayni mole-
kiildeki iki reaktif icin yan^ligi tepkimeler. yan§an tepkimelerdir. A§agidaki
yangan tepkimelerin her birinden olu$acak ana tiriinu talimin ediniz.

CH,

(a) CI— CH,— C— CH,— CH,— CI + I"

DMF

CH 3
CH,

(b) CI— C— CH,— CH,— CI + H,0 ►

CH,

Ek Problemler 279

6.39 S N 2 Tepkimelerinin tersine, S N 1 tepkimeleri, nispeten daha az niikleofilik se?i-
cilik gosterir. Yani, tepkime ortaminda birden fazla niikleofil oldagunda, S N 1 tep-
kimeleri, zayif nukleofillerle g^lii nukleofiller arasinda cok az bir aynm yapma
egilimi gosterir. Halbuki S N 2 tepkimeleri, belirgin bir ayrun yapma egilimi gos-
terirler. (a) Bu davramsj acikJayimz. (b) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C1, 0.01 M NaCN
Ue etanol igerisindeki tepkimesi sonucu ana urun olarak CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CN olus-
tururken, ayni garflarda (CH 3 ) 3 CC1 nin ana ufiin olarak (CH 3 ) 3 COCH 2 CH 3 ohi§-
turmasini nasil a9iklarsmiz?

*6.40 Gaz fazinda, ter-biitil kloriimn karbon-klor baginin homolitik bag aynsma ener-
jisi (Altbolum I0.2A), +328 kJ mol '; ter-bfltfi radikalinin iyonlasma potansiye-
li +715 kJ mol'; ve klorun elektron ilgisi -330 kJ mol "dir. Bu verileri kullana-
rak, gaz fazinda ter-btitil kloriiriin, r<?>--biitil katyon ve klorur iyonuna doniismesi
ifin olan entalpi degi§imini hesaplayiniz (buldugunuz deger, karbon-klor bagi-
nin heterolitik bag ayn§ma enerjisidir).

*6.41 Ga- fazinda, kloroetamn, etanol ve hidrojen klorur olustamak uzere su ile tep-
kimesinde, AH° = + 26,6 kJ mol" 1 ve AS" = + 4.8 1 J K ' mol-"dir (25 °C'da). (a)
iki terirnden hangisi tepkimenin ge^eklesmesi icin lehtedir? (b) Tepkime i ? in
AG°"yi hesaplayiniz. Ijimdi tepkimenin gerceklesjp ge^eklesmeyecegi hususun-
da ne soyleyebilirsiniz? (c) Tepkime denge sabitini hesaplayiniz. (d) Sulu
cbzeltideki tepkime denge sabiti, §imdi hesapladigmizdan 90k daha biiyiiktur.
Bunu nasil a9iklarsmiz?

*6.42 (S)-2-Bromopropanoik asit [(S)-CH 3 CHBrC0 2 H)] derisik sodyum hidroksit ile
tepkime verdiginde, (asitlendirmeden sonraki) urun. yaygm olarak (fi)-laktik asit
olarak bilinen W-2-hidroksipropanoik asittir [(fl)-CH 3 CHOHC0 2 H)] Elbette bu
S N 2 tepkimesinden beklenen stereokimyasal olarak normal bir sonu9tur. Fakat,
ayni tepkime, Ag 2 beraberliginde (burada Ag\ bir Lewis asidi rolii gorur) sey-
reltik hidroksit iyonu ile ger9ekle§tirildiginde konfigiirasyon ayni kalirve (S)-2-
hidroksipropanoik asit olusur. Bu tepkimenin mekanizmasi, kom^u f>rup katihmt
olarak adlandinlan bir olay i9erir. Ag- ve seyreltik sodyum hidroksit kullanildi-
ginda, net olarak konfigurasyon korunur. Bu tepkime igin aynntili bir mekaniz-
ma yaziniz.

*6.43 Bir kimyasal tepkimedeki konfigurasyon devrilmesi olgusu, 1896'da Paul von
Walden tarafindan bulundu (Altbolum 6.7). Walden'in konfigurasyon devrilme-
si kamtlan a§agidaki 9evrime dayanmaktaydi:

H,0

H0 2 CCH 2 CH(OH)C0 7 H
(-)-Malik asit

KOH

.H0 2 CCH 2 CHC1C0 2 H
(-)-Klorosiiksinik asit

PC]

H0 2 CCH : CHC1C0 2 H

(+)-Klorosiiksinik asit

Walden cevrimi

KOH

PCI

H0 2 CCH 2 CH(OH)C0 1 H
(+)-Malik asit

Ag z O

H,0

280 Boltim 6 / iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik Yer Degiftirme ve Aynlma Tepkimeleri

(a) Bir onceki problemdeki cevabiniza dayah olarak, Walden ^evrimindeki hangi
tepkime muhtemelen konfigurasyon devrilmesi ile, hangi tepkime muhtemelen
konfigiirasyonun korunmasi ile olmaktadir? (b) Eksi optik 9evirmeye sahip malik
asitin (S) konfigiirasyona sahip oldugu simdi biliniyor. Walden ^evrimindeki
diger bilesiklerin konfigurasyonlan nedir? (c) Walden, (+)malik asidin PCI 5
yerine tiyonil kloriir ile muamele edilmesi ile tepkime uruniintin (+)-klorosiiksi-
nik asit oldugunu da buldu. Bu sonucu nasd afiklarsiniz? (d) (-)-Malik asit ve
tiyonil kloriir tepkimesinin aym stereokimyaya sahip oldugunu varsayarak, PCI 5
yerine tiyonil kloriir kullanmak yoluyla Walden ^evrimini yeniden yazimz.

*6.44 (/?)-(3-Kloro-2-metilpropil) metil eter (A), sulu etanol i§erisindeki sodyum aziir
ile tepkimesi sonucu (S)-(3-azido-2-metilpropil) metil eter (B) verir. A Bilesigi,
C1CH 2 CH(CH 3 )CH 2 0CH 3 yapisina sahiptir.

(a) A ve B'nin her ikisi i§in de kama-5izgi formiiliinu gosteriniz.

(b) Tepkime esnasinda konfigiirasyonda bir degisme olur mu?

*6.45 Asagidaki tepkimeden 9ikacak uriiniin yapisim tahmin ediniz:

H

NaOH

sulu EtOH * C(;H|oS

a

Uriin, 1620-1681 cm -1 bolgesinde kirmizi otesi sogurma gdstermemektedir.
*6.46 cw-4-Bromosikloheksanol » rasemik C 6 H 10 O (C bilesigi)

C Bilegigi, 1620-1680 cm' bolgesinde ktrmizi otesi sogurmaya sahiptir. C urii-
nunii yaziniz ve (R) ve (S) enantiyomerlerini tanimlaymiz.

1. (lS,2fi)-l-Bromo- 1 ,2-dimetilsikloheksamn oda sicakhginda %80 H 2 O/%20 CH 3 CH 2 OH
i^erisindeki solvoliz tepkimesini goz online aliniz.

(a) Bu tepkimeden kimyasal olarak olusabilecek makul tiriinlerin hepsini yazimz ve
06RENME GRUBU hangilerinin ana uriin olabilecegini tahmin ediniz.

PROBLEMLERi (b) Ana uriin olusumu icin aynntdi mekanizma yazimz.

(c) Ana uriin olusumunda yer alan biitiin ge9i| hallerinin yapilanni yazimz.

2. Afrika 9alilarmdan cikanlan toksik bir dogal uriin olan (U-florooleik asitin sentezi-
nin ilk basamaklarmdan alinmis olan asagidaki tepkime serisini goz oniine aliniz.
(ffl-Florooleik asit, fare zehiri olarak da adlandinhr ve fareleri oldiirmek icin kulla-
mldigi gibi, kabileler arasi savaslarda ok zehiri olarak da kullanilmistir. Sentezi tamam
lamak i9in asagidaki lerden baska iki basamaga daha ihtiyaf duyulur.)

(i) l-Bromo-8-florooktan + sodyum asetileniir (etinin sodyum tuzu)
► bilesik A (C 10 H 17 F)

(ii) Bilesik A + NaNH 2 ► bilesik B (C, H, 6 FNa)

(iin) Bilesik B + 1— (CH 2 ) 7 — CI ► bilesik C (C l7 H 30 ClF)

(iv) Bilesik C + NaCN ► bilesik D (C 1S H M NF)

(a) Yukandaki A, B, C ve D bilegiklerinin yapilanni aydinlatmiz,

(b) Yukandaki tepkimelerin her biri i9in mekanizma yazimz.

(c) Her bir tepkime i^in ge9i§ halinin yapisim yazimz.

Alkenler ve Alkinler I: Ozellikleri ve Elde Edili§ieri.
Alkil Halojenurlerin Ayrilma Tepkimeleri

Hiicre Zan Gecirgenligi

Hiicre zarlari, hilcrelerin if ve dis ortamlan arasmda secici bir engel olarak isjevlerini
duzgtin bir §ekilde yerine getirebilmeleri icin gecirgen olarak kalmahdtr, Hiicre zan ge-
cirgenligini etkileyen bir etken, zardaki doymus, ve doymami§ yag asitlerinin oranlan-
drr. Balik gibi sogukkanh hayvanlar; hiicre zarlarmm gecirgenligini, doymamis yag
asitlerinin doymu§ yag asitlerine oraiimi degistirerek eevrelerinin sicakligina gore ayar-
larlar. Kuzey geyikleri soguk bir ortamda yasadiklanndan, bacaklanndaki hiicre zarla-
rinin doymamis yag asitleri orani viicutlannm 15 kisimlannda bulunanlara gore daha
yiiksektir ve boylece, hiicre zarlarim en yiiksek gecirgenlikte tutarlar. Bu omeklerde,
molektil yapisi, fiziksel bzellikler ve biyolojik i§levleri arasmda onemli ilis,kiler gor-
mekteyiz. §imdi de doymus ve doymamis, yag asitlerinin yapilanni inceleyecegiz.

Yag asitleri, bir karboksilik asit grubuna bagh uzun hidrokarbon zincirleri bulunduran
karboksilik asitlerdir. (Hayvanlardaki bir 50k yag asidi 16 veya 18 karbon atomu bu-
lundurmaktadir). Doymu§ bir yag asidi, molekiiliindeki hidrokarbon zincirinde ikili bag
bulundurmayan asittir (molekiil hidrojenle "doyurulmustur"). Doymamis bir yag asidi

281

ise molekiiliinde en az bir ikili bag igerir. Bu ikili bagin molekiilde bulunusu hiicre za-
n gecirgenliginde ne gibi degi§iklikler yapar? Tereyagiyla zeytinyagi arasmdaki farki
diigiinun. Tereyagi, daha 50k doymuj yag asidi bulundurur. Tereyagindaki doymu§ yag
asitlerinin hidrokarbon zincirleri diizgun ve dogru §ekildedir ve molekiil oda sieakhgin-
da katidir. Diger taraftan zeytinyagi, biiyiik oranda doymarms. yag asidi icermektedir.
Zeytinyagindaki yag asitlerinin alken ikili baglan birbirine gore cis konfigurasyonun-
dadir ve yag asidinin hidrokarbon zinciri de dolasmis bir ip gdriiniimUndedir. Sonuc ola-
rak, zeytinyagmdaki doymarms yag asitleri, kolayhkla diizgiin bir sira oiusruramazlar
ve bu yiizden aym karbon sayili doymus, yag asitlerinden daha du§iik erime noktalarma
sahiptirler. Tereyagi, doymus, yag asidi bakimindan zeytinyagina gore daha zengin ol-
dugundan kati haldedir. Hiicre zarlarimn gecirgenligi de benzer §ekilde etkilenmekte-
dir. Doymus yag asitlerinin orant ne kadar yiiksek olursa, hiicre zarindaki gecirgenlik
de kadar azahr, tersi durumda da gecirgenlik yiikselir.

7.1 Giri§

7.2 Alken
Diastereomerlerinin
(jE)-(Z) Sistemiyle
Adlandinlmasi

7.3 Alkenlerin Bagil
Kararliliklan

7.4 Sikloalkenler

7.5 Aynlma Tepkimeleri
Uzerinden Alkenlerin
Sentezi

7.6 Alkil Halojeniirlerden
Hidrojen Halojeniir
Clkanlmasi
(Dehidrohalojenleme)

7.7 Alkollerden Su
Clkanlmasi (Dehidrasyon)

7.8 Karbokatyon
Kararliligi ve Molekiiler
Cevrilmelerin Meydana
Gelisi

7.9 Kom§u
Dibromiirlerden Brom
( 'ikanliiiasivla Alken
Sentezi

7.10 Ayrdma
Tepkimeleriyle Alkinlerin
Sentezi

7.11 U? Alkinlerin Asitligi

7.12 U5 Alkinlerin
Asetilenik Hidrojen
Atomunun Yer DegisUrmesi

7.13 Alkenlerin
Hidrojenlenmesi

7.14 Hidrojenleme:
Katalizoriin Gbrevi

7.15 Alkinlerin
Hidrojenlenmesi

7.16 Hidrokarbonlarm
Molekiil Formiilleri:
Hidrojen Eksikligi lnilisi

7.1 GiRi§

Alkenler, molekiillerinde karbon-karbon ikili bagi iceren hidrokarbonlardir. Bu simf
bile§ikler icin eski bir ad olan olefinler sikca kullanilmaktadir. Eten (etilen), en basit
olefin (alken) 'dir ve olefin yapici (olefiant) gaz olarak adlandmlrr (Latince: oleum, yag
+ facere, yapmak), ctinku eten gazi (C 2 H 4 ) klor gaziyla tepkime vererek bir sivi (yag)
olan C 2 H 4 CI 2 bilesigini alus,turur.

Molekiil yapilarmda karbon-karbon Qclii bagi iceren hidrokarbonlar alkinler olarak
adlandinlir. Bu bilegik serisinin yaygin adi, ilk uyesinden, HC=CH, dolayi, asetilen-
ler&u.

H H H CH,

\ / \ /

c=c c=c

/ \ / \

H H H H

Eten Propen

H— C=C— H

Elin

7. 1 A Alken ve Alkinlerin Fiziksel Ozellikleri

Alkenler ve alkinler, kar§ilik gelen alkanlarinkine benzer fiziksel ozellikler gosterirler.
Alkenler ve alkinlerden dort karbonluya kadar olanlar (2-biitin haric) oda sicakbginda
gazdir. Alkenlerle alkinler polar olmayan bilesikler olduklan icin polar olmayan veya
polaritesi diisiik olan cozLiciilerde cozunurler. Alkenler ve alkinler, suda cok az cozii-
niirler (alkinler, alkenlere gore biraz daha fazla foziinur). Alkenler ve alkinlerin yogun-
luklari suyunkinden daha dU§uktur.

7.2 Alken Diastereomerlerinin (E)-(Z) SIste-

MiYLE ADLANDIRILMASI

Altboliim 4.5 'te alken diastereomerlerinin stereokimyasmi cis ve trans tcrimlerini kul-
lanarak tanimlamayi ogrenmi.stik. Bu terimler. yalnizca disubstitUe alkenlere uygulan-
digmda anlamhdir. Eger, alken trisiibstitiie veya tetrasiibstitiie ise cis ve trans terimlerinin
her ikisi de anlamstzdir (belirsizdir) veya uygulanamaz. Bir ornek olarak asagidaki al-
ken molekiilunu ele alahm.

Br,

/

C=C

/
\

CI

H

282

7.2 Aiken Diastereomerlerinin (£)-(Z) Sistemiyle Adlandmlmasi 283

A molekuliinde ayni iki grup bulunmadigindan, A molekiiliiniin cis veya trans olup ol-
madigma karar vermek imkansizdrr.

Gruplann oncelik sirasina dayah daha yeni bir sistem de Cahn-Ingold-Prelog siste-
midir (Altbbliim 5.6). Bu sistem, (£)-(Z) sistemi olarak adlandinlir ve alken diastere-
omerlerinin tumiine uygulanabilir. (E)-(Z) sisteminde ikili bagdaki bir karbon atom una
bagli iki grubu inceleriz ve hangisinin daha yiiksek oncelikli olduguna karar veririz. Son-
ra bu durumu ikili bagin diger karbon atomuna da uygulanz.

Daha yiiksek'
oncelikli

CI F

\ /
C

f cr
c

" Daha yuksek
oncelikli

CI >F

Dahavuksek'" >Bl ' H

-~>Br H

Br >H

Daha yuksek '
oncelikli oncelikli

(Z)-2-Bromo-l-kloro-l- (E)-2-Bromo-l-kloro-l-

floroeren floroeten

Bir karbon atomu uzerindeki iki gruptan oncelikli olani belirlenerek, ayni §ekilde diger
karbon atomu uzerinde belirlenen oncelikli grupla kar§ila§tinhr. Eger, her iki karbon
atomundaki oncelikli gruplar ikili bagin ayni tarafindaysa alken (Z) olarak tammlamr
(Z, Almanca bir kelime olan zusammen' den gelmektedir ve birlikte anlammdadir). Eger,
daha yiiksek oncelikli gruplar ikili bagin farkli taraflannda yer ahyorsa alken (£) ola-
rak tammlamr (£, Almanca entgegenden gelmektedir ve zit anlamindadir). Asagidaki
ornekler bunu gostermektedir:

H,C

CH,

\ /

C=C

/ \

H H

(Z)-2-Biiten

(c«-2-biiten)

H,C

H

CH, > H

\ /

C=C

/ \

H CH,

(E)-2-Biiten

(trans-2-biiten)

CI

\

/

a

c=c
/ \

H Br

(£)-l-Bromo-l,2-dikloroeten

C1>H
Br > CI

/ C=C \

H CI

(Z)-l-Bromo-l,2-dikloroeten

(£)-(Z) Adlandirma sistemini kullanarak |aynca, (e) ve (f) siklannda (R—S) adlan- ^ Problem 7. 1
dirma sistemini de gozontine alarak) asagidaki her bir bilesigin IUPAC adim yaziniz.

(a) /C=C X

CI CH 2 CH 2 CH,

a /Br

(b) c=C
/ \

I

H,C

(e)

\

CH 2 CH 3

CH 2 CH(CH 3 ) 2

/

H

C=C

/ \

CH,

CL CH 3

(d) X C=C X

1 CH,CH,

H H 3 C*

284 Boliim 7 / Alkenler ve ALkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojeniirlerin Ayntma Tepkimeleri

7.3 ALKENLERIN BAGIL KARARLILIKLARI

7.3A Hidrojenlenme Isisi

Alkenlerin cis ve trans izomerleri aym kararhhga sahip degildir. Bunlann bagil karar-
hhklarina karar vermek igin farkh iki deneyden, hidrojenleme ve yanma, elde edilen so-
nuclar karsda§tirilabilir. Altboliim 4.18A'da alkenler ve alkinlerin hidrojenlenmesini
tartismistik. Bir alkenin hidrojenle verdigi tepkime eksotermik bir tepkimedir ve bura-
daki entalpi degi§imi hidrojenlenme isisi olarak adlandinhr. Bir 50k alkenin hidrojen-
lenme isisi— I20kJ mol ' dolaylanndadir. Bununla beraberbazi alkenlerin hidrojenlenme
lsilan bu degerden 8 kJ mol -1 kadar daha fazla farkh olabilir.

\ /

Pt „
H ►

-C—C-

AH°

120kJmol-

H H

Hidrojenleme, alkenleri aym uriine domi§tiirdugunde , bu farkiar, alken izomerlerinin
bagd kararliliklarmin olctilmesine imkan verir. Ornek olarak asagidaki 119 biiten izome-
rini ele alahm:

Pt

CH 3 CH 2 CH=Cri,+ H 2
1-Biiten

(C 4 H g )

CH 3 CH,CH 2 CH 3 A//° = - 127 kJ mol" '
Biitan

H 3 C N / CH 3

C=C V + H, ► CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 MP = - 120 kJ mol"

B iit an

/ \

H H

cis-2-Biiten

(C 4 H S )

H 3 C X /H

H

/ C=C X + H 2 ► CH 3 CH,CH 2 CH 3 AH° = - 115 kJ

CH

tntiu-2-Biiten

(C 4 H 8 )

Biitan

mol"

§ekil7.l U5 biiten izomeri
icin bir enerji diyagrami.
Kararlilik sirasi, trans-2-buten
> cii-2-biiten > 1-biiten
§eklindedir.

+ H,

7 kJ mol-

AH°=-\zmm<>r l

H 3 C CH 3

/ \

H H

+ H,

5 M mol

AH° = -120kJmor

H 3 C B

C=C

/ \

H CH 3

+ H 2

AB*=-115Unof

-1

Cr^Cr^CI^CHg

7.3 Alkenlerin Bagil Kararhliklari 285

Her tepkimede tirun (biitan) aynidir. Her durumda tepkimeye giren maddelerden biri de
(hidrojen) aynidir. Bununla birlikte, her tepkimede farkli miktarda isi aciga cikar ve bu
farklar, biiten izomerlerinin her birinin degisik bagil kararliligiyla ilgili olmahdir. 1-Bti-
ten hidrojenlendirildiginde en yiiksek isi miktan aciga cikarken, fraflj-2-buten en az isi
aciga cikarrr. Bu yilzden, en fazla enerjiye (entalpiye) sahip olan 1 -biiten en diigiik ka-
rarhliga sahip izomer olmahdir. En dtigiik enerjiye (entalpiye) sahip olan fran.r-2-buten
ise en kararh izomer olmahdir. ci's-2-Butenin enerjisi (ve kararhligi) bu ikisinin arasin-
da yer ahr. Eger, §ekil 7.1'deki enerji diyagrami incelenirse, biiten izomerlerinin karar-
hhk sirasi kolayhkla gorultir.

ci'i-2-Biiten ile karsilastmldiginda, trans-2-butcnin daha yiiksek kararhhga sahip ol-
masi, cis-trans alken ciftlerinde genel bir sonuctur. Ornegin 2-penten aym kararhhk ilis-
kisini gosterir: trans izomer > cis izomer.

CH 3 CH, ,CH 3

,C=C + EL JL * CH,CH,CH,CH,CH 3 AH° = - 120 kJ mol" '

H H

eis-2-Penten Pentan

CH 3 CH 2 H

C =C. + H 2 ■£+ CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 AH° = - 1 15 kJ mol" '

H CH 3

trans-2-Penten Pentan

Cis izomerlerin entalpilerinin yiiksek olusu, kalabaliklasmaya neden olan iki alkil
grubunun ikili bagin aym tarafinda olusuna baglanmaktadir (§ekil 7.2).

7.3B Yanma Isilarindan £ikanlan Bagil Kararhhklar

izomerik alkenlerin hidrojenlendirilmesi aym alkani olusrurmadigi zaman, yanma isila-
n bunlarm bagil kararhhklarim blqmek igin kullamlabilir . Ornegin, 2-metilpropen dog-
rudan diger biiten izomerleriyle (1 -biiten, cis ve fran.s-2-buten) karsilastinlamaz ciinkii,
2-metilpropen hidrojenleme ile biitan degil, izobiitan olusturur,

CH 7 CH,

I I

CH 3 C=CH, + H 2 — ► CH 3 CHCH 3

2-Metilpropen izobiitan

Izobiitan ve biitan aym entalpiye sahip degildir, dolayisiyla hidrojenlenme lsilannin dog-
rudan karsilastrnlmasi miimkun degildir.

Bununla birlikte, 2-metilpropen tarn yanmaya ugratildigmda diger biiten izomerle-
rinde meydana gelen uriinlerin aynisi olusur. Her bir izomer, alti esdeger mol oksijen

Sekil 7.2 cis- ve trans- Alken
izomerleri. Daha az kararli olan
cis izomeri daha fazla gerginlige
sahiptir.

286 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili^ieri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

tiiketerek dort egdeger mol C0 2 ve dort egdeger mol da H 2 iiretir. Yanma lsilanmn
karsdastmlmasi, 2-metilpropenin dort izomerden en kararhsi oldugunu gosterir, cunku,
yandiginda en az lsiyi o aciga cikarir.

CH 3 CH 2 CH=CH, + 6 0, ► 4 CO, + 4 H,0 AH° = - 27 19 kJ mol" ]

H 3 C /CH,

C=C +6 0, ^4C0, + 4H,0 AH° = -2712 kJ mol" 1

H H

C =C + 6 O, ► 4 CO, + 4 H,0 AH° = - 2707 kJ mol- '

H CH 3
CH 3
CH,C=CH, + 6 0, ► 4 CO, + 4 H,0 AH° = - 2703 kJ mol- '

Bunun disinda diger tic izomerin her bin tarafindan aciga cikanlan isi, hidrojenleme
lsilanmn olciilmesiyle bulunan kararhlik sirasiyla uyumludur. Boylece, biiten izomer-
lerinin kararhlik sirasimn asagidaki gibi oldugu bulunur,

CH,

I
CH 3 C=CH, > trans-CH 3 CH=CHCH 3 > cis-CH 3 CH=CHCH 3 > CH 3 CH,CH=CH 2

7.3C Alkenlerin Bagil Kararliliklan

Alkenlerin kararhhklanyla ilgili olarak yapilan cahsmalar, alken kararhhgmm ikili ba-
gin karbon atomlanna bagli olan alkil gruplan sayisiyla Qiskili oldugunu gostermistir.
Alkenlerin Bagil Ikili bag karbonlanna bagli alkil gruplan sayisi ne kadar fazlaysa (yani ikili ba-

Kararliliklan. gin karbon atomlan ne kadar fazla siibstitiie tdmussa) alkenin kararliligi o kadar

fazladir. Kararhlik sirasi asagidaki gibi verilebilin*

Alkenlerin Bagil Kararliliklan

R \ / R \ / R V /" R \ /" R \ / R R \ / H "\ / H

c=c v > /C =c x > /C =c x > /C =c v > y c=c x > /C ^c x > /C =c x

R RR HR HH RH HH HH H

Tetrasiibstitiie Trisiibstitiie < Disiibstitiie ► Monosubstitiie Siibstitiie olma mis

Problem 7.2 >■ Uc alkenin hidrojenlenme isilan asagidaki gibidir:

2-metil- 1 -biiten (- 119 kJ mol 1 )
3 -metil-1 -biiten (- 127 kJ mol 1 )
2-metil-2-buten (- 1 13 kJ mol"')

(a) Her bir alkenin molektil yapismi yaziniz ve molekulun ikili bagh karbon atom-
lanru, monosiibstitiie, disiibstitiie, trisubstitiie veya tetrasiibstitiie olus,una gore si-

* Bu kararhlik sirasi. eis ve trans izomerlerin bagil kararliliklan icin verilen asiklamalarla karsila^tinldigi za-
man aykinhk goriilebilir. Buradaki egilimlerin ayrintili bir aeiklamasi verilmesine ragmen bu durum konu-
muzun di§indadir. Siibstitiie alkenlerin bagil kararliliklan mantikli olarak a^iklanabilir, Alkil gruplarmm
elektron salici etkileri(Altb61iim 6.12B), ikili bagin sp- melezle§mi§ karbon atomlannin elektron cekici etki-
lerini dengeler §ekinde bir agiklama getirilebilir.

7.4 Sikloalkenler 287

niflandirimz. (b) Her bir alken hidrojenlendiginde olu§an iiriinun molekiil yapisi-
m ciziniz. (c) Hidrojenlenme lsilan, bu tic alkenin bagil kararhliklari arasinda bir
baglanti kurmak icin kullanilabilir mi? (d) Eger oyleyse, tahmin edilen kararldik
sirasi nedir? Eger degilse, Neden? (e) Bu alkenler icin hangi diger alken izomer-
leri miimkiindur? Bu izomerlerin molekiil yapilanni yazimz. (f) Biitiin bu alkenle-
rin kararhliklari arasinda bir baglanti kurmak icin hangi veriler gereklidir?

Asagida verilen her bir alken ciftinden daha kararh olanmi tahmin ediniz. (a) 2-
Metil-2-penten veya 2.3-dimentil-2-buten, (b) cw-3-heksen veya rrans-3-heksen,
(c) 1-heksen veya f/s-3-heksen ve (d) fra>7.v-2-heksen veya 2-metil-2~penten.

< Problem 7.3

Problem 7.3 'te verilen alken ciftlerini tekrar ele ahniz. Hidrojenlenme lsilanni kul- <
lanarak bagil kararlihklan belirlemek icin hangi alken ciftlerini kullanabilirsiniz?
Yanma lsilanni kullanmak icin hangi ciftlere gerek duyarsimz?

Problem 7.4

7.4 SiKLOALKENLER

Bes veya daha az sayida karbon atomu bulunduran sikloalken halkalan yalnizca cis ya-
pisinda bulunurlar (§ekil 7.3). Bir trans ikili bagm kiiciik halkalar igine sokulmasi mum-
kiin olsaydi, halka atomlanmn olusturdugu baglann verdiginden daha fazla gerginlik
ortaya cikardi. frans-Sikloheksen, §ekil 7.4'te gosterilen yapiya benzer sekilde olabilir
ve bazi kimyasal tepkimelerde cok etkin, kisa omiirlii bir ara iiriin olarak olu§tuguna
ilijkin kanitlar vardir.

^9

H 2 C— C

H 2 C C

H 2 C. II

1 II

H 2 C V

1 II

r
Si

H 2 C— C

H 2 C^ \

H2( S-^H

H

H

H 2

Siklopropen

Siklobuten

Siklopenten

Sikloheksen

Sekil 7.3 ds-Sikloaklenler

fra/w-Sikloheptenin varligi spektroskopik yontemlerle belirlenmistir, fakat bu mad-
de cok kisa omurludtir ve izole edilememistir.

Bununla birlikte, fraw-siklookten (§ekil 7.5) izole edilmistir. Burada, halkali yapi T
bir trans ikili bagin gerektirdigi geometriye sahip olabilmek icin gerekli halka btiyuk-
lugiine sahiptir ve oda sicakhginda kararlidir. /rans-Siklookten kiraldir ve bir enantiyo-
mer cifti olarak bulunur.

QH 2 C

H

CHo

/ 2

CH 2

§ekil 7.4 Kuramsal
frans-sikloheksen. Bu mo-
lekiiliin oda sicakhginda
var olabilmesi igin, acikca
goriildiigii gibi, cok yiiksek
gerginlige sahiptir.

CH 2 CH 2

CH 2

I
CH 2

\
CH 2 -

CH
II

CH
/
-CH 2

cis-Siklookten

CH 2
CH a W f

/ ha X

CH 2

2

frans-Siklookten

§ekil 7.5 Siklooktenin cis ve trans yapilan

11^

Bu bilesiklerin, trans-sik-
lokten enantiyomerlerinin
her ikisini de iceren mole-
kiil modelleri kullamlarak
incelenmesi, bunlann yapi-
sal farkhliklarinin gosteril-
mesine yardimci olabilir.

288 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edilisleri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

Bazi Aiken Sentezleri,

7.5 Ayrilma Tepkimeleri

UZERiNDEN ALKENLERiN SENTEZLERi

Bir ayrilma tepkimesi sonucunda molekiilde bir ikili bag olus.tugundan aynlma tepki-
meleri alkenlerin sentezinde genis. olciide kullanilmaktadir. Bu boliimde aynlma tepki-
meleriyle ilgili uc yontem gbrecegiz. Bu yontemlerin her bin icin a§agida verilen
orneklerde iki karbonlu basit ba§langic maddeleri kullamlmism.

Alkil Halojeniirlerden Hidrojen Halojenur Qkanlmasi (Dehidrohalojenleme)
(Altboliimler 6.16, 6.17 ve 7.6)

/l -HX / \

11

H

X

H

H

Alkollerden Su Cikanlmasi (Dehidrasyon) (Altboliimler 7.7 ve 7.8)

Vc -^^ w

^ -HOH /

H

OH

H

H

kom§u-Dibromiirlerden Brom Qikarilmasi (AUbolum 7.9)

H .H

H

Br

\ f/
C— C

i

Zn,CH 3 CO-,H
-ZnBr,

H

Br

H H

■H

H H

E2 Ayrilma Mekanizmasi.

E2 Ayrilmasi icin Tepkime
Kogullan.

7.6 Alkjl Halojenurlerden HiDROjEN Halojenur

pKARILMASl (DEHIDROHALOJENLEME)

Bir molekulden hidrojen halojenur cikanlmasi (dehidrohalojenleme) yoluyla alken sen-
tezi en iyi sekilde E2 tepkimesiyle gercekle§tirilir:
B^-> H

'4

E2

\ /

■ C=C + B=H +

x-

Bu secimin nedeni, bir El mekanizmasiyla gerceklesen hidrojen halojenur cikanlmasimn
50k degisken olmasidrr. (Jok fazla yansan olay vardir ve bunlardan birisi de karbon is-
keletinde meydana gelen cevrilmelerdir (Altboliim 7.8). E2 tepkimesinin olmasi isten-
diginde, miimkiinse bir ikincil veya iiciinciil alkil halojenur kullamhr. (Eger sentez bir
birincil alkil halojeniirle baslatilmak zorundaysa, hacimli bir baz kullamhr.) El tepki-
mesi kosullarmdan kacmmak icin bir alkoksit iyonu gibi kuvvetli, nispeten polarize o!a-
mayan yiiksek deris,imde bir baz ve bagil olarak apolar bir cdziicii kullamhr. Aynlmamn
gerceklesmesini kolaylasurmak icin genellikle yiiksek sicakhk uygulanir. Hidrojen ha-
lojentir cikanlmasi icin tipik reaktifler; etanol icerisinde sodyum etoksit ve ter-biitil al-
kol icerisinde potasyum rec-biitoksittir. Bazen etanol icerisinde potasyum hidroksit de
kullamhr. Bu tepkimede reaktif olarak kullamlan baz, muhtemelen a^agidaki esjtlige go-
re olusan etoksit iyonudur.

OH" + C 2 H s OH ~*=^ H,0 + C,H 5

7.6 Alkil Halojeniirlerin Hidrojen Halojeniir (Jikarilmasi (Dehidrohalojenleme) 289

7.6A E2 Tepkimeleri: Uriinde ikili Bagin Yeri
Zaitsev Kurah

Hidrojen halojeniiriin cikanlmasiyla ilgili daha once verilen orneklerde (Altboliimler
6.16-6.18) yalnizca tek bir aynlma iiriinii oluijumu mtimkiindii. Ornegin:

C,H,0-Na-
CH,CHCH, -„ t, „„ — ► CH,=CHCH,

Br
CH 3

CjHjOH

55*C

(%79)
CH,

I C,H,0-Na + ^

CH 3 CCH, „'„„„ ► CH 2 =C-

Br

C,H,OH

55 a C

-CH,

(%100)

(CHOjCOK;
CH 3 (CH 2 ) 15 CH 2 CH 2 Br , PH \ rnH » CH 3 (CH 2 ) I5 CH=CH 2

(%85)

(CH,),COH
40 b C

Bununla birlikte, bir 50k alkil halojeniirden hidrojen halojeniir cikanlmasi birden fez-
la iiriin olu§turur. Ornegin. 2-bromo-2-metilbiitandan hidrojen halojeniir cikartilmasi iki
iiriin olu§turur. Bunlar, 2-metil-2-biiten ve 2-metil-l-biitendir.

,CH 3

ill

B :- ^ CH.CH— Cn- Br ■
I ^
CH,

2-Bromo-2-metilbiitan

/
► CH 3 CH=C

CH,

2-MetiW-biiten

+- H— B + =Br:

^* CH 3 CH,C

CH,

+ H— B + :Br =

CH,
2-Metil-l-buten

Eger sodyum etoksit gibi kiiciik bir baz kullamrsak, tepkimenin ana iiriinu olarak da-
ha kararli olan alken olusur. Altboliim 7.3'ten bildiginiz gibi. daha kararh bir alken,
ikili baginda daha fazla sayida siibstitiient bulundurur.

f 3 . / CH 3 J&*

CH 3 CH 2 0" + CH 3 CH 3 C— CH, 7 ° C ► CH,CH=C + CH,CH,C.

CH,CH,OH

Br

\

CH,
2-Metil-2-biiten

(%69)
(daha kararli)

\

CH,
2-Metil-T-biiten

(daha az kararli)

2-Metil-2-biiten, trisiibstitiie bir alkendir (ikili bagin karbon atomlarma iic metil grubu
baglanmi§tir), oysa 2-metil-l -bLiten disiibstitiie bir alkendir. 2-MetiI-2-biiten ana iiriin-
diir.

Bu davranifin nedeni, her bir tepkimede geci§ halinde oitt§maya ba§layan ikili bagin
karakteriyle agiklanabilir (bkz. Altboliim 6.17).

H
CH.O" + — C— C—

+
C 2 H ; -H

— c— c—

Br*:

Bir E2 tepkimesi igin ge?i§ hali

Karbon-karbon bagi, bir miktar

ikili bag ozelligine sahiptir.

\ /

CjHjOH + / c=c x + Br

290 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojenurlerin Aynlma Tepkimeleri

CH 3 H— OCH 2 CH 3
CH 3 CH 2 C — C — H

S- '
Br H

Birdisiibstitiie alkene benzeyen
daba azkararli gegi§ hal i.

CH 3 CH 2 0- + CH 3 CH 2 — C — CH,

CH 3 CH 2 0— H CH 3

CH 3 — 0— C— CH 3

I '■ 5-

H Br"

Bir trisiibstitiie alkene benzeyen daha
kararli ge;i; bali.

CH 3
I
CH 3 CH 2 C = CH 2 + CH 3 CH 2 OH + Br

2-Metil-l-buten

CH 3
CH 3 CH = CCH 3 + CH 3 CH 2 OH + Br"

2-Metil-Z-biiten

Tapkime koordinal

§ekil 7.6 Daha kararli alkeni olugturan tepkime (2), daha az kararli alkeni olu§turan
tepkime (1) den daha hizh meydana gelir: AG'^j, AG* (1) den daha kiiciiktiir.

11^

Zaitsev iiriinii en kararli
iirundiir.

Problem 7.5

2-Metil-2-buteni olu§turan bu tepkimedeki gecis. hali (§ekil 7.6), bir trisiibstitiie alken-
deki ikili bagin karakterini kazanmaya ba§lami§tir. 2-Metil-l-buteni veren tepkimedeki
gecis. haliyse, bir disiibstittie alkendeki ikili bagin karakterini kazanmaya bas>misur.
2-Metil-2-biitenin olusmasina yol acan geci§ hali daha kararli bir alkene benzediginden,
bu gecis; hali daha kararhdir. Bu gecis. hali daha kararli oldugundan (daha diisuk serbest
enerji seviyesinde meydana gelir) bu tepkimenin serbest aktiflesme enerjisi daha du§iik-
tiir ve 2-metil-2-biiten daha hizli olusur. Bu durum, 2-metil-2-biitenin neden ana iirun
oldugunu aciklar. Bu tepkimelerin kinetik kontrollu oldugu bilinmektedir (bkz. Altbo-
liim 13.1 0A).

Her ne zaman bir aynlma tepkimesi, daha kararli ve daha fazla substitue olmu§ al-
keni vermek iizere meydana gelse, kimyacilar bu tepkimenin, ondokuzuncu yiizyil Rus
kimyacisi A. N. Zaitsev (1841-1910) tarafindan tanimlanan Zaitsev Kuralim takip et-
tigini soylerler. (Zaitsev'in adi, Zaitzev, Saytseff, Saytzeff veya Saytsev olarak da ya-
zilmaktadir.)

> A§agidaki alkil halojenurlerin her birinden, etanol icerisinde potasyum hidroksitle
hidrojen halojenur cikanlmasiyla olu§turulan alkenleri siralayimz ve Zaitsev kura-
hni kullanarak her bir tepkimenin ana Uriiniinii tahmin ediniz. (a) 2-bromo-3-me-
tilbiitan ve (b) 2-bromo-2,3-dimetilbiitan.

7.6B Zaitsev Kurahna Bir istisna

Hidrojen halojenur cikanlmasi tepkimelerinin, ter-biitil alkol icerisinde potasyum ter-
butoksit gibi hacimli bir bazla gerceklestirilmesi, daha az substitue olmus, alkenin olu-
§umunu saglar.

7.6 Alkil Halojeniirlerden Hidrojen Halojenur ^lkanlmasi (Dehidrohalojenleme) 291

CH 3

I
CH,— C— O"

" I
CH 3

CH 3
CH^CH,— C— Br
CH 3

75 °C ■*

(CH 5 ),coh " CH 3 CH=C X

CH 3

•

CH,

+ CH 3 CH-,C.

CH 3
2-Metil-2-biiten

(%27,5)
(fazla siibstitiie)

\
CH 3
2-Metil-l-biiten

(%72,5)
(daha az siibstitiie)

Bu davram§in nedenleri karmagiktir, fakat kismen, kullamlan bazin hacminden kaynak-
lanan sterik etkiyle ilgili gbzukmektedir. ter-Butil alkol icerisindeki bazin coziicii mo-
lekiilleriyle bir1e§mesi hacminin daha da biiyiimesine yol acar. Bu hacimli fer-btttoksit
iyonunun gecis, halinde daha fazla kalabahkla§mi§ olan ic kisimdaki hidrojen atomla-
nndan birine (2°) atak yaparak onu uzaklastirmasi zordur. Onun yerine etkiye daha acik
olan metil grubu hidrojenlerine (1°) atak yaparak bunlardan birini uzaklajtinr. Bir ay-
nlma tepkimesi, daha az siibstitiie olmus alkeni olusjuruyorsa tepkimenin Hofmann ku-
ralini izledigini soyleriz (Altboliim 20. 13A).

7.6C E2 Tepkimelerinin Stereokimyasi: Ge^i§
Halindeki Gruplarin Yonlenmeleri

Kabul edilebilir deneysel kanitlar, bir E2 tepkimesinin gecis. halinin icerdigi be§ atomun
aym diizlemde olmasi gerektigini gosterir. H — C — C — L biriminin aym diizlemde bu-
lunmasi gerekliligi, alkenin it bagi olu§umu igin orbitallerin uygun olarak ortiisme
gerekliliginden dogar. Bunun gerceklesebilmesi icin iki yol vardir:

Anti periplanar

gecis hali

(tercih edilir)

Sin periplanar

S2ft;is hali
(yainiz bazi rijit
molekiiller icjn)

Kanitlar, gecis hali icin olan bu iki diizeniemeden, anti periplanar (aym diizlemde
zit taraftan) konformasyon denilen diizenlemenin tercih edildigini gostermektedir. Sin
periplanar (aym diizlemde aym taraftan) gecis. hali, yalnizca anti diizenlemeleri miim-
kiin olmayan rijit molekullerde mumkundiir. ^iinkii, anti periplanar gecis, hali capraz
konformasyonda (boylece, diisiik enerji seviyeii) iken, sin periplanar ge^ig hali ise cakisik
konformasyondadir.

Etil bromiir gibi bir molekiilii ele almiz ve, anti periplanar gecis, halinin sin peripla- ^
nar sekline gore daha 50k yeglenecegini Newman izdu§iimu ile gosteriniz.

Daha Az Siibstitiie Olmus
Aiken Sentezi.

E2 Gecis Halinin
Stereokimyasi

Problem 7.6

Gruplarin tercih edilen anti periplanar yonlenmesine ili§kin bir kisim deliller, halka-
h molekiillerle yapilan deneylerden elde edilmektedir. Ornek olarak, neomentil kloriir
ve mentil kloriir yaygin adlanyla adlandmlan ve sikloheksan halkasi iceren iki bile§ik-
te gorulen E2 mekanizmalanndaki farkh davraniglan goz oniine alalim.

H,C

"CH(CH,).,

H 3 C

CI
Neomentil kloriir

-Q

CH(CH 3 ) 2

CI
Mentil kloriir

292 Bolilm 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edilisleri. Alkil Halojeniirlerin Ayrilma Tepkimeleri

Bir sikloheksan halkasindaki aynlan grup ve /? -hidrojen. yalnizca her ikisi de ak-
siyal oldugunda anti periplanar konformasyon gosterebilir:

H

H

il

H

H

H

CI H

Burada, /3-hidrojenin ve klorun

her ikisi de aksiyaldir.

Bu, antiperiplanar gecjs,

haline izin verir.

Newman i/dusiim formiilu, ,8-hidrojenin

ve klorun her ikisinin de aksiyal olmasi

halinde bunlann anti periplanar yapida

oldugunu gosterir.

Gruplann, ne aksiyal-ekvatoryal ne de ekvatoryal-ekvatoryal diizenlenmesi, bir anti
periplanar gecis, hali olufjjturmaz.

Neomentil kloruriin dahakararh konformasyon unda. (bkz. asagtdaki mekanizma) al-
kil gruplannin her ikisi ekvatoryal ve klor aksiyaldir. CI ve C3 atomlannm her ikisinin
de iizerinde aksiyal hidrojen atomlan vardir. Baz, bu hidrojen atomlannm her ikisine
de atak yapabilir ve E2 tepkimesi i9in bir anti periplanar gecis, hali gerceklesir. Bu ge-
cis, hallerinin her birine karsdik gelen iiranler (2-menten ve 1 -menten) hizla olusur. Za-
itsev kurahna gore 1 -menten (daha fazla substitute olmus. ikili baga sahip) ana Qrundur.

; Tepkime i^in Bir Mekanizma

Sikloheksanda iki Aksiyal ji Hidrojeni Oldugunda E2 Ayntmasi

a) Et— O:

l CH(Cfl,) 2
H

Neomentil klortir

Daha karali alan bu konformasyon da, yesjl

hidnijenlerin her ikisi de klor atomuna

gore anti konumundadir. (a) yoluyla olan

aynlmada 1-menten; (bl yoluyla olan

avnlmada ise 2-menten olusur.

^H^C — (a /V-CH(CH 3 ) :

fb).

/

3 2
1-Menten(%78)
(daha kararli alken)

H 3 C*-<4 V CH(CH 3 ) 2

3 2

2-Menten (%22)
(daha az kararli alken)

Diger taraftan, mentil kloriirun daha kararli olan konformasyonu, lie grubun tiimu-
nii (klor dahil) ekvatoryal konumda bulundurur, Klorun aksiyal konuma gelmesi dura-
munda hacimli izopropil grubu ve metil grubu da aksiyal konformasyonda olur. Boyle
bir konformasyon oldukca y iiksek enerjilidir. Aynca konformasyon degi§ikligi icin ener-
ji gerekeceginden tepkimenin serbest aktiflesme enerjisi de yuksek olacaktir. Sonuc ola-
rak, mentil kloriir 90k yava§ bir E2 tepkimesi verir ve iirun tamamen 2-mentendir (Zaitsev
kuralmin aksine). Bu iirun (veya daha az siibtitiie alken olusmran bir aynlmadan elde
edilen herhangi bir uriin) bazen Hofmann uriinii olarak adlandirihr (Altboliim 20.13A).

7.7 Alkollerden Su Cikanlmasi (Dehidrasyon) 293

Tepkime ifin Bir Mekanizma

Sikioheksanda Yalmzca Bir Uygun Aksiyal fi Hidrojeni Oldugunda
E2 Aynlmasi Daha Az Kararli Bir Konformerden Olur

H CH,

i;CH(CH 3 ) 2 ^

Mentil kloriir

(daha kararli konformasyon)

Bu konformasyon icjn aynlma

iniiinkiin degil, ciinkii aynlan

gruba gore anti hidrojen

voktur.

h CI

H

Et— :

H CH(CH 3 ) 2

Mentil kloriir

(daha az kararli konformasyon)

Bu konFormasyondan aynlma

iniiinkiin, ciinkii ycjil hidrojen klora

gcire anti konumdadir.

3 2

*«'»CH(CH 3 ) 2

2-Menten(%100)

dj-l-Bromo-4-fer-butilsikloheksan etanol icerisinde sodyum etoksitle etkile§tixildi- <
ginde hizla tepkime verir ve tiriin 4-ter-biitilsikloheksendir. Ayni ko§ullar altinda,
frcm.v-l-bromo-4-ter-butilsikloheksan cok yava§ tepkime verir. Konformasyon yapi-
lanni yazarak, bu cis- ve trans- izomerlerin efkinliklerindeki degisikligi aciklayimz.

Problem 7.7

(a) m-l-Bromo-2-metilsikloheksan bir E2 tepkimesi verdiginde iki iirim (sikloal- •< Problem 7.8

kenler) olu§ur. Bu sikloalkenlar hangileridir ve ana iiriiniin hangisi olmasim bekler-
siniz? Her birinin nasil olustugunu gostermek icin konformasyon yapilanni yazimz.

(b) ?rfl/w-l-Bromo-2-metilsikloheksan birE2 tepkimesi verdiginde, yalniz bir siklo-
alkan olu§ur. Bu iirun nedir? Konformasyon yapilanni yazarak, nicin bu uriiniin tek
iirun olarak olu§tugunu gosteriniz.

7.7 Alkollerden Su £ikarilmasi (Dehjdrasyon)

Bir cok alkoliin kuvvefli bir asitle lsitilmasi molekiiliin bir mol su kaybetmesine neden
olur ve bir alken olu§ur:

-C— c-

HA \ /

-^+ C=C + H,0

m / \

H OH

Bu tepkime bir ayrilma tepkimesidir ve yiiksek sicaklikta meydana gelir ( Altboliim 6. 19).
Laboratuvarda en cok kullamlan asitler, sulfiirik asit ve fosforik asit gibi proton verici
Br0nsted asitleridir. Aliiminyum oksit (A1 2 3 ) gibi Lewis asitleri, endiistride gaz fazin-
da su cikarma tepkimelerinde sikca kullantltr.

Alkollerden su cikanlmasi tepkimeleri, biraz sonra aciklayacagimiz bazi onemli ozel-
likler gosterir.

294 Bolttm 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili^leri. Alkil Halojenurlerin Aynlma Tepkimeleri

1. Sicaklik ve asit derisimi gibi deneysel kosullar. su cikanlmasina neden olmasi
bakimindan gereklidir ve her bir alkoliin yapisiyla yakindan ilgilidir. Su aynl-

masi tepkimesini en zor birincil alkoller verir. Ornegin etanoldan su cikanlmasi, de-
rigik siilfiirik asit ve 180°C sicaklik gerektirir.

H H H H

I' te X /

H— C— C— H > C=C + H,0

| | H : S °; / \

H O— H 1S °° C H H

Etanol
(1° alkol)

Ikincil alkollerden su cikanlmasi genellikle daha dimh ko§ullarda gerceklesir. Or-
negin, sikloheksanolden su cikanlmasi, %85'lik fosforik asit icinde 165-170°C'da
meydana gelir.

-OH

%85 H,PQ 4 ,

Sikloheksanol Sikloheksen

(%80)

Uciinciil alkollerden su cikanlmasi, oldukca dimh kosullarda, genellikle 50k kolay
gerceklesir. Ornegin, ter-bfitil alkolden su cikanlmasi, %20'lik sulu sulfurik asit ice-
risinde 85°C'da gercekles,ir.

CH, CH,

1 II

%20 H,SO,

CH,^C-OH i, 4 > /C^ + H 2

KS L CH, CH,

CH,
(cr-Biitil 2-Metilpropen

alkol «

Yukanda anlatilanlar ve brnekler, alkollerden su cikanlmasi tepkimesinin bagil ko-
layhginin asagidaki sirayi izledigini gosterir:

R R H

I I I

R— C— OH > R— C— OH > R— C— OH

I I I

R H H

3° Alkol 2° Alkol 1° Alkol

Bu davram§. Altbolum 7.7B'de gorecegimiz gibi, karbokatyonlann bagil kararlilik-
lanyla ilgilidir.

Bazi birincil ve ikincil alkoller, su cikanlmasi sirasinda karbon iskeletlerinde
cevrilmelere de ugrarlar. Bu tiir bir cevrilme, 3.3-dimetil-2-biitanoldan su cikanl-
masi sirasinda meydana gelir.

CH 3 CH 3 CH, CH, CH,

%85 H 3 PQ 4
80°C

CH 3 — C CH— CH 3 — g J, > CHj— C— C— OHj + CH 2 =C CHCH,

CH 3 OH
3,3-Dimetil-2-butanol 2,3-Dimetil-2-biiten 2,3-Dimetil-l-biiten

(%80) (%20)

7.7 Alkollerden Su Cikanlmasi (Dehidrasyon) 295

Tepkimeye giren maddelerden birinin karbon iskeleti

c c c

I I I

C — C — C — C seklinde iken digerinuikinin C — C — C — C

C

seklinde olduguna dikkat ediniz.

Altboliim 7.8'de de gorecegimiz gibi bu tepkime, bir karbon atomundan digerine bir

metil grubunun gocmesini icermektedir.

7.7A ikincil ve U^unciil Alkollerden Su (pikanlmasi
Tepkimesinin Mekanizmasi: Bir El Tepkimesi

Bu tip bir tepkimenin gozlemleriyle ilgili aciklamalar F. Whitmore (Pennsylvania Sta-
te Universitesi) tarafindan yapilmis_ ve basamakk mekanizma 6nerilmi§tir. Bu mekaniz-
ma substratin bir protonlanmis alkol (veya bir alkiloksonyum iyonu, bkz. Altboliim
6.14E) oldugu bir El tepkimesidir. Bir ornek olarak ter-biitil alkolden su cikanlmasim
ele alahm:

CH 3 /- ~^H CH 3 H

1. Basamak CH— C-O— H + H^O= + <=► CH — C— O— H + H— =

CH 3 H CH, H

Protonlanmi§ alkol ya da
alkiloksonyum iyonu

Bir asit-baz tepkimesi olan bu basamakta, bir proton, hizli bir §ekilde asit molekii-
lilnden alkol molekiiliiniin ortaklasilmarms elektron ciftlerinden birine aktarilir. Seyrel-
tik siilfurik asit icerisindeki asit, bir hidronyum iyonu ve derisik siilfiirik asit icerisindeki
proton verici ise sulfurik asidin kendisidir. Bu basamak, bir alkoltin kuvvetli bir asitle
verdigi ttim tepkimelerin ortak ozelligidir.

Protonlanmis, alkol molekiiluniin oksijeni iizerindeki pozitif yukiin varhgi, kar-
bon-oksijen bagi da dahil oksijenle olu§mus tiim baglan zayiflatir ve 2. basamakta kar-
bon-oksijen bagi kinlir. Aynlan grup bir su molekiiliidur.

CH, H CH, H

L

CHn CH,

CH 3 Bir karbokatyon

2. Basamak CH,-C-O^Hi=t c + +:q — H

Karbon -oksij en bagi heterolitik olarak kinhr. Bag elektronlan su molekiiliinde ka-
lir ve bir karbokatyon olu§ur. Bu karbokatyon suphesiz 50k etkindir, ciinkti merkezde-
ki karbon atomu degerlik kabugunda sekiz elektron degil aid elektron bulundumr.

3. Basamakta, karbokatyon, bir su molekiiliine bir proton aktarir. Sonuc olarak, bir
alken ve bir hidronyum iyonu olusur.

H
I
H— C-pH. H CH 7 H

W M ii i +

3. Basamak ^Ct^ + : 0— H^ ^C % + H— O— H

2-Metilpropen

296 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

Bir asit-baz tepkimesi olan 3.basamakia, uc, metil grubunda var olan dokuz proto-
nun herhangi biri bir su molekuliine aktanlir. Bir proton aynldiginda geride kalan elekt-
ron citti, bir alkenin ikili baginin ikincisini olus,turur. Bu basamakta, merkezdeki karbon
atomunun oktet bosjugunun elektronlar tarafindan tekrar doldurulduguna dikkat ediniz.

Problem 7.9 > 2-Propanolden su ctkanlmasi, %75 lik H 2 S0 4 icerisinde lOCTC'da meydana gelir.
(a) Egri oklan kullanarak su cikanlmasi tepkimesinin mekanizmasmi tiim basamak-
lanyla yazimz. (b) Alkollerden su cikanlmasi tepkimesinde asit katalizoriin rolii-
nii aciklayiniz. (Ipucu: Eger ortamda asit bulunmasaydi as olacagini dusiiniiniiz.)

Whitmore mekanizmasi, alkollerin gozlenen iicuncul > ikincil > birincil §eklinde-
ki etkinlik sirastm aciklamaz. Bu mekanizma tek ba§ina alinmca, alkollerden su 5ika-
nlmasinda birden fazla tiriin olu§umunu ve karbon iskeletinde yeniden bir diizenlenmenin
gercekle§mesini de aciklayamaz. Fakat, Whitmore mekanizmasi, karbokatyonlann ka-
rarhhklan hakkinda bilinenlerle birlestirildiginde, ikincil ve iiciinciil alkollerle ilgili bu
gozlemlerin tumiinun sebebini a5tklar.

7.7B Karbokatyon Kararhligi ve Geci§ Hali

Altbblum 6.12'de gbrdugiimUz gibi, karbokatyonlarm kararbhklari iicunciil > ikincil >
birincil > metil §eklindedir.

R H
/ /
C + > R— C + >R-

\ \

H

/
-C + > H-

\

H

/

R R

H

H

Metil

Ikincil ve iiciincii] alkollerden su cikanlmasi tepkimesinde (yani, a§agida verilen 1-
3 basamaklan icinde) en yavas, basamak 2. basamaktir, ciinkii birazdan gorecegimiz gi-
bi bu basamak hayli endergonik olan bir basamaktir (Altbblum 6.8); protonlanmis.
alkolden karbokatyonun oki§umu. Birinci ve iiciincii basamaklar basit asit-baz tepki-
meleridir. Bu tiir proton aktarimi tepkimeleri 50k hizli meydana gelir.

j Tepkime i£in Bir Mekanizma

: ikincil ve Uciincul Alkollerden Asit-Katalizli Su £ikanlmasi:
El Tepkimesi

1 . Basamak

R

— C— C— O— H + H— A

hizli

R H

I l +
C— C— O— H + :A-

H R'
2° ya da 3° Alkol Kuvvetli asit

|R', H olabilir) (Tipik olarak siilfiirik

ya da fosforik asit)
Alkol. I11/.I1 basamakta, asitten bir protnn alir

H R'

Protonlannu§ Konjuge baz j

alkol

7.7 Alkollerden Su Cikanlmasi (Dehidrasyon) 297

2. Basamak

R H

I M +

-C— C— O— H

R

yava§

(hizbelirleyici)

— c— c +

I \

H

I

= o

H

Protunlanmis alkol bir su inolekiilii kaybederek karbokatyon olusturur.
Bu basamak yavajtir ve hiz belirleyicidir.

3. Basamak

R

+ ;a-

luzli

\ /

c=c

+ H

R'

Aiken

Karbokatyon, baza bir proton verir. Bu basamakta baz. diger bir alkul, su veya bir
asidin kon.juge bazinin bir molekulti olabilir. Proton aktanmi. alken olusumu ile

sonuclanir. Asidin, lepkimenin basjndan soihiini kadarki roliiniin u-pkimeyi
kataiizJeine olduguna dikkat ediniz Itepkimede kullamlir ve yeniden olu§turulur).

2. Basamak. hiz belirleyici basamaktir ve bu basamak alkollerin su cikanlmasi tep-
kimelerindeki etkinligini belirler. Bunu dikkate aldtgimizda, ucunciil alkollerden neden
en kolay su cikanldigi daha kolay anlasdir. Uciinciil karbokatyon olu§umu en kolaydir,
ciinkii bir uciinciil karbokatyonu olusturan bir tepkimede 2. basamagin serbest aktiflesme
eneijisi en dusiiktur (bkz. §ekil 7.7). ikincil alkollerden su cikanlmasi o kadar kolay de-
gildir, cUnkii bunlardan su cikanlmasina ait serbest aktifle§me enerjisi daha yuksektir
ve ikincil karbokatyon daha az kararlidir. Birincil alkollerden bir karbokatyon olusumu
yohtyla su cikanlmasi tepkimesinde serbest aktiflesme enerjisi oyle yuksektir ki, bun-
lardan su cikanlmasi baska bir mekanizmaya gore meydana gelir (Altboliim 7.7C).

C + + H,0
\

§ekil 7.7 Protonlanmis iicunciil, ikincil ve birincil alkollerden karbokatyonlann olusumu kin serbest enerji diyag-
ramlari. Bagil serbest aktiflesme enerjileri uciinciil < ikincil <K birincil seklindedir.

298

Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

Protonlanmis alkollerden karbokatyonlarin olu§tugu tepkimeler oldukc^a endergonik-
tir. Hammond- Leffler varsayimma (Altboliim 6. 14A) gore her bir durumda ge9i§ hali
ve iiriin arasinda kuvvetli bir benzerlik vardir. Ugttncul karbokatyon olu$umuna yol
acan geci§ hali en dii$iik serbest enerjilidir, giinkti o en kararh uriine benzer. Birin-
cil karbokatyon olusmran ge9i§ haliyse, tarn tersine daha yiiksek serbest enerjide mey-
dana gelir, ciinkii o en az kararh uriine benzer. Bundan baska, karbokatyonu kararh kilan
bir etkenin olmasi halinde, aym etken gecis halini de kararh kilar. Bu etki yiik dagili-
midir. Ge?is halinin olusum siirecini incelersek bu sonucu kavrayabiliriz.

H
-C^O— H

Protonlanmis,
alkol

H

-C---0— H

Ge<;i§ hali

/

H

— C + +=0 — H
\

Karbokatyon

Protonlanmis, alkoliin oksijen atomu tarn bir pozitif yiik tasir. Gecis hali oiusmaya
baslarken. bu oksijen atomu bagh bulundugu karbon atomundan aynlmaya baglar. Kar-
bon atomu, oksijenle olusturdugu bag elektronlanni kaybetmeye ba§ladigindan, kismi
bir pozitif yiik olusturmaya baslar. Vc adet elektron verici alkil grubunun bulunu^un-
dan dolayi, bu olupnaya ba^layan pozitif yiik bir uciincUl karbokatyon olu§tnran ge-
ci§ haline en etkin $ekilde dagilir. Bu pozitif yiik, bir ikincil karbokatyon olusumuna
yol acan gecis haline daha az etkinlikle dagihrken (iki adet elektron verici grup), bir bi-
rincil karbokatyon olu§umuna neden olan gecis haline ise en az etkinlikle dagilir (bir
adet elektron verici grup). Bu nedenle, bir birincil alkolden su gikarilmasi farkh bir me-
kanizmayla, E2 mekanizmasiyla ilerler.

8 +

R H

i+ R-^C-"0— H
t i?+
R

5+

3° Karbokatyon

olu§turan geci§ hali

(en kararh)

6 +

R-

R H
►C"-0— H

H

2° Karbokatyon

(ilusl li i iin tiecis hali

R-

H H

►C--0— H

s+
H

1° Karbokatyon

olu§turan gt'i'is hali

(en az kararh)

7.7C Birincil Alkollerden Su £ikarilmasi Tepkimesinin
Mekanizmasi: E2 Tepkimesi

Birincil alkollerden su cikanlmasi tepkimesinin bir E2 mekanizmasi iizerinden yiiriidu-
giine inamlmaktadir, giinkii El mekanizmasina gore su $ikanlmasi bir karbokatyon olu-
sumunu gerektirir ve olusmasi beklenilen karbokatyon 90k kararsizdir, Bir birincil
alkolden su cikanlmasinda birincil basamak, El mekanizmasinda oldugu gibi, proton-
lanmadir. Sonra, protonlanmis hidroksil iyi bir aynlan grup haline geldigi icin karisim-
da bulunan Lewis bazi j5 -hidrojenini kopartirken bu protonlanmis, hidroksil grubu aynhr
ve aym anda alkenin ikili bagi olu§ur.

7.8 Karbokkatyon Kararhligi ve Molekiiler Cevrilmelerin Meydana Geli^i 299

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Bir Birincil Alkoiden Su Cikanlmasi: Bir E2 Tepkimesi

H H H

-C— C — — H + H — A

hizli

C— C— O— H +

H H
Birinci alkol

H H

Profonlanmi.s
alkol

Kuwetli asit
(Genellikle siilfurik
ya da fosforik asit)
Alkol hizti basamakta asilten bir prutun alir

yavaj

H H

I l^l +
/• A" + — C-rC— O-H *

/ II (taiz belirleyici') /

,H H

H

Konjuge bar.

fl

\ /

C=C + H— \+ O— H

H

Aiken

Bir baz bir 0-karbon atomundan bir hidrojen uzakla$tmrken ikili

bag olusur ve protonlanmis hidroksil grubu ayrilir. (Baz. diger bir

alkol molekulii ya da asidin konjuge bazi olabilir.l

7.8 Karbokatyon Kararliligi ve
molekuler ^evrjlmelerjn
Meydana GELisi

Karbokatyon kararlihgim ve bunun gecis. hali iizerine etkisini ogrendigimiz icin simdi
bazi alkollerin su aynlmasi tepkimelerinde gozlenen, karbon iskeletindeki cevrilmeleri

aciklamaya gecebiliriz.

7.8A Ikincil Alkollerden Su £ikanlmasi Sirasinda Cevrilmeler

3,3-Dimetil-2-biitanolden su cikanimasmda olusan cevrilmeyi tekrar ele alaltm.

CH 3

CH 3 — C CH— CH 3

CH, OH
3,3-Dimetil -2-biitanol

CH, CH,

CH, CH.

85% II,PO.,

*> CH — C^=C— CH 3 + CH,=C CH— CH 3

2,3-Dimetil-2-biiten
(ana iiritn)

2,3-Dimetil-l-buten
(van iiriini

Su cikanlmasi tepkimesinde birinci basamak protonlanmis alkol olusumudur:

CH 3

H

W

i. Basamak CH 3 — C CH— CH, + H — 0= +

CH 3
CH 3 — C CH— CH 3 + H 2 0-

CH, : 0— H

H

CH 3 =OH 2

Protonlanmis alkol

300 Boliim 7 / AJkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojeniirlerin Ayrilma Tepkimeleri

tkinci basamakta, protonlanmis, alkol su kaybeder ve bir ikincil karbokatyon olu-sur:
2. Basamak CH, CH,

CH,— C CH— CH 3 «=^CH,— C— CH— CH 3 + H,6:

$1
CH, : OH,

CH,
Bir 2° karbokatyon

C/evrilme §imdi raeydana gelir. Daha az kararh olan ikincil karbokatyon cevrilmeye
ugrayarak daha kararh olan Ucuncul karbokatyona doniisiir.

3. Basamak

CH,

CH,— C— CHCH,-

" I +
CH,

2° Karbokatyon
(daha az kararh)

CH,

CH,

5+/ \S+

-C— CHCH,

CH 3
Gecis hali

CH,

+ I '
CH,— C— CHCH,

CH,

3° Karbokatyon

(daha kararh)

Cevrihne tepkimesi, bir alkil grubunun (metil) pozitif ytiklii karbon atomuna komsu olan
bir karbon atomundan goc etmesiyle meydana gelir. Metil grubu, elektron ciftiyle bir-
likte bir metil anyonu olarak, : CH„ (inetaniir iyonu olarak adlandinhr), gocer. Goc-
me tamamlandiktan sonra, metil anyonunun aynldigi karbon atomu bir karbokatyona
doniisiir ve iizerine gocmenin oidugu pozitif yiiklii karbon atomu ise notr hale gelir. Bir
grup, bir karbon atomundan komsu karbon atomuna goc ettiginden, bu tiir cevrilmeler
genellikle 1,2-kaymasi olarak tanimlanir.

Gecis. halinde, elektron 9iftleriyle goc eden metil grubu her iki karbon atomuna kis-
men baglanmigtir. Ancak karbon iskeletinden asla aynlmaz.

Tepkimenin son basamagi, yeni karbokatyon dan (tepkime karisimindaki bir Lewis
baziyla) bir protonun uzaklajttnlmasini ve bir alkenin olu§masini icerir. Bununla bir-
likte, bu basamak iki yolla meydana gelebilir.

4. Basamak

H— CH 2 — C— C— CH 3
CH, CH,

(a)

ibi

> CH,= C CH— CH,

Daha az

~ \

kararh

CH 3 CH 3

alken

(van iiriin)

> CH,— C=C— CH,

Daha

I ]

kararh

C^hU C_-rl 3

alken

(ana iiriin)

+ HA

Daha fazla yeglenen yol, olugan alkenin tiiriiyle belirlenir. (b) Yolu, gok kararh tetra-
siibstitiie alkeni verir ve bu yol karbokatyonlann bir cogu tarafindan takip edilir. Diger
taraftan, (a) yolu daha az kararh bir distibstittie alkeni verir ve tepkimede en az olu§an
urunii oluftarur. Alkollerin asit katalizli su gikardmasi tepkimelerinde, daha kararh
bir alkenin olusmasi genel bir kuraldir (Zaitsev kurah).

Karbokatyon tepkimelerinin binlercesini iceren cali§malar yukanda verilen tiirdeki
cevrilmelerin genel bir olu§um oldugunu ortaya koymu§tur. Bu tiir cevrilmeler, bir at-
kaniir veya bir hidrSr iyonu gbcuniin daha kararh bir karbokatyon olusturdugu du-
rumlarda gerceklesir. Asagida bazi ornekler verilmi§tir:

CH,

7.8 Karbokatyon Kararliligi ve Molekiil Cevrilmelerin Meydana Gelir 301
CH,

CH,— C— CH— CH, metanuT > CH,— C— CH— CH 3

EOfU

CH,
2° Karbokatyon

H

CH 3 — C— CH— CH 3

CH,
2° Karbokatyon

CH,
3° Karbokatyon

H

hidriir

g°cu

* CH,— C— CH— CH,

CH,
3° Karbokatyon

Asagidaki orneklerde oldugu gibi, karbokatyon] arm cevrilmeleri halka buyuktugun-
de bit degi^iklige de yolagabilir:

OH

CH^,CH— CH 3

CH, CH— CH,

H". LSI

t-H-O)

•

2° Karbokatyon

3° Karbokatyon

CH,

H CH ^

CH,

Bu siirec, ozellikle halka gerginliginde bir rahatlama meydana geldiginde tercih edilir.

Neopentil alkoliin, (CH 3 ) 3 CCH 2 OH, asit katalizli su ^lkanlmasi tepkimesi ana iiriiri ■< Problem 7.10
olarak 2-meti]-2-biiten olu§turmaktadir. Bu iiruniin olusumundaki biitiin basamak-
lan gosteren bir mekanizma tasarlayimz.

2-Metil-l-biitanol veya 3-metil-l-biitanoliin asit katalizli su cikanlmasi tepkimesi •< Problem 7.1 I
ana iiriin olarak 2-metil-2-biiten olu§turmaktadir. Bu sonuclan aciklayan uygun me-
kanizmalan yaziniz.

Izoborneol olarak adlandinlan bile§ik %50'lik siilfurik aside lsitildiginda, bu tepki- •< Problem 7. 1 2
menin iiriinu, olusmasi muhtemel olan bornilen degil, komfen olarak adlandinlan
bile^iktir. Modelleri size yardimci olarak kullanarak, kamfenin nasil olustugunu gos-
teren bir mekanizmayi basamak basamak yaziniz.

HO

H,Q-

CH,

olusmaz

Izoborneol

Kamfen

Bornilen

7.8B Bir Birincil Alkolden Su Cikanlmasmdan
Sonraki Cevrilmeler

Birincil alkollerden su cikanlmasi tepkimelerini izleyen cevrilmeler de vardir, Bir bi-
rincil alkolden su cikanlmasi esnasinda bir birincil karbokatyonun olusmasi mumkiin

302 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edilisleri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

olmadigindan birincil alkolden bir alkenin olu§masi, Altbolum 7.7C'de tammlandigi gi-
bi bir E2 mekanizmasiyla olur. Bununla birlikte, alken bir proton alarak, bir alkolden
su cikanlmasma ait El mekanizmasindaki proton aynlmasi basamagintn tersi bir su're^-
le bir karbokatyon olusturur (Altbolum 7.7A). Bir uc alken bunu. uctaki karbon atomu-
na bir proton baglamak icin % elektronlanni kullanarak gerceklestirdiginde, zincirin ikinci
karbonunda bir karbokatyon olu§ur.* Bu karbokatyon zincire gore ic kisimda bulundu-
gundan, substrata bagli olarak ikincil veya iiciinciil olabilir. Heniiz ogrendigimiz ce§it-
li siirecler, §imdi olu^an bu karbokatyondan meydana gelebilir: (1) ba§langicta olu§an
U9 alkenden daha kararh bir alken vermek iizere farkh bir /3-hidrojeni aynlabilir; (2)
daha kararh bir karbokatyon vermek iizere bir hidriir veya alkanur ^evrilmesi meydana
gelebilir (orn. 2°'den 3° karbokatyon), daha sonra ayriimayla stirec tamamlanabilir ve-
ya (3) bir niikleofil bir yer degigtirme iiriinii olu§turmak iizere bu karbokatyonlann her-
hangi birine atak yapabilir. Alkollerin su ctkanlmasindaki yiiksek sicaklik kosullarinda
basjica urunler, yer degistirme iiriinlerinden daha 90k alkenler olacaktir.

Tepkime ifin Bir Mekanizma

Bir Birincil Alkolden Su Cikanlmasi Sirasinda £evrilmeyle Bir Alkenin
Olufumu

R H H X r X „ H

III.. / C \ /"

— C— C— C— O— H + H— A «=* H ,C=C + : O— H + H— A

III" E2 / \

H R H R H

Birincil alkol Ba§langic;taki alken

1 R. hidrojen olabilir)

Birincil alkol, haslangicta, bir E2 mekanizmasiyla su cikanlmasi
lepkimesini verir (Altb61iim7.7C).

JR

H

Daha sonra ba$langu;taki alken ft elektronlanni, bir ikincil ya da ucuncul
karbokatyon olusturmak iizere uctnki karbon atomuna bir proton baglamak icin

kullandabilir.

V R H / R H

:A- + H M C-C-Hj= > C— C— H + H— A

/ proton aynlmasi /

R H R H

Son alken

Ba§langl?taki alken yerine daha fazla substitue bir alken olusturmak iizere

karbokatyondan bir /3-hidrojuni aynlabilir. Bu proton aynlmasi basamagi, genel bir

El aynlmasi tepkimesinin tamamlanmasindakiyle aymdir. (Bu karbokatyon, bir S N 1

siireciyle m'rcekleseii aynlma ya da yer degistirmelerden once daha ileri ^evrilmeler

gibi farkh yonlere de kayabilir.)

* Bu karbokatyon, bir birinci] alkolden, protontanmi§ hidroksil grubunun aynlmasi ve bir hidrurun /3-karbon
atomundan U9taki karbon atomuna kaymasiyla da dogrudan olujabilirdi.

7.9 Kom§u Dibromiirlerden Brom <^ikanlmasiyla Aiken Sentezi 303

7.9 KOM§U DlBROMURLERDEN BROM
£lKARILMASIYLA ALKEN SENTEZJ

Komsu (Ing. vicinal veya vie) dihalojeniirler, halojenlerin birbirine bitisjk karbon alom-
lanna bagii oldugu dihalo bilegikleridir. Ikiz (ing. geminal veya gem) dihalojeniirlerse,
halojen atomlarmin aym karbon atomuna bagli oldugu dihalojenurlerdir.

X

— c— c—

— c— c—

XX X

Bir Atw/^w-dihalojeniir Bir ifo'z-dihalojeniir

tomfu-Dibromiirler, asetondaki bir sodyum iyodiir cozeltisiyle veya asetik asit (ya
da etanol) icinde toz haline getirilmis ginkoyla etkilefjtirildiginde brom ayrilmasina ug-
rarlar.

-c— c-

Br Br

+ 2Na] ^2^\ =c / + l2 + 2NaBr

—C—C— + Zn

Br Br

CH,CO,H \ /

— ~7^-* / c=c x + ZnBr -

ya da / \

CH,CH,OH

Sodyum iyodiirle meydana gelen brom aynlmasi, hidrojen halojeniir ayrilmasina ben-
zeyen bir E2 mekanizmasiyla yiiriir.

I Tepkime igin Bir Mekanizma

■ komfu-Dibromurlerden Brom £ikarilmasi

I . Basamctk

■V +

— ► >=< + : I— Br : + : Br ;

Br :

Bn basamakta, bir iyodiir iyonu brum atomu u/enne bir S s 2 atagi

yaparak ona baglanir; brum atumunun u/aklasniasi, E2

ayrilmasina ve bir ikili bag olusumuna neden olur.

2. Basamctk

■■V'+ I— Br

■l—V + Br

Kurada. iyodur ivoniinun IBr'ye S N 2 tipindeki bir
alagi I, ve bromur iyonunun olusumuna vol acar.

Molektilden cinko yardimiyla brom cikanlmasi metalin yiizeyinde meydana gelir ve
mekanizmasi belirli degildir. Diger elektropozitif metaller de (ornegin Na, Ca ve Mg)
£cwm<-dibromurlerden brom cikanlmasina yol acabilir.

^ewi^w-Dibromurler, genellikle bir alkene brom katilmasiyla elde edilirler (Altboliim
8.6). Sonuc olarak, bir tomsu-dibromiirden halojen cikanlmasi genel bir sentez yonte-

304 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Ediligleri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

mi olarak nadiren kullanilmaktadir. Bromlama ve ardindan da brotn cikanlmasi, alken-
lerin saflasttnlmasi (bkz. Problem 7.39) ve ikili bagin korunmasi bakimindan yararh-
dir. Bunun bir ornegini daha sonra gorecegiz.

7.10 ayrilma tepkimeleriyle alkinlerin
SentezI

Alkinler, alkenlerden de sentezlenebilirler. Bu yontemde bir alken once bromla etkileg-
tirilerek bir komsu-dibmmo biles,igi olusturulur.

H H
RCH=CHR + Br, ► R— C— C— R

Br Br

JtoHijn-Dibromiir

Daha sonra, /tomjw-dibromiir, kuvvetli bir bazla tepkimeye sokularak molekulden hid-
rojen halojenur cikanlir. Hidrojen halojenur cikanlmasi iki basamakta meydana gelir.
Birinci basamak, bir bromoalken verir.

: Tepkime i$in Bir Mekanizma

fcomju-Dibromiirlerden Hidrojen Halojenur Cikartilmasiyla
Alkin Oliifumu

Tepkime:

H H

RC— CR + 2 NH 2 ► RC=CR + 2 NH 3 + 2 Br"

Br Br
Mekanizma:

1. Basamak

h R-C-C-R »• ' C=C \ fH — N - H +

\%

Br. R

H : Br :: B.r: •■"'■■ K H

Amit iyonu Jtomjii-Dibromur Bromoalken Amonyak Bromiir iyonu

Kuvvetli bazik amit iyonu. Uir
E2 tcpkimesine neden olur.

2. Basamak

C =C + =N— H ►R— C^C— R + H- H+ =Br:

.■tfv' \ I I

■? T - R H H

Bromoalken Amit iyonu Alkin Amonyak Bromiir iyonu

ikinci bir E2 tepkimesi
alkini olusturur.

Kosullara bagh olarak. bu iki hidrojen halojeniir cikanlmasi ayn ayn tepkimeler ola-
rak gerceklestirilebilecegi gibi, birbirini izieyen tepkimeler olarak bir tek karisim iceri-

7.11 Ug Alkinlerin Asitligi 305

sinde de gerceklesiiirilebilii". Kuvvetli baz olan sodyum amit, tek bir tepkime kan§imin-
da her iki hidrojen halojenur cikanlmasini da etkili bir sekilde gerceklesnrebilir (Diha-
lojeniir bilegiginin hermolii icin en az iki esdeger mol. eger iiriin biruc alkinse tic e§deger
mol sodyum aniit kullanilmalidir. C/tinku. karisim icerisinde uc alkin olustugu anda sod-
yum amit tarafindan protonu kopartihr.) Sodyum amit yardimiyla hidrojen halojenur ci-
kanlmasi genellikle sivi amonyak icerisinde veya mineral yagi gibi soy bir ortamda
gercekle§tirilir.

A§agidaki omekler, bu yontemi gostermektedir;

Br, NaNH,

O^CHjCH=CHj —Z- ► CH 3 CH 2 CHCH,Br

CClj

?

Br

CH,CH,CH=CHBr

~ 4-

CH ,CH-,C — CH^
Br

mineral yagi
110-160°C

NaNH, NaNH,

*• [CH,CH,C=CH] --*■

minenil yagi

iio-imi°c

NH.CI .

CH,CH 2 C=C : " Na + *— ► CH 3 CH 2 C=CH + NH 3 + NaCl

Ketonlar, fosfor pentaklorurle verdikleri tepkimelerinde /1/2-dihalojentirlere donus-
tiiriilebilirler ve bu iiriinler de alkinlerin sentezlenmesinde kullanilabilir.

O CI

CH, PC's »

(-POC1,)

C— CH 3

CI

(1) 3 NaNH,,
mineral yagi.

^

CH

(2) H +

Sikloheksil metil
keton

Bir f'fe-dihalojenur
(%70-80)

C

Sikloheksilasetilen

<%46)

Propinin, asagidaki bile§iklerin her birinden sentezindeki turn basamaklun gosteriniz. "^
(a)CH 3 COCH, (c) CH 3 CHBrCH 2 Br

(b) CH,CH 2 CHBr 2 (d) CH 3 CH=CH 2

Problem 7.13

7.11 Ug. AlkInlerjn AsiTLiGi

Etin molekuliindeki hidrojen atomlari, eten veya elan molekiilundekilere gore cok daha
asidiktir (bkz. Altboliim 3.7).

H H

H— C=C— H

/ C=C \
H H

H-

H

H H
pK a = 25 pK a = 44 pK„ = 50

Anyonlann bazliklannin sirasi hidrokarbonlarm bagil asitliklerinin tersidir. Etaniir
iyonu en baziktir. etiniir iyonu ise en az bazikiige sahiptir.

Bagil Bazhk

CH 3 CH 2 : > CH 2 =CH : > HC=C :

Etin ve etiniir iyonlan hakkinda soyledigimiz §eyler herhangi bir uc alkin
(RC=CH) ve herhangi bir alkiniir iyonu (RC=C: - ) icin de dogrudur. Eger buna,

306 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Haiojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

periyodik cizelgenin birinci sira elementlerinin diger hidrojen bilesiklerini de dahil eder-
sek, asagidaki bagil asitlik ve bazlik siralanni yazabiliriz.

Bagil Asitlik

H— OH > H— OR > H— C^CR > H— NH 2 > H— CH=CH 2 > H— CH 2 CH 3

pK a 15,7 16-17 25 38 44 50

Bagil Bazlik

-:OH<-:OR <- C=CR < -=NH, < =CH=CH 2 < - = CH 2 CH 3

Yukanda verilen siralamadan, U9 alkinlerin amonyaktan daha asidik, su ve alkollerden-
se daha az asidik oldugunu gormekteyiz.

Bu sonuclar sadece cozelti icinde meydana gelen asit-baz tepkimeleri igin gecer-
lidir. Gaz fazindaki asitlik ve bazlik 50k farklidir. Ornegin, hidroksit iyonu gaz
fazinda asetileniir iyonundan daha kuvvetli bir bazdir. Bunun aciklamasi bize tek-
rar, iyonlan iceren cozeltilerdeki tepkimelerde cozuciinun ne kadar onemli oldu-
gunu gosterir (bkz. Altboliim 6.14). Qozelti igindeki daha kilclik iyonlar (ornegin
hidroksit iyonu) daha biiyiik iyonlara gore (ornegin, etiniir iyonlan) 50k daha et-
kili bir §ekilde sanhrlar. Bu bakimdan kiiclik iyonlar daha kararhdir ve bazhkla-
n daha azdir. Gaz fazinda biiyiik iyonlar kendi bag elektronlanmn polarize
olmasiyla kararh kilimrlar. Bir gmp buytidukce daha 90k polarize olabilir. Bunun
sonucu olarak gaz fazinda biiyiik iyonlann bazhklari daha azdir.

Problem 7.14 > Asagidaki asit-baz tepkimelerinin iirunlerini tahmin ediniz. Eger dengede kayda de-
ger miktarda iiriin olusmazsa, onu da belirtiniz. Her bir durumda, daha kuvvetli asi-
di, daha kuvvetli bazi, daha zayif asidi ve daha zayif bazi belirleyip isaretleyiniz.

(a) CH 3 CH=CH 2 + NaNH 2 - (d) CH 3 C=C: + CH 3 CH 2 OH -

(b)CH 3 C=CH-rNaNH 2 — - (e) CH 3 C=C: +NH 4 C1 — *

(c) CH 3 CH 2 CH 3 + NaNH 2 — ►-

7.12 \J$ ALKiNLERiN ASETILENiK HIDROJEN
ATOMUNUN YER DEGi§TiRMESi

Sodyum etiniir ve diger sodyum alkinurler, uc alkinlerin sivi amonyak icerisinde sod-
yum amitle etkilestirilmesiyle elde edilirler.

H— C=C— H + NaNH, smNH % H — C=C: Na + + NH,

CH 3 C=C— H + NaNH 2 sl ! 1 ^i* CH 3 C=C: Na + + NH 3
Bu tepkimeler asit-baz tepkimeleridir. Amit iyonu, cok zayif bir asit olan amonyagin
(pK a = 38) konjuge bazidir ve u? alkinlerin (pK a = 25) asetilenik protonlanni uzaklas-
tirabilir. Tepkime 90k yiiksek verimle ge^eklesir.

Altboliim 4.18'de gordugiimiiz gibi, sodyum alkinurler, diger alkinlerin sentezi i^in
kullamlabilir yararli ara iirunlerdir. Bu tepkimeler, sodyum alkiniiriin bir birincil alkil
halojeniirle etkilestirilmesiyle basanh bir sekilde gergeklestirilebilir.

R— C=C= Na + + R'CH,— Br ► R— C=C — CH,R' + NaBr

Sodyum Birincil alkil Mono- ya da

nlkiiuii- halojeniir disiibstitiie asetilen

(R veya R' ya da her ikisi de hidrojen olabilir).

7.12 XJq Alkinlerin Asetilenik Hidrojen Atomunun Yer Degi^tirmesi 307
A§agidaki ornek, alkinlerin bu tiir sentezini gostermektedir:

/^^ ^~^ f^ siviNH,

CH,CH,C=C ; - Na + + CH.CH,— Br '-*> CH,CH,C=CCH,CH, + NaBr

i± jz 6 saa[ i t i

3-Heksin

(%75)

Bu ve diger orneklerde, alkiniir iyonunun niikleofil olarak davranarak birincil bir alkil
halojenuriin halojeniir iyonunuyla yer degi§tirdigini gormekteyiz. Bu bir S N 2 tepkime-
sidir (Altboliim 6.6).

r;

p* •■ niikleofil ik

RC=C=- C-Br: ^^,.^^ RC^C-CH 2 R' + NaBr

Na+ «h V

Si .(I. mi in 1° Alkil

alkiniir halojeniir

Alkiniir iyonunun ortaklasilmamis elektron gifti, halojen atomu tasiyan karbon atomu-
na arkadan atak yapar ve onunla bir bag olusturur. Halojen atomu bir halojeniir iyonu
olarak aynlir.

Bu sentez ikincil ve Ufiincul alkil halojeniirlerin kullanilmasi halinde basansiz olur,
giinkii alkiniir iyonu bir niikleofilden daha 90k bir ba2 olarak hareket eder ve bu durum-
da esas tepkime bir E2 ayrilmasidir (Altboliim 6.17). Bu aynlmamn iiriinleri bir alken
ve sodyum alkiniiriin olusturuldugu alkindir.

R'

/->H-rC: r\\

RC=C=- kjfs ["* — > RC=CH + R'CH=CHR" + Br"

t- Br £2

si

H R"
2° Alkil
halojeniir

Amaciniz, 4,4-dimetil-2-pentil sentezlemek olsun. Bunun igin, asagidaki reaktifle- "^ Problem 7.15
rin herhangi birini seferek baslayabilirsiniz.

CHn CHt

I I

CH 3 C=CH CH 3 — C— Br CH r C-C=CH CH,I

C^xi 3 Crl 3

Elinizde sodyum amit ve sivi amonyagin da oldugunu varsayiniz. Istenen bilesigin
en iyi sentezini tasarlaymiz.

7.13 ALKENLERIN HJDROJENLENMESJ

Alkenler, 90k ince boliinmiis 9e§itli metal katalizorler kullanildiginda hidrojenle tepki-
me verirler (bkz. Altboliim 4. 18 A). Meydana gelen tepkime bir katilma tepkimesidir;
ikili bagin her bir karbon atomuna bir hidrojen atomu katihr. Bu tepkime, katalizor kul-

*

imyasi

Gida Endiistrisinde Hidrojenleme

G,

ida endiistrisinde, margarin ve kati pisirme yagilannin yapiminda. sivi bit-
kisel yaglann yan kati yaglara donustiiriilmesinde katalitik hidrojerdenmeden ya-
rarlamhr, Bir 50k hazir gidanm iizerindeki etiketlcri incelediginizde bunlarm
"kismen hidrojenlenmis bitkisel yaglar" icerdiklerini gorursiinuz. Gidalann bu bil-
kisel yaglan i9ermesinin bir kac nedeni vardir, bunlardan biri kismen hidrojen-
lenmis bitkisel yaglann daha uzun siire raf omriiniin olmasidir.
Kati ve sivi yaglar (Altbolum 23.2) "yag asitleri" denilen uzun zincirli karbok-
Firinda pisirme islerinde silik asitlerin gliseril esterleridir. Yag asitleri, doymus. (molekiilde ikili bag yok), tekli
kullanilan; yaglar, kismen doymamis (molekiilde bir ikili bag var) veya coklu doymamis (molekiilde birden daha
hidrojenlendirilmis mono- faz]a iki] j ba g var j y aplva sahiptirler. Sivi yaglar tipik olarak kati yaglara gore daha yiik-
ve diacilgliseroller keren ^ oranda bir yeya daha fazla Mli ba g igeren ya g as j t i er i icerirler. Bir sivi yagin hid-

rojenlenmesi, onun bazi ikili baglarmi birli baglara doniistiirur ve bu dbnustim sonueu,
margarin veya yan kati bir pisjrme yagi kivaminda kati bir yag olusur.

Vtlcudumuz birden fazla ikili bag i9eren doymami^ yaglan yapamaz, dolayisiyla sag-
likh olabilmek icin yiyeceklerimizle diizgttn bir sekilde belirli bir oranda bu tiir yaglar
ahnmalidir. Doymus. kati yaglar, viicudumuzun hiicrelerinde diger gida kaynaklanndan
yapilabilirler, ornegin karbohidratlardan (yani §ekerler ve nisastalardan). Bu nedenle,
giinltik yiyeceklerimiz arasinda doymus kati yaglann bulunmasi gerekli degildir ve cok
fazla kati yag alinmasi kalp damarlan hastaliklanna neden olur.

Onemli bh- problem: kismen hidrojenlenmis bitkisel yag iiretmek icin kullanilan ka-
talitik hidrojenleme sirasinda hidrojenleme icin kullanilan katalizorlerin. yag asitlerinin
(bunlarm bazilan hidrojen katmaz) ikili baglarimn bazilarmm izomerlesmesine yol ac-
masidir. Bir 50k dogal kati ve sivi yaglarda, yag asitlerinin ikili baglari cis konfiguras-
yonuna sahiptir. Hidrojenlenmc icin kullanilan katalizorler, bu cis ikili baglann
bazilanni dogal olmayan trans konfigiirasyona cevirirlcr. Trans yag asitlerinin saglik
iizerine etkisiyle ilgili calismalar heniiz devam etmektedir. fakat son zamanlardaki de-
neysel veriler. bunlarm kan serumundaki kolesterol ve triacilgliserol seviyesini arttirdi-
gHU gostermektedir ki buna bagli olarak da kalp damarlan hastaliklan riski artmaktadir.

lamlmadiginda kayda defer bir hizda meydana gelmez. (Kalalizoriin islevini Altbolum
7.14'de gorecegiz.)

CH.=CH, + H,

Ni. Pd.

veva Pt
25°C

CH,— CH,

CH,CH=CH,

Ni, Pd,

Hi ^r* CH3CXI2"

veya Pi

25°C

-CH,

308

Bir alkene hidrojen katilmasi sonueu bir alkan olusur. Alkanlar yalmzca birli bag
bulundururlar ve hidrokarbonlann sahip olabilecegi en fazla sayida hidrojen atomuna
sahiptirler. Bu nedenle alkanlar doymus bilesikler olarak adlandinlirlar. Ikili bag bu-
lunduran alkenler maksimum hidrojen atomu sayisindan daha az sayida hidrojen atomu-
na sahiptirler, hidrojen katabilirler ve doymamis bilesikler olarak adlandinlirlar. Bir
alkene hidrojen katilmasi islemi bazen indirgenme tepkimesi olarak tammlamr. Bunun-
labirlikte, hidrojen katilmasini tammlamak icin cogu zaman katalitik hidrojenleme te-
rimi kullamlir.

7.14 Hidrojenleme: Katalizoriin Gorevi 309

7.14 HiDROJENLEME: KATALiZORUN GOREVI

Bir alkenin hidrojenlenmesi eksotermik bir tepkimedir (AH° = -120 kJ mol" 1 ),

hidrojenleme
R— CH=CH— R + H, +R— CH,— CH,— R + isi

Hidrojenleme tepkimeleri genellikle yiiksek serbest aktifiesme enerjisine sahiptir. Bir
alken, oda sicakliginda katalizorsiiz ortamda molekiiler hidrojenle tepkime vermez, fa-
kat metal katalizor Have edildiginde tepkime oda sicakliginda gerceklesir. Katalizor, da-
ha di'isuk serbest aktifiesme enerjili bir tepkime icin yeni bir yol saglar (§ekil 7.8).

Hidrojenleme icin cok yaygin olarak kullamlan katalizorler (50k ince boliinmii§ pla-
tin, nikel, paladyum, rodyum ve rutenyum) hidrojen molektillerini yiizeylerinde tutarlar
(adsorblarlar). Hidrojen adsorblanmasi genellikle kimyasal bir tepkimedir ve metal yii-
zeyindeki ortakla§ilmami§ elektronlar hidrojenin elektronlariyla e§le§irler (§ekil 1,9a)
ve hidrojeni yiizeye baglarlar. Bir alkenin adsorplanmis. hidrojene sahip bir yiizeyle car-
pismasi, aym zamanda alken molekiiluniin de yiizeye tutunmasim saglar (Sekil 17. 9b).
Basamaklar iizerinden hidrojen aktanlmasi meydana gelir ve organik molekul katalizor
ytizeyini terketmeden once bir alkan olugturur (§ekil 7.9c, d). Sonuc olarak, her iki hid-
rojen atomu genellikle molekiiliin aym tarafindan katihr. Bu ttir bir katilma, bir sin ka-
tilmasi olarak tannnlanir (Altboliim 7.14A).

Hidrojenleme

^C=C

^^c-c^

/ \

H-H H H

Katalitik hidrojenleme, bir sin katilmadir.

7.I4A Sin ve Anti Katilmalar

Bir katilma tepkimesinde, reaktifin kisimlan reaktant molekuliine aym taraftan katih-
yorsa bu tiir bir katilma sin katilma olarak adlandirihr. Heniiz gordugiimiiz platin ka-
talizli hidrojen katilmasi tepkimesi (X = Y = H) bir sin katilmadir.

>c=c<: + x-

/

X

:}

Bir
sin
katilma

AGl^G* m

Tepkime

CH-

Siekil 7.8 Bir alkenin bir katalizor be-
raberinde hidro.jenlenmesinin ve katali-
zor yoklugunda kuramsal tepkimesinin
serbest enerji diyagram. Katalizlenme-
yen tepkimenin serbest aktifiesme enerji-
si [AGfiJ, katalizlenen tepkimenin en
biiyiik serbest aktifiesme enerjisinden
[AGf ; ,J 50k daha biiyiiktiir.

310 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili^leri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

Sekil 7.9 lyice bolunmiis platin metali-

iiiii katalizor! iigiinde bir alkene hidrojen , ,

katilmasimn mekanizmasi: (a) hidrojen ad- ^ V ( a?ln )

sorbsiyonu; (b) alken adsorbsiyonu; (c) ve

(d), her iki hidrojen atomunun alken mole- Meta | k a -ta li^orii n

kiiliine aym taraftan basainak basamak ka-

tilmasi (sin katilma).

4ft

ytizeyi

%k.

«M^»

Bir sin katilmamn zitti anti katilmadir, Bir anti katilmada, katilan reaktifin kisim-
lari reaktantin ters yiizeylerine katihr.

^ C=C ^* + X— Y ► V C— C'.„ I- anti

2.. Y- anti
V* katil

/ VI katilma

X

Boliim S'de, onemli sin ve anti katilmalann bir kismini ogrenecegiz.

7,15 ALKJNLERIN HiDROJENLENMESi

Bir karbon-karbon iiglii bagina, §artlar ve kullamlan katalizore bagh olarak bir veya iki
mol hidrojen katilir. Bir platin katalizor kullanildiginda alkin molekiilii genellikle iki
esdeger mol hidrojenle tepkime vererek bir alkan olusturur.

CH.C^CCH, -£*■ [CH,CH=CHCH 3 ] -^* CH 3 CH 2 CH 2 CH 3

BununJa birlikte, bir alkinin hidrojenlenerek alkene donustiiriilmesi ozel katalizor-
ler veya reaktifler kullamlarak yapilir. Aynca, bu ozel yontemler, disiibstitue aikinler-
den (£) veya (Z) konfigiirasyonundaki alkenlerin hazirlanmasina imkan verir.

7.1 5A Hidrojenin Sin Katilmasi: ri.s-Alkenlerin Sentezi

Bir alkinin bir alkene hidrojenlenmesini saglayan bir katalizor nikel boriir bile§igidir ve
P-2 katalizorii olarak adlandinlir. Bu katalizor, nikel asetatin sodyum borhidriirle indir-
genmesiyle hazirlanir,

I II I NaBH,

N ^ OCCH ^ ^T ^

Alkinlerin P-2 katalizorii beraberinde hidrojenlenmesi hidrojenin sin kutilinasina ne-
den olur ve bir ic alkinden olusan alken (Z), yani cis konfigLirasyonuna sahiptir. 3-Hek-
sinin hidrojenlenmesi bu yontemi aciklar. Katalizoriin yuzeyinde meydana gelen bu
tepkime (Altboliim 7.14) sin katilmaya yol agar.

7.14 Hidrojenleme: Katalizoriin Gorevi 311

CH,CH, N ,CH,CH,

H,/Ni,B(P-2l \ / - ■

ci^ciijC = cch,ch 3 ( ; in k ; tilma) > / c=c \

H H

3-Heksin (Z)-3-Heksen

(cis-3-heksen)

(%97)

Disiibstitiie alkinlerden cis- alkenleri elde etmek icin diger ozel jartlandinlmij katali-
zorler de kullamlabilir. Ornegin, metalik paladyum, kalsiyum karbonat iizerinde birik-
tirilir, sonra kur§un asetat ve kinolrn (Altboliim 20. IB) ile §artlandinlir. Bu ozel katalizor
Lindlar katalizoru olarak bilinir.

H,,Pd/CaCO, R R

(Lindlar katalizoriil > /

R - C = C - R kinolin " / C=C \

(sinkanlma) JJ (J

7.I5B Hidrojenin Anti Katilmasi: trans-A\ken\er\n Sentezi

Alkinler, lityum veya metalik sodyumla, amonyak veya etilamin icerisinde du§iik sicak-
liklarda indirgendigi zaman iiclii baga bir anti katilma meydana gelir. Bu tepkime bir
cdziinen metal indirgemesi olarak adlandmlir ve (E) veya trans- alken olu§turur.

CH,(CH 2 ) 2 H

„ . (1) U CH 5 NH,, -78"C x _ /

CH 3 (CH 2 ) 2 — C=C— (CHJjCHj g) gjgg L ► / C=C \

H (CH 2 ) 2 CH 3

4-Oktin (£)-4-Okten

((rans-4-okten)

(%S2)

Tepkime i$in Bir Mekanizma

BirAlkinin £6ziinen Metal indirgenmesi

O & « ^ "

Radikal anyon Vinilik radikal

Bir lityum atomu, alkinin — Itnciiiii Radikal anyon bir baz

bir elektrun verir. Mclezle§me sp 1 olarak davranir ve bir

haline donu^crck bir elcktron ctfti etilamin molekiiliinden

bir karbon atomuna kayar. bir proton koparir.

Vinilik radikal ftww- Vinilik anyon frans-Alken

Ikinci bir lityum Radikal anyon bir ba/

atomu vinilik olarak hareket eder ve bir

radikale bir etilamin molekiiliinden

elektron verir. bir proton kapanir.

312 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§Ieri. Alkil Halojeniirlerin Ayrilma Tepkimeleri

Yukanda kutu icerisinde gosterilen bu tepkimenin mekanizmasi, lityum (veya sodyum)
atomlanndan, birbirini izleyen, elektron aktanmini ve aminlerden (veya amonyaktan)
proton aktanmini icerir. Birinci basamakta, bir lityum atomu alkin molekuliine bir elekt-
ron aktararak, bir negatif yiike sahip, ortaklasilmami§ tek elektron bulunduran. radikal
anyon olarak adlandinlan bir ara iiriin olusturur. ikinci basamakta amin bir proton ak-
tararak bir vinilik radikal olusturur. Sonra, diger bir elektronun aktanlmasiyla bir vi-
nilik anyon olusur. Bu basamak, tepkimenin stereokimyasmi belirler. Oncelikle
trans-vimlik anyon meydana gelir, ciinkil, hacimli alkil gruplari farkh diizlemlerde bu-
lunacagi igin bu yapi daha kararlidir. trans- Vinilik anyonun protonlanmasi trans- alken
verir.

7.16 HiDROKARBONLARIN MOLEKUL FORMULLERl:
HtDROJEN EKSiKLlGJ INDEKSI

Molekiil formiilerinde yalnizca bir ikili bag bulunan alkenlerin genel formiillcri C„H,„
s.eklindedir. Bunlar. sikloalkanlarla izomerdir. Ornegin, 1-heksen ve sikloheksan aym
molekiil formiiliine (C 6 H ( i) sahiptir:

CHt ^ = CHCH 7 CH^CHnCH 3

1-Heksen Sikloheksan

(QH,,) (C,H 12 )

Sikloheksan ve 1-heksen yapi izomerleridir.

Iki ikili bag bulunduran alkenler (alkadienler) ve alkinler C„H-,„_ 2 genel formillune
sahiptirler. Bir uclii bagia birlikte bir ikili bag bulunduran hidrokarbonlar (alkeninler)
ve iig ikili bag bulunduran alkenler (alkatrienler) vb., C n H,, M genel formiiliine sahiptir.

CH,=CH— CH=CH 2 CH 2 =CH— CH=CH— CH=CH 2

1,3-Biitadien 1,3.5-Heksatrien

(C4JH4) (C 6 H S )

Bilinmeyen bir hidrokarbonla gah§an bir kimyaci, bu bilesjgin molekiil formiiliin-
den ve hidrojen eksikligi indeksinden molekiiliin yapisi hakkinda onemli bilgiler elde
edebilir. Hidrojen eksikligi indeksi, kar§ihk gelen alkamn molekiil formtiltmdeki hidro-
jen sayisindan, dikkate alinan bilesjgin molekiil fonniilundeki hidrojen sayisi cikanldi-
gmda bulunan hidrojen atomu giftlerinin sayisi olarak tanimlanir.*

Ornegin, sikloheksan ve 1-heksenin her ikisi icin hidrojen eksikligi indeksi {bir gift
hidrojen atomu anlamina gelen) birdir. Kar§ilik gelen alkan (yarn aym sayida karbon
atomuna sahip alkan) heksandir.

C 6 H I4 = karsihk gelen alkamn ibrmiilii (heksan)
C 6 H 12 = bile§igin formiilii (1-heksen veya sikloheksan)

H 2 = fark = 1 gift hidrojen atomu
Hidrojen eksikligi indeksi = 1

Etin (asetilen) veya 1.3-biitadienin hidrojen eksikligi indeksi 2; 1,3,5-heksatrienin
hidrojen eksikligi indeksiyse 3'tur (hesaplayiniz).

Verilen bir bilesjkte olan halka sayisinin beliiienmesi, deneysel olarak kolaylikla ya-
pilrr. Ikili ve ticlii bag iceren molekiiller, platin katalizorliigunde oda sicakligmda hid-

* Bazi organik kimyacilar. hidrojen eksikligi indeksini "doynlamislik derecesi" veya "ikili bag esdegerligi sa-
yisi" olarak if'ade ederler.

istege Bagli Konu 313

rojen katabilirler. Her bir ikili baga bir e§deger mol hidrojen ve her bir iiclii baga
da ilvt egdeger mol hidrojen katdabilir. Halkalar, oda sicakhginda hidrojenlenme-
den etkilenmezler. Boylece, hidrojenleme tepkimesi. bir taraftan halkalar ve diger ta-
raftan ikili veya Ucjii baglar arasindaki farki belirlememize yardim eder. Bir brnek olarak.
C 6 H, 2 molekiil formiillii 1-heksen ve sikloheksan bilegiklerini ele alalim. 1-Heksen, bir
mol hidrojenle tepkime vererek heksan olustururken, aym ko§uUar altmda sikloheksan
tepkime vermez.

CH 2 =CH(CH,),CH 3 + Hj "J^* CH,(CH 2 ) 4 CH,

Pt

- 25 C

► tepkime vermez

Diger bir ornegi ele alalim. Sikloheksen ve 1,3-heksadien aym molekiil formiiliine
(C fl H m ) sahiptir. Her iki bilesik de bir kalalizbT beraberinde hidrojenle tepkime verir, fa-
kat halkah yapiya sahip olan ve tek bir ikili bag bulunduran sikloheksen, yalnizca bir
mol hidrojenle tepkimeye girer. 1,3-Heksadiene ise iki mol hidrojen katilabilir.

Pi
I,CH, + 2 H 2 -

1,3-Heksadien

CH 2 =CHCH=CHCH,CH, + 2 H 2 —^+ CH,(CH 2 ) 4 CH,

(a) 2-Heksenin hidrojen eksikligi indeksi nedir? (b) Metilsiklopentanm hidrojen < Problem 7. 1 6

eksikligi indeksi kactir? (c) Hidrojen eksikligi indeksi, zincirdeki ikili bagin ko-
numu hakkinda herhangi bir fikir verir mi? (d) Hidrojen eksikligi indeksi, halka-
nin biiyiikliigii hakkinda bir fikir verir mi? (e) 2-Heksinin hidrojen eksikligi indeksi
kactir? (f) Genel anlamda C,oH| 6 molekiil formttliine sahip bir bilesjk icin hangi
yapisal olasiliklar miimkundur?

Zencefilden izole edilen zingiberen giizel kokulu bir bilesiktir; C^B^, molekiil for- < Problem 7. 1 7
miiltine sahiptir ve hicbir ttgll bag bulundurmadigi bilinmektedir. (a) Zingibere-
nin hidrojen eksikligi indeksi nedir? (b) Zingiberen, asm hidrojen kullamlarak
katalitik hidrojenlemeye ugratildiginda, bir mol zingiberenin 3 mol hidrojen kattigi
ve molekiil formiilii C 15 H 30 olan bir bilesjk oluftotdngu belirlenmistir. Bir zingibe-
ren molekiiliinde kac. tane ikili bag vardir? (c) Bir zingiberen molekiiliinde kac ta-
ne halka vardir?

Istege Bagli Konu

Hidrojen Eksikligi indeksinin (HEt) Hesaplanmasiyla
ilgili Ek Bilgiler

Hidrokarbonlar dismdaki bilesjklerin de hidrojen eksikligi indeksinin (HEI) hesaplan-
masi nispeten kolaydir.

Halojen atomu bulunduran bile§iklerde, halojen atomlan basitce hidrojen ato-
mu gibi sayilir. Molekiil formula C 4 H 6 C1 2 olan bir bilesik diisiiniin. Hidrojen eksikligi

314 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edilifleri. Alkil Halojeniirlerin Aynlrna Tepkimeleri

indeksini hesaplamak icin klor atomlarim hidrojen atomlanyla degi§tirerek, bilegigin for-
miiliinii C 4 H 8 gibi diisiiniin. Bu formtil, bir doymus alkan formuliinden (C 4 H 1U ) iki hid-
rojen atomu daha eksiktir ve bu bize bilesigin hidrojen eksikligi indeksinin bire e§it
oldugunu (HEI = 1 ) ifade eder, Dolaytsiyla, bilegik ya bir halkaya ya da bir ikili baga
sahiptir. [Birhidrojenleme deneyinden hangisi oldugunu soyleyebiliriz: Egerbilesik, ka-
talizor varhginda ve oda sicakhginda bir mol hidrojen (H 2 ) katarsa o, bir ikili bag bu-
lundurmaktadir; eger, bile§ik hidrojen katmiyorsa bir halkaya sahiptir).

Oksijen bulunduran bile§iklerde, basitce oksijen atomlarim ihmal ederiz ve ge-
riye kalan formiilden HEPni hesaplanz. Bir ornek olarak, bir bile§igin C 4 H b O for-
miiliine sahip oldugunu dii§unun. Hesaplama amaciyla, bilesigi basit olarak C 4 H 8 gibi
dii§linuruz ve HEI = 1 olarak hesaplanz. Bu sonuc su anlama gelir: bilesik ya bir halka,
ya da bir ikili bag bulundurmaktadir. Bu bile§ik icin bazi yapisal olasiliklar asagida ve-
rilmektedir. Ikili bagin bir karbon- oksijen ikili bagi olarak bulunabilecegine dikkat edi-
niz,

O

CH 2 =CHCH 2 CH 2 OH CH 3 CH=CHCH,OH CH 3 CH,CCH 3
O

II O r— o

CH 3 CH,CH,CH < J v.

s.

CH 3

Azot atomu bulunduran bilesiklerde, her bir azot atomu icin bir hidrojen cika-
rinz ve azot atomlarim ihmal ederiz. Ornegin, C 4 H 9 N formiiliine sahip bir bilesigi
C 4 H 8 gibi kabul ederiz ve tekrar HEI = 1 olarak hesaplanz. Bu sonuca gore yapisal ola-
siliklar asagidaki gibidir:

NH
II
CH 2 =CHCH 2 CH,NH 2 CH,CH=CHCH,NH 2 CH 3 CH,CCH 3

I / H

N \ ^ N
CH,CH 2 CH,CH==NH ) ' v.s.

Aiken ve Alkinlerin Elde Edili§ Ydntemlerinin Ozeti

Bu boliimde, alkenlerin sentezi icin dort genel yontem anlattik.
1. Alkil Halojeniirlerden Hidrojen Halojenur Cikantmasi (Altboliim 7.6)

Genel Tepkime

baz \ /

— c— C ► ,C = C

I I (-HX)

.... H X

Ozel Ornekler

C,H,ONa

CH 3 CH 2 CHCH3 chqh » CH 3 CH=CHCH ;l + CH 3 CH 2 CH=CH 2
Br (cis ve trans, %81) (%19)

Anahtar Terimler ve Kavramlar 315

(CH-jJjCOK

CH,CH,CHCH 3 — — ► CH 3 CH=CHCH 3 + CH,CH : CH=CH 2

Br

70°C
(CH,),COH

Disiibstitue alkenler Monosiibstitiie alken
(cis ve trans, %47) (%53)

2. Alkollerden Su £ikarilmasi (Altboliim 7.7 ve 7.8)
Genel Tepkime

asit \ /

Ozel Ornekler

H OH

der. H,SO„

CH 3 CH,OH ~\^q
CH 3

-> CH,=CH, +• H,0
CEL

%20 H,SO. I

CH,C— OH — — ► CH,C=CH, + H,0

85°C

CH 3

(%83)

3, fcomjH-Dibromurlerden Brom Cikanlmasi (Altboliim 7.9)

Genel Tepkime

I I Zn \ /

— C— C ► C=C + ZnBr,

CH,CO,H / \

Br Br

4. Mkinlerin Hidrojenlenmesi (Altboliim 7.15)

Genel Tepkime R R ,

H,/NUB(P-2) \ /

*• , C = C ,

(sin-kanlma) / \

H H

(Z)-Alken

R H

Li veva Nil > /

R-C = C-R'

NHj veya RNH, / \

(anti-katilma) H R'

(E)-Alken

Alken sentezleri ifin olan diger bir cok yontemi daha sonraki boliimlerde gorecegiz.

"erimler ve Kavramlar

(£)-(Z)Sistemi

Alkenlerin bagil kararlihklan

Hiclrojen halojeniir cikanlimiM

Zaitsev Kurali

Sin ve anti periplanar

HofmanD Kurah

Su cikariiniiiM

Altboliim 7.2
Altboliim 7.3C
Altboliim 7.6
Altbbliimler 7.6A.B, 7.8
Altboliim 7.6C
Altboliim 7.7
Altboliim 7.7

316 Boltim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili^leri. AJkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

1,2-Kaymalari ve molekiiler cevrilmeler

Hidriir. metaniir ve alkaniir gevrilmeleri

fcom^u-Dihalojeniirler

ii/z-Dihalojeniirler

Brum cikartilmasi

Sin ve anti katilmalar

Hidrojenleme

Doymu; ve doymaim; bilesikler

Hidrujen eksikligi indeksi

Altboliim 7.8

Altbolum 7.8

Altbolum 7.9

Altboliim 7.9

Altboliim 7.9

Altbolum 7.14A

Altboliimler 7.3A, 7.13-7.15

Altbolum 7.13

Altboliim 7.16

EK PROBLEMLER

7.18 Asagidaki bile§iklerin adlan dogru degildir. Dogru adi veriniz ve nedenini acik-
layimz.

(a) frcm.y-2-penten (d) 4-Metilsiklobiiten

(b) 1,1-Dimetileten <e) (Z)-3-KIoro-2-biiten

(c) 2-Metilsikloheksen (f) 5,6-Diklorosikloheksen

7.19 A§agidaki bilegiklerin yapi formullerini yaziniz:

7.20

(a) 3-Metilsiklobiiten
(bj I-Metilsiklopenten

(c) 2,3-Dimetil-2-penten

(d) (Z)-3-Heksen

(e) (£)-2-Penten

(f) 3,3,3-Tribromopropen

(gj (Z,4/?)-4-Metil-2-heksen

(h) (£,4S)-4-Kloro-2-penten

(i) (Z)-l-Siklopropil-l-penten

(j) 5-Siklobutil- 1 -penten

(k) (tf)-4-Kloro-2-pentin

(I) (£)-4-Metil-4-heksen-l-in

A§ag>daki bile§iklerin iic boyutlu formillleriiii yazmiz ve bit izomerleri (R-S) ve
(£)-(Z) adlandirma sistemiyle adlandinniz.

(a) 4-Bromo-2-heksen (c) 2,4-Dikloro-2-penten

(b) 3-Kloro-1.4-heksadien (d) 2-Bromo-4-kloro-2-heksen-5-in

7.21 A§agidaki bilesiklerin her birinin TUPAC adlarmi yaziniz.

fa)

(O

7.22

7.23

(b)

0-

ci

(d)

(t)

A§agidaki maddelerin her birinden cikarak propeni sentezleyiniz.

(a) Propil kloriir (d) izopropil alkol

(b) izopropil kloriir (e) 1 ,2-Dibromopropan

(c) Propil alkol (f) Propin

A^agidaki her bir bile§ikten cikarak siklopenteni sentezleyiniz.

(a) Bromosiklopentan, (b) 1 ,2-Diklorosiklopentan, (c) Siklopentanol

* Yildizla i§aiedenmi§ problemler foziilmesi daha zor olan problem!er"dir.

Ek Problemler 317

(k)

CH,CH,C

= CD

(1)

H,C

CH,

3 \

/ 3

C=<

C

/

\

D

D

7.24 Etinden baslayarak a§agidakilerden her birinin sentezini yazuuz. Gerekli reak-
tifleri kullanabilirsiniz ve bu problemin daha onceki kisimlarinda hazirlanan bi-
lesiklerin sentezini gostermeniz gerekli degildir.

(a) Propin (f) 1-Pentin

(b) 1 -Biitin (g) 2-Heksin

(c) 2-Biitin (h) (Z)-2-Heksen

(d) ra-2-Biiten (i) (£)-2-Heksen

(e) trans-2-Biti.en (j) 3-Heksin

7.25 1-Metilsikloheksenle basjayarak ve herhangi diger gerekli reaktifleri kullanarak.
asagidaki doteryum etiketli bile§igin sentezini tasarlayiruz.

H

7.26 fra/i^-2-Metilsikloheksanolden asit katalizli su cikartildigmda (bkz, asagidaki tep-
kime), ana iiriin 1-metilsikloheksendir:

CH,

Ancak, trans- l-bromo-2-metilsikloheksandan hidrojen halojeniir cikartildigmda
ise ana iiriin 3-metilsikloheksendir:

CH 3

s Br

CHjCHnO"

CH,CH,OH

ISI

Bu iki tepkimenin degi§ik uriinler vermesinin nedenini aciklaymiz.

7.27 Asagidakilerin her birinden feniletin sentezleyiniz.

(a) 1,1-Dibromo-l-feniletan (c) Fenileten (stiren)

(b) l.l-Dibromo-2-feniletan (d) Asetofenon (C fi H 5 COCH 3 )

7.28 Siklobutanin yanma isisi 2744 kJ mor''dir. Bu, biitenin izomerleriyle kar§ilas-
tinldigmda siklobiitanm bagil kararhligt hakkinda ne anlama gelir (Altboliim
7.3B)?

7.29 Verilen yanma lsilanni (3375 kJ mol"', 3369 kJ wot 1 , 3365 kJ raol" 1 , 3361 kJ
mol -1 , 3355 kJ trior 1 ) asagidaki alkenlerle karsilastinniz: m-2-Penten, trans-2-
penten, 2-metil-2-biiten, 1-penten, 2-metil-l-biiten. Yanma isilan hangi alkenle-
re karsilik gelmektedir?

7.30 ^izelgelere bakmasizm, asagidaki bilesikleri azalan asitlik derecelerine gore dii-
zenleyiniz,

pentan 1-penten 1-pentin 1-pentanol

7.31 Asagidaki alkil halojenurlerin her birinin etanol ieerisinde sodyum etoksitle isi-
tilmasi sonucu elde edilen tiim iiriinlerin yapi formiillerini yazimz. Birden daha
fazla iiriin olustugunda, hangisinin ana iiriin ve hangisinin yan iiriin (uriinler) ol-

318 Boliim 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojenurlerin Aynlma Tepkimeleri

dugunu gosteriniz. Bu soruyu cevaplarken, bu iiriinlerin cis-trans izomerlerini
ihmal edebilirsiniz.

(a) 2-Bromo-3-metilbtitan (d) l-Bromo-1-metilsikloheksan

(b) 3-Bromo-2,2-dimetilbiitan (e) cis- 1 -Bromo-2-etilsikloheksan

(c) 3-Bromo-3-metilpentan (f) rrartj-l-Bromo-2-etilsikloheksan

7.32 A§agidaki alkil halojenurlerin her birinin, ter-butil alkol icinde potasyum ter-bu-
toksitle lsitilmasi sonucu elde edilen iiriinlerin yapi formiillerini yaziniz Birden
daha fazla iiriin olusmgunda, hangisinin ana Qriin ve hangisinin yan iiriin (iiriin-
ler) oldugunu gosteriniz. Bu soruyu cevaplarken, bu iiriinlerin cis-trans izomer-
lerini ihmal edebilirsiniz.

(a) 2-Bromo-3-metilbiitan (d) 4-Bromo-2,2-dimetilpentan

(b) 4-Bromo-2,2-dimetilbiitan (e) 1-Bromo-l-metilsikloheksan

(c) 3-Bromo-3-metilpentan

7.33 Bir uygun alkil halojeniir ve bazla basjayarak, a§agidaki alkenleri ana (veya tek)
iiriin olarak olusturan sentezleri tasarlayimz.

(a) 1-Penten (d) 4-Metilsikloheksen

<b) 3-Metil-l-biiten (e) 1-Metilsiklopenten

(c) 2,3-Dimetd-l-biiten

7.34 As.agidaki alkolleri asit katalizli su cikanlmasi tepkimelerindeki etkinlik sirasi-
na gore diizenleyiniz (Once en etkin olandan ba§layimz).

1-pentanol 2-metil-2-biitanol 3-metil-2-biitanol

7.35 A§agidaki alkollerin her biri asit katalizli su cikartilmasi tepkimesine ugratildi-
ginda olus,an iiriinleri yaziniz. Eger birden fazla iiriin olu§ursa. ana iiriin oian al-
keni gosteriniz (cis-trans izomerisini ihmal ediniz).

(a) 2-Metil-2-propanol (d) 2,2-Dimetil-l-propanol

(b) 3-Metil-2-biitanol (e) 1,4-Dimetilsikloheksanol

(c) 3-Metil-3-pentanol

7.36 1-Bromobisiklo[2,2,l]heptan, bazla isitildiginda aynlma tepkimesine (a§agida)
ugramaz. Tepkimeyi engelieyen olumsuzlugu aciklayiniz. (Molekiil modelleri kul-
lanmamzin yardimi olabilir.)

Br

7.37 As,agida gosterilen doteryum etiketli biles,ik, etanol icerisinde sodyum etoksil kul-
lamlarak hidrojen halojeniir cikanlmasi tepkimesine ugratildigmda, alken iiriinii
yalnizca 3-metilsikloheksendir. (iiriin, doteryum icermez.) Sohuc icin bir acik-
lama yapimz.

7.38 A§agidaki olaylann her biri icin, mekanizmalanyla birlikte, agiklamalar yapimz.

(a) 1-Biitanoliin asit katalizli su cikanlmasi tepkimesi ana iiriin olarak trans-2-
biiten olusmrur.

(b) 2,2-Dimetilsikloheksanoliin asit katalizli su cikanlmasi tepkimesi ana iiriin
olarak 1 ,2-dimetilsikloheksen olu§turur.

Ek Problemler 319

(c) 3-iyodo-2,2-dimetilbutan, etanol icinde gumiis nitratla etkilegtirildiginde ana

firiin olarak 2,3-dimetil-2-biiten olusturur.

(d) (15, 2W)-l-Bromo-l,2-difenilpropandan hidrojen halojeniir cikartildiginda yal-
mzca (£)-l,2-difenilpropen olu§ur.

7.39 Kolesterol onemli bir steroittir ve yakla§ik olarak tilm vucut dokularinda bulu-
nur. Bu bile§ik ayni zamanda safra ta§lannm da onemli bilesenidir. Saf olmayan
kolesterol, safra ta§lanndan bir organik coziiciiyle oziitlenerek elde edilebilir,
Bundan dolayi, saf olmayan kolesteroliin safla§tirilmasi icin (a) CCI^ icinde Br,
ile etkilestirilir, (b) uriin dikkatlice kristallendirilir ve (c) daha sonra etanol icin-
de metalik cinkoyla etkilestirilir. Bu yontem. han?i tepkimeleri icermektedir?

CH CH, CH

" 1
CH 3

HO

Kolesterol

7.40 Karyofillen, karanfil cicegi yaginda bulunan bir biles_iktir, C 15 H 24 molekiil for-
miiliine sahiptir ve iiclu bag icermez. Karyofillenin, platin katalizorliigiinde asi-
n hidrojenle tepkimesi C 15 H 2 ii formulune sahip bilesigi olusturur. Bir karyofillen
molekiiliinde (a) kac tane ikili bag ve (b) kac tane halka bulunmaktadir?

7.41 Skualen, steroitlerin biyosentezinde onemli bir bilesiktfr, C 30 H 5() formiiliine sa-
hiptir ve iiclii bag icermez. (a) Skualenin hidrojen eksikligi indeksini bulunuz.
<b) Skualen, katalitik hidrojenlemeye ugrayarak, C 30 H 62 molekiil formiiliine sa-
hip bir bilesik olusturur. Bir skualen molekiiliinde kac tane ikili bag vardrr? (c)
Kac tane halka vardir?

7.42 cir-2-Buten ve fra«s-2-biitenin birbirine donusiimlerini diisiiniiniiz. (a) rr'.s-2-Bu-

ten > frafls-2-biiten tepkimesinin AH° degeri nedir? (b) AH°^AG° oldugunu

varsaymiz. Bu tepkime icin hangi minimum AC* degerini beklersiniz? (c) Bu tep-
kime icin bir serbest enerji diyagrami taslagi cizerek, AG° ve AG 1 'leri belirtiniz.

7.43 E-H bilesikleri icin yapilar oneriniz. E bilesigi, C 5 H S molekiil formiiliine sahip-
tir ve optikce aktiftir. Katalitik hidrojenlemeyle E bilesigi F'yi olu§turmaktadir.
F bilesigi, C 5 H| molekiil formiiliine sahip olup optikce aktif degildir ve ayn ay-
n enantiyomerlerine aynlamaz. G bilesigi, C 6 H 10 molekiil formiiliine sahiptir ve
optikce aktiftir. G bilesigi iiclu bag icermez. Katalitik hidrojenlemeyle G bilesi-
gi H'yi olusturmaktadir. H bilesigi, C 6 H[ 4 molekul formiiliine sahiptir, optikce
aktiftir ve ayn ayn enantiyomerlerine aynlamaz.

7.44 I ve J bile§ikleri, C 7 H M molekul formulune sahiptir. I ve J biles, iklerinin her iki-
si de optikce aktiftir ve her ikisi de diizlem polarize tsigi ayni yone donduriir.
Katalitik hidrojenlemeyle I ve J ayni bilesik olan K'yi (C 7 H, 6 ) olusturur. K bi-
lesigi optikce aktiftir. I, J ve K bilesikleri icin olasi yapilan oneriniz.

7.45 L ve M bile§ikleri, C 7 H, 4 molekiil formulune sahiptir. Optikce aktif olmayan L
ve M bilesikleri yanlamazlar ve birbirlerinin diastereomerleridir. Hem L hem de
M'nin katalitik hidrojenlenmesi N bilesigini olusturur. N bilesigi optikce aktif
degildir, fakat ayn ayn enantiyomerlerine aynlabilir, L, M ve N icin olasi yapi-
lar oneriniz.

320 Bolum 7 / Alkenler ve Alkinler: Ozellikleri ve Elde EdiLijleri. Alkil Halojeniirlerin Aynlma Tepkimeleri

7.46 (a) {1/?, 2/?)-l,2-Dibromo-1,2-difeniletan veya (lS,2S)-l,2-dibromo-l,2-difenil-
etan enantiyomerlerinin (veya ikisinin rasem kan§iminin) kismi dehidrahalojen-
lenmesi (Z)-l-bromo-l,2-difenileten verir, oysa (b) (U?,2S)-l,2difeniImetandan
(mezo bilesjgi) kismi hidrojen halojeniir cikanlmasiyla yalniz (£>l-bromo-l,2-
difenileten olusur. (c) (IR,2S)- 1 ,2-dibromo-l,2-difeniletamn aseton icinde sod-
yum iyodiirle etkile§tirilmesi yalnizca (E) 1 ,2-difenileten olu§turur. Bu sonuclan
aciklayimz.

*7.47 (a) Bu boliitnde gordugiimiiz tepkimelerden yararlanarak asagidaki alkinin, Prob-
lem 7.38 (b)'de elde edilen iirUniin 7 iiyeli bir homologu olan bile§ige nasil do-
nustiiriilebilecegini gosteriniz. (b) Bu Lki durumda elde edilen homolog uriinlerin
yapilan icin 1620 -1680cm" 1 bolgelerinde gozlenen sogurmalanna giivenilebilir
mi?

<^ >^C=CH

*7.48 A, B ve C Bilesjklerinin yapilanni tahmin ediniz:

A Bilesigi, dallanmamis bir alti karbonlu alkin (C 6 ) ve aym zamanda bir birincil
alkoldtir.

B biles,igi, A bilesiginden, hidrojen ve nikel boriir katalizoru veya cbzunen me-
tal indirgemesi yontemi kullamlarak elde edilir.

C bile§igi, B bilesjginin, oda sicakliginda sulu asitle etkilestirilmesiyle olusturu-
lur, C bile§igi, 1620-1680 cm" 1 veya 3590-3650 cm" 1 bolgelerinde infrared
sogurmasi gostermez. Bu bilesigin, hidrojen eksikligi indeksi birdir ve bir stere-
omerkeze sahiptir; fakat rasemat olarak olusur.

*7.49 A§agidaki bilesiklerin hidrojen eksikligi indeksleri kactir?

(a) C 7 H 10 O 2

(b) C 5 H 4 N 4

1. 2-Kloro-2,3-dimetilbutamn; (a) etanol (EtOH) icinde sodyum etoksit (NaOEt) ile
80°C'daki tepkimesiyle veya (aynca bir tepkimede) (b) rer-biitanol [HOC(CH 3 ) 3 ]
icinde 80°C'da potasyum ter-butoksit [KOC(CH 3 ) 3 ] ile tepkimesiyle elde edilen iirii-

66RENME GRUBU niin (uriinlerin) yapilarmi yazmiz. Eger birden fazla iiriin olu§ursa, hangisinin ana

PROBLEMLERt uriin olarak olusabilecegini belirtiniz. Her bir tepkimede olusan ana iiriin icin gecis

hali dahil aynntili bir mekanizma oneriniz.

2. Mekanistik tartismalan kullanarak, (2S)-2-bromo-l,2-difenilpropanin. sodyum etok-
sitle (NaOEt) etanol (EtOH) icinde 80°C'daki tepkimesinde, neden (Z)-l,2-difenil-
propenin olustugunu (E diastereomerin hig biri olusmaz) aciklayimz.

3. 1-Metilsikloheksanol %85'lik HjPQ, ile 150°C'da tepkime verdiginde olu§an urn-
nun (iiriinlerin) yapilarmi yaziniz. Bu tepkime icin aynntili bir mekanizma yazmiz.

4. 1 -Siklobutiletanoliin ( 1 -hidroksietilsiklobiitan) derisik H 2 S0 4 ile 120°C'daki tepki-
mesinde olusabilecek turn olasi organik Uriinlerin yapilarmi yaziniz. Uriinlerden bi-
rinin metilsiklopenten oldugunu varsayarak, bu iiriinun olusum mekanizmasim
yazmiz. Aym zamanda, olusan diger tiim iiriinlerin olusum mekanizmalanni da gos-
teriniz.

Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Deniz: Biyolojik Olarak Aktif Dogal Urunler Hazinesi

Diinyadaki okyanuslar, c6ziinmii§ halojentir iyonlannin cok bilyiik bir deposudur. Ok-
yanuslardaki halojeniirlerin deri|imi yakla§ik olarak, kloriir iyonlan icin 0,5 M, bromiir
iyonlan icin 1 vaM ve iyodiir iyonlan icin 1 M'dir. Bundan dolayi deniz organizmala-
nmn metabolitlerinin pek cogunun yapismda halojen atomlannin bulunmasi belki siirp-
riz degildir. Bunlann arasmda ilgi cekici polihalojenlenmis bile§ikler olarak halomon,
daktilin (yukanda gosterilen), tetrakloromertensen, (SfJ-laureatin ve {3R)- ve (3S)-sik-
losimopol vardir (bkz. sayfa 322). Bu metabolitlerdeki halojen atomlannin sayilan me-
rak konusudur. Bu molekiillerin bazilan, onlan yapan organizmalar icin, yirticilan
caydirarak veya rakip organizmalann geli§melerini engelleyerek turtinun hayatta kal-
masina destek saglayan savunma mekanizmalannin bir parcasidir. Dogal deniz uriinle-
rinin cok buyiik olan bu kaynagi, insanlar icin yeni tedavi edici maddelerin bir kaynagi
olarak her zaman daha buyiik potansiyele sahiptir. Ornegin, halomon, belirli tiimor hiic-
re tiplerine kar§i, klinik oncesinde bir sitotoksik madde olarak degerlendirilirken; dak-
tilin, pentabarbital metabolizmasinin bir inhibitoriidiir; siklosimopol enantiyomerleriyse,
hangi enantiyomerin kullanildigina bagh olarak, insan progesteronu ahcisi iizerinde ago-
nistik veya antagonistik etkiler gosterix.

321

Halomon

Tetrakloromertensen

OCH,

OH
Siklosimopol monometil eter

Daktilin

Br
(3F)-Laureatin

Halojenlenmi§ bazi dogal deniz uriinlerinin biyosentezi ilgi cekicidir. Bunlann halojen-
lerinin bazilan deniz suyunda coziinen bir madde olarak bulunduklannda, ozellikleri ge-
regi bir Lewis bazi veya niikleofil iken yapiya daha 50k elektroftl olarak girerler. Fakat,
deniz organizmalan, nukleofilik halojeniir anyonlanni, metabolitlerine katilacak elekt-
rofilik tiirlere nasil doniistarurler? Bircok deniz organizmasi, nukleofilik iyodiir, bromiir
ve kloriir anyonlanni, I + , Br + ve Cl + gibi tepkime veren elektrofilik tiirlere donU§tiiren
haloperoksidaz olarak adlandinlan enzimlere sahiptir. Bazi halojenlenmis, dogal iiriin-
ler icin dnerilen biyosentetik §emalarda, bir aTken veya alkin molekuliindeki /r-bagi elekt-
ronlan, pozitif halojen ara iininlerine atak yapar ve bu, katilma tepkimesi olarak
adlandinlir.

Her ne kadar halojenleri daha once elektrofilik reaktifler olarak dusunmediyseniz de bu
boliimde molekiiler halojenlerin alken ve alkinerle bu yolla tepkime verdiklerini gore-
cegiz. Ek olarak, bu boliimde bir Ogrenme Grubu Problemi sizden, elektrofilik halojen
katilmasiyla bir dogal deniz iiriinii olan kumepaloksamn biyosentezi icin bir §ema oner-
menizi isteyecektir. Kumepaloksan, Guam kabarcik salyangozu, Haminoea cymbalum,
tarafuidan muhtemelen salyangoz i^in bir savunma mekanizmasi olarak sentezlenen bir
balik antibesin maddesidir. Daha sonraki boliimlerde, brevetoksin B ve limit verici bir
antikanser reaktif olan eleuteropin gibi gercekten dikkate deger dogal deniz urunlerinin
diger orneklerini gorecegiz.

8.1 GiRJS: Alkenlere Katilmalar

Bir karbon-karbon ikili bagi bulunduran bile§iklerin ozel bir tepkimesi, a^agida genel
bir tipi gosterilen katilmadir.

^^C^+A-B katLlma > A-
/ \

-C— C— B

Altboliim 7.13'te, alkenlere hidrojen katilmasim gordiik, Bu boliimde, alkenlerin iki-
li baglanna katilmalann diger orneklerini ogrenecegiz. Hidrojen halojeniirlerin, sulfii-
rik asitin, suyun (bir asit katalizor varhginda) ve halojenlerin katilmasiyla basjayacagiz.

322

8,1 Girig: Alkenlere Katilmalar 323

H— X

c=c
/ \

Aiken

■>H— C— C— X

H — OSO,H

*■ H— C— C— OSO.,H

H — OH

HA (kat.)

XX

-►H— C— C— OH

-►X— C— C— X

Alkil halojenilr

(Altbollimler8.2,
8.3, ve 10.9)

Alkil hidrojen
siilfat

(AItboliim8.4)

Alkol

(Altboliim 8.5)

Dihaloalkan

(Altboliimler8.6ve8.7;

Ikili baglann iki ozelligi bu katilma tepkimelerinin nicin meydana geldigini anlama-
mtza yardim eder:

1. Bir katilma tepkimesi, bir n bagi (Altboliim 1.13) ve bir a baginin iki a bagina
donii§mesiyle sonuclanir. Bu degisjkligin sonucu, enerji yoniinden genellikle uy-
gundur. iki a baginin olu§umunda aciga cikan LSI, bir a bagi ve bir k baginin ki-
nlmasi icin gerekli olandan fazladir (ciinkii, n baglari daha zayiftir) ve bu nedenle
katilma tepkimeleri genellikle eksotermiktir.

\ /

C=C +X— Y-
/ \

! 1

. 17 bagi cr ba gi . -

Kirilan baglar

► — c— c—

ivi

X Y

-*■, 2 a bagi
I

Olusan baglar

2. n Baginin elektronlan korumasizdir. Qiinkil, n baglari p orbitallerinin 6rtii§mesiy-
le olu§ur ve n elektronlan ikili bag diizleminin ustiinde ve altinda yer alir:

Etenin elektrostatik potansiyel haritasi
negatif yiik yogunlugunun " bagi bolgesinde
daha t;ok old ugiin u go stermektedir.

ie baginin elektron eifti,

n molekiiler orbitalinin her iki

lobu arasinda dagilmiftir.

t.l Giri§:
Ikenlere Katdmalar

8.2 Alkenlere Hidrojen
llalojemir Katihnasi:
Markovnikov Kurali

8.3 Bir Alkene iyonik
Katilmamn Stereokimyasi

8.4 Alkenlere Siilfiirik
Asit Katilmasi

8.5 Alkenlere Su
Katilmasi: Asit-katalizii
Hidrasyon

8.6 Alkenlre Brom ve
Klor Katilmasi

8.7 Alkenlere Halojen
Katilmasimn
Stereokimyasi

8.8 Halohidrin olusuimi

8.9 iki degerlikli
Karbon Bilesjkleri:
Karbenler

8.10 Alkenlerin
Yukseltgenmesi: Sin
Hidroksilleme

8.11 Alkenlerin
Yiikseltgemeli Boliinmesi

8.12 Alkinlere Brom ve
Klor Katilmasi

8.13 Alkinlere Hidrojen
Halojeniir Katilmasi

8.14 Al kink* rin
Yiikseltgemeli Boliinmesi

8.15 Sentetik
Stratejilerin Yeniden
Gecirilmesi

% Bagi, elektron arayan reaktiflerden genellikle etkilenir. Boyle reaktiflerin elekt-
rofilik (elektron arayan) oldugu sbylenir ve bunlar elektrofiller olarak adlandinlir-
lar. Elektrofiller, protonlar (H + ) gibi pozitif reaktifleri, brom gibi nfitr reaktifleri
(ciinkii, bir uc pozitif olacak sekilde kutuplasabilir), BF 3 ve A1C1 3 gibi Lewis asit-
lerini kapsar. Bos orbitaller bulunduran metal iyonlan da — ornegin, giimiis iyonla-
n (Ag + ), civa(II) iyonlan (Eg 2 ') ve platin iyonlan (Pt 2+ ) — elektrofil olarak
davranirlar.

Ornegin, hidrojen halojeniirler, n bagina bir proton vererek alkenlerle tepkimeye gi-
rerler. Proton, n baginin iki elektronunu kullanarak karbon atomlanndan biriyle bir o"

324 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

A

Elektrofillerin Onemli
Ozellikleri

bagi olusturur. Bu, bos bir p orbitalinin ve oteki karbon atomu iizerinde pozitif bir yii-
kiin olusumuna yol a?ar. Toplam sonuc, alken ve HX'ten bir karbokatyon ve bir halo-
jeniir iyonu olu§umudur:

+ :X:

Karbokatyon oldukca etkindir ve halojeniir iyonunun bir elektron giftini alarak bu ha-
lojeniir iyonuyla birle§ir.

Karbokatyon

%_0

Katilma uriinu

Elektrofiller Lewis Asitleridir Elektrofiller, bir elektron cifti alan molekiiller ve-
ya iyonlardir. Niikleofiller ise bir elektron cifti veren molekiiller veya iyonlardir (yam,
Lewis bazlan). Bir elektrofilin herhangi bir tepkimesi de bir nukleotili gerektirir. Bir
alkenin protonlanmasinda elektrofil bir asit tarafindan verilen proton, niikleofilse alken-
dir.

H

Niikleofil

I /

-c— c + + -X-

I \

Elektrofil

Bundan sonraki basamakta, karbokatyonun bir halojeniir iyonuyla tepkimesinde, kar-
bokatyon elektrofil ve halojeniir iyonuysa niikleofildir.

/" ^\ H =X:

4/ i i

H

— C— C +

I \

Elektrofil

Niikleofil

8.2 ALKENLERE HiDROJEN HALOJENUR KATILMASI:
MARKOVNiKOV KURAL1

Hidrojen halojeniirler (HI, HBr, HCI ve HF) alkenlerdeki ikili baga kattltrlar:

\ /

/C =C x+ HX.

-c— c—

I I

H X

8.2 Alkenlere Hidrojen Halojenur Katilmasi: Markovnikov Kurali 325

Gecmiste bu tiir katilmalar; hidrojen halojenur, asetik asit veya CH 2 CU gibi bir co-
ziicii icerisinde coziilerek ya da gaz halindeki hidrojen halojenur dogrudan alken iceri-
sinden gecirilerek ve alkenin kendisi goziicu olarak kullanilarak gerceklestirilirdi. HF,
piridin icerisinde polihidrojen floriir olarak hazirlanrr. Hidrojen halojeniirlerin etkinlik
sirasi HI > HBr > HC1 > HF seklindedir ve alken cok fazla substitiie olmadikca, HC1
50k yava§ tekirae verir ki bu tepkime sentez yontemi olarak yararli bir tepkime degil-
dir. HBr katilmasi kolayhkla meydana gelir, fakat Altbolum 10.9'da ogrenecegimiz gi-
bi, onlemler alinmadikca tepkime bir baska yol izleyebilir. Bununla birlikte,
arastirmacilarrn son zamanlarda elde ettigi verilere gore, CH,C1 2 icerisindeki alken ve
HC1 ya da HBr kansimina silika jel veya alumina ilave edilmesi katilmanin hizini car-
pici bir sekilde arttinr ve bu tepkimeyi kolay gerceklesen bir tepkime haline getirir.*

Simetrtk olmayan bir alkene HX katilmasi bliyiik bir olasibkla iki yoldan meydana
gelebilir. Bununla birlikte uygulamada bir iirunun olusumu genellikle agir basar. Orne-
gin, propene HBr katilmasi. biiyiik bir olasibkla ya 1-bromopropan ya da 2-brompro-
pan olustumr. Bununla birlikte ana iiriin 2-bromopropandir.

CH,=CHCH, + HBr ► CH^CHCH, (cok az BrCH,CH,CH 3 )

Br
2-Bromopropan 1-Bromopropan

2-Metilpropen, HBr ile tepkimeye girdiginde ana iiriin izobiitil bromiir degil, ter-bu-
til bromurdiir.

h r ^H, / 9 H 3

C=CH, + HBr ► CH 3 — C— CH, \gok az CH 3 — CH— CH,— Br

H,C Br

2-Metilpropen ter-Biitil bromiir Izobiitil bromiir

(izobiitilen)

Buna benzer bir 50k ornegin goz online alinmasi, Rus Kimyaci Vladimir Markovni-
kov'un 1870'de, bugiin Markorvnikov Kurali olarak bilinen kurali acikca ifade etme-
sine yol acmistir. Bu kurali ifade etmenin bir yolu da; bir alkene HX katilmasmda,
hidrojen atomunun ikili bagh karbon atomlartndan en fazla hidrojen attaint bulun-
duran karbona katilacagim soylemektir.f Propene HBr katilmasi buna bir ornektir.

Daha fazla CH 2 = CHCH 3 ► CH, CHCH 3

sayida hidrojen

atomu

bu In n< 1 11 1 an

H Br

Markovnikov katilma

14 Rr

karbon atomu uriinu

Markovnikov kuralina uyan tepkimcler, markovnikov katilmalart olarak tanimlanirlar.

* Bkz. Kropp P. I.; Daus K.A.; Crawford, S. D.: Tubergen M. W.; Kepler K. D.; Craig S. L.; Wilson V. P.;
J. Am, Chem. Soc. 1990, 112. 7433-7434.

tMarkovnikov, orjinat yayimnda bu kurali. halojen atomunun baglanmasi yoniinden tammladi ve asimetrik
bir alkenin bir hidrojen halojenlirle birlesmesinde halojenur iyonunun daha az hidrojen atomuna sahip karbon
atomuna katiiacagrni belirtti.

326 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Bir hidrojen halojeniiriin bir alkene katilmasimn mekanizmasi a§agida gosterilen iki
basamagi icerir:

j Tepkime i^in Bir Mekanizma

Bir Alkene Bir Hidrojen Halojeniiriin Katilmasi

\ / / ^ pi.. yava , \
/. Basamak C=C + H^X;^> } C_ 9 _ + '^

Alkenin it elektronlan, HX'in proton u ile bir bag yaparak
bir karbokatyon ve bir de halojeniir iyonu olusturnr.

2. Basamak

H

..- \ I

:X= + + C— C-

A I

hizli

H

I I
-C— C—

■•X:

Halojeniir iyonu, karbokatyona bir elektron cifti
vererek elkir ve sonucta bir alkil halojeniir olujur.

Onemli basamak — hiz belirleyen basamak oldugundan — 1. basamaktir. Birinci basa-
makta alken, hidrojen halojeniirden bir proton alir ve bir karbokatyon olusturur. Bu ba-
samak (§ekil 8.1) oldukca endotermiktir ve yiiksek bir serbest aktiflesme enerjisine
sahiptir. Sonuc. olarak, bu basamak yavas meydana gelir. Basamak 2'de, oldukca etkin

§ekil 8. 1 HX'in bir alkene ka-
tilmasinin serbest enerji diyagrami.
1. Basaniagm serbest aktiflesme
enerjisi 2. basamak igtn olandan
cok daha biiyiiktiir.

8.2 Alkenlere Hidrojen Halojentir Katilmasi: Markovnikov Kurali 327

olan karbokatyon bir halojentir iyonuyla birleserek kendini kararli kilar. Bu eksotermik
basamak, 90k du§uk bir serbest aktifle§me enerjisine sahiptir ve 50k hizh meydana gelir.

8.2A Markovnikov Kuralinin Teorik A^iklamasi

Eger hidrojen halojeniir katilmasina ugrayan alken propen gibi asimetrik bir alken ise,
1. basamak, muhtemelen iki farkli karbokatyonun olu§umuna yol a^abilir.

H

h

H + CH 3 CH=CH,

• CH 3 CH— CH 2 + X-

1° Karbokatyon
(daha az kararli)

CH,CH=CH 2 + H-

-CH,— H + X-

2° Karbokatyon
(daha kararli)

Bununla birlikte, bu iki karbokatyon egit kararlihkta degildir. ikincil karbokatyon
daha kararhdu ve ikincil karbokatyonun bu daha fazla olan kararhhgi, Markovnikov
kurahna gore yiiruyen biltiin katilmalarin dogru yorumlanmasim saglar. Ornegin, pro-
pene HBr katilmasinda tepkime asagidaki yolu izler:

"7v^ CHnCH^CH^

Itr

CH^CH — CH 7

HBr

yava§

CH,CH 2 CH,Br

1-Bromopropan

(f ok az olusur)

Br"

-► CH,CHCH, ^+ CH 3 CHCHj

Br

2° 2-Bromopropan

(ana iiriin)

• Basamak I

-Basamak 2-

Bu tepkimenin ana Qriinii 2-bromopropandir, ^unkii daha kararli olan ikincil karbokat-
yon birinci adimda oncelikli olarak olusur.

Daha kararli karbokatyon daha baskindir, ^iinkii daha hizh olusur. Eger, §ekil 8.2 'de-
ki serbest enerji diyagramini incelersek, bunun ni9in dogru oldugunu anlayabiliriz.

Ikincil karbokatyon olu§umuna (sonucta 2-bromopropana) yol acan bu tepkime (§e-
kil 8.2) daha az serbest aktifles.me enerjisine sahiptir. Bu durum mantikhdir ^iinkii ge-
ci§ hali, daha kararli olan karbokatyona benzer. Birincil karbokatyon veren tepkime
(sonunda 1-bromopropan olu§ur) daha yuksek bir serbest aktifle§me enerjisine sahiptir,
ciinkii onun geci§ hali daha az kararli olan birincil karbokatyona benzer. Bu ikinci tep-
kime 90k daha yava§tir ve birinci tepkimeyle yan§amaz.

HBr'nin 2-metilpropenle tepkimesi, ayni nedenle yalniz fe/-biitil bromiir olusturur.
Burada birinci basamakta (yani protonun takildigi basamakta) bir birincil karbokatyon-
la bir iiciincul karbokatyon arasindaki secim 90k daha belirgindir.

Bu yiizden, izobiitil bromiir, olu§umu igin bir birincil karbokatyonun olu§masi ge-
rektiginden, tepkimenin bir Qriinii olarak elde edilmez. Boyle bir tepkime, bir U9iincul
karbokatyon olu§umuna yol a9an bir tepkimeninkinden 90k daha fazla serbest aktifles.-
me enerjisine sahiptir.

328 Bolum 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

§ekil 8.2 Propene HBr
katilmasimn serbest enerji
diyagramlan. AG* 2 „
AGfn'den daha diisiiktiir.

-i\

Buge<;i§ hall bir
1° karbokatyana
benzer.

8+

H

CH3CH — CH2

AG* (2°) AG* (1°)

CH 3 CH 2 CH 2 Br

CH 3 CHBrCH 3

| Tepkime \%\t\ Bir Hekanizma

2-Metilpropene HBr Katilmasi

A§agidaki tepkime meydana gelir:

CH 3
H 3 C— C=CR, -

CH,

V

Ah

II — Br: C h

C— CH 2 — II

Br

3° Karbokatyon
(daha kararb karbokatwmi

CH,

I "

H 3 c-c— ch, Ger « ek

iirun
:Br =

fer-Biitil bromiir

1

A§agidaki tepkime ise belirli bir §ekilde meydana gelme:.

CH,

CH,

CH 3

H,C— C==CH, -/<-*■ H 3 C— C — CH 2 -/r* H 3 C— CH— CH 2 — Br= Olu^maz

H— Br:

H

Br:

1° Karbokatyon Izobiitil bromiir

(daha az kararb karbokatyon)

Bir alkene HX katilmasinda karbokalyonlar olugtugundan, ba§langicta olu§an kar-
bokatyonlar, daha kararli bir karbokatyona d6nii§ebileceginde stirekli olarak cevrilme-
ye ugrarlar (bkz. Problem 8.3).

8.2 Alkenlere Hidrojen Halojenur Katilmasi: Markovnikov Kurali 329

8.2B Markovnikov Kuralinin Modern A^iklamasi

Hentiz gormus oldugumuz alkenlere hidrojen halojeniirlerin iyonik katilmasinin meka-
nizmasinin anlasdmasiyla, sirndi, a^agidaki Markovnikov Kurali'mn modern acikla-
masini verecek durumdayiz. Bir ikili baga asimetrik bir reaktifin iyonik katilmasinda,
katilan reaktifin pozitif kismi, bir ara iiriin olarak daha kararh karbokatyonu vere-
cek §ekilde ikili bagin bir karbon atomuna baglamr. (^iinku bu, ilk (katilan reaktifin
negatif kisrrunin katilmasindan once) meydana gelen ve tepkimenin turn yonelimini be-
lirleyen basamaktir.

Markovnikov kuralmm bu aciklamasimn, IC1 gibi bir reaktifin katilmasinin sonucu-
nu oncedcn kestirebilmemize imkan saglayacagina dikkat ediniz. Klorun daha fazla olan
elektronegatifliginden dolayi. bu molekiiliin pozitif kismi iyottur. 2-Metilpropene IC1
katilmasi, asagidaki yolla meydana gelir ve 2-kloro-l-iyodo-2-metilpropan verir.

H C 9 H '

3 \ .. I

,C_— CH 2 — I: ► CH 3 — C— CH 2 — 1:

Markovnikov Kurali

H 3 C H,C V__ ;C ; l; _ :C[ =

2-Metil propen 2-Kloro- l-iyodo-2-meti] propan

Propene, IBr'nin iyonik katilmasindan elde edilebilecek uruniln yapisini ve adini < Problem 8. 1
yazmiz.

(a) 2-Metil- 1-biitene HBr katilmasinin, (b) 2-Metil-2-butene IC1 katilmasinin ve (c) -< Problem 8.2

1-metilsiklopentene HI katilmasinin mekanizmasmi tasarlayiniz.

Asagidaki tepkimeler icin mekanizmah aciklamalar yapmiz: (a) 3-Metil- 1-biitene ■< Problem 8.3

hidrojen kloriir katilmasi iki iiriin olustumr: 2-kloro-3-metilbiitan ve 2-kloro-2-me-
tilbiitan, (b) 3, 3-Dimetil- 1-biitene hidrojen kloriir katilmasi iki iiriin verir: 3-kloro-
2.2-dimetilbiitan ve 2-kloro-2,3-drmetilbiitan. (Bu tepkimelerin her ikismin de
ilerleyisinin aciklamalan F. Whitmore tarafindan yapilmistir (bkz, Altbolum 7.7A).

8.2C Yer segimli Tepkimeler

Kimyacilar, alkenlere hidrojen halojeniirlerin Markovnikov katilmalanna benzer tepki-
meleri yer secjmli (ing: regioselective) olarak lammlarlar. Regio, yon anlamina gelen
Latince kelime regionem'dsn gelmektedir. Iki veya daha fazla yapt izomeri verme ola-
sihgi olan fakat gercekte yalmzca birini (veya daha baskm olarak birini) verebilen
tepkimeler yer secimli tepkimeler olarak adlandirihrlar. Ornegin, propen gibi asimet-
rik bir alkene HX katilmasi, muhtemelen iki yapi izomeri olusturabilir. Bununla birlik-
te, gonnLis oldugumuz gibi bu tepkime yalmzca bir iiriin verir ve bu nedenle yer secjmli
olarak tanimlamr.

8. 2D Markovnikov Kurahna Bir Istisna

Altbolum 10.9'da Markovnikov kuralinin bir istisnasim gorecegiz. Bu istisna, katilma
peroksitler (yani, genel formula ROOR olan bilesikler) varltgtnda gercekle§tirildigin-

de, alkenlere HBr katilmasiyla ilgilidir. Alkenler peroksit varhgmda HBr ile etkilesti-
rildiklerinde, tepkime, hidrojen atomunun daha az hidrojen atomuna sahip karbon

330 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

atomuna katildigi anlamina gelen anti-Markovnikov katilmasi §eklinde meydana gelir.

Ornegin, propene katilma a§agidaki gibi meydana gelir.

ROOR
CH,CH=CH 2 + HBr ► CH ? CH,CH 2 Br

Altbolum 10.9'da gorecegimiz gibi, bu katilma, Altbolum 8.2'nin baglangicinda verilen
iyonik mekanizmayla degil, bir radikal mekanizmasiyia meydana gelir. Bu anti-Mar-
kovnikov katilmasi, yalmzca peroksitlerin varhginda HBr kullamldiginda olu§ur; HF,
HC1 ve HI ile ise peroksit varhginda bile belirgin bir tepkime meydana gelmez.

8.3 BiR Alkene IyonIk Katilmanin
Stereokimyasi

1-Biitene HX'in asagidaki katilmasmi goz online alimz ve tepkimenin, bir stereomer-

kez iceren bir uriinii, 2-halobiitani olu§turduguna dikkat ediniz.

CH 3 CH,CH=CH, + HX ► CH^CHjCHCHj

Uriin, bu nedenle bir enantiyomer cifti olarak bulunur. §imdi bu enantiyomerlerin nasil
olu§tugu sorusu ortaya cikar. Bir enantiyomer digerinden daha fazla oranda olu§ur mu?
Bu soruya cevap, hayir&ir, katilmanin birinci basamaginda olu§an karbokatyon (ajagi-
daki §emaya bakiniz) ucgen diizlemseldir ve akiraldir (bir modeli, onun bir simetri diiz-
lemine sahip oldugunu size gosterecektir). Ikinci basamakta, halojeniir iyonu bu akiral
karbokatyonla tepkimeye girdiginde, tepkime her iki yiizeyde de e§it olarak yiiriir. Iki
enantiyomer olu§turan tepkimeler ayni hizda meydana gelirler ve bu nedenle enantiyo-
merler bir rasemtk yapi olarak esit miktarlarda olu§urlar.

Tepkimenin Stereokimyasi

Bir Alkene iyonik Katilma

C,H,— CH=CH, ► C,H,— C

V " <?*■■
HB— X=

Akiral, ii^gen diizlemsel
karbokatyon

(a),

(b)

CH,

(S)-2-Halobiitan

H
£*CH,

C 2 H 3 -

: X !
(K)-2-Halobiitan

(%50)
I -Biiten, HX'ten bir proton alarak Karbokatyon, halojeniir iyonu ile (a) veya

bir akiral karbokatyon olu;turur. (b) yoluyla e§it hizda tepkime vererek bir

rasemat olarak enantiomerieri olu$turur.

8.4 Alkenlere SuLFURiK AsiT Katilmasi

Alkenler, soguk deri§ik siilfiirik asitle etkile§tirildiklerinde, katilma §eklinde tepkime
vererek alkil hidrojen siilfatlan olu§turduklarindan qomnurler. Bu mekanizma, HX ka-

8.5 Alkenlere Su Katilmasi: Asit-Katalizli Hidrasyon 331

tilmasi igin olana benzer. Tepkimenin birinci basamaginda, alkenin siilfiirik asitten bir
proton almasiylabir karbokatyon olu§ur; ikinci basamaktaysa karbokatyon, bir alkil hid-
rojen sulfat olu§turmak iizere bir hidrojen sulfat iyonuyla tepkimeye girer.

O: ^ H \ = HO,SO H

C=C + H-^O— S— O— H«=* C— C— + :0— S— O— H<=± — C— C-

/ \ " || - / | "II - ||

o o

Aiken Sulfiirik asit Karbokatyon Hidrojen Alkil hidrojen

sulfat i vim sulfat

T

Sulfiirik asit icensimle coziinur.

Siilfiirik asit katilmasi da yer segimiidir ve Markovnikov kuralim takip eder. Ornegin,
propen, propil hidrojen siilfattan daha 50k izopropil hidrojen siiifat olu§turmak iizere
tepkimeye girer.

H

\

\

C=CH 2 ► C— CH 2 — H — *■ H 3 C— C— CH 3

!l C V !

<s... "^ V " = OSOjH

H-^OSOjH ^-_:OSO,H

2° Karbokatyon Izopropil hidrojen

(daha kararli karbokatyon) sulfat

8.4A Alkil Hidrojen Sulfatlardan Alkollerin Eldesi

Alkil hidrojen sulfatlar, suyla isitilarak kolaylikla alkollere hidroliz ediiebilirler. Bir al-
kene siilfiirik asit katdmasinin ve ardindan da hidrolizinin toplam sonucu H ve OH'nin
Markovnikov katilmasidir.

CH,CH=CH, s ° iuk » CH,CHCH, "'"•'" » CH,CHCH, + H,SO,

3 ^ H 2 SOj I 3.324

OSO3H OH

Etanoliin bir endiistriyel sentezinde, eten once %95'lik siilfiirik asit icerisinde 96- ■< Problem 8.4
ziiliir. Ikinci basamakta su ilave edilir ve kan§im lsitilir. Meydana gelen tepkime-
leri a5iklayimz.

8.5 Alkenlere Su Katilmasi:

AsiT KATALJZLi HlDRASYON

Bir alkenin ikili bagina asit— katalizli su katilmasi (bir alkenin hidrasyonu), biiyiik bl-
cekli endiistriyel sti^lerde 90k yararli olan ku^tik molekiil kiitleli alkollerin hazirlan-
masi i9in bir yontemdir. Alkenlerin hidrasyonunu katalizlemek ifin kullanilan en yaygin
asitler, siilfiirik asit ve fosforik asitin seyreltik 90zeltileridir. Bu tepkimeler de 90gun-
lukla yer se9imlidir ve bir ikili baga su katilmasi Markovnikov kuralim izler. Tepkime
genelde a§agidaki §ekilde yiiriir:

\ / h,o+ I I

C=C + HOH -^ — ► — C— C—

/ \ II

H OH

332 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Buna bir ornek, 2-metilpropene su katilmasidn.

CH, CH,

\ -

C=CH, + HOH "'" » CH 3 — C— CH 2 — H

CH 3 OH

2-Metilpropen to"-Biitil alkol

(izobiitilen)

Bu tepkimeler Markovnikov kuralmi izlediklerinden, alkenlerin asit katalizli hidras-
yonlan, etenin hidrolizinin ozel durumu hang, birincil alkolleri vermez.

H,PO,

CH,=CH, 4- HOH — — i*- CH,CH,OH

1 300°C J

Bir alkenin hidrasyonu \q\n olan mekanizma, basit^e. bir alkoliin dehidrasyonu ifin
olan mekanizmamn tersidir. Bunu 2-metilpropenin hidrasyonu i^in olan mekanizmayi
vererek ve Altboliim 7. 7 A 'da verilen fer-biitil alkoliin dehidrasyonnnun mekanizmasiy-
Ia kar^ilastirarak gbsterebiliriz.

Tepkime I ^ in Bir Mekanizma

Bir Alkenin Asit-Katalizli Hidrasyonu

CH 2 H H 2 C— H H

II "^ p\j I yavaj

l.Basamak ,C. + H^O— H <=* H,C— C + +^0-H

H,C CH 3 +

CH,

Aiken, bir proton alarak daha kararh 3° karbokatyon oliiMiirur.

CH, H CH, H
I I
2. Basamak .C+ + «0— R*=±Efir- C O-H

h 3 c -f ch 3 y +

CH 3
Bu karbokatyon. bir mol su ile tepkiineye girerek
bir protonlanmis alkol olusturur,

CH, H^H CH, H

I -SH I I hizli I ■-

3. Basamak H,C— C O^H + O— H «=* H,C— C— O— H + H— O— H

CH, CH 3

Bir protonun. bir su molckilliine aktanlmasiyla tiriin olusur.

Hidrasyon mekanizmasinda hiz belirleyen basamak karbokatyon olu^umunu i^eren
1. basamaktir. Bu. aynca, bir ikili baga suyun Markovnikov katilmasinin nedenini acik-
layan basamaktir. Bu tepkimede fer-butil alkol olusnr, gunkii, 1. basamak 50k daha az
kararh olan izobiitil kayonundan daha 50k, daha kararh olan ter-buti\ katyonunun o!u-
sumuna yol agar.

11 _= I Y 2 I I Turn pratik ama^lar icin bu

c + H-O-H =F^fc CH,C— H + 1 O— H I te P kime ' te P kim ^e 1°

wr CH. yavaj .. karbokatyon olustugundan

QH meydana gelmez.

8.5 Alkenlere Su Kalilmasi: Asit-Katalizli Hidrasyon 333

Alkenlere su kanlmasi veya alkollerden su gikanlmasi yoluyla yiiriiyen tepkimeler,
son tiriintin dengenin konumuyla kontrol edildigi tepkimelerdir. Bu yiizden, bir alkolun
dehidrasyommda su deripminin dii§iik olmasi icin bir deri§ik asidin kullamlmasi en iyi
yoldur. (Su olu§ur olu§maz uzakla§tinlabilir ve bu durum, yiiksek sicakhk kullanilma-
sina yardimci olur.) Bir alkenin hidrasyonundaysa, su derisjminin yiiksek olmasi icin
seyreltik asit kullamlmasi en iyi yoldur. (Bu durum da dii§iik sicakhk kullanilmasina
genellikie yardimci olur.)

(a) Sikloheksanol elde etmek icin yapdan sikloheksenin asit-katalizli hidrasyonun- •< Problem 8.5
daki biitiin basamaklan gosteriniz ve iyi bir urtin verimi almak icin kullanacagimz
genel ko§ullan belirtiniz. (b) Tersi olan tepkimeyi, sikloheksen eldesi icin siklohek-
sanoliin dehidrasyonunu gercekle§tirmek icin kullanacagimz genel ko§ullan belir-
tiniz. (c) 1 -Metilsikloheksene asit-katalizli su katilmasindan hangi iirunii elde etmeyi
umarsiniz? Cevabinizi aciklayimz.

Alkenlere su katilmasiyla ilgili bir kan§ik durum, cevrilmelerin meydana gelmesi-
dir. £unkii, tepkime birinci basamakta bir karbokatyonun olusumunu gerektirir ve bas-

langicta olu§an karbokatyon daha kararh olamm vermek uzere, eger boyle bir cevrilme
mtimkunse. her zaman cevrilmeye ugrar. Buna bir ornek, 3,3-dimetil-l-biitene su katil-
diginda 2,3-dimetil-2-biitanoliin olusrnasidir:

CH 3 OH

H SO

CH,— C— CH=CH, 2 * > CH,— C CH— CH,

3 I - H,0 3 I 3

CH 3 CH, CH 3

3,3-Dimetil-l-biiten 2,3-Dimetil-2-biitanol

(ana mini i

3,3-Dimetil-l-biiteninasit katalizli hidrasyonunda2,3-dimetil-2-biitanoliinnasilolu§- ■< Problem 8.6
tugunu gosteren bir mekanizmadaki tiim basamaklan aciklayimz.

A§agidaki alkenlerin asit katalizli hidrasyonunda a§agidaki etkinJik sirasi gozlenir. -< Problem 8.7

(CH 3 ) 2 C=CH 2 > CH 3 CH=CH 2 > CH 2 =CH 2
Bu etkinlik sirasim aciklayimz.

2-Metilpropen (izobtitilen), kuvvetli bir asit iceren metanol icerisinde coziindugiin- -< Problem 8.8
de fec-biitil metil eter, CH 3 0(CH 3 ) 3 , olu§turan bir tepkime meydana gelir. Bunu acik-
layan bir mekanizma yazimz.

Karbokatyon cevrilmelerinin meydana geli§i, alkollerin hazirlanmasinda bir laboratuvar
yontemi olarak alkenlere su katilmasmm yararliligmi simrlandinr. Boliim 1 Tde 50k ya-
rarh iki laboratuvar sentezini ogrenecegiz. Bunlardan oksiciva katilmasi-civa ayril-
masi olarak adlandinlani, gevrilmeler olmaksizm, (H) ve (OH)'nin Markovnikov
katilmasini saglar. Hidroborasyon-yiikseltgeme olarak adlandmlan digeriyse (H) ve
(OH)'nin anti-Markovnikov ve sin katdmasma imkan saglar.

334 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

8.6 Alkenlere Brom ve Klor Katilmasi

Alkenler, klor ve bromla, niikleofilik ozellik gostermeyen coziiciiler iferisinde hizla tep-
kime vererek kom§u dihalojeniirler olu§tururlar. Asjagidakiler, bu tepkimenin ozel or-
nekleridir.

CH,CH=CHCH, + CI, ► CH.CH^CHCH, (%100)

CI CI

CH,CH,CH=CH, + CL ► CH,CH,CH— CH, (%97)

3 1 £ 1 _go C I I

CI CI

Br

H

„ + enantiyomer (%95)

Br

jywMS-l.i-DibromosikloheksaE
(rasemik bir yapi olarak)

Bu tepkimede brom kullanildiginda, tepkime karbon-karbon 9ok!u baglannm var-
hgim test etmek i£in i§e yarar. Bir alkene (veya alkine. bkz. Altbolum 8.12) brom Ha-
ve ettigimizde, alken (veya alkin) ortamda a§in miktarda bulundugu siirece bromun
kirmizi-kahve rengi hemen kaybolur,

C = C + R r oda sicakhgi „ C _ C _

/ \ ! karanldcta, CC1 4

Br Br
Bir alken kom^ii-D'ibTomiir

(renksiz) (bir renksiz

bile§ik)

Brj/CCl,, cozeltisinin

renginin hizla

kaybolmasi alken ve

alkinler i<;in bir testtir.

Bu davranis, alkanlannkiyle belirgin bir zuhk gosterir. Alkanlar, oda sicakliginda ve
i§iksiz bir ortamda brom veya klorla onemli sayilabilecek bir tepkime vermezler. Bu-
nunla birlikte alkanlar, bu kosullarda tepkime verdiklerinde, tepkime katilmadan daha
90k yer degistirmeyle olur ve Boliim 10'da tarti§acagimiz radikalleri i9eren bir meka-
nizmayla gerceklesir.

oda sicakligi _ „ ,. , , ., ...
r — pj + j{ r -5 " — ► onemli sayilabilecek bir tepkime vermez

Alkan Brom

(renksiz) 1 kinm/i kahverengi)

8.6A Halojen Katilmasinin mekanizmasi

Halojen katilmasi icin onerilmis, bir mekanizma, bir iyonik mekanizmadir.* Birinci
basamakta, alkenin n bagimn elektronlan halojen atomuna a§agidaki yolla atak yapar:

* Alkenler ve klor arasmdaki bazi tepkimelerin. oksijen yoklugunda bir radlkal mekanizmasiyla
yllrudiigune ili§kin deliller vardir. Bununla birlikte, bu mekanizmayi ijimdilik burada tartigmayacagiz.

8.7 Alkenlere Halojen Katilmasimn Stereokimyasi 335
Tepkime i^in Bir Mekanizma

Bir Alkene Brom Katilmasi

l.Basamak ^,€=0^*=* C— C + =Br =

S- : Br : Bromonyum iyonu Bromiir iyonu

Bir brom molekiilii alkene yaklastigmda

polarlusir. Polarlanmis brom molekiilii,

alkene pozitil' bir brom alomu (degerlik

kahugundaki alti elektronu ile) aktartr ve

tepkime bir bromonyum iyonu olusuinu ile

sonuclanir.

2.Basamak C— C + :Br =
Br^

Bromonyum iyonu Bromiir iyonu

Bir bromiir iyonu, iyonun bir karbon atomuna Iveya otekine)

arka taral'tun bir S N 2 tepkimesiyle atak yaparak balkamn

acilmasuia neden olur ve bir fro/nfu-dibromur olusur.

4-

= Br

:Br:

/

-c

V"

kom$u-

Dibromiir

Alkenin K elektronlan brom molekulune yakJa§tiginda, brom— brom baginin elektron-
lari, yakla§an alkenden daha uzakta bulunan brom atomuna dogru itilir. Sonuc olarak,
brom molekiilii polarla§ir (kutuplasir). Daha uzakta bulunan brom tizerinde bir kismi
negatif yiik olu§urken, daha yakin brom kismT pozitif hale gelir. PolarIas.ma brom-brom
bagini zayiflatarak heterolitik olarak kinlmasina neden olur. Bir bromiir iyonu aynlir
ve bir bromonyum iyonu olu§ur. Bromonyum iyonundaki pozitif yiiklii brom atomu iki
elektron qiftiyle iki karbon atomuna baglamr: bir cifti, alkenin K bagmdan ve diger cif-
tiyse brom atomundan (ortaklasilmamii; elektron ciftlerinin bir tanesi). Bu yolla, bro-
monyum iyonunun tiim atomlari sekiz elektronludur (brom atomu hala pozitif bir formal
yuke sahip olmasina ragmen).

Ikinci basamakta, birinci basamakta olus/turulan bromiir iyonJanndan biri bromon-
yum iyonunun karbon atomlanndan birine arka taraftan atak yapar. Niikleofilik atak, iic
iiyeli halkamn agdmasiyla bir £om,j«-dibromurun olu§umuyla sonuglanir.

Bu halka agilmasi (ilerideki §emaya bakimz) bir S N 2 tepkimesidir. Bromonyum iyo-
nunun pozitif brom atomu ayrilan bir grup olarak davramrken, nukleofil olarak hareket
eden bromiir iyonu bir elektron ciftini kullanarak bromonyum iyonunun bir karbon ato-
muyla bag olu^turur.

8.7 Alkenlere Halojen Katilmasinin

STEREOKiMYASI

Siklopentene brom katilmasi, brom katilmalannda bromonyum iyonu ara iiriinii icin ek
kanitlar saglar. Siklopenten, karbon tetrakloriir igerisinde bromla tepkime verdiginde,

336 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

^

Liu tepkimenin molekiil
modelleriyle birlikte ince-
lenmesi, stereokimjasal
sonucun aciklanmasina
yardim eder.

anti katilma meydanagelir ve tepkimenin iirunleri. /rans-l,2-dibromosiklopentan enan-
tiyomer! eridtr (rasemat olarak).

Br,

".Br il,

CCL

+ enantiyomer

H Br
trans- 1,2-Dib romosi klopentan

Siklopentene bromun bu anti katilmasi, birincil basamakta bir bromonyum iyonu-
nun olusumunu iceren bir mekanizma yardimiyla aciklanabilir. tkinci basamakta, bir bro-
miir iyonu halkanin karbon atomlarmdan birine bronyum iyonunun zit tarafindan atak
yapar. Bu tepkime bir S N 2 tepkimesidir. Bromiir iyonunun niikleoflik saldinsi, ataga
ugrayan karbon atomunun konfigurasyonunun tersine donmesine neden olur (Altbo-
liim 6.9). Halkanin bir karbon atomundaki bu konfigurasyon dcgis.ikligi bir trans-1,2-
dibromosiklopentan enantiyomerinin olu§umuna yol acar. Diger enantiyomer. bromiir
iyonunun bromonyum iyonundaki diger karbon atomuna atagindan olusur.

iBr

trans- 1,2-Dibromo-

siklopentan

enantivomerleri

Br

Bromonyum
ivonu

H

Sikloheksen brom katilmasina ugradigmda iiriin frans-l,2-dibromosikloh.eksan enan-
tiyomerinin bir rasematidir (Altboliim 8.6). Bu durumda da, anti katilma, bir bromon-
yum iyonu ara uriiniinun olnpmu ve ardindan bir bromiir iyonunun S K 2 atagindan
kaynaklanir. Burada gosterilen tepkime, bir enantiyomerin olusumunu aciklar. (Bromiir
iyonu bromonyum iyonunun diger karbon atomuna saldirdiginda veya bromonyum iyo-
nu halkanin diger tarafindan oluftugunda diger enantiyomer meydana gelir.)

:Br =

Cl'de ters„

donme

Sikloheksen

-I- enantiyomer

Br.

' +

Bromonyum iyonu

:B

+ enantiyomer

:Br:

Diaksiyal konformasyon

:Br:
Diekvatoryal konformasyon

T

rrons-i,2-DibromasLkloheksan

8.7 Alkenlere Halojen Katilmasinin Stereokimyasi 337

Tcpkimenin ilk iirimuniin diaksiyal konformer olduguna dikkat ediniz. Bu, hizh bir se-
kilde diekvatoryal §ekle donii§i.ir ve dengeye ulasildigmda diekvatoryal yapi baskin du-
ruma gelir. Sikloheksan turevlerinin aynlma tepkimelerinde gerekli konformasyonun
diaksiyal olani oldugunu daha once gormiis.ttik (Altboliim 7.6C). Burada, sikloheksan
katilmaya ugradigmda (ayrilmanin tersi) ilk iiriiniin yine diaksiyal oldugunu goriiyomz.

8.7A Stereoozgii tepkimeler

Bir alkene bir halojenin anti katilmasi bize, stereoozgii tepkime olarak adlandmlan bir

tepkime ornegi saglar. Stereoozgiiliik

Baslangic maddesinin belirti bir stereoizomerik $ekli, iiriiniin ozel bir stereoizo-
merik §eklini verecek biryolla tepkime verirse. bu tLir tepkime stereoozgiidm. Bu, tep-
kimenin mekanizmasi belirli bir yolda, alomlann konfigtirasyonlannda degisjklik
gcrektirdigi icin olur.

cis- ve rra«LT-2-Biitenin bromla a§agida gosterildigi gibi tepkime verdigini dii§unu-
niiz. /rani'-2-Butene brom katildiginda urtin. bir mezo bilcsigi olan, (2/?.3.S>2.3-dibro-
mobiitandir. r/i-2-Biitene brom katildigindaysa iiriin, (2/?,3S)-2,3-dibromobiitan ve
(2/?,3S)-2,3-dibromobutanm bir rasemik §eklidir.

Tepkime 1

T

Tepkime 2

Br v f^H

Br, 9

ccij r

H CH, Br^ A ^H

CH 3

traiis-2-Buten (2fl,3S)-2,3-Dibromobiitan

(bir mezo bilesigi)

CH, CH,

V Br, c C

H,C H W I ^Br Br 4 ^H

CH, CH 3

cis-2-Butene (2ff,3fi) (25,3S)

Basjangic maddeleri olan n'.s-l -bitten ve fra«.y-2-buten stereoizomerdir, bunlar dias-
tereomerlerdir. Tepkime Tin iirunii. (2/?.3S)-2.3-dibromobutan. bir mezo bilesigidir ve
tepkime 2'nin iirunlerinden her ikisinin de (enantiyomerik 2.3-dibromobutanlar) stcro-
izomeridir. Bu nedenle. tamm olarak her iki tepkime de stereoozgiidur. Bir reaktantm
(ornegin, trans-2-b\ilerim), bir stereoizomerik s,ekli bir Qriin (mezo bilesigi ) verirken
reaktantm diger stereoizomerik $ekli (m-2-bflten) stereoizomerik olarak farkli olan bir
iiriin (enantiyomerler) olu^turtir.

Eger, bunlarm mekanizmalarmi incelersek bu iki tepkimenin sonuclanm daha iyi an-
layabiliriz.

A§agtdaki cerceveli kisimda verilen ilk mekanizma. rf'.v-2-butenin nasil brom kata-
rak akiral olan bromonyum iyonu ara iirununii olusturdugunu gostermektedir. (Bromon-
yum iyonu bir simetri diizlemine sahiptir. Onu bulabilir misiniz?) Bu bromonyum iyonlan,
daha sonra (a) yolu ya da (b) yoluyla bromiir iyonlanyla tepkimeye girer. Yol (a) ile yti-
riiyen tepkime bir 2.3-dibromobutan enantiyomerini; yol (b) ile yiiriiyen tepkime ise di-
ger enantiyomeri olu§tm*ur. Tepkime, her iki yoldan da aym hizda meydana gelir, bundan
dolayi da iki enantiyomer e§it miktarlarda olu§ur {bir rasemik yapi olarak).

338 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler IT: Katilma Tepkimeleri

(Ter§eveli kisimdaki ikinci mekanizma, /ranj-2-biitenin alt taraftan tepkimeye gire-
rek kiral olan bir bromonyum iyonu ara iiriiniinli nasil olu§turdugunu gostermektedir.
(Oteki taraftan olan tepkime, enantiyomerik bromonyum iyonunu olu^turur.) Bu kiral
bromonyum iyonunun (veya enantiyomerinin) bir bromiir iyonuyla (a) yolu ya da (b)
yoluyla olan tepkimesi aym bilegigi, mtzo-2,3-dibromobutam olu§turur.

j Tepkimenin Stereokimyasi

— • — ~ r —~ — ■ — i

cis- ve trons-2-Butene Brom Katiimasi

ds-2-Buten, brom ile a§agidaki mekanizmayla tepkimeye girerek enantiyomerik
2,3-dibromobiitanlan verin

H

H„

»H

C=C

H^C,

H

Br:-

(a) (b)

»,

,CH 3

H

\l/.#.CH 3

X.

d

Br= 5+
Br^

..Br/

Bromonyum iyonu

(akiral)

(b).

Br

\

,,c— or

HV \

H,C Br

(2J£,3fl)-2,3-Dibromobiitan
(kiral)

H Br

C-C^h
Br XH,

(2S,3S)-2,3-Dibroinobuta n

(kiral)

T

< /.v-2-Buten, brom ile tepkime
vererek bir akiral bromonyum iyonu
ve bir bromiir iyonu olu$turur,
[Alkenin diger yiizeyindeki (list
yiizeyl tepkime aym bromonyum
iyonunu verecektir.]

trans-2-Bilten, brom tie tepkimeye girerek mezo-2,3-bromobutan olu§turur.

Br CH,

Bromonyum iyonlari bromiir
iyonlan ile (a) ve (b) yollanyla
e§it ln/lardii tepkime vererek e§.it
miktarlarda iki enantiyomer
(yani bir rasumik yapi) olusturur.

H,,

,*CH 3

c=c

H,C*Y ^H

H
H 3 C^

Br = -

(a) (b)

(a)

CH,

y^,H

X.

:Br

C

Brr

•Br/

Bromonyum iyonu
(kiral)

>c-c^ H

H 3 C Br

(R,5)-2,3-Dibromobiitan
(mezo)

(b),

H,C,

H

/

Br

C— C^ C H 3
Br H

l/f,S)-2,3-Dibromobiitan

(mezo)

mms-2-Biiten, brom ile tepkime
vererek kiral bromonyum iyonlaruu
ulusiuriir. [Diger yuzeydeki (ust
yuzeyt tepkime. burada gosterildigi
gibi, bromonyum iyonunun
enantivomerini verecektir. 1

J W

I

Bromonyum iyonlari, (a) yolu ya da
(b) yoluyla tepkimeye girdiginde
aym akiral mezo bile^igini
oluslururlar. [Bromonyum iyonu
ara uriinunun enantiyomerinin
tepkimesi aym sonucu verecektir,]
-

Altboliim 8.7'de, siklopentene brom katildiginda trans- 1 ,2-dibromosiklopentanin bir ■<
enantiyomerinin olugumuna ait bir mekanizmayi ogrendiniz. §imdi, diger enantiyo-
merin nasil olustugunu gosteren bir mekanizma yazimz.

8.8 Halohidrin Olusumu 339
Problem 8.9

8.8 HALOHIDRiN Olu§umu

Eger bir alkenin halojenlenmesi sulu cozelti icerisinde (karbon tetrakloriir yerine) ger-
ceklestirilirse, toplam tepkimenin anauriinii tomju-dihalojenurdegildir; onun yerine ha-
lohidrin olarak adlandinlan bir halo alkol olu§ur. Bu durumda, coziiciinun molekiilleri
de bir reaktant olarak davranir.

\ /

C=C + X, + H 2

+

+ HX

X OH XX

X = CI veya Br Halohidrin kom$ u-Dihalojeniir

(en 90k) (en hz 1

Halohidrin olu§umu a§agidaki mekanizmayla aciklanabilir.

Tepkime igin Bir Mekanizma

; - , - ■ . - . ; . : .

Bir Alkene Brom Kattlmasi

7 . Basamak

^l

C=C" "■

f..p

:X = "+
:X = s-

\/
X

*X:

Halonyum iyonu Halojeniir iyonu

Bu basamak, bir alkene halojen katdmasi icin
olanla avnidir.

H

2. ve 3.
Basamak

O— H

H

C— C. ► C— C. +H— O^H

. / i"" , / i"" i

X.. X, H

Halonyum iyonu

I'rotoiilanmi;

halohidrin

Bununla birlikte, burada bir su molekulii

niikleofil olarak davranarak lialkamn bir

karbon atomuna atak yapar ve pnitriiilaninis

bir halohidrinin olusumuna neden olur.

Halohidrin

Protonlanmis halohidrin bir proton
kaybeder (proton bir su molckiilune
aktardir). Bu basamak, halohidrin
ve hidronvum ivonlanm olusturur.

Birinci basamak, halojen katilmasi icin olanla aynidir. Bununla birlikte, ikinci basa-
makta bu iki mekanizma farkhlagir. Halohidrin olusumunda, su molekiilii niikleofil ola-
rak hareket eder ve halonyum iyonunun bir karbon atomuna atak yapar. Uc uyeli halka
acilir ve protonlanmis, bir halohidrin olusur. Daha sonra, bir protonun kaybedilmesi ken-
diliginden halohidrin olusumuna yol acar. (Bu tartismaya sayfa 342 de devam edilecek-
tir.)

*

imyasi

Simetrik Olmayan Substitiie Bromonyum
jyonlarinda Yer Segicilik: Eten, Propen ve
2-Metilpropenin Bromonyum iyonlari.

B

Sekil 8.A Alkil
gruplannin sayisi
arttinldiki;a kar-
bon daha fazla pozitif yiik
banndirabilir ve brom
onun clektron yogunlugu-
iiuii daha azina katkida
bulunur.

ir niikleofil. bir bromonyum iyonuyla tepkimeye girdiginde. Markovnikov konum
kimyasina (Ing. regiochemistry) gore katilma meydana gelir. Ornegin, bromohidrinle-
rin olugumunda brom, en az siibstitiie olmu§ karbon atomuna; hidroksil grubu (suyun
niikleofilik atagindan gelen) ise daha fazla siibstitiie olmus, karbon atomuna (yani bro-
monyum iyonunda daha fazla pozitif yiik bulunduran karbona) baglamr. Eten, propen
ve 2-metilpropenden olusjnus. olan bromonyum iyonlanna, yiik dagilimi, bag uzunluk-
lan ve en diisiik bo§ molekiiler orbitallerinin (LUMO) s,ekillcri acisindan daha dikkat-
lice bakilirsa, bu etkenlerin Markovnikov katilmalannin gozlenen sonuclarmi
destekledigi goruliir.

Eten, propen ve 2-metilpro-
penin bromonyum iyonlannda-
ki elektron yoguniugunun bagil
dagilum, biti§ikteki hesaplan-
mi^ eiektrostatik potansiyel ha-
ritalannda gosterilmektedir
(Sekil 8.A). Daha once kullan-
digimiz eiektrostatik potansiyel
haritalannda oldugu gibi kirmi-
zi. bagil negatif alanlari; mavi
ise bagil pozitif (veya daha az
negatif) alanlari gostermektedir. Bu iic yapidaki yiik dagikmlannin haritasmi cikarmak
icin ayni mutlak renk olcegi kullamhr, boylece, birbirleriyle dogrudan kar§ila§tirilabi-
lirler. Bu yiik yogunlugu haritalannda acikca goze carpan ozellik, bromonyum iyonla-
rmda alkil gruplannin sayisimn artmasiyla, daha fazla alkil grubuna sahip olan karbonun
bromdan gelen elektron yogunlugu yardimiyla olan kararhliga daha az ihtiya^ goster-
digidir. Ornegin, etenin bromonyum iyonunda (I), brom atomu elektron yogunluguna
onemli olciide katki saglar. Bu, eiektrostatik potansiyel haritasinda, broma yakin yer-
lerde daha fazla ye§il ve san (yani daha az kirmizi) renklerle belirtilmi§tir. Diger ucta
olan 2-metilpropenden olu§an bromonyum iyonunda (III), uciinciil karbon onemli ol-
ciide pozitif yiik banndirabilir ve bundan dolayi pozitif yiikiin bilyuk bir kismi orada
(eiektrostatik potansiyel haritasinda iiciincul karbonda koyu maviyle gosterildigi gibi)
toplanir. Brom, elektron yoguniugunun bliytik kismini iizerinde (broma yakm yerlerde
kirmizi renkle gosterildigi gibi) tutar. Bu yapi, 2-metilpropenden olus,turulan bromon-
yum iyonunun, ashnda karbon atomlanndaki bir iicuncul karbokatyonun yiik dagilimi-
na sahip oldugunu gosterir. Propenden olugan, bir ikincil karbon atomuna sahip olan
bromonyum iyonunun ise, bromdaki elektron yogunlugundan, etende (I) oldugu kadar
degilse de, Il'de broma yakin yerlerin daha hafif sanyla gosterildigi gibi biraz yarar-
lamr. Toplam olarak, bir niikleofil, siibstitiie bromonyum iyonlari II ya da Ill'un her-
hangi biriyle tepkimeye girdiginde, Markovnikov konum kimyasina uygun olarak daha
biiyiik pozitif yiik ta§syan karbona atak yapar. Yani, su (bir niikleofil) II ile tepkime-
ye girdiginde halohidrin iiriin CH,CHOHCH : Br ve su III ile tepkimeye girdiginde ha-
lohidrin iiriin (CH 3 ) 2 CHOHCH,Br'dir (bkz. sayfa 342).

340

2.06A

^ W ^

2.06A

2.17A"

2,39A~

I ^"1,46A

II

2.03A

1.45A

\ » >1,99A

m ■ i,46A

Bu bromonyum iyonu
oldnkga asimetriktir.

Sekt! 8.B

Pozitif yiikiin (- O
kararli kilinmasi
icin bromdan
saglanmasi gereken elekt-
ron yogunlugu azaldikca,
merkez karbonundaki
karbon— brum bag uzun-
lugu (angstrom olarak
verilmigtir) artar. ilave
alkil gruplan yiikiin ka-
rarli kilinmasina yardim
ettiginden, bromdan da-
ha az elektron yogunlugu
saglanmasina gerek var-
dir.

§ekil 8.C

Bromonyum iyo- (" O
nuna bagh alkil
gruplarimn sayisimn ar-
linlmasiyla, niikleofilden
saglanan elektron yogun-
lugunun bulunacagi 1.1-
MO'nun lobu, cok daha
fazla siibstitiie olrnus
olan karbona dogru ka-
yar.

Bu tic, bromonyum
iyonundaki C — Br bag
uzunluklan benzer ola-
yi anlatir (§ekil 8.B).
Etenin bromonyum
iyonunda (I), C — Br
bag uzunluklan kusku-
suz iyondaki simetri-
den dolayi esdegerdir
vc bu deger 2,06 A'dur. Propenin bromonyum iyonunda (II) ikincil karbonu kapsayan
C — Br bagi 2,17 A iken birincil karbon atomuyla olan bagin uzunlugu 2,03 A'dur. ikin-
cil karbon atomuyla olan bagin daha uzun olmasi, bromdan bu ikincil karbon atomuna
olan elektron yogunlugu katkisinin daha az olmasLyla uyumludur, ciinku ikincil karbon,
yiikii birincil karbondan daha iyi barmdirabilir. 2-Metilpropenin bromonyum iyonunda
(III), uciincul karbonu iceren C — Br bag] gok uzundur ve 2,39 A olarak olciilmusttir. Di-
ger taraftan birincil karbonu iceren C — Br bagi ise 1.99 A'dur. Bu durum, iicunciil kar-
bondaki (aslmda bir uciincul karbokatyona benzer hale gelmi§tir) yiikii kararli kilmak
icin bromdan gelen elektron yogunlugu katkisinin onemli olciide az olacagim, oysa bi-
rincil karbonla olan bagm tipik bir alkil bromiir icin beklenenle benzer oldugunu goster-
mektedir.

Son olarak, hesaplamalar, bu iic, bromonyum iyonunun en dii§iik bog molekiiler or-
bitallerinin, bu iyonlarm etkinliklerinin konum kimyasiyla da uyumlu oldugunu goster-
mektedir. Niikleot'il iceren tepkimeler goz online ahndigmda elektrofilin LUMO'su, bir
bag olu§turdugunda niikleofilden gelecek olan elektron yogunlugunu alan orbitali tem-

sil eder. §ekil 8.C'de uc, bromonyum
iyonu ic,in, her birinin LUMO'Ianmn
tarn §ekli gosterilmistir (farkli renkler,
basitce, orbital loplann matematiksel
fazini gostermektedir). Bununla birlik-
te, dikkatimizi uzerine yogunla§tirdi-
gimiz LUMO'nun loplan, her birinde,
bromonyum iyonunun I19 iiyeli halka
kismina zittir (iyonun karbonlarmm
"altinda"). Etenin bromonyum iyonu-
nun LUMO'su (I), simetriden dolayi,
niikleofilin atak yapabilecegi iki karbona yakin olan LUMO lobunun es.it dagihmini gos-
terir. Niikleofil, etenin bromonyum iyonunun her iki karbon atomuna da kuskusuz esit
bir sekilde baglamr. Propenin bromonyum iyonunda (II), kargilik gelen LUMO lobunun
daha fazla siibstitiie olan karbon atomuyla birlesjk olarak hacmin coguna sahip olmasi,
niikleofilden saglanan elektron yogunlugunun en iyi burada banndinlacagmi gosterir. Bu,
gozlenen Markovnikov katilmasiyla uyumludur. Son olarak, 2-metilpropenin bromon-
yum iyonunda (III), iigUncul karbon atomuyla birlegik olan LUMO'nun bu lobu hemen
hemen turn hacme sahiptir ve gercekten birincil karbonla hie bir iliskisi yoktur. Bu da,
niikleofilin, uciincul karbon atomuna gozlenen atagiyla uyumludur.

341

342 Bdliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Problem 8.10

Su molekiilii, burada ve diger pek 50k tepkimede, ortakla§ilmami§ elektron ciftin-
den dolayi bir niikleofil olarak davramr. Bu olayda, su molekiilleri halojeniir iyonlann-
dan sayica fazladir, ciinkii su, reaktantlar ifin fozucudiir. Bu da halohidrinin ana iiriln
olusunu aciklar.

>• Siklopenten bromun bir sulu cozeltisiyle etkilestirildiginde fra/K-2-bromosikIopen-
tanol ve enantiyomeri olu§ur. Bunu ac,iklayan bir mekanizma oneriniz.

v OH

HO,

Br Br

fran£-2-Bromosik]opentaiiol enantiyomerleri

Eger alken simetrik degilse, halojen en fazla hidrojen atomu bulunduran karbon ato-
muna baglamr. Ara iiriin olan bromonyum iyonundaki baglanma asimetriktir (onceki
cerceveli kisma bakiniz). Olduk^a fazla substitue olmus karbon atomu, daha kararh kar-
bokatyona benzediginden daha biiyiik pozitif yiik tagrr. Sonuc olarak, su, oncelikle bu
karbon atomuna atak yapar. Birincil karbon atomuna olan atak daha az sterik engelli ol-
sa bile, iicuncul karbon atomundaki daha biiyiik pozitif yiik, daha diisiik serbest aktif-
le§me enerjili bir yola imkan saglar.

OH,

► CH,-C-CH 2 Br

-H +

► CH 3 -

? „

-C-

CH 3

(%73)

CH 2 Br

Problem 8.1 I

>■ Eten gazi, brom ve sodyum kloriiriin bir sulu cozeltisinden ge^irildiginde tepkime-
nin urunleri BrCH 2 CH 2 Br, BrCH 2 CH 2 OH ve BrCH 2 CH 2 Crdir. Her bir iiriiniin nasil
olugtugunu mekanizmalanyla yazarak gbsteriniz.

Bisiklo[4.1.0]heptan

8.9 ki DEGERLiKLi Karbon BIlesiklerj:
Karbenler

Karbonun, yalmz iki hag olusturdugu bir grup bile§ik de vardir. Bu nbtr, iki degerlikli
karbon bilesikleri karbenler olarak adlandinhrlar. Karbenlerin pek cogu, yalnizca kisa
siire var olabilen oldukfa kararsiz bile§iklerdir. Karbenler olus,ur olugmaz hemen bir ba§-
ka molekiille tepkimeye girerler. Karbenlerin tepkimeleri ozellikle ilginctir. ciinku bu
tepkimeler bir cok durumda farkedilebilir bir stereobzgu ozellik gosterirler. Karbenle-
rin tepkimeleri, iic. iiyeli halkah bilesiklerin eldesinde geni§ olciide kullamlir.

8.9A Metilenin Yapisi ve Tepkimeleri

En basit karben, metilen (CH 2 ) olarak adlandinlan bile§iktir. Metilen, 90k zehirli sari
bir gaz olan diazometanin (CH 2 N 2 ) bozunmasiyla elde edilir. Bu bozunma tepkimesi,
diazometamn lsitilmasiyla (termolizle) veya onun sogurabilecegi bir dalga boyundaki
lgikla tsmlamayla (fotolizle) gerceklestirilir.

8.9 Iki Degerli Karbon Bile§ikleri: Karbenler 343

+

Diazometan Metiten Azot

Diazometanin yapisi gercekte uc yapinin bir rezonans melezidir.

- + +--..+

= CH,— N=N=^— *- CH 2 =N=N:-«— ^CH, — N = N=

i n m

Biz, diazometanin bozunmastni gostermek icin rezonans yapisi I'i sectik, ciinkii meti-
len ve molekiiler azotun olu§umuy!a sonuclanan karbon-azot baginin heterolitik kinl-
masi I lie kolayca gosterilebilir.

Metilen, ikili bagakatilmak suretiyle alkenlerle tepkimc vererek siklopropanlar olu§-
turur.

\ / \ /

C=C + = CH, ► C^C

/ \ " / V \

C

H /X H
Aiken Metilen Siklopropan

8.9B Diger karbenlerin Tepkimeleri: Dihalokarbenler

Dihalokarbenler, alkenlerden siklopropan tiirevlerinin sentezinde de sikca kullanilirlar.
Dihalokarbenlerin bir 50k tepkimesi stereoozgiidiir.

R H

JC=Cl + : CCL ► C C

H^ ^R \ /

CIC!

:CX, katilmasi stereoozgiidiir.

Eger, alkenin R gruplan trans

ise, bunlar iiriinlerde de trans

olacaktir. (Eger, alkil gruplan

basjangicta cis olsalardi,

bunlar iiriinde de cis

olacaklardi.)

Diklorokarben, kloroformdan hidrojen kloriiriin elementlerinin a aynlmasiy\a sen-
tezlenebilir. Bu tepkime, alkil halojeniirlerden alkenlerin sentezlendigi /J aynlma tep-
kimelerine benzer (Altboliim 6.16).

R — 6: K + +H:CCl 3 fc=j: R— 6:H + :CC1, + K + ► :CC1 2 + :CV

Diklorokarben

Bir j3 hidrojenine sahip bilesjkler, ozellikJe j3 aynlmasiyla tepkime verirler. ($ Hidro-
jeni bulundurmayan, fakat a hidrojenine sahip bile§ikler (kloroform gibi) ise a aynl-
masiyla tepkime verirler.

Ce§itli siklopropan tiirevleri, alkenlerin varhgmda diklorokarben olu§turularak ha-
zirlanmisjardir. Ornegin sikloheksen. kloroformun potasyum fe/'-butoksitle etkile§tiril-
mesiyle olu§an diklorokarbenle tepkime vererek bir bisiklik (iki halkali) iiriin olu§turur.

H

KOC(CH 3
CHCI,

H

J3

""CI

7,7-Diklorobisiklo[4.1.0Jheptan
(%59)

344

Boliim 8 / AlkenJer ve Alkinler H: Katilma Tepkimeleri

8.9C Karbenoitler: Simmons-Smith Siklopropan Sentezi.

Yararh bir siklopropan sentezi, Dupont SJrketfnden H. E. Simmons ve R. D. Smith ta-
rafindan gelistirilmistir. Bu sentezde, diiyodometan ve bir cinko-bakir ikilisi bir alken-
le birlikte kari§ttrilir. Diiyodometan ve cinko tepkime vererek, karbenoit olarak
adlandinlan karbene benzeyen bir tiir olusturur.

CH,I, + Zn(Cu) ► TCH.Znl

Bir karbenoit

Daha soma, olusan bu karbenoit, bir CH 2 grubunun dogrudan ikili baga stcrcoozgu ka-
tilmasina neden olur.

Problem 8.12 ^ Asagidaki tepkimelerin her birinden hangi iiruniin olusacagini umuyorsunuz?

. ..... KOC(CH,) 3

(a) /ran.v-2-Buten i-^V

CHC1,

KOC(CH,),

(b) Siklopenten ^-^

CHBr,

CHA/Zn(Cu)

(c) cH-2-Biiten — — ►

dietil eter

Problem 8.13 > Sikloheksenden baslayarak ve herhangi diger ihtiyac duyulan reaktifleri kullanarak,
7,7-dibromobisiklo[4,l,0]heptanm sentezini tasarlayimz.

Problem 8.14 ^ Sikloheksenin 1.1-diiyodoetan ve bir cinko-bakir ikilisiyle etkilestirilmesi iki izo-
merik iiriiniin olusmasina yol acar. Bunlarm yapilan nasildir?

Siklupentene osmiyum
tetraoksit katilmasi

8.10 Alkenlefun YUKSELTGENMESl:
SiN HiDROKSILLEME

Alkenler, karbon-karbon ikili baginin yiikseltgendigi bir takim tepkimeye ugrarlar. Or-
negin, potasyum permanganat ve osmiyum tetraoksit, alkenleri. glikoller olarak adlan-
dinlan 1,2-diollere yiikseltgemek icin kullamlabilirler.

CH 2 =CH, + KMn0 4 „?° S ^.. » H.C— CH 2

OH, H,o

Eten

CH 3 CH=CH :

OH OH

1,2-Etandiol
itlilen glikol)

(1) OsOj, piridin

+-CH,CH — CH 2
OH OH

(2) Na,SO,/H,0 veya MuIISOj/11,0
Propen

8.I0A Alkenlerin Sin Hidroksillenmesinin Mekanizmasi

1,2-Propandiol
(prupikn glikul)

Glikollerin. permanganat iyonu ve osmiyum tetraoksitle yiikseltgenme yoluyla olusumla-
rinm mekanizmalan, once halkali ara uriinlerin olusumunu icerir. Daha sonra, birkac ba-
samakta oksijen-metal bagmda kopma meydana gelerek (asagidaki tepkimelerde kesikli
cizgilerle gosterildigi gibi) sonunda glikol ve Mn0 2 veya osmiyum metali olusur.

8.10 Alkenlerin Yiikseltgenmesi: Sin Hidroksilleme 345

Mn

f \

O 0"

-c c-

I I

°x x°

Mn

./ \
O O"

OH"

HjO

hirkiic
basamak

-+• — c — c—

I

OH OH

+
MnO,

\ /
C=C

/ \ piiitlin

+

>— c— c

NaHSO,

O O

/ \

°x x°

/N

O

Bir osmat esteri

H,0

>— c-

OH OH

+

Os

Bu tepkimelerin meydana gelig §ekli sin hidroksilleme tiiriindedir. Siklopentenin (baz
icerisinde) soguk seyreltik potasyum permanganat veya osmiyum tetraoksit (ardindan
NaHSO, veya Na,SO, ile etkilegtirilir) ile tepkimesinde bu durum kolayhkla goriilebi-
lir. Her iki durumda da iirun cis- 1 ,2-siklopentandioldiir. (fits- 1 ,2-SiklopentandioI bir me-
zo bile§igidir.)

. . „ soguk

+ MnO,r — *->

B

H/

\

/

Mn

/

\

O

o-J

OH

OH

«\s-l,2-Siklop£ntandiol

I bir nu- 7.0 hilciifji i

+ OsOj

cw-l,2-Siklopentandiol
(bir ipe/o bilesigi)

Sin hidroksillemede kullanilan iki reaktiften osmiyum tetraoksit daha yiiksek verim-
lidir. Bununla birliktc. osmiyum tetraoksit oldukca zehirlidir ve 50k pahahdir. Bu ne-
denle gelistirilen yontemler OsO/iin bir ortak yiikseitgeyiciyie birlikte katalizor olarak
kullamlmasina imkan verir.* Potasyum permanganat 50k gu?lu bir yiikseltgeyici mad-
dedir ve Altboliim 8. 1 1 'de gorecegimiz gibi, glikoliin daha ileri yiikseltgenmesine ko-
layhkla neden olahilir. Tepkimeyi yalniz hidroksillemeyle smirlamak cogunlukla zordur.
fakat genellikle soguk, seyreltik ve bazik potasyum permanganat cozeltilerinin kullanil-
masi denenir. Oyle olmasina ragmen, uriinlerm verimi bazen cok du§uktiir.

* Osmiyum tetraoksit ve kiral ligandlar kullanarak 1 .2-diol olusumu icin bir enanliyosegimli katalitik i§lem
a?iklanmi§tir. (Bkz. Carey, E. I; Noe, M. C, ve arkadasjari, /. Am. Chem. Sac, 1996, 118, 319-329 ve
Nelson, D. W.; Sharpless, K. B.. ve arkadaslan. J. Am. Chem. Soc. 1997. 119, 1840-1858.)

346 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Problem 8. 1 5 ^* Bir alkenden ba§layarak a§agidakilerden her birinin sentezini tasarlayiniz:

CH3 CH 2 CH 3

/\J^QH / -f > OH

(a)[ m\ I (c) \ .>!

\^|*QH ^pOH H OH

CH 3 H

(ve enantiyomeri ) (ve enantiyomeri)

Problem 8.16

>" A§agidaki olaylan aciklayiniz: (a) (Z)-2-B(itenin piridin icerisindeki Os0 4 ve son-
ra NaHS0 3 ile etkile§tirilmesi optikce aktif olmayan ve enantiyomerlerine yanla-
mayan bir diol verir. (b) (£)-2-Biitenin Os0 4 ve sonra NaHSO, ile etkiles.tirilmesi
optikge aktif olmayan fakat enantiyomerlerine yanlabilen bir diol verir.

8.1 I ALKENLERIN YUKSELTGEMELI BOLUNMESi

Monostibstittie karbon atomlu alkenler sicak bazik permanganat qozeltileriyle yiikselt-
generek karboksilik asitlerin tuzlarina boliinurler. Bu tepkimeyi, cis- veya trans-2-bu-
tenin her ikisinin de yiikseltgenerek iki mol asetat iyonuna bolilnmesiyle gosterebiliriz.
Bu tepkimede ara iiriin bir glikol olabilir ve bu da karbon-karbon bagmin boliinmesiy-
le daha ileri bir yiikseltgenmeye ugrar.

CH 3 CH=

=CHCH,

KMnQ 4 , OH-,H,Q

,0

* 2 CH,C

\

-E-* 2 CH,C

O

O- OH

(cis veya trans) Asetat iyonu Asetik asit

Yiikseltgenme tamamlandiktan sonra kansimin asitlendirilmesi 2-biitenin her bir molii
bagina iki mol asetik asit olus.turur.

Herhangi bir 1-alken molekiiliinde, uctaki CH 2 grubu, sicak permanganat cozeltisiy-
le tamamen karbondioksit ve suya yiikseltgenir. Bir ikiJi bagdaki disiibstitiie bir karbon

\

atomu, bir ketonun C=0 grubuna dbnii§ur (Altboliim 2.10).

/
CH,

(I) KMnOj.OH"

CH,

CH 3 CH. 2 C=

=CH,

(2) H,0"

-*-CH,CH,C=0 + Q=C=0 + H,0

Alkenlerin yiikseltgemeli bbliinmesi, bir alken zinciri veya halkasindaki ikili bagin
yerinin belirlenmesinde kullamlmaktadir. Muhakemeye yonelik bu i§lem, bizim geriye
doniik sentetik analizde yaptigimiz gibi, geriye dogru dii§unmemizi gerektirir. Burada,
iiriinden cikarak, bu iiriinleri verebilen reaktanta dogru geriye gitmemiz gerekir. A§agi-
daki orneklerle, bunun nasil yapilabildigini gbrebiliriz:

Ornek Problem

C 8 H [6 kapah formiiliine sahip bilinmeyen bir alkenin sicak bazik permanganat cbzel-
tisiyle yukseltgendiginde bir tig karbonlu karboksilik asit (propanoik asit) ve bir bes,
karbonlu karboksilik asit (pentanoik asit) verdigi bulunmu§tur. Bu alkenin yapisi na-
sildir? o O

C B H

(l)KMn0 4 ,H,0,
OH", isi

16 (2) H,0 +

► CH 3 CH 2 C— OH + HO— CCH 2 CH 2 CH 2 CH 3
Propanoik asit Pentanoik asit

8.1 1 Alkenlerin YUkseltgemeli Bdliinmesi 347

Cevap: Ytikseltgemeli boliinme a§agidaki gibi meydana gelmelidir ve bilinmeyen alken de
cis- veya rrans-3-okten olmahdir.
Boliinme burada

/

(1) KMn0 4 , H 2 0, ° 9

,CH+CHCH ; CH,CH,CH, p) „"":"' » CH,CH 2 C— OH + HO— CCH 2 CH 2 CH 2 CH,

Bilinmeyen alken

(cis- ya da trans-3-okten)

Ornek Problem

C 7 H 12 kapah formuliine sahip bilinmeyen bir alken, sicak bazik Kmn0 4 cozeltisiyle
yiikseltgendiginde, asitlendirildikten sonra, yalmz a§agtdaki iirunii vermektedir:

O O

(UKMnO^HA II ||

C^Hjj ^^ ► CH 3 CCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C— OH

Cevap: Uriin reaktantla aym sayida karbon atomu iferdiginden, akla yatkin tek afik-
lama, reaktantin bir halkada bulunan bir ikili baga sahip oldugudur. Bu ikili bagin
ytikseltgemeli boliinmesi halka acilmasina yol afar.

apiT

LH 3 (1) KMn0 4 ,H 2 0,
(2) °" ;' S1 ► CH3CCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C-OH

Bilinmeyen aiken
(1-metilsikloheksen)

8.1 IA Alkenlerin Ozonlanmasi

Bir alkenin ikili baginin yerinin belirlenmesi icin daha 50k kullanilan bir yontem ozon
(Oj) kullanimim igerir. Ozon, alkenlerle sjddetlice tepkimeye girerek, ba§langiq ozo-
nurleri olarak adlandinlan kararsiz bile§ikleri olusturur ki bu molekliller de kendiligin-
den (ve genellikle gtiriiltiilii bir bicimde) cevrilmeye ugxayarak ozoniirler olarak bilinen
bilegikleri verirler.

: Tepkime i?in Bir Mekanizma

Bir Alkenden Ozonur Olufumu

^C=C^ — ► — C-pC ► ^C^ + ^C^

7? [^ V//\ I II

J \ ; Oi >0: : 0= +

<T ^ :0

'.' Basjangic n/ouuiu

Ozon, alfcene katilarak bir Ba^Iangi? ozonurii parcalari

baslan«i$ ozoniirii olusinriir.

e ^ / :c x c

Ozoniir
Bu parcalar veniden birleserek nzoniiru olusturur.

348 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Bu 9evrilme tepkimesinde, ba§langic ozoniiriin etkin parcalara aynsngi ve bu parcala-
nn da yeniden birle§erek ozonlirii olusturdugu dusuntilmektedir.

Ozoniirler, kendiliklerinden. 50k kararsiz biles,iklerdir ve dii^iik molekiil kiitleli ozo-
niirler cogu kez cok §iddetli patlarlar. Bu ozellikten dolayi, bunlar genellikle izole edil-
mezler, fakat cinko ve asetik asit (HOAc) He etkilestirilerek dogrudan indirgenirler. Bu
indirgerne iirtinleri, guvenli bir sekilde izole edilebilen ve yapdan belirlencbilen karbo-
nil bilesikleridir (ya aldehitler ya da ketonlardir, bkz, AltbolUm 2.10).

\ /°\ / HOAc \ .. .. /

C C + Zn ► C=0 + 0=C + Zn(HOAc),

/\ /\ / - - \

= — 0:

Ozoniir Aldehitler ve/veya

ketunlar

Ozonlama isjcmini, karbon-karbon ikili baginin a§agidaki sekilde parcalanmasi icin

cinko ve asetik asitle indirgerne izler.

R R" R R"

\ ' / (I) O s ,CH,CI,. -7S°C X _ _ /

/ G + C x 717^5X7 ► /"=o + o=c x

R' H R' H

Ikili baga bagh bulunan bir — H'nin, permanganatla yiikseltgemede oldugu gibi — OH'ye
yiikseitgenmedigine dikkat ediniz. Asagidaki ornekleri, bu siirecin tamaminin bir gos-
terimi olarak gozoniine ahniz.

CH, CH, O

I I

I /■ (1) O v CH,C1,. -78°C II

CH,c4=CHCH, -T^-^7: ► CH 3 C=0 + CH,CH

(2) Zn/HOAc

2-Metil-2-biiten Aseton Asetaldehit

CH, CH, O

(II 3 .CH,C1,. -78°C ! '

CH,CH— CH=CH, (2)Zn/H0Ac ' * CH3CH— CH+ HCH

3-Metil-l-biiten tzobiitiralclehit Formaldehil

Problem 8.17 ^ Ozon ve daha sonra cinko ve asetik asitle etkilestirildiginde a§agidaki Uriinleri ve-
rebilecek olan alkenlerin yapilarim yazmiz.

(a) CH 3 COCH, ve CH,CH(CH 3 )CHO

(b) Yalniz CH,CH,CHO (bir mol alkenden 2 mol oiusur)

c) >=0 ve HCHO

8.12 ALKJNLERE BROM VE KLOR KATILMASI

Alkinler de alkenlerin yaptiklan gibi klor ve broma kar^i ayni tlir tepkimeleri verirler:
Alkinler de katilma tepkimesi verirler. Bununla birlikte, alkinlerle olan katilmalar. et-
kilestirdigimiz halojenin mol sayisina bagh olarak bir veya iki defa gerceklesebilir.

* l' I r

Br, \ /fir, I J

— c=c— 7^r> c=c t#> — c— c—

CO, v v CC1 4 1 1

Br ' '

Dr Br Br

Dibromoalken Tetrabromoalkan

8.13 Alkinlere Hidrojen Halojeniir Katilmasi 349

ci 9 V

— ci, ^ \ _ / CI, ^ I

~c=c— ca ^ C C ca ^ — C C
ci L J

Cl CI
Diklnroalken Tetrakloroalkan

Bir dihaloalkenin elde edilmesi basitce bir esdeger mol halojenin katilmasiylamiimkun-
diir.

CH^CHXH.CHX = CCH,OH Br ; (lmo " » CrLCH^CH.CBr = CBrCH,OH

■ ~ * - " CC1 4 3 2 2 2 1

°° c (%80)

Klor ve bromun alkinlere katilmasmin cogu anti katilmadir ve franj-dihaloalkenleri ohi§-
tururlar. Ornegin, bromun asetilendikarboksilik asite katilmasi, %70 verimle trans- izo-
mer verir.

HO.C Br

Br, \ /

HO,C — C=C — CO,H— -*- C=C

Br CO-.H

Asetilendikarboksilik (%70)

asit

Alkenler, elektrofilik reaktiflerin (Br 2 , Cl 2 veya HC1 gibi) katilmalarina kar§i alkin- ■< Problem 8.18
lerden daha etkindirler. Alkinler ile bu elektrofilik reaktiflerin aynilarmin bir esde-
ger molil etkile§tirildiginde katilmayi "alken basamagmda" durdurmak kolaydir. Bu
durum mantiksiz gibi goriinmektedir, fakat oyle degildir. Bunu aciklayiniz.

8.13 Alkinlere Hidrojen Halojenur Katilmasi

Alkinler, kullamlan hidrojen halojentiriin bir veya iki esdeger mol olup olmadigina bag-
h olarak hidrojen kloriir ve hidrojen bromiirle tcpkime verirler ve haloalkenleri veya
ikiz dihalojeniirleri olustururlar. Her iki katilma da yer secimlidir ve Markovnikov
kurahni takip eder:

H

H X

-c=c — ^-*- c=c -?*-» — c— c—

/ \ II

H X

X

Halualkan ife-Dihalojeniir

Hidrojen halojeniirun hidrojen atomu, en fazla hidrojen atomu bukinduran karbon ato-
muna baglanir. Ornegin. 1-heksin bir esdeger mol hidrojen bromiirle yavasga tepkime-
ye girerek 2-bromo-l-heksen ve iki esdeger mol hidrojen bromiirle 2,2-dibromoheksan
olusturur.

Br
HBr HBr

C 4 H,C=CH ► C 4 H,— C=CH, ► C 4 H t — C— CH,

Br Br

2-Bromo-l-heksen 2,2-Dibromoheksan

Bir alkine HBr katilmasi, sulu hidrojen bromtir yerine asetil bromiir (CH,COBr) ve
alumina kullamlarak daha kolay gerceklestirilebilir. Bir HBr kaynagi olarak davranan
asetil bromiir, aluminayla tepkimeye girerek HBr'yi olusturur. Kansimda aluminanin

350 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

varhgi tepkimenin hizini arttinr ( Altboliim 8.2). Ornegin, bu ybntem kullanilarak 1-hep-

tin iyi bir verimle 2-bromo-l-heptine donti§turiilebilir.

Br

5 " CF^COBr/alumma / z

CH 2 { ^ C H

(%82)
Tepkime kansiminda peroksitler bulundugunda hidrojen bromiiriin alkinlere katil-
masi anti-Markovnikov katilmasi seklinde ger^eklegir. Bu tepkimeler serbest radikal me-
kanizmasi iizerinde yuriir (Altboliim 10.9).

CH 3 CH,CH,CH 2 C =CH J™^ » CH 3 CH 1 CH 2 CH 2 CH=CHBr

(%74)
Alkinlere su katilmasi, ketonlann sentezinde bir yontem olarak, Altboliim 16.5 'te tarti-
§ilmistir.

8.14 ALKJNLERJN YUKSELTGEMELI BOLUNMESI

Alkinlerin, ozon veyabazik potasyum permanganatlaetkilestirilnnesi karbon-karbon Uc-

lu bagimn kmlmasina neden olur. Burada olusan Qriinler karboksilik asitlerdir:

(DO,
R — C= C— R ► RCO,H + R'CO,H

(2) HOAc

veya

(DKMn0 4 . OH"
R — C = C — R — — ► RCO,H + R'C0 2 H

Problem 8.19 ^" A ve B alkinleri, C S H, 4 molekul fonnulune sahiptir, Bilesik A veya B. bir metal ka-
taiizor varhginda asm hidrojenle etkilestirilirse oktan olusur. Bir C bilesjginin
(C 8 H 12 ) de benzer §ekilde etkilestirilmesi C s H| fi formiiliine sahip bir tiriin verir. Al-
kin A'mn once ozon ve daha sonra asetik asitle etkile§tirilmesi tek bir iiriin,
CH 3 CH 2 CH 2 C0 2 H olu§turur. Alkin C'nin de once ozon ve daha sonra suyla etki-
lestirilmesi yine tek bir iiriin, H0 2 C(CH,) 6 CO,H verir. B bile§iginin IR spekturu-
munda ~3300cm _1 'de bir sogurmasi vardir. A, B ve C bilesjkleri nelerdir?

8. I 5 SENTETiK STRATEjiLERiN YENJDEN
G6ZDEN GE^IRiLMESi

Bir sentezin planlanmasinda, birbiriyle ilgisi olan dort durumu goz oniine almahyiz:

1. Karbon iskeletinin olu§turulmasi 3. Konum kimyasinin kontrolii

2. Fonksiyonel gruplannin birbirine doniisjiiriilmesi 4. Stereokimyamn kontrolii
Daha onceki kisimlarda, sentetik stratejilerin ilk ikisi hakkinda bazi deneyimler edin-

mistiniz. Altboliim 4.20'de, geriye dogru sentetik analiz diisiincesi ve bu tiir diisuncenin
alkan ve sikloalkanlarm karbon iskeletlerinin yapisina nasil uygulandigiyla karsjilastimz.
Altboliim 6. 15'te ise, fonksiyonel gruplarin birbirine ddnii§umlerinin anlammi ve niik-
leofilik yer degistirme tepkimelerinin bu amacla nasil kullamldigini ogrendiniz. Diger
altboliimlerde de belki farkina varmadan, karbon iskeletlerini kurmak ve fonksiyonel grup-
lann birbirine dbnu§turtilmesini gergeklestirmek igin olan temel yontemleri bilgilerini-
ze eklemeye basladmiz. §u an, ogrendiginiz tiim tepkimeler icin, ozellikle bunlann
sentezlere uygulamalanm not etmek iizere bir kart dosyasi olusturmaya basjamanin tarn
zamanidir. Bu dosya, sizin Organik Sentezler icin Alet Takiminiz olacakttr.

8.15 Sentetik Stratejilerin Yeniden Gbzden Gegirilmesi 351

§imdi, bazi yeni orneklere bakacagiz ve sentezin bu dort asamasimn hepsini plani-
miza nasil ekleyecegimizi gorecegiz,

Iki veya daha az karbon atomlu bile§iklerden cikarak 2-bromobiitanin sentezini tasar-
lamamizi isteyen bir problemi ele aim. Bu sentez, gorecegimiz gibi, karbon iskeletinin
olusturulmasim, fonksiyonel gruplarin birbirine doniistUrulrnesini ve konum kitnyasinin
kontroliinii icerir.

Geriye dogru diisiinerek basjiyoruz. 2-Bromobiitam hazirlamanin bir yolu, 1-biitene
hidrojen bromiir katmaktir. Bu fonksiyonel gruplarin birbirine donusiimiiniin konum kim-
yasi Markovnikov katilmasi olmahdir.

Geriye Dogru Sentetik A naliz

CH,CH,CHCH, => CH 3 CH,CH=CH, + H— Br Markovnikov
3 3 " ' katilmasi

Br

Sentez

peroksil

CH 3 CH a CH=CH, + HBr ypk » CH,CH,

► CH^CH^CHCH,

Br

Hatuiatma: Acik ok, hedeflenen molekiilii baslangic maddeleriyle iliskilendiren ge-
riye dogru sentez i§lemini gostermek icin kullamlan bir semboldiir.

Hedeflenen molekul ^^ oncii maddeler

Daha sonra, karbon iskeletini iki veya daha az karbon atomlu bilesiklerden yapma-
miz gerektigini akilda tutarak, 1-btitenin sentezi icin bir yol dusunmeyi deneriz.

Geriye D ogru Sentetik Analiz

CH 3 CH 2 CH = CH 2 => CH 3 CH,C=C— H + H,
CH 3 CH 2 C=CH ==£ CH 3 CH 2 Br + NaC^CH
NaC^CH => HC=CH + NaNH,

Sentez

HC^C— H + Na + NH 2 _ > WC=C ■ ~Na +

siviNH,

CH 3 CH 2 ^Br + Na + - = C=CH — -— r* CH 3 CH\C=CH

£ tsj -33°C

CH,CH 2 C=CH + H 2 N '' B tP " 2 ' » CH 3 CH,CH=CH 2

Geriye dogru sentetik analize bir yaklasim, geriye dontik sentetik bir adimi, bag-
lardan birinin "kopmasi" olarak diisiinmektir (Altbolum 4.20A).* Ornegin, yuka-
ndaki sentezde onemli bir basamak, yeni bir karbon-karbon baginm olustugu
basamaktir. Bu, geriye dogru sentetik olarak asagidaki sekilde gosterilebilir:

Pi >

CH 3 CH, — C=CH=> CH 3 CH 2 + :C=CH

* Bu yakla§imin oldukfa aynntili bir uygulamasi icin a§agida verilenleri okuyabilirsiniz: Warren S.
Organic Synthesis, The Disconnection Approach; New York, 1982, ve Warren, S„ Workbook for Organic
Synthesis. The Disconnection Approach: Wiley: New York, 1982.

352 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Bu aynlmanin pargalari, bir etil katyonu ve bir etiniir anyonudur. Bu parcalar. efler
olarak adlandinlir. Bu eskri gormek. a§agidaki sonuglara ulasmamiza yardimci olur.
"Teorik olarak, bir etil katyonuyla bir etinur anyonunu birle§tirerek 1-biitin molektl-
lunii sentezleyebiliriz." Bununla birlikte, karbokatyonlann ve karbanyonlann labora-
tuvar dolaplanmizda, §iselerde bulunmadtgim da biliyomz. ihtiyac duydugumuz sey,
bu esjerin sentetik egdegerleridir. Bir etinur iyonunun sentelik e§degeri sodyum eti-
nurdur, ciinkii sodyum etinur bir etiniir iyonu (ve bir sodyum katyonu) ijerir. Bir etil
katyonun sentetik e^degeriyse etil bromurdiir. Bunun dogrulugunu anlamak icin asa-
gidakiler gibi mantik yuriituriiz: Eger, etii bromiir bu - S N 1 tepkimesiyle etkile^seydi,
bu tepkimede bir etil katyonu ve bir bromiir iyonu olusurdu. Bununla birlikte. etil bro-
miirun, birincil halojeniir oldugundan, S N 1 tepkimesiyle tepkimeye gormesinin miiin-
kiin olmadigini biliyoruz. Etil bromiir, sodyum etinur gibi kuvvetli bir niikleofille S K 2
tepkimesi verir ve bu tepkimede olusan iiriin, bir etil katyonunun sodyum etiniirle tep-
kimesinde elde edilen uriinle aymdir. Bu nedenle, bu tepkimede etil bromiir, bir etil
katyonunun sentetik ejdegeri olarak isjev goriir.

Stereokimyasa! kontrol gerektiren bir sentezi diger bir ornek olarak ele alahm: Iki
veya daha az karbon atomlu bilesjklerden, enantiyomerik 2,3-biitandiollerin, (2R3R) 2,3-
biitandiol ve ^S^S^.S-butandioliin sentezi.

Burada (Problem 8.16'yi hatirlayin), bu enantiyomerlere ulasmada son basamagtn
frani-2-biitenin sin-hidroksillenmesi oldugunu gofiiriiz.

Geriye Dogru Sentetik Analiz

H

CH 3

HOv f > H

C

CH,

-OH

,C„
CH/V
H

OH

(R,R)
Enantiyomerik 2,3-biitandioller

Alkenin

CH 3
H^ ! >OH

C

CH,

her iki
yiiziinde sin
"„ TT hidroksLUeme

HO^VCH,

H

(S,S)

HCH,

V

c

II
c

A

HjCH

trans-2-
Biiten

Sentez

HCH,

V

c

H 3 CH
fran.s-2-Buteii

HO

111 OsO.

12) NaHSO,, H,() '

CH 3

¥T k >OH
CH,

H,

CH,

•4>

OH

HO^i^H

CH 3

(S.S)

(R,R)
Enantiyomerik 2,3-biitandioller

Bu tepkime stereoozgudiir ve istenilen enantiyomerik 2,3-biitandiollerin bir rasemik ya-
pisini olu§turur.

8.15 Sentetik Stratejilerin Yeniden Gozden Gecirilmesi 353

Daha sonra tra ns-2-butenin sentezi; sivi amonyak i^erisinde metalik lityumla 2-bu-
tinin etkilestirilmesiyle gergeklegtirilebilir. Bu tepkime yardimiyla hidrojenin anti katil-
masi bize ihtiyac duydugumuz trans iirunii verir. Bu tepkime, stereosecimli tepkimenin
bir ornegidir. Bir stereose9imli tepkime, reaktifin kiral olmasimn gerekmedigi (bir al-
kinin kullanildigi durumdaki gibi), fakat tepkimede uriiniin bir stereoizomerik seklinin
(veya mUmkiin olanlann arasindan stereoizomerlerin belirli bir alt serisinin) ya tek ya
da baskin olarak olustugu tepkimedir. Stereosecimli ve stereoozgu tepkimeler arasinda-
ki farka dikkat ediniz. Stereoozgu bir tepkime, reaktantm belirli bir stereoizomerik sek-
li kullanildiginda. uriinun bir stereoizomerini tek olarak ya da baskin olarak olu§turan
tepkimedir. (Biitiin stereoozgii tepkimeler stereosecimlidir. fakat tersi genellikle dogru
degildir.)

Geriye Dogru Sentetik Analiz
HCH,

V

c

Sentez

H,CH
fraHs-2-Biiten

CH,

i

C

I
CH,

2-Biitin

=>

katilma

IliLi.EiNH,

<2i NHjCI
Hj'nin ami
kalilmasi

+

CH,

I
C

III

c

I

CH 3
2-Biitin

C

II

c

A

H 3 C H
trans-2-Buten

H,

Son olarak, propinden, oncelikle propinin sodyum propiniire donii§turLilmesi ve ar-
dindan sodyum propiniiriin metil iyodiirle alkillenmesiyle 2-biitini sentezleyebiliriz.

Geriye Dogru Sentetik Analiz

Cft,— C=C-fCHj.

CH 3 — C=C:-Na+

w CH a — C=C J "Na 4 + CH,— I

CH,— C=C— H +NaNH 2

Sentez

CH-C^C-H ^""^% sg

(2) (_-H,I

Son olarak, elinden propini sentezleyebiliriz:

Geriye Dogru Sentetik Analiz

H— C=C-K'H, => H— C=0"Na + 4- CH,— I
Sentez

H-C-C-H U.N.NH^.v.NH^
(2) CHJ

*

imyasi

Kolesteroliin Biyosentezi: Dogadaki Miikemmel
ve Bildik Tepkimeler

J\ol

jlesterol; kortizon, estradiol ve testosteronun biyokimyasal ba§langic maddesidir.
Ger9ekte kolesterol, vticuttaki steroid hormonlannin tamamimn ve safra asitlerinin kay-
nagidir (Altbolum 23.4). Kolesteroliin biyosentezi, biyokimyada bilinen bir 90k giizel
ve ilgi cekici metabolik doniisiimiin bazilanm icerir. Bu sentez, enzimlerin sentetik iis-
tunlugiiniin ilk ornegidir ve organik kimya cah§malan sirasinda gozden kacinlmama-
si gereken bir biyokimyasal ba§andir.

Bizim cahsmalanmiz, kolesteroliin son halkah olmayan ba§langic maddesi olan sku-
alen noktasinda kolesteroliin biyosentezine katilacaktir. Skualen, 30 karbona sahip dog-
rusal bir polialken zincirinden olu§mustur. Skualenden elde edilen ilk halkah baslangic
maddesi lanosteroldiir ve bir dizi olaganustii enzim katalizli katilma tepkimesi ve dbrt
birlesik halka ve yedi stereomerkez olusmran cevrilmelerle olusur. Teorik olarak, lanos-
teroliin iskeletine sahip bir yapi icin 2?(veya 128) stereoizomer mumkundiir, fakat bu
enzimatik tepkime yalmzca tek bir stereoizomer olusturur. Bu tepkimeleri §imdi aynn-
tili olarak inceleyecegiz. Burada kapsanan molekuller karmas.ik olsalar da, organik kim-
ya cali§malannizda heniiz ogrendiginiz seyler arasinda olduklanndan, onlann
biyosentezlerinin arkasinda, kolayca farkedilebilen kimyasal ilkeleri bulacaksimz.

H 3 C CH 3

Skualen

Lanosterol

/

Kolesterol
Skualenin Polialken Halkalanmasiyla Lanosterol Olufturulmasi

Skualenden lanosterole olan donilsiimlerin olaganustii dizisi, skualenin 2,3-iMli ba-
ginin, (3S>2,3-oksidoskualeni [2,3-epoksit de denir (bir epoksit, Uc uyeli halkah bir eter-
dir, bkz. Altbolum 11.18)] olusturmak iizere enzimatik yiikseltgenmesiyle baslar. Bu

354

noktada, alkene, tig boyutlu olarak diiftinuldugunde sandalye -kayik- sandalye konfor-
masyonu olarak adlandmlan konformasyonel §ekiller iizerinden ilerleyen bir seri katd-
ma tepkimesi ba§lar (a§agidaki gemaya bakiniz). (35')-2,3-oksidoskuaIenin, skualen
oksidosiklazla protonlanmasi oksijene formal bir pozitif yiik kazandinr ve onu iyi bir
aynlan grup haline dbnii§tiirur. Bu proton] anrm§ epoksit, itctincul karbonda (C 2 ) elekt-
ron eksikligine neden olur (bir iiciinciil karbokatyona benzeterek) ve C 2 , skualen zinci-
rindeki C 6 ve C 7 arasindaki ikili baga bir elektrofil olarak etkiyerek bir katdma tepkimesi
verir. Bu alken, epoksitin ucilnctil karbonuna atak yaptigindan C 6 'da diger bir iiciincul
karbokatyon olu§maya ba§lar. Bu da sonraki ikili bag tarafindan ataga ugrar ve as.agida
gbsterilen eksosiklik iiciincul karbokatyonla sonuclanrncaya kadar buna benzer sekilde
iki Uave alken katilmasi daha (asagiya bakimz) olur. Bu ara iiriin, protosteril katyonu
olarak adlandinhr.

Skualen

Protosteril katyonu

£ali§ma Problem i ^ Alkene olan katilmalann tiimii, lanosteroliin olu§umuna yol acan halka kapanmasi

tepkimesi haric, ozellik olarak, genellikle Markovnikov kuralma gore yiirudii. 2,3-
Oksidoskualenin halka kapanmasi sirasmda hangi alken katilmasi basamagi bir an-
ti Markovnikov katilmasi seklinde meydana gelir? (Alkeni ve 2,3-oksidoskualen
zinciri boyunca numaralanna gore, elektrofil ik karbonlan belirleyiniz.) Eger bir Mar-
kovnikov katilmasi yerine anti-Markovnikov katilmasi meydana gelseydi 2,3-oksi-
doskualenin halka kapanmasindan, protosteril katyonu yerine hangi halka yapisi
olu§urdu? Konformasyonel yapilan veya basit bag— cizgi formulii kullanarak yapi-
smi gosteriniz.

1,2-Metaniir ve 1,2-Hidriir Qevrilmelerinin Bir Serisini t$eren Bir Ayrilma Tepki-
mesi

Lanosterol biyosentezinin sonraki safhasi (hala skualen oksidosiklazin kontrolil al-
tmda) ilk kisim kadar garpicidir ve yine kimyasal mantigin ilkeleriyle olan uyumunu

£ergeve igindeki konu sayfa 356' da devam ediyor.

355

siirdiirmektedir. Burada kapsanan d6nu§umler. bir sen gocme (karbokatyon fevrilmelc-
ri) ve bunu izleyen bir alken olu§turmak tizere bir proton aynlmasidir. Bu isjemler,
C17'de pozitif yiik olujumuna yol a9an, C17'den C18'e (stereoitler icirt olan standart
numaralar kullamlarak, bkz. AltbolLim 23.4) 1,2-hidriir gociiyle ba§lar. C17'de pozitif
yiikiin olttftBftU, C13'ten C17'ye diger bir hidrur g09Uyle birlikte CI 4 'ten C13'e ve
C8'den C14'e metaniir gocmelerini kolay]as,tmr. Sonu^ta, C9'dan bir protonun enzima-
tik aynlmasi, skualen oksidoksiklaz tepkimesinin kararh llriinu olan lanosterolun olu-
§umuna yol acan C8-C9 ikili bagmi olu§turur.

B:-^ CH,

HO.

Lanoslerol

Kolesterol olusumunda geri kalan basamaklar. 19 yiikseltgenme indirgenme basamagi
iizerinden tic karbon alomunun kaybini icerir, fakat biz onlari burada tarti§mayacagiz.

HO

1 9 basamak

HO

Lanosterol Kolesterol

Bu miikemmel donti§iimler. dogada organik kimyanin guzelligini gostermektedir.
Gorebileceginiz gibi, biyosentetik tepkimeler, klasik organik kimyada ogrendiginiz tep-
kime yollanyla ve ayni temel ilkelere gore meydana gelir. Biyokimyada, asit-baz tepki-
meleri, niikleofiller, elektrofiller, aynlan gruplar ve cevrilmeler vb. vardir. Altbolum 6. 15 'te
"Biyolojik Metillemenin Kimyasi" bashgi altmda biyolojik aminleri ve S-adenosilmeti-
yonini iceren biyosentetik nukleofilik yer degiijtirme tepkimelerinin bir ornegini gordlik.
Burada kolesteroliin biyosentezinde, karbokatyonlann, elektrofillerin, alkenlerin katilma
tepkimelerinin ve iskelette meydana gelen sevrilmelerin dogadaki kullanimlanni gorduk.
Bu iglemlerin tamami, son zamanlarda ogrendiginiz tepkimelerin benzerleridir.

356

Anahtar Terimler ve Kavramlar 357

* Ornek Problem

fo/t Basamakh Bir Stereoozgu Sentezin Agiklanmasi

tki veya daha az karbonlu bilesjklerden ba§layarak, njezo-3,4-dibromoheksanin bir ste-
reoozgii sentezini tasarlayimz.

Cevap:

(^bziime, uriinden geriye dogru giderek baslanz. Bir alkene brorn katilmasi, stereo-
ozgu olarak antidir. Bundan dolayi, rrans-3-heksene brom katilmasi, mezo-3,4-dibrom-
heksani verecektir:

H CH 2 CH 3 \ F^H 3 £H 2 CH 3 £H 2 CH 3 CH 2 CH 3

Y ' r J!L ^K Br ^H Br V?>H R * Br

C BF! Nr+^U f I = 1

veya(b) pi ,-. ^

| ^* Br-

A »^\ H /^Br Br^i^H Br' C H

CH 3 CH 2 H CH 3 CH 2 H CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 2 CH 3

(a) yoluyla (b) yoluyla

frans-3-Heksen <^^^mmm—^—^^^^m^m~m*j~mm^—^—^—m^m^^^—d

mezo-3,4-Dibromoheksan

3-Hekseni, stereose9imli bir yolla, 3-heksini sivi amonyak icerisinde lityumla indirge-
yerek elde edebiliriz (Altboliim 7. 15B). Katilma yine antidir.

f

jjj (DLLEtNH 5

HI (2) NH 4 C1 ^

/ \

Et

Et H

3-Heksin (rans-3-Heksen

3-Heksin, asetilen ve etilbromiirden, baz olarak sodyum arnit kullanilarak ard arda ya-
pilan alkillemelerle elde edilebilir.

H-C^C-H <»M» m »»™ N % CH 3 CH 2 C=CH WNaNH^mNH^ CH CH ^cc^ch

(2)CH,CH 2 Br 3 2 (2) CH,CH,Br " 2 2 3

ORAR)- ve (SS^SJ-Dibromoheksenin bir rasemik seklini sentezlemek ifin ornek •< Problem 8.20
problemde verilen iskmleri nasil degi§tirirdiniz?

Terimler ve Kavramlar

Elektrofil Altboliim 8.1 Stereoozgu tepkime Altboliim 8.7A

Katilma tepkisi Altbolumler 8.1-8.9, 8.12, 8.13 Stereose^iirili tepkime Altboliim 8.15

Markovnikov kurali Altbolumler 8.2, 8.13 Halohidrin Altboliim 8.8

Anti Markovnikov katilmasi Altbolumler 8.2D, 8.13 Karbenler Altboliim 8.9

Yer secimli tepkime Altbolumler 8.2C, 8.13 sin-Hidroksilleme Altboliim 8.10A

Su katilmasi Altboliim 8.5 Ozonlama Altbolumler 8.11 A, 8.14

Bromonyum iyonu Altboliim 8.6A Yiikseltgemeli boliinme Altbolumler 8.11, 8.14

358 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

Anahtar Tepkimelerin Ozeti

■

Alkenlerin Katilma Tepkimelerinin Ozeti

Alkenlerin, ogrendigimiz katilma tepkimelerinin stereokimyasi ve yer ozgiiliigii (uygun
oldugu yerde) a§agidaki §ekilde ozetlenmi§tir. Burada ba§langi£ alkeni olarak 1-metil-
siklopenten kullamlmi§tir.

Bir organik substrat olarak 1-metilsik-
lopenten ttirii alkenlerin katilma tep-
kimelerinin bir ozeti. "■"■ isardi ile
gosterilen bag, grubun stereokimyasimn
belirsiz oldugu anlamindadir. Oruniin
kiral oldugu turn dummlarda rasemik
lekiller okissa bile, kisa olmasi iciti,
liriiiiiin yalniz bir enantiyomerik yapisi
g6sterilmi$tir.

H 2 /Pt, Ni, veya Pd

Sin katilma

HX (X=C1, Br, I, veya OS0 3 H)

We H/ C«

Markovnikov katilmasi

HBr, ROOR

anti-Markovnikov katilmasi

H a O + /H 2

Markovnikov katilmasi

X 2 CX = CI, Br)

Anti katilma

X 2 /H 2

Anti katilma, Markovnikov
kuralini izler

CH 2 I 2 /Zn(Cu) (veya
diger ko§ullar)

Sin katilma

Soguk sey. KMn0 4 veya

(DOs0 4 (2)NaHS0 3
Sin katilma

(1) KMn0 4 , OH", veya isi

(2) H 3 4

(l)0 3 (2)Zn/HOAc

Hidroj enleme

(Altboliimler 7.13 ve 7.14)

H

HX'in Iyonik Katilmasi

(Altboliimler 8.2 ve 8.3)

f™- yukari veya a§agi
anlamindadir)
I

HBr'nin Serbest Radikal
Katilmasi

(Altboliimler 8.2D ve 10.9)

Su Katilmasi
(Altboliimler 8.4A ve 8.5)

OH H

Halojenleme

x / (Altboliimler 8.6 ve 8.7)

Halobidrin Olu^umu

x / (Altboliim 8.8)

OH

CH,

Karben katilmasi

(Altboliim8.9)

Sin Hidroksilleme

VMe H/ (Altboliim 8.10)

V- f

OH OH

Yukseltgemeli Bolunme

{Altboliim 8.11)

Ozonlama

(Altboliim 8. 11A)

Ek Problemler 359

Alkinlerin Katilma Tepkimelerinin Ozeti

Alkinlerin katilma tepkimeleri a§agidaki sekilde ozetlenmistir.

H,/Ni 2 B(P-2kat.) \ / R

— - — ► c=c

Sin katilma ■' "^

H H

R— C=C— R-

Li/NH 3 (veya RNH 2 ) R \ / H

Anti katilma S N „

H R

H 2 /Pt

Hidrojenleme

(Altboliim 7.15)

X 2 (bir esjdeger mol )

Anti katilma

HX (bir e§deger mol)

"*■ R— CH,— CH,— R

X C=Q ^•RCX 2 CX 2 R

/

\

R

(Altbolum 8.13)

R

Anti katilma

X

^ o x — p- KCH 2 OX 2 H (Altbolum 8.14)
H R

O

O

(1) 3 (2) HOAc veya II
7> RCOH + HOCR

(1) KMn0 4 , OH" (2) H 4

Alkinlerin katilma tepkimelerinin bir ozeti.

Yiikseltgennve

(Altboliim 8.15)

8.21 1-Biiten a§agidaki reaktiflerin her biriyle tepkimeye girdiginde olu§an uriiniin ^K PROBLEMLER

yapi fbrmiillerini yaziniz:

(h) CC1 4 icerisinde Br 2 , sonra aseton icerisinde KI

(i) H,0 icerisinde Br,

(j) Alumina varhginda HC1

(k) Soguk derisjk KMn0 4 , OH'

(I) O3, sonra Zn, HOAc

(m) Os0 4 , sonra NaHSO,/H 2

(f) Alumina varhginda HBr (n) KMn0 4 , OH", isi, sonra H 3 (

(g) CCI4 icerisinde Br 3

(a) HI

(b) H 2 , Pt 1^

(c) Sey. H 2 S0 4 , ilik

(d) Soguk derisjk H 2 S0 4

(e) Soguk derisik H,S0 4 ,
sonra H,0 ve isi

8.22 1-Buten yerine siklohekseni kullanarak problem 8.21 ' i tekrarlayiniz.

* Yildtzla i§aretlenmi§ problemler "coziilmesi daha zor olan problemler" dir.

360 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

8.23 1-Biitinin a§agidakilerin her biriyle olan tepkimesinden olusmasim beklediginiz
iirunlerin yapisini yaziniz.

(a) Bir esdeger mol Br,

(b) Alumina varhginda bir esdeger mol HBr

(c) Alumina varhginda iki esdeger mol HBr

(d) H 2 (asin)/Pt

(e) H,, Ni 2 B (P-2)

(f) Sivi NH, icerisinde NaNH,, sonra CH,I

(g) Sivi NH 3 icerisinde NaNH,, sonra {CH 3 ),CBr

8.24 2-Biitinin a§agidakilerden her biriyle olan tepkimesinden (eger tepkime verirse)
olusmasim beklediginiz iiriinlerin yapisini yaziniz.

(a) Alumina varhginda bir esdeger mol HBr

(b) Alumina varhginda iki e§deger mol HBr

(c) Bir esdeger mol Br 2

(d) Iki esdeger mol Br :

(e) H,, Ni 2 B(P-2)

(f) Alumina varhginda bir esdeger mol HC1

(g) Li/sivi NH,
(h) H, (a§m)/Pt

(i) Iki esdeger mol H 2 , Pt
(j) KMn0 4 , OH, sonra H,CT
(k) 0„ HOAc
(I) NaNH,, sivi NH,

8.25 1-Biitinin, asagidakilerin her birinden nasil sentezlenebilecegini gosteriniz.

(a) 1-Biiten (c) 1 -Kloro- 1 -biiten (e) Etin ve etil bromiir

(b) 1-KIorobiitan (d) 1,1-Diklorobutan

8.26 2-Metilpropenden (izobiitilen) baslayarak ve diger gerekli reaktifleri kullanarak
asagidakilerin her biri icin bir sentez tasarlayimz.

(a) (CH0.,COH (d) (CH,) 5 CF

(b) (CH3J3CCI (e) (CH,),C(OH)CH,Cl

(c) (CH,)CBr

8.27 Mum agacimn mumunda bulunan giizel kokulu bir bilesik olan mirsen C 10 H, 6 ka-
pali formuliine sahiptir ve hie iiclii bag icermedigi bilinmektedir, (a) Mirsenin
hidrojen eksikligi indeksi nedir? Mirsen, asm hidrojen ve bir platin katalizorle
etkilestiginde formiilii C m H,, olan bir A bilesigine doniismektedir. (b) Mirsen
kac halka icermektedir? (c) Kac tane ikili bag vardrr? A bilesiginin 2,6-dime-
Liloktan oldugu belirlenmistir. Mirsenin ozonlanmasi ve ardindan cinko ve ase-
tik: asitle etkilestirilmesiyle iki mol formal deh it (HCHO), bir mol aseton
(CH.COCH,) ve formiilii C 5 H ( ,0, olan uciincii bir B bilesigi olusur. (d) Mirsenin
yapi formlilu nedir? (e) B bilesiginin yapi formiilii nedir?

8.28 Propen, etanol icerisinde hidrojen kloriirle etkilegtirildiginde tepkimenin iiriinle-
rinden biri etil izopropil eterdir. Bu bilesjgin olu^umuna ili^kin, kabul edilebilir
bir mekanizma yaziniz.

8.29 2-Metil propen, propen ve eten birbirinden ayn tepkimelerle ayni kosullar altin-
da, yani ayni derisim ve sicakhkta HI ile tepkimeye sokuldugunda, 2-metilpro-
penin en hizh ve eterin ise en yavag etkilestigi saptanmistir. Bu bagil hizlar icin
bir aciklama yapimz.

Ek Problemler 361

8.30 Farnesen (asagida) elmalann kabugundaki muma benzeyen ortti maddesinde bu-
lunan bir maddedir. Farnesen. bir platin katalizor varhginda a§in hidrojenle tep-
kimeye sokuldugunda olusan bilesigin yapisini ve IUPAC adini beliiliniz.

Farnesen

8.31 Limonotu yaginin bir bile§eni olan geranial once ozon, sonra cinko ve suyla et-
kilestirildiginde olusan bilesiklerin yapi formiillerini yaziniz.

Geranial

8.32 Limonen, portakal ve limon yaginda bulunan bir bile§iktir. Limonen. asm hidro-
jen ve bir platin katalizorle etkilestirildiginde tepkimenin urunii l-izopropil-4-
metilsikloheksandir. Limonen once ozon sonra cinko ve suyla etkilestirildiginde,
tepkimenin uriinleri HCHO ve asagidaki bilesiktir. Limonenin yapi fbrmulunu
yaziniz.

O

8.33 2,2-Difenil-l-etanol sulu rll ile etkilestirildiginde tepkimenin ana iiriinu 1-iyo-
do-l,l-difeniletandir. Bu bilesigin durumu icin olasi bir mekanizma oneriniz.

8.34 3,3-Dimetil-2-biitanol derisik HI ile etkilestirildiginde bir cevrilme meydana ge-
lir. Bu tepkimedcn hangi alkil iyodurun olusacagini umuyorsunuz? (Bu tepkime-
nin mekanizmasini gosteriniz.)

8.35 Feromonlar (Altbolum 4.16), hayvanlar (ozellikle bocekler) tarafindan salgila-
nan maddelerdir ve aym tiirlerin diger iiyelerinde ozel bir davrams tepkisi olus-
tururlar. Feromonlar cok diisiik derisimlerde bile etkilidirler ve sekse cekict,
uyanci maddeler ile "bir araya toplayici" maddeler icerirler. Meyva kurdunun sek-
se cekici feromonunun molekiil formiilu C L1 H 24 0'dur. Bu feromon. katalitik hid
rojenlemeyle iki esdeger mol hidrojen sogurur ve 3-etiL7-metil-l-dekanole
doniisiir. Bu bilesik, once ozon ardindan da cinko ve suyla etkilestirildiginde,
CH 3 CH 2 CH 2 COCH 3 , CH,CH 2 COCH,CH 2 CHO ve OHCCH 2 OH olusturur. (a) Iki-
li baglann stereoktmyasini ihmal ederek, bu feromon icin gene! bir yapi yaziniz.
(b) Ikili baglann (elde edilen diger kamtlardan), (2Z.6E) oldugu billnmektedir.
Meyva kurdunun seks cekicisi icin bir stereokimyasal formiil yaziniz.

362 Boliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

8.36 Yaygin olarak bulunan karasinegin (Musca domestica) seks cekicisi muskalur
olarak adlandinlan bir bilesiktir. Muskalurun yapisi, (Z)
CH 1 (CH 2 )i 2 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 , tur. Etin ve diger gerekli reaktiflerle ba§Iayarak
muskalur i^in mumkiin olabilecek bir sentez tasarlayiniz.

*8.37 Organik reaktifler olarak (cozuciiler haric) yalnizca etin ve 1-bromopentandan
cikarak ve gerekli olabilecek diger inorganik bilesikleri kullanarak asagida gos-
terilen bilesik icin bir sentez tasarlayiniz.

8.38 Asagida gosterilen tepkime, onemli bir parfiim bileseni olan cw-jasmonun sen-
tezinde son basamaktrr. Bu son basamagi gerijekiestirmek icin hangi reaktifleri
segerdiniz?

CH, — C = C — CH,CH 3

ci's-Jasmon

8.39 Asagidaki tepkimelerin her birinden beklediginiz iiriinlerin tiimii icin stereokim-
yasal formullerini yaziniz (Modeller yararh olabilir).

H 3 C CH,CH 3 H 3 C H

(a) / C_ \ (2)NaHSO,.H,0> W / \

H H H CH 2 CH 3

\ „/ (1) OsO, \ / ' Br„CCl.

(b) / = C X (2)NaHSO v H,0 > W / =C \ — ^>
H CH,CH, H H

8.40 Problem 8.39'a cevap olarak verilen her bir degi§ik bile§ik igin (R—S) tanimla-
nm belirtiniz.

8.41 Sikloheksen, bir sulu sodyum kloriir cozeltisi icerisinde bromla tepkimeye sokul-
dugunda iiriinler, trans- 1,2-dibromosikloheksan, rrans-2-bromosikloheksanol ve
ttww-l-bromo-2-klorosikloheksandir. Bu son iiruniin olusumunu aciklayan uy-
gun bir mekanizma yaziniz.

8.42 Asagidaki bilesik ciftlerinin tiyelerini birbirinden ayirt etmekte kullanabilecegi-
niz FR spektrumlanndaki ozelfikleri oneriniz.

(a) Pentan ve 1-pentin (f) 1-Penten ve 1-pentanol

(b) Pentan ve 1-penten (g) Pentan ve 1-pentanol

(c) 1-Penten ve 1-pentin (h) l-Bromo-2-penten ve 1-bromopentan

(d) Pentan ve 1-bromopentan (i) l-Pentanol ve 2-penten-l-ol

(e) 2-Pentin ve 1-pentin

8.43 Tetrakloroetenin ikili baginin, brom/karbon tetraklortir i9erisindeki doymamis-
lik, testi belirgin degildir. Bu davranis i^in mantikli bir aciklama yapiniz.

*8.44 A, B ve C bilesiklerinin tiimii C 6 H m formiiliine sahiptir. tic bile§igin hepsi so-
guk derisik stilfirik asit icerisinde coziiniir ve CC1 4 icerisinde bromun rengini hiz-

Ek Problemler 363

la giderir. A bile§igi, IR spektrumunda yaklasjk 3300 crcr''de bir sogurmaya sa-
hiptir, fakat B ve C bilesjklerinin orada bir sogurmasi yoktur. A ve B bile§ikle-
rinin her ikisi de, birplatin katalizorii varhginda a§iri hidrojenle etkile§tirildiginde
heksan verirler. Bu kosullar altinda, (C) bile§igi yalmzca bir es.deger mol hidro-
jen sogurur ve C 6 H ]2 formuliine sahip bir bile§ik verir. A bile§igi sicakta bazik
potasyum permanganat ile yiikseltgendikten sonra olu§an 96zelti asitlendirildi-
ginde izole edilen tek urun, CH 3 (CH 3 ) 3 C0 2 H'dir. (B) bilesiginin benzer yukselt-
genmesi yalniz CH 3 CH 2 C0 2 H verirken C bilesjginin benzer sekilde etkile§tirilmesi
ise yalniz H0 2 C(CH 2 ) 4 C0 2 H verir. A, B, ve C bilesjklerinin yapilan nasildir?

8.45 Risinoleik asit, CH 3 (CH 2 ) 5 CH0HCH=CH(CH 2 ) 7 CO 2 H yapisina sahip hintyagin-
dan izole edilen bir bile§iktir. (a) Bu yapinrn kac tane stereoizomeri miimkiin-
diir? (b) Bu yapilan yaziniz.

8.46 H0 2 CCH=CHC0 2 H genel formuliine sahip iki dikarboksilik asit vardir. Bu kar-
boksilik asitlerden biri maleik asit, digeri ise fumarik asit olarak adlandinlrr. Ke-
kule, 1880 yilinda, soguk seyreltik KMn0 4 ile efkilestirildiginde maleik asitin
mezotartarik asit, fumarik asitin ise (±)-tartarik asit verdigini bulmu$tur. Bu bil-
gilerin maleik asit ve fumarik asitin stereokimyasal formiillerini yazmada nasil
kullanildigini gosteriniz.

8.47 Maleik asit ve fumarik asite brom katilmasinin stereokimyasal sonuelanni tah-
min etmek icin bir onceki probleme verdiginiz cevabi kullanmiz. (a) Hangi di-
karboksilik asit brom katarak bir mezo bilesrgi verir? (b) Hangisi bir rasemik
yapi olu§turur?

8.48 Optikce aktif bir bilesjk olan A (bu biles.igin dekstrorotatori oldugunu varsayi-
niz) C 7 H M Br molekiil formuliine sahiptir. A bilesigi, peroksitsiz ortamda hidro-
jen bromiir ile tepkime vererek C 7 H l2 Br 2 rnolekul formuliine sahip B ve C izomerik
iiriinlerini verir. B bilesjgi optikce aktif, C ise optikce aktif degildir. B'nin bir
mol potasyum fev-biitoksit ile etkilesririlmesiyle (+)-A olu§ur. C bir mol potas-
yum /<?r-biitoksit ile etkilesririlirse D (C 7 H 10 ) olu§ur. Bir mol (D), once ozon ile
ardmdan ?inko ve asetik asit ile etkilesririlirse 2 mol formaldehit ve 1 mol 1,3-
siklopentandion olu§ur.

1 ,3-Siklopentandion

A, B, C ve D 19m streokimyasal formiilleri oneriniz ve bu donusiimlerin icerdi-
gi tepkimeleri yaziniz.

8.49 Kikomisin olarak adlandin Ian dogal olarak bulunan bir antibiyotik, a§agidaki for-
miile sahiptir. Mikomisin, optikce aktiftir. Mikomisinin enantiyomerik §ekilleri-
ni yazarak bunu agiklaymiz.

HC=C— C=C— CH=C=CH— (CH=CH) 2 CH,C0 2 H
Mikomisin

8.50 Optikce aktif bir bilesjk olan D, C 6 H I0 formuliine sahiptir ve IR spektumunda yakla-
|ik 3300 cm"''de bir pik verir. D, katalitik hidrojenleme ile E (C 6 H M )'yi olus,turur. E
bilesjgi optikge aktif degildir ve yanlamaz. D ve E bilesjklerinin yapilanru oneriniz.

364 BSliim 8 / Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri

8.51 (a) Alkenlere brom katilmasi mekanizmasinin benzerini uygulayarak A, B ve
C'nin muhtemel tic boyutlu yapilanni ciziniz.

Siklopentenin bromla tepkimesi A'yi verir.

A'nin sulu NaOH (1 efjdeger, soguk) ile tepkimesi B'yi, C 5 H 8 verir (3590-3650
cm"''de infared sogurmasi yoktur). (Bir ipucu icin skulenin halkalanmasindaki
taxtismaya bakimz.)

B'nin katalitik miktarda kuvvetli bir asit iceren metanol icerisinde lsittlmasi, 3590-
3650 cm"''de infrared sogurmasi yapan C'yi. C 6 H l2 0i. verir.

(b) C bilegigi icin tahmin ettiginiz yapilardaki stereomerkezlerin R ve S konfi-
giirasyonlarini belirleyiniz. Bu bile§ik, tek bir stereoizomer olarak mi yoksa bir
rasemat olarak mi olusur.

(c) C'nin stereokimyasi hakkindaki tahminlerinizi deneysel olarak nasil dogru-
larsintz?

*8.52 Trietilamin, (C 2 H 5 ),N, turn aminlerde oldugu gibi ortakla§ilmami§ bir elektron cif-
tine sahip azot atomu bulundurur. Diklorokarben molekiilii de ortaklaijilmamis,
bir elektron ciftine sahiptir. Bunlann her ikisi de asagidaki gibi gosterilebilir. D,
E ve F bile§iklerinin yapilanni ciziniz,

(C,H 5 ) 3 N: + : CC1 2 ► D (kararsiz bir katilma iiriinii)

D ► E + C 2 H 4 (molekiil ici bir E, tepkimesiyle)

ao
E — — ► F (Su, ikiz dihalojeniirleri elde ettnek icin kullanilanm tersi bu-
yer degi§tirme verir.)

Ogrenme Grubu
Problemleri

(a) Etin, l-kloro-2-sikloheksiletan, bromometan ve gerekli olabilecek diger reak-
tiflerden cikarak, (35,4/?)-3,4-dibromo-l-sikloheksilpentani (ve, rasemik bir kan-
sim olu§acagmdan onun enantiyomerini) sentezleyiniz. (Etini,
l-kloro-2-sikloheksiletani ve bromometam karbon atomlannm tek kaynagi olarak
kullammz.) Probleme, geriye dogru sentetik bir analizi gostererek baslayimz. Isjem-
de. hedeflenen molekiilun hangi atomlannm ba§langic maddelerinin hangi atom-
lanndan gelecegine karar veriniz. Aynca. son uriinun istenilen stereokimyasal
sekline ulasmak icin kullanabileceginiz tepkimelerin stereoozgultigiiniin nasil ol-
dugunu hafizamzda tutunuz.

(b) Bu sentezde nicin Qriinlerin rasemik bir karisjminm olustugunu aciklayimz.

(c) (3R,4R) ve (3S,4S) izomerlerinin bir rasemik kansimmi elde etmek icin bu sen-
tezi nasil degi§tinrdiniz?

Asagidaki doniisiimler icin mantikli ve aynntili bir mekanizma yaziniz.

der H,SO,

OH

Ogrenme Grubu Problemleri 365

3. A-D bilesiklerinin yapilanm aciklayimz. Uygun oldugu yerde, stereokimyayi
gosteren yapilan ciziniz.

O

C 6 H l0 O, + ^Jl^

D

(optikce aktif degil)

A.

H,C

S CH,

H 3 C

OH

B
(optikce aktif)

H 2 , Lindlar katalizardrii
basin?

(l)sicakKMn0 4 , OH
(2) H,0 +

Mi"a

(optikce aktif)
(l) O,

(1) Li.EtNH,

(2) NH 4 C1

M4fl.5£)-4-etil-2,4-dimetil-2,5-heptadien

c f, H i(A

(2) Zn,HOAc

+

o

o

luplikc't' aktif)

H,C

+

CH,

H,C

OH

Guam kabarcik salyangozu (Haminoea cymbahtm), bir yrrtici etobur tarafindan
rahatsiz edildigi zaman kumepaloksan adinda bir kimyasal uyan maddesi (a§agi-
da gbsterilmektedir) salgilar. Kumepaloksan benzeri bromoeterlerin biyosentezi-
nin, bir "Br + " reaktifinin enzimatik ara iiriinu iizerinden meydana geldigi
du§iinulmektedir. Kiimepaloksana ulasmak icin miimkiin olan bir biyosentetik ba§-
langig maddesinin {ipucu: bir alken alkol) yapisim giziniz, Br+ ve herhangi bir ge-
nel proton alicisim, Y - . kullanarak ba§langi<j maddesinin kiimepalaksona
doniistiirulebilecegi uygun ve ayrmtili bir mekanizma yazmiz.

Br, Y

.^H/ C1

Br H

Kiimepaloksan

Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle

Spektrometri: Yapi Tayini i^in

Kullanilan Aletler

Sivi Helyum Termosu

Kimya ve tipta kullanilan en onemli cihazlann bazilannda, sivi helyuma daldirilmi§ kuv-
vetli miknatislar kullamhr. Bu aletlerde kullanilan alan §iddeti yiiksek miknatislar su-
per iletken miknatislardir ve bunlann miknatis sargi boliimleri elektrigi sifu direncle
iletirler. Siiper iletken miknatislann kullanildigi cihazlar, Fourier transform nukleer man-
yetik rezonans (FT NMR) spektrometreleri. kiitle spektrometrelerinin belirli tipleri ve
manyetik rezonans goruntuleme (MRI) makinalandir. Bu kitaptaki NMR spektmmlan,
siiper iletken miknatish bir FT NMR cihazmdan alinmi§tir. Siiper iletken miknatis bo-
binine bir kez elektrik uygulandiginda ve devre kapatildigmda, teorik olarak bobin sar-
malmdan siirekli olarak akim gecer. Siiper iletkenligin sitrekli olarak korunabilmesi ifin
miknatis bobinin surekli olarak sivi helyum ile sogutulmasi gerekir. Helyum 4,3 K'de
(mutlak sifir noktasmin 4,3 derece uzerinde) kaynar, Eger miknatis bobini, sivi helyum

366

sicakhginm iistiinde bir degere ulasirsa, bobin sarmalini olu§turan tellerde direnc orta-
ya 9ikar ve teller lsinir. Bunun sonucunda helyum hizla buharlagip uzaklasir ve manye-
tik alan yok olur.

Siiper iletken miknatis bobininin siirekli olarak sivi helyum banyosunda tutulabil-
mesi icin, miknatis tiimiiyle bir Dewar kabinin icerisine yerle§tirilir (orijinal vakum ce-
ketli bu kaba, onu bulan tskoc kimyasi James Dewar'm adi verilmistir). Gercekte Dewar
kabi dev bir termostur. Bir siiper iletken miknatista, Dewar kabinin en ic bolumiinde si-
vi helyum bulunur ve bu boliime siiper iletken miknatis bobini yerlesririlmistir. Bu if
boliirnii cevreleyen sivi azotla (kaynama noktasi 77,4 K) dolu bir ikinci boliim ve en
difjta da bir vakum ceketi bulunmaktadir. Elbette bildigimiz termoslarda sivi helyum ya
da sivi azot kullanilmaz. Onlarin iglevselligi vakum ceketinin sagladigi yalitkanliga da-
yamr. Ote yandan, siiper iletken miknatislarin etkinliginin siirekli olarak korunabilme-
si icin aletin, periyodik olarak, sivi helyum ve sivi azotla beslenmesi gerekir,

Arastirma amach kullanilan pek 50k Fourier transform NMR spektrometresinin sii-
per iletken miknatisi 14 tesla §iddetinde manyetik alana sahiptir (bu deger diinyamn man-
yetik alan siddetinin yakla§ik 140.000 katidir), FT NMR spektrometrelerinde, miknatis
ne kadar biiytikse alet o kadar iyi ve pahahdir. Daha kuvvetli bir miknatis, daha fazla
numune duyarhhgi ve daha az karmasik sinyaller demektir. Kiitle spektrometrelerinin
pek cogunda, elektromiknatislar, kalici miknatislar ya da kuadropol adi verilen cihazlar
kullamlir. Bununla beraber, ICR (iyon siklotron rezonans) kiitle spektrometrelerinde sii-
per iletken miknatislar kullamlir. Iyon siklotran rezonans ilkeleri, ICR kiitle spektromet-
resinin 50k ileri derecede bir kiitle aynlmasmi gerceklestirebilmesini saglar. NMR
spektrometrelerinde gecerli olan ilkelerden hareketle geligtirilmi^ olan manyetik rezo-
nans goriinttileme cihazlan, alan siddeti 1-2 tesla (yakla§ik olarak, diinyamn manyetik
alan sMdetinin 10.000 - 20.000 kati) olan siiper iletken miknatislarin kullanildigi tipik
spektrometrelerdir. MRI cihazlannin iyi yonii, bunlarda numunenin (insan bedeni) si-
cakligi mutlak sifir noktasimn 4,3 derece yukarisinda olan bir odaya konmak zorunda
olmamasidir. Aksine, numune yakla§ik oda sicakhginda oldukga rahat bir ortamdadir.
FT NMR spektrometrelerinde, cihazin manyetik alan bolgesindeki kismi yakla§ik ola-
rak oda sicakhgina odaklanir (ozel amach NMR deneyleri icin olanlar haric).

9.1 GiRi§

Bir molekiiliin fiziksel ozellikleri, etkinligi ve biyolojik etkinligi onun yapisi tarafmdan
belirienir. Bu kilabin tiimiinde, mekanizmanin anlaijilmasi. fiziksel ozelliklerin tahmini
ve etkinlikle ilgili bilgilerimizin diizenlenmesi icin molekiiler yapi temel olarak alin-
mistrr. Fakat molekiiler yapi nasil belirlenecektir? Bunun bir yolu, spektroskopik yon-
temlerin kullamlmasidir. Molektil yapisinin belirlenmesinde, bagimsiz sentezlemeyle
dogrulama ya da bilinen maddelerle kiyaslama gibi ba§ka yaklas,imlar da vardir, Ama
genelde spektroskopik yontemler en uygun olanlardir.

Spektroskopi, enerjinin maddeyle etkilesiminin incelenmesidir. Maddeye enerji uy-
gulandiginda. sogurulabilir. di§anya verilebilir, kimyasal degisjme yol acabilir ya da mad-
deden gecip gidebilir. Bu boliimde, enerjinin molekiillerle etkile§im sonuclanmn
yorumlanmasi yoluyla, molekiil yapisina ili§kin aynntih bilginin nasil elde edilebilecegi-
ni gorecegiz. Niikleer manyetik rezonans (NMR) spektrometriyle ilgili incelemelerimiz-
de, dikkatimizi kuvvetli bir manyetik alana yerle§tirilmis olan molekiillerin enerji
sogurmasi iizerinde yogunlagtrracagiz. Kiitle spektrometride (MS) ise, yiiksek enerjili elekt-

367

368 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kittle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullamlan Metier

9.1 Giri§

9.2 Elektromanyetik
Spektrum

9.3 Niikleer Manyetik
Rezonas Spektroskopisi,

9.4 Cekirdek Spini:
Sinyalin Kaynagi.

9.5 Protonlarin
Perdelenmesi ve
Perdelenmemesi.

9.6 Kim vasal Kay ma.

9.7 Kimyasal Kay mas i
Esdeger ve Egdeger
Olmayan Protonlar.

9.8 Sinyal Yanlmasi:
Spin - Spin E§le$mesi.

9.9 Proton NMR
Spekturumlan ve Hiz
islemleri.

9.10 Karbon-13NMR
Spektroskopisi.

9.11 Iki Boyutlu (2D)
NMR Teknikleri,

9.12 Kiltie
Spektrometriye Giris,.

9.13 Kiitle
Spektrometresi.

9.14 Kiitle Spektrumu

9.15 Molekiil
Formiillerinin ve Molekiil
Kutlelerinin Belirlenmesi.

9.16 Parjalanma.

9.17 GC/MS Analizi.

9.18 Biyomolekullerin
Kiitle Spektrumlan.

ron demetiyle bombardiman edilen molekullerden yararlanarak molekiiler yapmin nasil
incelendigini gorecegiz. Bu iki teknik (NMR ve MS), organik molekiillerin yapilanmn
aydinlatilmasinda cok kuvvetli bir kombinasyondur. Bu yontemler infrared (IR) spektros-
kopisiyle (Altbolum 2.16) birlikte organik kimyacilann kullandigi spektroskopik aletle-
rin tipik bir takimini olu§turur. Daha sonra, 90k kisa olarak. GC/MS cihazlarmda, bir
kans.imdaki bile^enlerin her birine iliskin kiitle spektrometri verilerinin elde edilmesi
icin, gaz kromatografisi (GC) ile kutle spektrometresi baglantisinin nasil kuruldugunu
tarti§acagiz.

9.1 Elektromanyetik Spektrum

Elektromanyetik i§ima bir enerji tipidir ve pek 90k s.eklinin ismi, yakindan tanidigimiz
terimlerden olusur. Ornegin, tipta kullamlan X- t§tnlari, gormede kullandigimtz isik. gii-
ne§ yamklanna yol a9an ultraviyole (UV) i§inlan ve iletisjmde kullamlan radyo ve ra-
dar dalgalari aym olgunun degigik sekilleridir. Yani bunlann tiimii elektromanyetik
lsimalardir.

Elektromanyetik is.mim. gorunusje birbiriyle $elis,en iki ozellige birden sahiptir. Ya-
ni hem dalga hem de par9acik karakterindedir. Elektromanyetik tsinim, elektrik ve man-
yetik alanlardan olus,an bir dalga olarak a9iklanabildigi gibi, kuant veya foton adi verilen
par9aciklardan ibaret oldugu seklinde de a9iklanabilir. Bir 90k farkli deney. elektroman-
yetik ismimin bu iki farkli yuziinii ortaya koymustur. Ancak bu iki karakter aym deney-
de birlikte goriinmez.

Bir dalga genelde dalga boyu (A) ya da frekans (v) terimi eriyle tammlamr. Basit
bir dalga Sekil 9.1 'de goriilmektedir. Ardi§ik iki tepe (veya 9ukur) arasindaki mesafe-
ye dalga boyu adi verilir. Dalganin yayildigi uzaym belirli bir noktasindan bir saniye-
de ge9en dalga saytsina frekans denir ve saniyedeki titresjm sayisi ya da hertz* olarak
olgultir.

Ttim elektromanyetik lsmim, bosjukta aym hizla yayilir. I§ik hizi (c) adi verilen bu
hizin degeri 2,99792458 X 10 s m s"dir ve dalga boyuyla frekansm farpimina esittir
c = Av. Elektromanyetik ismimin dalga boyu, metre (m), milimetre (1 mm = 10 3 m),
mikrometre (1 fim = 10"m) ya da nanometre (1 nm = I0~'m) olarak ifade edilir. [Da-
ha onceleri mikrometre igin mikron (ju) ve nanometre i^in de milimikron terimleri kul-
laniyordu.]

Bir elektromanyetik enerjinin bir kuantumunun enerjisi, frekansiyla dogrudan ili§-
kilidir.

E = hv

burada h = Plank sabiti 6,63X10"
v = frekans (Hz)

Js

Sekil 9.1
dalga boyu

Basit bir dalga ve

* Hertz terimi (Alman fizik?! H. R. Hertz'in anisina) Hz olarak kisalnhr, eski bir terim olan saniyedeki titre-
§im sayisi (cps) terimi yerine kullamlir. Elektromanyetik i^mimm frekansi. bazen. santimetredeki dalga sayi-
si anlammda dalga sayisi olarak da ifade edilir.

9.2 Elektromanyetik Spektrum 369

IO l9 Hz

IQ l5 Hz

IO l3 Hz

Kozmik
ve

y- 15m Ian

X-i§inlan

(UV)

Vakum

ultraviyole

(UV)

Yakin
ultraviyole

GorunUr

bolge

(NIR)
Yakin
infrared

(IR)
Infrared

Mikrodalga
radyo

0.1 nm

200 nm 400 nm

Tartar
J

1

§el<il 9.2 Elektromanyetik spektrum

Bu, 15mm frekansi ne kadar yiiksekse, enerjisi de o kadar yiiksek oldugu anlamma ge-
lir. Omegin X-i§mlan, gorunur i§iga kiyasla cok daha fazla enerjiye sahiptir. ciinkii X-
i§inlannm frekansi 10" Hz diizeyinde olmasina karsilik, gorUniir isigin frekansi 10 15 Hz
diizeyindedir.

V = elk oldugundan, elektromanyetik i§immin enerjisi dalga boyuyla ters orantihdir:

E =

hc_

I

burada, c = i§ik hizi

Bu yiizden, kuantum ba§ina. dalga boyu uzun olan elektromanyetik lsimmin enerjisi,
dalga boyu kisa olanlannkinden daha dusiiktiir. X-tsinlannm dalga boyu 0,1 nm diize-
yinde iken gorunur isigin dalga boyu 400 ile 750 nm arasindadir,

Goriiniir i§ik konusunda bir §eyi de vurgulamak faydali olacaktir. O da sudur: Renk
olarak goriip algiladigimiz sey, is,igin dalga boyu (ya da frekansiyla) ilis,kili bir s,eydir.
Bizim kirmizi 151k adini verdigimiz isjgm dalga boyu 750 nm ve mor tsik diye adlan-
dirdigimiz igigin dalga boyu ise yaklasjk 400 nm'dir. Goriiniir spektrum un (gok kusa-
gi) oteki butiin renkleri. bu iki dalga boyunun arasmda yer alir.

Elektromanyetik spektrumun farkh bolgeleri §ekil 9.2'de verilmistir. X- ismlanndan
mikrodalga ve radyo dalgalanna kadar elektromanyetik spektrumunun hemen hemen tiim
boliimleri atom ve molekiillerin yapilarinin aydinlatilmasinda kullamlmaktadir. Elekt-
romanyetik spektrumun icinde galistigimiz bolgelerine bagli olarak, teknikler farkh ol-
sa da, temel ilkelerde bir uyum ve birlik vardir.

Ikinci bolumde, kovalent baglarm gerilme ve egilme titresjmlerinin incelenmesinde
ve buna dayanarak molekiilde hangi fonksiyonel gruplann oldugunun belirlenmesinde
elektromanyetik spekturumun infrared bolgesinin nasil kullamlabilecegini gormiifjtiik.
Bu bolumde ise, once karbon ve hidrojen atomlannin manyetik alanda radyo frekans
enerjisini sogurmalanna dayanan ve bu yolla bu atomlarm molekiiler cevreleri hakkin-
da bilgi saglayan bir spektroskopi sekli olan niikleer manyetik rezonansla ilgilenecegiz.
Daha sonra da, kiitle spektrometriyi tartisacagiz, Kiitle spektrometri. kiitleleri belirlene-

* Elektromanyetik isirumin enerjisiyle dalga boyu (nm cinsinden) arasmdaki ilijkiyi gosteren fomiiil asagida
verilmijtir:

g(klmbf) = ^OXlt^kJmol-'

dalga boyu (nm)

370 Bolum 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullanilan Metier

bilen ve orijinal yapiyla ili§kilendirilen iyon ve parcalan olusturmak i^in, elektron de-
metinin bir organik molekiille carpi§masina dayanir. Bolum 13'te ise molekuler yapi
hakkinda bilgi elde etmek iizere, goriiniir bolge ve ultraviyole spektroskopisinin nasil
kullamldigini gorecegiz.

9.2 Nukleer Manyetjk Rezonans

SPEKTROSTOPiSI

Belirli element ve izotoplann cekirdekleri, bir eksen etrafinda donmekte olan mikna-
tislar gibi davrantrlar. Hidrojen ( ! H) ve karbon-13 ( 13 C) ^ekirdekleri bu ozellige sa-
hiptir. 'H veya ,3 C atomlanni iceren bir molekiil cok kuvvetli bir manyetik alana
yerle§tirilir ve aym zamanda elektromanyetik enerji ile t§inlanirsa bile§ikteki cekir-
dekler enerji sogurabilir. Bu olaya manyetik rezonans* adi verilir. Bu enerji sogurul-
masi kuantlasmi§tir ve molekiiller icin karakteristik spektrumlar olusturur, manyetik
alan kuvveti ve elektromanyetik lsinimn frekanst uygun degerlerde olmadikca sogur-
ma gercekles,mez.

Nukleer Manyetik Rezonans (NMR) spektrometreleri, kimyacilann, 'H veya 13 C ge-
kirdegi ya da Altbolum 9.4'te tartisacagimiz baska element cekirdeklerinin yardimiyla,
soz konusu enerji sogurmalanni blgme imkani verir. Bu cihazlarda 90k kuvvetli mikna-
tislar kullanilrr ve numuneler, radyo frekans (rf) bolgesindeki elektromanyetik tsima ile
tsinlanir. Bugun organik kimyacilar. tasanmlan farkli iki tip NMR spektrometresi kul-
lanmaktadirlar: Taramali [veya surekli dalga (CW)] ve Fourior transform (FT) spektro-
metreleri.

9. 3 A Surekli Dalga (CW) NMR Spektrometreleri

Nukleer manyetik rezonans spektrometreleri, numune sabit frekansta bir elektromanye-
tik enerjiyle ismlanirken, manyetik alan siddeti surekli olarak degistirilecek sekilde ta-
sanmlanabilir (§ekil 9.3). Manyetik alan siddeti uygun degere ulasttgmda, bilesikteki
cekirdekler enerji sogururlar ve rezonans gerceklesir. Bu sogurma, numuneyi kusatan
ahci bobininde zayif bir elektrik aktmina yol acar. Cihaz, olusan bu elektrik akimim
kuvvetlendirerek, frekans (Hz) birimleri cinsinden ayarlanmis 6zel kagitlar iizerine bir
sinyal (bir pik veya pikler serisi) olarak kaydeder. Sonuc bir NMR spektrumudur.

Sekil 9.3 Bir surekli dalga
(CW) NMR spektrometresi

Degijken
manyetik

alanli

miknatis

B

Ni

mi

ne

diyagranu.

Bo

\

C:

=——

Kagit

H* -

D

Au

1

^

Kaler

Radyo
frekans
vericisi

,

Yukseltici

* Manyetik rezonans, daha onceki boliimlerde tartiftigimiz kimsayal yapiiara iliskin rezonans teorisinden tii-
milyle farkli bir olaydir.

9.3 Niikleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi 371

9.3 B Fourier Transform (FT) NMR Spektro metre leri

Mevcut gelismis NMR spektrometrelerinde, oncekilere gore, alan giddeti 50k daha ytiksek
olan super Lletken miknatislar kullanrlrr. Bu cihazlarda, Fourier Transform olarak bilinen
bir matematiksel hesaplama yontemiyle siny alien degerlendiren bir bilgisayar da bulunur.
Uygulamada cihaz cok sayida veriyi inceleyip degerlendirir ve diizensiz elektronik giiriil-
tiileri eler. Boylece gercek NMR sinyalleri kuwetlenir. Fourier transformasyon cihazlan
(§ekil 9,4), CW NMR cihazlanna gore 90k daha yiiksek bir ayirma giicii ve duyarhga sa-
hiptir. CW spektrometrelerinde numune, degeri sabit bir radyo frekansla ismlanirken man-
yetik alan kademeli olarak artrriliyor ve her protonun tek tek uyanlmasi saglaniyordu. FT
cihazlannda ise, numune kisa bir radyo Frekans isimm pulsu ile lsinlanir (—10 s s) ve CW
cihazlanndakinin aksine biitiin fekirdekler ayni anda uyanlir, Siirekli dalga (CW) ya da
alan tarama yontemiyle ve pulsla uyan yontemi yoluyla elde edilen veriler biribirinden fark-
lidrr, Bu farklardan biri spektrum kaydetme zamamyla ilgilidir. Siirekli dalga (alan tarama)
yontemiyle bir spektrumun kaydi, 2-5 dakika siirmesine ragmen puis yonteminde bu su-
re 5 s kadar kisa bir siiredir. Bir baska fark da spektrumun ozelligiyle ilgilidir. Siirekli dal-
ga yonteminde spektrum, dogrudan, frekansin (Hz) bir fonksiyonu olarak kaydedilirken puis
yonteminde, bulgular zamanrn bir fonksiyonu olarak toplamr. Numuneye puis gonderildik-
ten sonra. propta eszamanh olarak belirlenen piklerin tiimu hakkindaki bilgileri i^eren bir
tek sinyal elde edilir. Bu sinyal daha sonra, piklerin her biri tek tek teshis edikneden once,
bir bilgisayar ile frekansin fonksiyonu sekline donusttiriilmelidir.

Sinyalin zaman alanindan frekans alanina Fourier transform (FT) adi verilen bu donii-
siimii bilgisayar tarafindan gercekJestirilir. Bu islemin matematiksel yonii bizi ilgilendir-
miyor ancak, alinan verilerin farldi noktalarda depolandigini yani sayisallastmldigmi ifade
edebiliriz. Puis yontemiyle calisan NMR cihazlannda, numune bir rf pulsu ile uyanldiktan
sonra sinyal, NMR cihazinin probunda bir gerilim degeri olarak belirlenir. Yiikseltilme is-
leminde bu sinyal, noktasal bir veri sekline donusturiilerek bilgisayann belleginde sakla-
nir. Kuvvetli bir sinyal olugturmaya yetecek miktarda veri saglanincaya kadar, bu isjem
tekrarlanir ve elde edilen veriler Fourier yontemiyle frekans spektrumuna doniistiiriilur.

NMR spektroskopisiyle ilgili 9a]ismalanmiza, hidrojen jekirdeginden kaynaklanan
spektrumun temel ozelliklerini kisaca inceleyerek baslayacagiz. Bu spektrumlar, sik sikpro-
ton manyetik rezonans (PMR) spektrumlan ya da 'H NMR spektrum Ian olarak adlandi-
nlirlar. NMR Spektroskopisiyle ilgili tarti§malanmizi CW cihazlanna iliskiu terminoloji
iginde gerceklestirecegiz. CUnkii, cali§malan, rf degerinin sabit tutularak, manyetik alanin
kademeli olarak degistirilmesine dayanan bu aletlerle ilgili a9tklamalar daha basittir. Oy-
sa FT cihazlannda veri saglanmasi, bir bakima, manyetik alan sabit tutulup rf degerinin de-

Super iietken miknatis
(sivi helyum sogutmali)

Presasyon hareketi Serbest induksiyon
yapan cekirdek bozunmasi

Founer
transform |
Zaman Frekans

P ulsu alani alani

Radyo frekans pulsuyla
uyanlma sonucu olusan NMR
sinyalleri, miknatis iferistndeks
prop bobininden bilgisayara
aralanndaki kabloyla iletilir.

Miknatism merkezmdeki bosjukta bulunan prop
bobininin iferisine yeriestirilmis. olan numune
tiipu siirekli olarak kendi ekseni etraiinda

dondurulur.

Radyo frekans (Rf) vericisi
ve bilgi-isjem masasi

Sinyalin zaman alanindan frekans
alanina Fourier transform isjemi
bilgi-isjem masasmda gerfeklesir.

§ekil 9.4 Bir Fourier
transform niikleer manyetik
rezonans spektrometresinin
diyagrami

372 BoIUm 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullanilan Metier

NMR Spektrumunu
Yorumlama Aletleri.

giglirildigi bir yontemle saglanir ve bu cihazlara iligkin terimlerle yapilan tartismalann 6n-
cekiyle esdeger ama cok daha karma§ik olmasi kacinilmazdir.

§u ana kadar konuya kisaca goz atmis olduk. Bundan sonra, NMR spektroskopisiyle
ilgili kimyasal kayma. pik alani (integTasyon), sinyal yanlmasi ve diger ozellikleri aynnti-
li bicimde inceleyecegiz.

9.3C Kimyasal Kayma. Bir NMR Spektrumunda Piklerin Yerleri

Hidrojen cekirdegi. elektronlanndan arindmlmis ve diger 9ekirdeklerden tumiiyie yahtilmis.
olsaydi. hidrojen eekirdeklerinin (prolonlar) tamami verilen birelektromanyetik ismim frc-
kansi igin, aym manyetik alan kuvvetinde enerji sogururdu. Ama 90k §ukiir ki bilesikler-
deki hidrojen cekirdeklerinin durumu boyle degildir. Verilen bir molekiildeki liidrojen
^ekirdeklerinin etrafinda elektronlai" bulunmaktadir ve bazi cekirdeklerin etrafindaki elekt-
ron yogunlugu digerlerine kiyasla daha fazladir. Bunun bir sonucu olarak bu cekirdekler
(protonlar), enerji sogurrnasini, ku§Sk de olsafarkh manyetik a!an siddetlerinde ger£ekle§-
tirirler. Sonu^ta. bu protonlara iliskirj sinyaller NMR spekturumunun farkh konumlannda
ortaya ?ikar. Bu durum, protonlann farkli kimyasal kayma degerlerine sahip olduklari sek-
linde ifade edilir. Sogurmanin olusmgu gercek manyetik alan sjddeti (kimyasal kayma) bii-
yiik olciide, her bir protonun manyetik cevresine baghdu-. Bu manyetik cevre iki etkene
baghdir. Bunlardaii biri cekirdegin etrafinda donmekte olan elektronlarin olusturdugu man-
yetik alan, digeri de komsu protonlardan (veya diger cekirlerden) kaynaklanan manyetik
alandir.

§ekil 9.5'te 1.4-dimetilbenzenin (/>ksilen de denilen bir bilesik) 'H NMRspektrumu
goriilmektedir.

Kimyasal kayma degerleri, spekturumun alt tarafi boyunca olan bir delta (5 ) oleegin-
de (milyonda bir birimiyle) ifade edilir, Daha sonra bu birim hakkinda daha fazla bilgi ve-
rilecektir. §imdilik, uygulanan di§ manyetik alan siddetinin soldan saga dogru arttigini
belirtmekle yetinecegiz. Kimyasal kayma degeri 57 olan sinyal, kimyasal kayma degeri 5
2 olan pikten daha du§iik alanda ortaya cikar. Spektrumun sol tarafinda ortaya qtkan pik-
lerin diigiik alanda, sag taraftakilerin ise yiiksek alanda oldugu soylenir.

§ekil 9.5'te 50 noktasinda kiiciik bir pik goriilmektedir. Bu pik, kimyasal kayma olce-
ginin ayarlanabilmesi i^in numuneye katilan terametilsilan (TMS) bilesiginden kaynaklan-
maktadir.

la)
CH„

4H

m

J

(hi H,

m H

1,0

6H

11 ,1,1

Hfftj

J

1,5

\±

TMS

4

Sckil 9.5 1,4-Dimetilbenzenin 300 MH2 H NMR spektrumu.

9.3 Niikleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi 373

i§aret etmek istedigimiz ilk ozellik, bilesikteki farkli turdeki hidrojen atomlarmin
sayrsiyla NMR spektrumundaki sinyal sayisi arasindaki iliskidir

1,4-Dimetilbenzen, yapisindaki simetri nedeniyle sadece iki farkli ttir hidrojen atomu-
na sahiptir ve NMR spektrumunda sadece iki sinyal vermektedir 1 ,4-Dimetilbenzenin iki
tiir hidrojen atomundan bin, metil gruplanmn hidrojen atomlan, oteki ise benzen halkasm-
daki hidrojen atornlandir. 1,4-Dimetilbenzenin m etil gruplanndaki alti hidrojen atomunun
tilmti hiribirinin e§degeridir ve bun Ian n cevresi, benzen halkasinda bulunan ve birbirinin
e§degeri olan dort hidrojen atomunun cevresinden farklidir. Metil gruplanmn alii hidrojen
atomu 52,3'te, benzen halkasmm dort hidrojen atomu ise 57,05'te sinyal vermektedir.

9.3 D Pik Alanlannin integrasyonu ve integral Egrisi

Bu bdliimde, ikinci ozellik olarak, belirli hidrojen atomu gruplanmn tayininde cok i§e
yarayan bagil pik buyukliiklerini ele alacagiz. Burada onemli olan herbir pikin yiiksek-
ligi degil onun altinda kalan alandir. Bu alanlar, dogru olarak olctilduklerinde, o pikin
ortaya cikmasim saglayan hidrojen atomlarimn sayisiyla dogru orantihdir. §ekil 9.5 'ten
de gdrillebilecegi gibi, 1,4 dimetilbenzendeki metil hidrojen atomlanna (6H) ili§kin sin-
yalin altinda kalan alan, halka hidrojenlerininkinden (4H) daha biiyiiktiir. Spektromet-
re bu alanlan otomatik olarak olcer ve her bir sinyalin iizerme, adina integral egrisi denen
egriler olarak cizer. Integral egrilerinin yuksekligi, sinyallerin altinda kalan alanlarla oran-
tihdir. Bizim ornegimizde bu oran 1,5: 1 ya da 6 : 4 tiir.

9,3 E Sinyal Yarilmasi

'H NMR spektrumlannin, bir bilesigin yapisi hakkinda bilgi saglayan Uctincu ozelligi
spin yanlmasidir ve bu ozellik, 1,1,2-trikloroetamn spektrumu (§ekil 9.6) incelendigin-
de gorulebilir.

Spin yanlmasimn bir ornegi §ekil 9.6'da goriilmektedir. Spin yarilmasi, sinyali olu§-
turan hidrojen atomlarini tagiyan atoma bitigik atomda bulunan hidrojen atomlanmn man-
yetik etkisiyle ortaya cikan bir olaydir. — CH 2 C1 Grubunun iki e§deger hidrojen atomuna
iliskin sinyal {b), — CHC1 2 grubundaki hidrojen atomunun manyetik etkisiyle iki pike (bir
ikili) yanlir. Ote yandan, — CHC 1 2 grubundaki hidrojene ait olan sinyal (a) ise, — CH 2 C 1

M

I I

CI— C-

(b)
-CH.— CI

2H

r

Cl

1H

5,8 5,7

J

(a)

m

TMS

A^

4.0 3,9

8 7 6 5 4 3 2 11

Sh (PP m )

§ekil 9.6 1,1,2-Trikloroetamn 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin genisletilmi§ sekilleri
kaydinlmif olarak aynca verilmistir.

374 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini ifin Kullamlan Aletler

grubunun esdeger iki protonunun manyetik etkisiyle tic pike (bir u^lu) yarilir.

Bu noktada, spin yanlmasi gereksiz bir kansiklik gibi goriilebilir, Ancak, 'H NMR
spektrumlarnn yorumlamada deneyim kazandikca, bilesik hakkinda onemli bilgiler sag-
layan spin yanlmasmin, molekiil yapismin aydinlatilmasinda 90k faydaii bir yol oldu-
gu anlasilacakttr.

§u ana kadar 'H NMR spekturumlannin onemli ozelliklerine bir giris yapmts bulun-
maktayiz ve artik bunlan daha aynntih olarak ele almaya hazmz.

9.4 ^EKiRDEK SPlNl: SiNYALJN KAYNAGI

Elektron spini kavramina ve bunlann + i ya da - i olan spin kuantum hallerine yaban-
ci degiliz. Elektron spini, Pauli-dislama ilkesinin (Altbdliim 1.10) temelidir ve spinleri
ciftlesmis iki elektronun, nasil olup da aym atomik ya da molekiiler orbitalde buluna-
bildiklerini anlamamiza yardimci olur.

Belirli izotoplann cekirdekleri de kendi eksenleri etrafmda donerler ve bu yiizden
onlarin da spin kuantum sayilan (/) vardrr. Elektronda oldugu gibi, hidrojen atomu ce-

yada - \ olan iki spin

_ 1

~ 2

I . "C, "F ve "P cekirdekleri, spin kuantum sayisi / = \ olan diger
orneklerdir. I2 C, l6 ve 32 S gibi cekirdeklerin spinleri yoktur (I = 0) ve bu cekirdekler
NMR spektrumu vermezler. Buraya kadar adi gecenlerin dismda kalan cekirdeklerin spin
kuantum sayilan \ den buyiiktiir. Biz burada Gncelikle, her ikisinin de spin kuantum
sayisi 1 = \ olan 'H ve ,3 C cekirdeklerinin verdigi spektrumlarla ilgilenecegiz ve pro-
ton spektrumu ile basliyacagiz.

Elektriksel olarak yiiklii olmasi nedeniyle, kendi ekseni etrafmda donmekte olan pro-
ton cok kiiciik ve donme ekseninin iizerinde yer alan bir manyetik moment olustur (§e-
kil 9,7). Bu kiiciik manyetik moment, donmekte olan protona bir kiiciik miknatis ozelligi
kazandinr.

Manyetik alan olmadigi zaman (§ekil 9.8a) molekiildeki protonlarin manyetik mo-
mentleri rastgele bir sekilde her tarafa dogru yonlenirler. Ancak, hidrojen iceren bir bi-
lesik (yani protonlar) bir dis manyetik alanin bulundugu yere yerlestirildiginde protonlar,
dig manyetik alana gore miimkiin olan iki yonlenmenin birisinde olabilirler. Protonla-
rin manyetik momentleri ya dis manyetik alan ile "ayni" yonde ya da "zit" yonde ola-
cak sekilde dizilirler (§ekil 9.8b). Bu dizilis, daha once ifade edilmis olan iki spin
durum una kar§i1ik gelir.

kirdeginin (proton) spin kuantum sayisi ^ dir ve proton + \

halinden birinde bulunabilir. Bunlar manyetik mamentle iliskilendirilebilir, / = | icin

m = + i ya da

§ektl 9.7 (a) Donmekte olan proto-
na eslik eden manyetik alan.
(j>) Donmekte olan proton, kucuk bir
miknatis cubuguna benzer.

/ • \ ^

Spin ve

manyetik moment

ekseni

M

r f N \\ t} S v ^

\

1 I I ,

I I Manyetik I l

kuwet 1

I fizgileri 1 ,

N

1 I

W

9.4 (^ekirdek Spini: Sinyalin Kaynagi 375

\

/

/

Manyetik alan yak

(a)

r i ■

Uygulanan manyetik alan B

(b)

§ekil 9.8 {a) Manyetik alan yokken,
protonlarin manyetik momentleri (oklarla
gosterilmisj diizensiz olarak yonlenirler.
(b) Protonlar, bir dis manyetik alan (B )
uygulandigmda, bazilan manyetik alanla
aym yonde (a spin durumu) bazilan da zit
yonde 1 1> spin durumu) olacak sekilde dizi-
lirler.

Tahmin edebilecegimiz gibi, protonlarin dis manyetik alandaki bu iki farkh dizilisi-
nin enerjileri aym degildir. Manyetik alanla aym yonelise sahip protonlarin enerjileri zit
yonde yonlenmi§ olanlarinkinden kUfuktur.

Protonu, dii§iik enerjili halinden (alanla aym yonde) yuksek enerjili haline (alana zit
yonde) "takla attirabilmek" icin enerji gerekir. NMR spektrometresinde, gereken bu ener-
ji radyo frekans bolgesindeki elektromanyetik i§ima ile saglamr. Bu enerji sogurulmasi
gerceklestiginde, cekirdeklerin elektromanyetik isima ile rezonansta oldugu soylenir.
Gerekli enerji manyetik alamn kuvvetiyle dogru orantilidir (§ekil 9.9). Ornegin, yakla-
§ik 7,04 tesla §iddetindeki manyetik alanda, saniyede 300 X 10 s fevrim yapan (cps) (300
MHz) bir elektromanyetik isima protonlarin sogurmasi icin gereken enerjiyi saglar*. Bu
boliimde verilen NMR spektrumlanmn ttimu 300 MHz spektrumlandir.

J-,

J_.

\iCzz""

[b„ = o

^±J

>AE

fi Spin hali

-_lJ

>AE

a Spin hali

w

(b)

B ( = 7,04 tesla
(C)

§ekil 9.9 Bir protonun iki spin hali arasindaki fark, uygulanan <lis manyetik alamn
siddetine (B ) baglidir. (a) Uygulanan bir manyetik alan yoksa ( lt„ = 0), iki spin hali ara-
sinda enerji farki yoktur. (b) Eger B, = 1,41 tesla ise, enerji farki, 60 X 10 s Hz
(60 MHz)'lik elektromanyetik isimamn enerjisine kai silik gelir. (c) Yaklasik 7,04 tesla fid-
detindeki manyetik alan kuvveti icerisinde bu enerji farki 300 X lO* Hz (300 MHz)'lik bir
elektromanyetik ifimamn enerjisine kar§ilik gelir. Bu frekansta ve hatta daha yuksek fre-
kanslarda (800 MHz'ten 1 gigahertze kadar) fahsan cihazlar da mevcuttur.

* Manyetik alan §iddetiyle, i§ima frekansi arasmdaki ili§ki a§agidaki formulle verilir:

v = ^5°

In
Burada y, manyetojirik (ya da jiromanyetik) orandir ve proton igin degeri y = 26,753 rad s _l tesla ' dir.

376 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiille Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullamlan Aletler

hduklenmi§ manyetik alan

§ekil 9. 1 Bir di.s manyetik alanin etkisi
altinda bulunan C — H baginin elektronlarmin
(lola.smn. Bu elektron dolasjmi, protonu di|
alana karsi perdeleyen kiiciik bir manyetik
alan (bir indiiklenmi§ alan) iiluslurur.

as

manyetik
alan

o bagi >
elektron lannin \
dola^imi

9.5 PROTONLARIN PERDELENMESJ VE PERDELENMEMESi

Biitiin protonlar, aym manyetik alan sjddetinde enerji sogurmazlar. Bu durumu, daha
once inceledigimiz iki spektrum bize gostermektedir. 1,4-Dimetilbenzenin aromatik pro-
tonlan dii§iik alan sjddetinde (5 7,05) sogurma yaparlar. Buna kar§ihk, 1 ,4-dimetilben-
zen ve 1 , 1 ,2-trikloroetandaki degi§ik alkif protonlan daha yiiksek alan sjddetinde sogurma
yaparlar.

NMR spektrum unda bir sinyalin genel konumu, yani sogurmanm gercekle§mesi icin
gereken manyetik alan siddeti. bilesjkteki elektron yogunlugu ve elektron dolasimiyla
baglantili olabilir. Di§ manyetik alanin etkisi altindaki elektronlar belirli yoriingelerde
hareket ederler. Elektronlar yiiklii parcaciklar oldugundan, ontarm bu hareketi kiiciik
manyetik alanlann olu§masma yol afar.

Bunun nasil gerceklesjigini, C — Ha bagmdaki elektronlarm proton etrafindaki do-
nusjerini ele alarak gosterebiliriz. Bunu yaparken. a elektronlarmin, genel olarak daire-
sel bir yoriingede hareket ettiklerini kabul etmemiz gerekir. Qiinkii, bu gekilde, durumu
cok daha basitlestirerek anlatmak mumkundur. o Elektronlarmin olusjturdugu manyetik
alan §ekil 9.10'da goriilmektedir.

Elektronlarca olu§turulan bu kuciik manyetik alana induklenmis alan adi verilir. Pro-
tondaki induklenmis manyetik alan, dis manyetik alanla ters ybndedir. Bu nedenle,
protonun algiladigi gercek manyetik alan, di§ manyetik alandan birazcik daha kiiciiktiir.
Boylece, elektronlar protonu perdelemis olurlar.

Elektronlarca kuvvetli bir §ekilde perdelenmis, olan protonlar, elbette, daha az per-
delenmis. protonlarla aym di§ alan sjddetinde sogurma yapmazlar. Daha fazla perdelen-
mis. olan proton, daha yiiksek dis alan siddetinde sogurma yapacaktir (FT cihazlarinda
daha yiiksek frekansta). Bu nedenle. indiiklenmi§ kiiciik alani telafi edebilmek icin, dlf
manyetik alan spektrometre tarafindan artinlir (§ekil 9. 1 1).

Sckil 9. II c> Klektronlarmin
perdelemesi 'H NMR sogurma-
sim daha yiiksek rhs alan sidflc-
tine kaydinr.

a Eiektronian
olmasaydi sinyal
hui ada glkacaktl.

It
I »

Jfi

a Ekklronlarimn
perdelemesi, sin-
yali daha yiiksek
alana kaydwmistir

Dis. manyetik alan B

>

Du§iik alan

Yiiksek alan

B n

9.6 Kimyasal Kayma 377

§ekN 9.12 7T Elektronlarinin dolafimiyla etin pro-
tonlarimn perdelenmesi. Perdeleme, sp karbonlanna
bagh protonlarm vinilik protonlardan daha yiiksek
alanda sogurma yapmasma yol agar.

i

i i

C Elektronlarinin dola§imiyla bir protonun nc olciide perdelenecegi, onun etrafindaki
bagil elektron yogunluguna baglidir. Bu elektron yogunlugu ise biiyiik olgude elektrone-
gatif gruplarin olup olmamasina baglidir. Elektroncgatif gruplar. ozellikle de protonun bu-
lundugu karbon atomuna bagh olanlar, C — H bagmdan elektron cekerek protonun
etrafindaki elektron yogunlugunu azaltirlar. Bu etkinin bir omegini, 1 , 1 ,2-trikloroetanin
spektrumunda gorebiliriz (Sekil 9.6). CI karbonundaki proton (55,77), C2 karbonundaki
protonlara (8 3,95) gore daha dii§iik manyetik alan siddetinde sogurma yapar. CI karbo-
nunda iki tane cok elektroncgatif klor atomu bulunmasina karsjhk C2 karbonunda sadece
bir klor atomu bulunmaktadir. Sonuc olarak, C2 karbonunda bulunan protonlar 90k daha
etkin bir §ekilde perdeleneceklerdir. Clinkii bunlar etrafindaki a elektronlarinin yogunlu-
gu daha fazladir.

Delokalize olmus. v elektronlarinin dolasmilarmin olu§turdugu indiiklenmis. manye-
tik alanlar yakinlardaki protonlarda hem perdeleme hem de perdelememe etkisi yara-
tabilirler. Perdeleme mi yoksa perdelememenin mi olacagi, protonun indiiklenmis
alandaki yerine baglidir. Benzen tiirevlerindeki aromatik protonlarda, bunlar indiiklen-
mis, elektromanyetik alanin di§ manyetik alani kuvvetlendirdigi bolgede yer aldiklanndan,
perdelememe etkisi soz konusudur (Altboliim 14. 7B).

Bu perdelememe etkisi nedeniyle aromatik protonlarm enerji sogurmasi, nispeten da-
ha kiiciik manyetik alan kuvvetindeki du§ilk alanda gercekle§ir. Ornegin, benzenin pro-
tonlanyla 1,4-dimetilbenzenin aromatik protonlan (Sekil 9.5), sirasiyla, 57,27 ve 57,05
degerlerinde sogurma yaparlar.

-n- Elektronlarinin dola§imiylayarati!an manyetik alan, etinin (ya da diger alkinlerin)
protonlanni perdeleyerek onlann beklenenden daha yiiksek bir alan sjddetinde sogurma
yapmalanna neden olur. Eger yalmzca, karbon atomlannin tie melezlesme halindeki elekt-
ronegatitliklerini ele alacak olursak onlara bagh bulunan protonlar icin a§agida verilen
sira soz konusu olacaktir.

(diisiik alan siddeti) sp < sp 1 < sp 1 (yiiksek alan sjddeti)
Gercekte ise uc alkinlerin protonlan 52,0 ve 53,0 degerleri arasinda sogurma yapar ve
siralama asagidaki gibidir:

(diisiik alan §iddeti) sp- < sp < sp* (yiiksek alan siddeti)
Alkin proLonlannda goriilen yiiksek alana kayma, iiclii bag it elektronlarinin dolasjmiy-
la ortaya cikan perdeleme etkisinden kaynaklanmaktadir ve bu perdelemenin kaynagi,
Sekil 9.12'de gbsterilmi§tir,

9.6 Kimyasal Kayma

Simdi, protonlarm sogurmalannin, ciplak (yani elektronlanndan srynlmisj bir proton-
dan beklenen degerden farkli bir konumda gercekle§mesine neden olan perdeleme ve
perdelememe etkilerini inceleyecegiz Kimyasal baglardaki elektronlann dolasjinmdan
kaynaklanan bu kaymalara kimyasal kayma adi verilir.

Kimyasal kaymalar, bir referans bilesigin protonlarmin sogurmasi referans almarak
olculiir, Sogurmanin olu-jtugu noktadaki manyetik alamn gercek degerini olemenin, pra-

378 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini ifin Kullanilan Aletler

tikte pek bir yaran yoktur. O nedenle, referans madde kullamhr ve en sik kullanilan re-
ferans madde tetrametilsilandir (TMS). Spektrumu almacak numuneye 50k az miktarda
tetrametilsilan ilave edilir ve TMS'nin 12 e§deger protonunun sinyali, delta (3) olce-
ginde sifir olarak i§aretlenir.

Si(CH,) 4

Tetrametilsilan

TMS

Tetrametilsilan pek 50k nedenle referans madde olarak sec.ilmis.tir. 12 Hidrojen ato-
muna sahip oldugu icin, TMS'nin cok az miktan bile yeterince sjddetli bir pik verebil-
mektedir. Aynca turn hidrojen atomlan e§deger oldugu icin tek bir sitiya! elde edilir.
Silisyum karbondan daha az elektronegatif oldugu ip,in, TMS protonlarmm etrafmdaki
elektron yogunlugu fazladir ve bu protonlar onemli olciide perdelenmisjerdir. Bu ne-
denle TMS'den kaynaklanan sinyal, oldukca saga kaymis. olarak, spektrumun pek az
atomun sogurma yaptigi bolgesinde ortaya cikar. Bu yiizden, TMS sinyaliyle baska hid-
rojen atomlannin sinyalinin kans,masi nadiren kar§ila§dan bir durumdur. Aynca, tetram-
etilsilan, bir alkan gibi nispeten soydur, Kaynama noktasi 27°C olan TMS cok kolay
buharla§abilen bir maddedir ve spektrum kaydedildikten sonra, numuneden kolayhkla
buharlasunlarak uzaklastinlabilir.

Kimyasal kaymalar, elektromanyetik i§imanm frekansi degigtiriliyormus, gibi, hertz
(cps) cinsinden olculiir.

£izelge 9.1 Protonlarin Yaklasik Kimyasal Kaymalan
Proton Tiirii Kimyasal Kayma (5, ppm)

1° Alkil, RCH, 0.8-1,0

2° Alkil, RCH 2 R 1,2-1,4

3° Alkil, R,CH 1,4-1,7

Alkil, R,C = C—CH, 1,6-1,9

" I
R

Keton, RCCH, 2,1-2,6
II

Benzilik, ArCH 3 2,2-2,5

Asetilenik, RC = CH 2,5-3, 1

Alkil iyodiir, RCHjI 3,1-3,3

Eter, ROCH,R 3,3-3,9

Alkol. HOCH,R 3,3-4,0

Alkil bromiir, RCH,Br 3,4-3,6

Alkil kloriir, RCH 2 C1 3,6-3,8

Vinilik,R 2 C=CH, 4,6-5,0

5,2-5,7

■?

R

Aromalik, ArH 6,0-9.5

Aldehit, RCH 9,5-10,5

II

O
Alkol hidroksilL ROH 0,5-6,0°

Amino, R-NH 2 1, 0-5,0"

Fenolik, ArOH 4,5-7,7"

Karboksilik, RCOH 10-13°

II
O

* Bu protonlarin kimyasal kaymalan, sicakhk. deiigim ve coziicuye bagli
olarak degisk.

9.7 Kimyasal Kaymasi E§deger ve Ejdeger Olmayan Protonlar 379

Gercekte CW cihazlannda degislirilen, manyetik alandir. Ancak, frekans degeriyle man-
yetik alanm jiddeti matematiksel olarak orantili oldugundan frekans biriminin (Hz) kul-
lamlmasi uygundur.

Bir protonun kimyasal kaymasi, hertz olarak ifade edildiginde, di§ manyetik alan
§iddetiyle orantihdir. Genel olarak spektrometrelerde kullamlan alan sjddeti farkli oldu-
gundan, kimyasal kaymanin di§ manyetik alandan bagimsiz bir §ekilde ifade edilmesi
istenir. Kimyasal kayma aletin frekansina boliinerek, bu kolayca yapilabilir. Ama kes-
rin pay ve paydasinm her ikisi de frekans birimiyle (Hz) ifade edilmelidir. Toplam alan
giddetine (60, 300 ya da 600 milyon Hz) kiyasla kimyasal kaymalar (5000 Hz den az)
her zaman 50k kiiciik oldugu icin, bu kesrin, milyonda bir ktstm (ppm) birimi cinsinden
verilmesi uygun olacaktir. Bu yakla§im, kimyasal kaymanin TMS ile iliskili olarak del-
ta olceginde ifade edilmesinin cikis, noktasidir.

r._ (hertz cinsinden, TMS 'den gozlenen kayma) X 10 ''
(hertz cinsinden cihazm cah§ma frekansi)

Ornegin 300 MHz'de cah§an bir cihaz kullandigmda, benzen protonlannin kimyasal kay-
masi 2181 Hz'dir. Bu nedenle,

* 2181 H z X 10' _._

o = = 7,27

300 X 10" Hz
Hidrojen iceren bazi gruplann yakla§ik proton kimyasal kayma degerleri Cizelge
9.1'de verilmigtir,

9.7 Kimyasal Kaymasi Esdeger ve Esdeger
Olmayan Protonlar

Ozdes, cevrelerde bulunan iki ya da daha 50k proton, aym kimyasal kaymaya sahiptir ve
bunlar 'H NMR spekturumunda sadece bir sinyal verirler. Protonlann aym cevrede ol-
dugunu nasil bilecegiz? Cogu bilesjkte, aym cevre icinde bulunan protonlar, kimyasal
tepkimelerde biribirinin esdegeri olarak davranirlar. I§te bu kimyasal olarak esdeger
olan protonlara, 'H NMR spektrumunda kimyasal kaymasi esdeger protonlar denir.

9.7A Homotopik Hidrojen Atomlari

Verilen bir molekuldeki iki ya da daha fazla protonun, kimyasal kaymasi egdeger pro-
tonlar olup olmadiklanna karar vermenin basit bir yolu, bu protonlann her birini, teker
teker bajka gruplarla degi§tirmektir, Bu grup gercek ya da hayali olabilir. Eger yapi-
lan bu i§Iem sonunda aym bilesjk elde ediliyorsa, degi§tirilen hidrojen atomlanna kim-
yasal olarak esdeger veya homotopik protonlar adi verilir. Homotopik atomlann (ya
da gruplann) kimyasal kaymasi da e§degerdir.
Ornek olarak 2-metilpropeni ele alahm:

H x CH.C1 C, v /C H 3

H yerme CI gelirse > C : =C + C=^C
S / \ / \

H CH 3 H CH 3

3-Kloro-2-metilpropen 1 -Kloro-2-metilpropen

Burada iki tane homotopik hidrojen grubu bulunmaktadir, Bu gruplardan birini, alti adet
metil hidrojeni (b) olusmrmaktadir ve bunlardan herhangi birinin klorla yer degijtirme-
si aym bile§igi, 3-kloro-2-metilpropeni verir, iki adet vinil hidrojeni (a) ise diger gru-
bu olujjturmaktadir. Bunlardan birinin klor atomuyla yer degistirmesi sonucunda
1 -kloro-2-metilpropene ulasilir. Oyleyse, 2-metilpropen iki H NMR sinyali verecektir.

(a)H

CH,

/

(b)

c=

/

(a) H

=C
\
CH,

(b)

380 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullamlan Metier

Problem 9. 1 ► ^ enzer mr analizi 1,4-dimetilbenzen (Altboliim 9.3C) 19111 yapiniz ve bunun, kim-
yasal kaymasi esdeger olan iki proton grubuna sahip oldugiinu gosteriniz. Aynca,
bu molekiiliin spekturumunda (Sekil 9.5) neden sadece iki sinyal oldugunu acikla-
yiniz.

Problem 9.2 > A§a|idaki molekullerin 'H NMR spektrumlannda ka?ar sinyal bulunur?

(a) Etan (d) 2,3-Dimetil-2-buten

(b) Propan (e) (Z)-2-Buten

(c) fer-Bfltil metil eter (f) (£)-2-Biiten

9.7B Enantiyotopik ve Diastereotopik Hidrojen Atomlan

Bir karbon atomundaki iki hidrojen atomun her biri, teker teker aym grupla yer degis-
tirdiginde enantiyomerler elde ediliyorsa, bu iki hidrojen atomuna enantiyupik hidro-
jen atomlan denir. Enantiyotopik hidrojen atomlarimn kimyasal kaymalari aymdir ve
sadece bir tone 'H NMR sinyali verirler*

Br Br Br

Z ile yer
CH degisurirse CH CH

■

Knantiyomerler

Etil bromurun — CH 2 Br grubundaki iki hidrojen atomu enantiyotopik protonlardir.
Bu nedenle etil bromurun 'H NMR spektrunumda iki sinyal ortaya cikar. Bunlardan bi-
ri, — CH 2 Br grubunun iki enantiyotopik protonuna, digeri de — CH, grubunun iic es-
deger protonuna aittir. [Aslmda etil bromurun 'H NMR spektrumu, daha sonra
gorecegimiz gibi (sinyallerin birinde iic. digerinde dort olmak iizere) yedi pikten olu-
sur. Sinyal yanlmasindan ileri gelen bu durum Altboliim 9.8'de aciklanacaktir.]

Eger iki hidrojenin her biri bir Z grubuyla yer degistirdiginde diastereomerler elde
ediliyorsa. bu iki hidrojene diastereotopik hidrojen atomlan denir. Tasadiifi durumlar
disinda, diastereotopik protonlarin kimyasal kaymalari aym degildir, vefarkh 'HNMR
sinyalleri verirler.

Ornegin. kloroetenin =CH 2 grubundaki iki proton diastereotopik protondur,

CI H CI Z a H

\ / 7 ile yer V S N '

,c=c ~r~r — ► ^c=c. + ,c=c.

H H ,H H H Z,

Diastereomerler

Bu nedenle, kloroetenin esdeger olmayan iic protonuna iliskin sinyaller ortaya cikacak-
tir. Bunlardan biri, C1CH= grubundaki protona, diger ikisi de =CH 2 grubundaki di-
astereotopik protonlara aittir.

* Kiral coziiciilerde, enantiyotopik hidrojen atomlanmn kimyasal kaymasi aym olmayabilir. Ancak 'H NMR
spektrumkn (Ogunlukla akiral coziiciilerde kaydedilir ve enantiyotopik protonlarin kimyasal kaymalari aym
olur.

9.8 Sinyal Yanlmasi: Spin-Spin E§le§mesi 381

sek-Biiai alkoliin metilen ( — CH 2 — ) grubundaki iki proton da diastereotopik proton-
lardir. Bunu sek-biitil alkoliin bir enantiyomeri iizerinde a§agidaki gibi gbsterebiliriz:

V^3 = *~*3 v 3

Z ile yer degiftirme

H^^H H^f^Z Z*"9"^H

- >

xek-XiMW alkol Diastereomerler

(bir enantiyomer)

Bu iki proton farkli kimyasal kaymalara sahiptir ve 'H NMR spekturumunda farkli iki
sinyal verir. Ancak bu iki sinyal, 6rtii§ebilecek kadar birbirine yakin olabilir.

(a) sek-Biiu\ alkoliin diger enantiyomerindeki iki metilen protonunun her birinin, Z *< Problem 9.3

ile yer degi§tirmesi sonucunda elde edilen diastereomer ciftini gosteriniz. (b) sek-
Biitil alkolde kimyasal olarak farkli kac tiir proton vardir? (c) seA-Buti! alkoliin spekt-
rumunda kac tane 'H NMR sinyali bulmayi beklersiniz?

A§agidaki bilesilderin her birinde kacar 'H NMR sinyali ortaya cikar? ■< Problem 9.4

(a) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 (f) 1,1-Dimetilsiklopropan

(b) CH 3 CH 2 OH (g) ft^j-l,2-Dimetilsiklopropan

(c) CH 3 CH = CH 2 (h) cis-\ ,2-Dimetilsiklopropan

(d) trans-2-Biiien (i) 1- Penten

(e) 1 ,2-Dibromopropan (j) l-Kloro-2-propanol

9.8 SlNYAL YARILMASI: SPJN-SPJN E§LE§MESI

Sinyal yanlmasi, kom§u atomlardaki protonlann manyetik alanlannin etkisinden kay-
naklamr. Sinyal yanlmasinm bir ornegini 1,1,2-trikloroetanin spektrumunda gormiistuk
(§ekil 9.6). 1,1,2-Trikloroetanm — CH 2 C1 grubundaki iki e§deger protonun sinyali,
CHC1 2 — grubundaki tek proton tarafindan iki pike bol iinmektedir. Benzer §ekilde
CHC1 2 — grubundaki tek protona ili§kin sinyal de, — CH 2 C1 grubunun iki protonu ta-
rafindan yanlarak iic pik s,eklinde ortaya cikmaktadir. Bu, ileride §ekil 9.13'te gosteril-
mi§tir.

Sinyal yanlmasi, birazdan ele alacagimiz spin-spin eslesmesi olarak bilinen olay-
dan kaynaklanir. Spin-spin esjesme etkileri bashca, bag elektronlan yoluyla iletilir ve
genelde aralarinda u$tenfazla o bagi bulunan protonlann e§le§mesinde gorulmez*.
Bundan dolayi. sinyal yanlmasi, 1,1,2-trikloroetanda oldugu gibi, birbirlerine ahagiy-
la baglannv^ olan biti$ik atomlardaki protoniar arasinda goruliir (§ekil 9.6). Bu konu-
da iyi bir ornek de a§agida verilen ter-biltil metil eter molekuliidiir. tei -BuXil metil eterde

*Konformasyonel yapisi esnek olmayan molelaillerde ve tt baglari iceren sistemlerde, aralanndaki mesafe iic
bagdan fazla olan protonlarda da spin-spin e§lesmesi goriilebilir ve buna uzun mesafe ejlesmesi denir.

382 Boltim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini i^in Kullamlan Aletler

§ekil9.l3 1,1,2-Trikloroetandaki

(o) m

sinyal yarilmasi.

CHC1 2 CH ; C1

(a) Protonunun

1,1. 2-Trikloroelan

(b) Protonunun

sinyali

sinyali

Iki (b) protonu tarafindan
bir urJuye yanlmis.

Bir (a) protonu tarafindan
bir ikiliye yanlmis

sinyal yarilmasi goriilmeyecektir. C^iinkii, (a) protonlanyla (b) protonlarinin arasinda-
ki mesafe iic bagdan daha coktur.

(a)
CH,

(a)

m

CH 3 — C— O— CH 3

CH 3

(a)

fer-Biitil metil eter

(sinyal yarilmasi yok)

Kimyasal olarak e§deger (homotopik) ya da enantiyotopik protonlar arasmda da
sinyal yarilmasi gozlenmez. Bir ba§ka deyi§le, kimyasal kaymasi tarn olarak aym olan
protonlar arasinda sinyal yarilmasi olmaz. Bu nedenle, alti esdeger protona sahip olan
etanin spektrumunda tek sinyal elde edilir ve bir sinyal yanlmasiyla kar§ila§ilmaz.

CH 3 CH 3 (sinyal yarilmasi yok)

Aynca, §ekil 9. 14'te gortildiigii gibi, metoksiasetonitrilin enantiyotopik protonlarinin
sinyallerinde de yanlma olmaz

Spin-spin e$le§mesiyle, sinyal yarilmasi arasinda kiigtik bir fark vardir, Aslinda,
kimyasal kaymasi aym olan proton gruplan arasinda, sik sik spin-spin e§le§mesi
gergekiesmektedir (ve bu eslesmenin belirlenebildigi yontemler vardir ama biz bu-
rada bunlara girmiyecegiz), Bununla beraber, sadece kimyasal kaymalan farkli olan
proton gruplanmn spin-spin e§lesmeleri sinyal yanlmasina yol agar.

§imdi, kimyasal kaymasi farkli olan proton gruplanmn e§le§mesiyle sinyal yarilma-
sinin nasil ortaya ciktigini aciklayalim.

Protonlann, manyetik alan icinde, manyetik alanla aym ya da zit yonlii olarak sade-
ce iki §ekilde yonlendiklerini gormii§tuk. Bu nedenle, komsu atomdaki protonun man-
yetik momenti, bu iki yonelmeden sadece birinde bulunan ve sinyalini incelemekte
oldugumuz protondaki manyetik alani etkileyebilir. Birbirinden cok az fark bulunan bu
iki etki, tek pik yerine, biri ondan birazcik dii§iik alanda, oteki de birazcik yiiksek alan-
da yer alan daha kiiciik iki pikin ortaya cikmasina yol acar.

Kom§u H ft protonunun olasi iki yonelmesinin, H a protonuna ili§kin sinyali nasil iki-
ye boldiigii §ekil 9.15'te verilmistir. (H a ve H fe e§deger protonlar degildir.)

9.8 Sinyal Yanlmasi: Spin-Spin E§le§mesi 383

(a) (b)
CH,OCH 2 CN

(a)

(b)

TMS

4

§ekil 9.14 Metoksiasetonitrilin 300 MHz 'H NMR spektrumu. Enantiyotopik
protonlarm (b) sinyali yanlmaz.

Frekans birimleri cinsinden bu piklerin arasindaki, mesafeye eslesme sabili denir ve
J ah seklinde kisaltilir. E§Iesme sabitleri genellikle hertz olarak verilir. Eijlesmeler tii-
milyle ic kuvvetler nedeniyle ortaya ciktigindan eslesme sabitlerinin biiyiikliigii uygu-
lanan manyetik alanin biiyiikliigiine bagh degildir. Ornegin, eslesme sabitinin (Hz
cinsinden) 60 MHz lik bir cihazda olciilen degeriyle 300 MHz ya da baska herhangi bir
alan siddetinde cabman cihazda olciilen degerleri birbirine esittir.

H,

(a)

■C— C-

I I

Uygulanan alan B '

H fe Protonunun
olmadigi durumda
H B protonunun
sinyali

H ft nin iki
manyetik yonelimi

"*/.

-

H. nin manyetik momenti,
H a nin sinyalini jiddetleri
e§it iki pike ayinrve bir ikili
(1:1) olu$ur.

Sekil 9.15 Bir kumsu hidrojen atomunun esdeger
olmayan bir protonla olan spin-spin e§lesmesinin
yol agtigi sinyal yanlmasi. Teorik analiz {a) da,
spektrumun gercek goriinumii ise (b) de verilmistir.
Ikili piklerinin merkezleri arasindaki mesafeye
eslesme sabiti J ab adi verilir ve bu sabit hertz
cinsinden ifade edilir. Eslesme sabitinin buyiikliigii,
uygulanan manyetik alanin biiyiikliigiine bagh
degildir ve aletin galistinldigi frekans ne olursa
olsun, eflesme sabitlerinin degeri (Hz cinsinden)
hep aym olur.

(b)

A

/ \

1

\

1

\

1
1

\

1

r

Jab

1

384 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kutle Spektrometri: Yapi Tayini ifin Kullanilan Metier

'H NMR spektrumlarmi degerlendirirken, §uphesiz, milyonlarca molekiiliin yaratti-
gi etkileri de gozleriz. H h protonunun olasi iki yonlenme konumu arasmdaki enerji far-
kmin 50k kiiciik olmasi nedeniyle bu iki yonlenme konumunda yer alan protonlann sayisi,
tam olmasa da, yaklasik olarak esittir. Bu nedenle, H„ protonunun sinyali, siddetleri ka-
baca birbirine e§it olan iki pike boliiniir ve bir 1:1 ikili olarak ortaya cikar.

Problem 9.5

>- CHBr 2 CHC 1 2 molekulunun 'H NMR spektrumunu ciziniz ve CHBr 2 — ile — CHC 1 2
gruplanndan hangisinin sinyalinin daha diisiik manyetik alan siddetinde yer alaca-
gini nedenleriyle birlikte aciklayimz.

Bitisik bir karbon atomunda ( ya da bitigik esdeger komsu karbon atomlannda) bu-
lunan iki esdeger proton, sogurma yapan bir protonun sinyalini iice bolerek bir uglti
olustururlar (1:2:1). Bunun nasil oldugunun bir ornegi §ckil 9.16'da verilmistir.

§ekil 9.16'da gosterilen molekiil tiplerinin her ikisinde de protonlar uygulanan man-
yetik alanla ayni yonde yonlenebilirler. Bu yonlenme tarzi, H a protonuna iliskin pikin.
H fi protonlannin olmadigi duruma gore, daha diisiik alanda ortaya cikmasina neden olur.
Ama bunun tam aksine, tiim protonlar uygulanan manyetik alanla ters yonde de yonle-
nebilirler. H h protonlannin bu §ekilde yonelisi, H ;T protonundan beklenen pikin, bu kez,
H,, protonlannin olmadigi duruma gore daha yiiksek manyetik alanda ortaya cikmasina
neden olur. Bu ikisinin disinda, H ft protonlanndan birinin uygulanan manyetik alanla
ayni, otekinin ters yonde yonlendigi iki yonlenme durumu daha bulunmaktadir. Ama
bunlar soz konusu sinyalin yerini degistirmezler. Bu son yonlenme diizeninin olasihgi,
oteki iki durumun her birinin iki katidir ve bu nedenle, ucluniin merkez pikinin sidde-
ti, digerlerinin iki katidir.

1 , 1 ,2-Trikloroetanm CHC1 2 — grubundaki proton, bir bitisik karbon atomunda iki
esdeger proton bulunan proton tipine bir ornektir ve sinyali bir uclii (1:2:1) olarak or-
taya cikar (§ekil 9.6). Ote yandan, 1,1,2-trikioroetanin — CH 2 C1 grubunun sinyali ise,
beklendigi gibi CHC1 2 — grubundaki proton tarafindan ikiye boliinur ve bir ikili (1:1)
olarak ortaya cikar,

1,1,2,3,3-Pentakloropropanin spektrumu da (§ekil 9.17) 1,1,2-trikloroetamn spektru-
muna benzer ve o da bir iiciii (1:2:1) ve bir ikiliden (1:1) olusur. 1,1,2,3,3-Pentakloro-
etanin iki H h protonu, ayn karbon atomlannda bulunmalanna karsin birbirinin esdegeridir.

§ekil 9.16 H a protonunun sinyali, bitisik
karbondaki iki esdeger proton (H ft ) tarafindan
bbliinerek bir ucliiye (1:2:1) doniistiiriilur.

— C-
I
H

c—

ya da

— c— c— c—

( Hj, protonlannin H^j,
olasi yonlenmeleri) "^

H„

(H;, protonlannin
yoklugundaki sinyal)

/T s

.-

^ab^

(H fc protonlan
sinyali birufldye
(1:2:1) donijsturur)

Uygulanan alan B

9.8 Sinyal Yanlmasi: Spin-Spin E§le§rnesi 385

(a)

CI II CI

I I I
(b) II— C — C-C— II lb)

1 I

ci ci ci

la)

TMS

6,2 6,0 '

4,6 4.4

5 4

5 H ( ppm I

§ekil 9. 1 7 1,1,2,3,3-Pentakloroetanm 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin genisle-
tilmis §ekillert kaydirilmi§ olarak ayrica goriilmektedir.

1,1,2-Trikloroetan (§ekil 9.6) ve 1.1,2.3,3-pentakloropropandaki (§ekil 9.17J ikili -< Problem 9.3

ve licliilerin bagil konumlan tersine donmiistiir. Bu durumu aciklayimz.

H a protonunun sinyali, komsu karbondaki iic esdeger proton (H fc ) tarafindan boliine-
rek bir dortluye (1:3:3:1) ddnustiiruliir. Bunun bir ornegi §ekil 9.18'de gosterilmistir.

Bu tip bir sinyal yanlmasi nedeniyle. etil brotntirdeki — CH 2 Br grubu protonlannin
sinyali bir dortlii (1:3:3:1) olarak ortaya cikar. CH-, — grabunun Ik; esdeger protonu ise,
— CH 2 Br grubunim esdeger iki protonunun etkisiyle Uce bolunur ve bir iiclii (1:2: 1) ve-
rir.

Bu yaptigimiz liirden analizler genisletilerek komsu karbonunda daha fazla esdeger
proton bulunan bilesiklere de uyarlanabilir. Biitiin bu analizler sunu gostermektedir. Eger

Hj-

H„ H„

[ I

•C— C-

I I

( H,, protonlannin
yoklugundaki sinyal)

§ekil 9.18 \\ a protonunun sinyali komsu karbon-
daki iic esdeger proton 1 Hy,i tarafindan dorde bolii-
nerek bir dortluye (1:3:3:1) doniistiiriilur.

1 1

H h protonian, sinyali
1 bir dortluye (1:3:3:1)
J donusturur.

(H ft protonlannin
olasi yonlenmeleri)

386 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini i$in Kullamlan Metier

(b) fa)
C H 3 — CH,— Br

(b)

W

w_

3,5 3,3

1,7 1,5

TMS

4
6h (ppm)

§ekil 9. 1 9 Etil bromiirun 300 MHz 'H NMR spekiru inn. Smyallerin geni§letilmi§ §ekil-
leri kaydinlmig olarak ayrica goriilmektedir.

kom$u karbonda n sayida e$deger proton bulunuyorsa sinyal n + 1 sayida pike bb-
luntir. (Bazilan cok kii^iik olabilecegi icjn, gercek spektrumda bu piklerin tamami goz-
lenemeyebilir).

Problem 9.7 ► (C1 2 CH) 3 CH Bilesiginin nasil bir 'H NMR spektrumu vermesini beklersiniz. Bu
spektrumu, sinyal yanlmalanni ve her bir sinyalin bagil konumlanni gosterecek bi-
cimde ciziniz.

Problem 9.8 ► Sekil 9. 20'de spektrumlan verilmis olan bilesiklerin yapilanni, her bir sinyalin ya-
nlrna seklini de dikkate alarak bulunuz.

E§le§me Sabitlerinin
karsihkli Olarak E^itligi.

Bilesiklerin her birinde sadece iki esdeger olmayan proton grubu oldugu icin, Sekil
9. 20'de gorulen spin yanlma sekillerini degerlendirmek oldukca kolaydir. Ancak butiin
spektrumlarda, 90k karmasik spektrumlardaki yanlma §ekillerini degerlendirmede bize
yardimci olan bir ozellik bulunmaktadir. Bu ozellik, e§le§me sabitlerinin karsihkli ola-
rak esit olmasidir.

Hertz cinsinden, pikler arasindaki mesafe eslesme sabitinin degerini ifade eder. Iki-
li, iiclii, dortlii ve sonrasi piklerin aym e$le§me sabitlerine sahip olmasi, bunlann biri-
biriyle iliskili oldugu anlamina gelir. Ciinkii bu coklulann olusmasi, onlann karsihkli
olarak spin-spin eslesmelerinden kaynaklanmaktadir ve bu bilgi spektrumlarm deger-
lendirilmesinde iyi bir sanstir.

Omegin etil grubunun iki proton takimi, iicjii ve dortlii olarak ortaya cikar. Ancak
bunun i^in. etil grubunun bagli oldugu atomda hie bir hidrojen atomu bulunmamalidir,
Etil grubuna iliskin iiclu ve dortliideki piklerin arasindaki mesafeler aym olacaktir, ciin-
kii bunlann eslesme sabitleri (J ab ) biribirine esittir (Sekil 9,21),

FT NMR ybntemlerinin miimkiin kildigi diger bazi tekniklerle karmas.ik spin yanl-
ma iliskilerinin kolayca anlasilmasi miimkundiir. COSY (Altboliim 9.11) adi verilen,
H - 'H iliskilendirme spektroskopisi, bu tekniklerden biridir,

Proton NMR spektrumlannin baska ozellikleri de vardir, ancak bunlann, molekul ya-
pisinin aydinlatilmasina fazla bir katkilan yoktur.

S F! (ppm)

§ekil 9.20 Problem 9.8 kin 300 MHz If NMR spektrumlan. SinyaUerin geni;letilmi§
sekiltcri kaydinlmi; olarak aynca gbriilmektedir.

387

388 Bolum 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve ftutle Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullamlan Metier

§ekil 9.2 1 Bir etil grubunun teorik olarak
yanlma §ekilleri. Gercek bir ornek icin etil
bromiiriin spektrumuna bakiniz (§ekil 9.19).

X— C-C-R.

I I

Hi, H,

JUWm

Hj, Sinyali

H a Sinyali

Kimyasal kaymalari birbirine cok yakin olan sinyaller ortusebilirlcr. Ornegin, etil
kloroasetatin 60 MHz spekturumunda (§ekil 9.22a), — CH 2 C1 grubunun birlisi etil
grubundan kaynaklanan dortliiniin en kenardaki pikinin tarn Qzerine denk gelmek-
tedir. Daha yiiksek manyetik alan sjddetine sahip ('H'in rezonans frekansma kar-
sihk gelen 300, 500 veya 600 MHz'lik) spektrometrelerin kullamlmasi, daha diisiik
alan §iddetlerindc ortiisen sinyallerin birbirinden aynlmasina izin vermektedir (bu-
na bir ornek L§in bkz §ekil 9.22b).

Bitigik olmayan atomlarda bulunan protonlar arasinda da spin-spin eslesmesi ola-
bilir. Bu uzun aralikh e§le§me, sikhkla, e§lesen protonlan tasiyan atomlarin arasi-
na n— bagh atomlarin girdigi bile§iklerde ve esnek olmayan bazi halkali molekiillerde
goriiliir.

Aromatik gruplarm yanlma sekillerinin analiz edilmesi zordur. MonosiibstiUie ben-
zen halkasi (fenil grubu) uc farkh tipte protona sahiptir. Bu protonlarm kimyasal

X

kaymalari birbirine 50k yakin olabilir ve oyle ki fenil grubu birliye benzer bir sin-
yal verir. Ya da kimyasal kayma degerleri birbirinden 90k farkh olur ve fenil gru-
bunun sinyali, uzun aralikh esle§meler nedeniyle karmas.ik bir coklu olarak ortaya
cikar.

Buraya kadar ele almis, oldugumuz turn 'H NMR spektrumlannda, dikkatimizi sade-
ce kom§u karbonlarda bulunan iki esdeger proton grubunun etkilesmesiyle olu§an sinya!
yanlmasina yogunla§tirdik. Peki, ikidcn fazla e§deger proton grubunun etkilestigi mole-
kiillerde ne tiir bir yanlma §ekli ortaya cikacaktir? Yer darligirmz nedeniyle. burada, bu
soruyu tam olarak cevaplamamiz miimkiin degildir. Fakal uygun bir ornek iizerinde bu
tiirden biranalizi kisaca ele aiabiliriz. Omegimiz 1-siibstitiie propan olsun.

(a)
CH V

(b)
CH,

(c)
-CH 2 -

Burada tic tane esdeger proton grubu bulunmaktadir. CH 3 — ve — CH 2 Z gruplann-
da yer alan protonlarm nasil bir sinyal yanlmasina sahip olaeaklartna karar vermekte
herhangi bir sorunumuz yoktur. Metil grubu sadece merkezdeki — CH 2 — grubunun iki
protonuyla spin-spin esle§mesine girer ve bunun sonucunda metil grubunun sinyali bir
uclii olarak ortaya cikar. — CH 2 Z grubundaki protonlar da, benzer §ekilde. sadece mer-
kezdeki — CH 2 — grubunun iki protonuyla esjesir ve bunlara iliskin sinyal de bir uclii
olarak goriinmelidir.

Fakat merkezT — CH 2 — grubundaki protonlar (b) ne tiir bir sinyal verecektir? Bunlar
(c) grubunun ile ve {a) grubunun iki protonuyla spin-spin eslesmesine girerler. Ustelik

9.8 Sinyal Yanlmasi: Spin-Spin E§le§mesi 389

500

400

300

Hz

200

II (c)

C1CH,— C — OCH,CH,

(b) "(a)'

8.0

7.0

6.0

(b)

100

(a)

5.0

4.0
5(ppm)

3.0

10

1.0

b)

(b)
CICH,-

II (<0 (a)

C— OCH 2 CH 3

J

(h,

4,2 4,0

(a)

1,4 1.2

TMS

4
S, , Ippml

Sekil 9.22 (a) Etil kloroasetatin 60 MHz 'H NMR Spektrumu. <S4'teki sinyallerin
6rtii§mesine dikkat ediniz. (b) Etil kloroasetatin, 60 MHz de ortiisen sinyallerinin, daha
yiiksek alan siddetindeki aynlmasuii gosteren 300 MHz 'H NMR spektrumu. Piklerin
genisletilmis sekilleri kaydirilmis otarak ayrica gosterilmistir.

(a) grubunun protonlanyla (b) grubunun protonlan birbirinin esdegeri degildir. Eger./ ufr
ve J hc esjesme sabitleri oldukca farkh degerlere sahipse, bu durumda (b) protonlannin
sinyali, once tie (a) protonu tarafindan bir dortliiye ve sonra da bu dortliiniin ^izgileri-
nin her biri, iki b protonu tarafindan bir ucliiye yardacaktir (§ekil 9.23).

Bununla beraber. bir gercek spektrumda eslesme sabitlerinin, pikleri genellikle diger
piklerin tepelerine dusiirecek sekilde olmasi nedeniyle 12 kadar pikin gozlenmesi ola-
si degildir. Tipik bir 1-monosubstituc propan olan 1 nitropropanin H NMR spektrumu
§ekil 9.24'te verilmi§tir. Burada (h) protonlannin alti ana pike yanldigini ve bunlann
her birinde de daha ileri yanlmamn 50k hafif izlerini gormekteyiz.

390 Bbliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullanilan Aletler

§ekil 9.23 Burada oldugu gibi
eger J ab J bc '&en qdk daha biiyiikse
U ab = 3J bc ), CH 3 CH,CH 2 Z deki (b)
protonlannin yarilma sckli sckil-
de goriildugii gibi olusur.

(a) (b) (c)
CH^CHiCHtZ

m

t

^te*WfcT

I I

£r J fee J he J he

^J^hc^

Problem 9.9

> J ab = 2J hc ve J ah = J bc durumlan icin CH 3 CH 2 CH 2 Z bilegigindeki H b protonunun
verecegi sinyalin kac pike yanlacagim §ekil 9.23'te verilen tiirden bir analizle gos-
teriniz. (jpucu: Her iki durumda da pikler piklerin tepelerine diigeceginden pik sa-
yisi 12 den az olur.)

Buraya kadar yapilan degerlendirme ve analizler, yalmzca birinci derece spektrum-
lar icin gegeriidir. Birinci derece spektrumlarda, esje§mi!) olan sinyallerdeki pikle-
rin kimyasal kayma degerleri arasindaki hertz cinsinden fark (Av), e§le§me sabitinden
(J) gok btiyuktsir (Av » /). Burada tartismayacagimiz ikinci derece spektrumlar-
da ise, Av ve / degerleri birbirine 90k yakindir ve durum 50k daha kanna§iktir.
Ikinci derece spektrumlarda, birinci derece spektrum olarak goz onune alindigin-
da. beklenenlere gore pik sayisi daha joktur ama pik s,iddetleri daha fazla degildir.

raj (b) (e)

• ■ ■ 1"

1

CH3 — CH 2 — CH 2 — NO2

(<

H

r<

■j

_JJ

1 J

L

,

.__

(b)

1.

TT

AS

1
4,5 4,3 2,2

2,0

1,2

1,0

4
5 H (ppm)

§ekil 9.24 1-Nitropropamn 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin geni§letilmi§
§ekilleri kaydiiilmis olarak aynca gosterilmi;tir.

9.9 Proton NMR Spektrumlan ve Hiz ijlemleri 391

9.8 Proton NMR Spectra ve Hiz J§lemlerI

NMR spektrumlarinin organik kimya problemlerine uygulanmasmin onciilerinden J. D,
Roberts (Kaliforniya Teknoloji Enstitiisu), NMR spektrometrelerini, objektif kapak hi-
zi nispeten dii^iik olan bir kameraya benzetmektedir. Nasil ki, 90k hizli hareket eden ci-
simlerin fotograflan, objektif kapak hizi diisiik bir kamerayla cekildiginde elde edilen
resimler bulanik cikar, aytii §ekilde, NMR spektrometreleriyle de 50k hizli gerceklesen
molekiiler siireclerin bulanik bir resmi elde edilir.

Organik molekiilerde cok hizli olusan molekiiler siireflerin bazilan nelerdir?

Oda sicakbgma yakin sicakliklarda, birbirlerine karbon-karbon birli baglanyla bag-
h bulunan gruplar birli bag etrafinda 50k biiyiik bir hizla donerler (esnek olmayan hal-
ka sistemlerinde oldugu gibi, bazi yapisal smirlamalar nedeniyle donmenin engellendigi
durumlar harig). Bu nedenle, donmeye izin veren birli baglara sahip bilesjklerde elde
ettigimiz spektrum, sik sik, ortalama bir cevre icerisinde bulunan ayn ayn hidrojen atom-
Ianni yansitir. Burada ortalama 9evreden kastimiz, gruplann donmesi nedeniyle proton-
larm sahip oldugu turn 9evrelerin bir ortalamasidir.

Bu etkinin bir ornegini gormek i9in etil bromtiriin spektrumunu tekrar ele alahm.
Etil bromiiriin en kararh konformasyonu, biitun gruplarrn tam olarak capraz oldugu kon-
formasyondur. Bu konformasyonda, metil grubunun hidrojenlerinden biri (asagidaki ya-
pida kirmizi ile gosterilen), oteki ikisinden farkli bir 9evrede bulunmaktadir. Eger NMR
spektrometresi, etil bromiiriin bu ozel konformasyonu nu algilayabilseydi, metil gTubun-
daki bu proton, digerlerinden farkh bir kimyasal kaymaya sahip olacakti. Ama biz bili-
yoruz ki, etil bromuriin spektrumunda (§ekil 9.19), metil grubunun iic protonu bir tek
sinyal verir (bu sinyal, bitisik karbondaki iki protonun spin spin e§lesmesi nedeniyle bir
iicltiye yarilmistir).

H

H Br H Y H

Br

Etil bromiiriin metil protonlari, oda sicakhginda, birbirine karbon-karbon birli ba-
giyla bagli bulunan gruplar yakla§ik olarak saniyede 1 milyon kere donduklerinden tek
bir sinyal verirler. NMR spektrometresinin "objektif kapak hizi" boylesine yiiksek bir
doniisu "fotograflamak" i$in 50k ama cok dusiiktiir. Bunun yerine, spektrometre, metil
protonlanni ortalama cevrelerinde fotograflar. Bu da metil grubunun bulanik bir resmi-
nin elde edilecegi anlamina gelir.

Bilesigin sicakhgi du§urulurse birli bag etrafmdaki donme hizi azakr, Yeterince dii-
siik sicakhkta yapilan spektrum alma calismalannda, donme hizindaki bu azalma mo-
lektiliin degisik konformasyonlanm "gormemize' izin verir.

Bu olayin ve doteryumla isaretleme yonteminin yarannin bir ornegi sikloheksan ile
undekadoteryosikloheksanin diisiik sicaklik 'H NMR spektrum lannda goriilebilir. (Bu
deneyler, ilk defa Los Angeles Kaliforniya Universitesinde, NMR spektroskopisinin or-
ganik kimyaya, ozellikle de konformasyon analizine, uygulanmasmda bir diger oncii olan
F. A. L. Anet tarafindan gercekle§tirilmistir).

H D

D D
Undekadoteryosikloheksan

392 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullamlan Metier

Oda sicakhgmda, sikloheksan bir tek sinyal verir. Qiinkii degi§ik sandalye yapilan
arasindaki donU§iim cok hizhdir. Bununla beraber dii§iik sicakhktaki sikloheksan cok
karmasik bir 'H NMR spektrumu verir. Cunkii diisiik sicakhkta konformasyonlar arasi
doniisiimlcr yavastir ve bu duruinda, aksiyal ve ekvatoryal protonlar farkh kimyasal kay-
maya sahip olurlar ve 90k karmasik spin-spin esle§meleri ortaya gikar.

- 100°C*da. undekadoteryosikloheksan esit§iddetli iki sinyal verir. Bu sinyaller, asa-
gida verilen iki sandalye konformasyonun aksiyal ve ekvatoryal hidrojen atomlarmdan
kaynaklamr. BSylesine du§iik bir sicakhkta bile, bu iki konlbrmasyon arasinda donii-
siim gercekle§ir. Ama doniisumiin hizi, NMR spektrometresinin her iki konformeri ay-
n ayn belirlemesine yetecek kadar dii§Qktur. [Doteryum atomunun 9ekirdegi protondan
90k ku9iik bir manyetik momente sahiptir ve H NMR spektrum Linda sogurma sinyali
vermez].

H — \-~ H

D„, D

Problem 9.10

^» Undekadoteryosikloksandan oda sicakhgmda ne tiir bir 'H NMR spektrumu elde et-
meyi beklersiniz?

Iki yapi arasindaki hizli degis.imin bir baska ornegini de etanoliin 'H NMR spektru-
munda gormek miimkiindiir. Siradan etanoliin 'H NMR spektrumunda, — OH protonu
birli, — CH 2 — protonlan ise dortlii olarak ortaya 9ikar (§ekil 9.25). Yani, biti§ik atom-
lar uzerinde olmalarina karsoi hklroksi! — OH protonu He — CH 2 — protonlan ara-
smdaki esle^melerden kaynaklanan sinyal yardmatan gozlenmez.

Ama, eger gok ra/'etanolLin 'H NMR spektrumu incelenirse — OH protonuna iliskin
sinyalin UVIiiye — CH-, — grubu protonlanna iliskin sinyalin ise sekiz pikten olusan bir
9okluya yanidigi gortilecektir. Bu sonu9tan a9ik9a goriildiigii gibi, 90k saf etanolde.

(a) m ft)

CH 3 — CH 2 — OH

(hi

id

4,0 3,8 3,6

fa J

t_

1.4 1.2 1,0

TMS

7 6 5 4 3 2 10

5 H (ppra I

§ekil 9.25 Siradan etanoliin 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin genisletilmig
;ekilleri kaydirilmis. olarak ayrica gosterilmi§tir.

9.10 Karbon-13 NMR Spektroskopisi 393

hidroksil gmbu protonunun spiniyle — CH 2 — grubunun protonlarmin spinleri arasin-
da bir e§le§me olmaktadir.

Hidroksil protonlanyla melilen proton I an arasinda bir eglesmenin olup olmayacagi,
protonun belirli bir etanol molekiiliinde bulunma siiresine baglidir. CLinku oksijen ve
azotta oldugu gibi. ortaklasilmamig elektron ciflerine sahip elektronegatif atomlara bag-
h bulunan protonlar hizla kimyasal degisime ugrarlar. Yani bu protonlar hizli bir §e-
kilde bir molekiilden digerine aktanlirlar, Ama 50k saf etanoldc bu kimyasal degisjm
yavasttr ve bunun sonucu olarak, spektrumda, hem hidroksil protonunun sinyalindeki
yanlmayi, hem de hidroksil protonunun yol actigi yanlmayi gorebiliriz. Siradan etanol-
de ise, asidik ve bazik safsizliklar kimyasal dcgisimi kalalizlerler; protonun molckiiller
arasindaki yer dcgi^lirmesi oylesine hizlanir ki hidroksil protonu yanlmami§ bir sinyal
verir ve metilen protonlarmin sinyali ise yalnizca metil grubunun protonlanyla e§le§e-
rek yanlir. Bu ytizden. bu tiir hizli degisjmlerin spin eslesjmeinesine yol actigim soyle-
riz.

Spin c.sles,memesi, alkollerin, aminlerin ve karboksilik asitlerin 'H NMR spektramla-
nnda gdrLiliir ve normal olarak OH ve NH protonlarmin sinyallerinde yanlma gozlenniez.

Hizli kimyasal degisime ugrayan protonlar (yani oksijen ve azota bagli bulu-
nanlar), bilesigin D 2 icerisine konulmasiyla kolayca belirlenebilirler. (^iinku, bu
protonlar cabucak doteryum ile yer degistirirler ve spektrumdan bu protonlann
sinyalleri kaybolur.

9.10 Karbon-13 Spektroskopjsj

9.I0A l3 C NMR Spektrumlarinin Yorumu

l3 C Spektroskopisiyle tlgiii calismalanmiza C— 13 cekirdeginden kaynaklanan spektrum-
larin kendine has bazi ozelliklerinin kisa bir incelemesiyle basjiyacagiz. Bu spektrum-
lar sikhkla karbon manyetik rezonans (CMR) spektrumlan ya da "C NMR spektrumlan
olarak da adlandmhrlar, Dogadaki karbonun sadece %1,1'i "C olmasina ragmen, "C'iin
verdigi NMR sinyalleri, organik bilesjklerin analizinde biiyiik oneme sahiptir. Ote yan-
dan. dogadaki karbonun yaklasjk %99'unu oiusturan baslica izotop karbon-12 ( |: C). net
bir manyetik spine sahip degildir ve bu nedenle NMR sinyali vermez. Genelde J C spekt-
rumlan bir cok bakimdan daha az karma§iktir ve 'H NMR spektrumlanna gore daha ko-
lay yorumlanirlar.

9. 1 OB Her Bir Farkh Karbon Atomu i^in Bir Pik

"C NMR spektrumlarinin bit ozelligi de. siradan bir organik molekiildeki her bir fark-
li karbon iqia sadece bir tane 1J C NMR piki elde edildiginden spektrumlan yorum-
lama isleminin biiyiik olciide kolay olmasidir. Karbon- karbon spin esjesmesi olmadigi
icin sinyallerin coklu piklere yanlmasi soz konusu degildir. Oysa, 'H NMR spektrumun-
da, protonlann kendisine kom§u bulunan (birkac bag iizerinden) diger protonlann her
biriyle etkilestigini ve her bir proiona iliskin sinyalin pik cokluklan §eklinde orlaya cik-
tigim hatirlayimz. I! C spektrumlarmda bitisik karbon atomlan icin durum bdyle degil-
dir. <^iinku 100 karbon atomundan sadece biri karbon-13 izotopudur (dogal bolluk %1,1).
Bu durumda iki karbon-13 atomunun birbiriyle bitisik olma olasihgi, yaklasik olarak.
onbinde birdie (%1,1 X %1,1). Bu da esasen. iki komsu karbon atomunun birbirlerinin
sinyallerini pik cokluklanna doniijtiirme olasihklanni yok eder. t3 C cekirdeklerinin do-
gal bollugunun dusiikliigii vc dogal olarak duyarhligimn az olmasi nedeniyle C-13 NMR
spektrumlan sadece puis FT NMR spektrometrelerinde alinabilir.

L, C NMR spektrumlarmda karbon - karbon sinyal yanlmasimn olmamasma kar§m
karbona bagli hidrojen atomlan, n C NMR sinyallerini yararak coklu piklere donustiire-

Doteryum Degisimi.

394 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayint i?in Kullanilan Aletler

bilirler. Ancak NMR spektrometresinde, proton - karbon arasindaki esle§meyi onleyen
uygun aletsel parametreler secilerek 'H- L1 C esle§mesinden kaynaklanan sinyal yanlma-
si dnlenebilir. Bu §ekilde protonun etkisi yok edilmis olan n C spektrumlanna, biitiin tiir-
lerin proton - karbon etkilesmeleri karbon sinyallerimetldlemediginden, genisband (BB)
proton eslesmesiz spektrumu adi verilir. Bu yiizden tipik bir geni§band eslesmesiz "C
spektrumunda, her bir tiir karbon atomu icin sadece bir pik elde edilir. "C NMR spekt-
rumlarinin pek cogu, bu basitlestirilmis esle§mesiz tarzda elde edilir.

9. 1 OC l3 C Kimyasal Kaymalari

'H spektrumlarinda gdrdiigiimiiz gibi, verilen bir cekirdegin kimyasal kaymasi o atomun
etrafindaki bagd elektron yogunluguna baghdir. Bir atom etrafindaki diisdk elektron yo-
gunlugu, atomu manyetik alana karsi perdelemez ve NMR spektrumunda sinyalin daha
diisuk alanda (daha yiiksek ppm'de, solda) cikmasma yol agar. Bir atom etrafindaki nis-
peten yiiksek elektron yogimlugu ise atomu manyetik alana karsi perdeler ve sinyalin,
NMR spektrumunda daha yiiksek alanda (daha diisiik ppm'de, sagda) cikmasina neden
olur. Ornegin sadece karbon ve hidrojen atomlanna bagh bulunan karbon atomlan, et-
raflanndaki elektron yogunlugu tarafindan manyetik alana karsi nispeten perdelenirler
ve bunun sonucu olarak bu tip karbon atomlanmn pikleri "C NMR spektrumlarimn da-
ha yiiksek alan bolgelerinde cikar. Diger taraftan, elektronegatif gruplann bagh bulun-
dugu karbon atomlan, bu gruplann elektron cekici etkilerinden dolayi manyetik alana
kars.1 perdelenmezler ve bu nedenle pikleri NMR spektrumunun asagi alan bblgesinde

£izelge 9.2 Yakla§ik C-13 Kimyasal Kaymalari

Karbon Atomu Tipi Kimyasal kayma (6, ppm)

l°Alkil,RCH 3 0-40

2° AMI, RCH,R 10-50

3° AMI, RCHR, 15-50

if n

AMI halojenur ya da amin, — C— X \X = CI, Br, ya da N— } 10-65

Alkol ya da eter, — C — O 50-90

Alkin,— C = 60-90

Aiken, C= 100-170

Aril, \(~)c— 100-170

Nitriller,— C=N 120-130

V

Amifler,— C— N— 150-180

O

II
Karboksilik asitler, esterler, — C — O 1 60- 1 85

O

I
Aldehitler, ketonlar, — C — 1 82 - 2 1 5

9 . 1 Karbon- 1 3 NMR S pektroskopisi 395

ortaya $ikar. Halojenler ve hidroksil gruplan gibi elektronegatif gruplar ile diger elekt-
ron gekici fonksiyonel gruplar, bagh bulunduklan karbon atomunun perdelenmesini en-
gellerier ve bu yiizden bu tip karbon) arm sinyalleri, substitiie olmayan karbonlarin
sinyallerinden daha diisiik alanda gozlenir. Farkli siibstituentler tajiyan karbon atomla-
nnin yaklasjk kimyasal kaymalanm gosteren gizelgeler elde edilebilir. Qizelge 9.2 bun-
lara bir ornektir. ["C NMR spektrumlannda da sifir ppm noktasini gosteren referans
standart yine tetrametilsilandir (TMS), (CH 3 ) 4 Si.]

I3 C NMR spektrumlannin yorumlanmasinda ilk ornek olarak, l-kloro-2-propanol mo-
lekiiliinun "C spektrumunu (§ekil 9.26a) ele alahm.

(a) (b) (c)
Cyi — CH2 — CH — CH j

OH
l-Kloro-2-propanol

Bu bilegik U5 farkli karbon atomu icermektedir ve bu nedenle geni§band esjesmesiz l3 C
NMR spektrumunda sadece uc pik elde edilir. Bu piklerin yaklagik kimyasal kayma de

220

200

120 100

6 C (ppm)

§ekil 9.26 (a) l-Kloro-2-propanolun geni$band proton eslesmesiz L 'C NMR spektrumu.
(b) Bu iig spektrum l-kloro-2-propanoliin DEPT l3 C NMR spektrumunu gostermektedir
(bkz. Altboliim 9.10E). (Bu, bir DEPT spektrumunun bu kitaptaki yalmzca tarn gosterimi-
dir. Diger "C NMR sekilleri ise, DEPT "C spektrumundan C, CH, CH 2 , veya CH, olarak
belirlenen birbirine yakin piklerin her biri hakkindaki bilgiyi i^eren genishanri proton-
eslesmesiz spektrumlarim gostermektedir.)

396 Boltim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiltie Spektrometri: Yapi Tayini if in Kullamlan Aletler

gerleri 520. 551. ve 567"dir. §ekil 9.26'da bu piklere ek olarak 5 77'de birbirine 90k
yakm piklerden olu$mus, bir pik grubu da goriilmekledir. Coziicu olarak kullamlan do-
teryokloroformdan (CDCU,) kaynaklanan bu pikler bircok L, C NMR spektrumunda or-
taya cikmaktadtr. Burada bizi ilgilendirmemesine ragmen, doteryokloroformdaki tek
karbonun sinyalinin yanlarak ticlii pike donusjnesi. karbona bagli doteryum atomundan
kaynaklanmaktadir ve bu pikler, "C spektrumlannin yorumlanmasmda dikkate alinma-
malidir.

Goriilebilecegi gibi, l-kloro-2-propanoliin iic pikinin kimyasal kayma degerleri bir-
birinden yeterince farklidir. Bu fark, her bir karbonun kendi cevresindeki elektronlann
dairesel dolanimmin yarattigi perdeleme etkisinden kaynaklanmaktadir. §imdi bir geyi
hatirlamahyiz: Bir karbonun etrafindaki elektron yogunlugu ne kadar diisiikse, o karbo-
nun perdelenmesi kadar zayittir ve sinyali de o olciide diigtik alanda ortaya cikar. Hid-
roksil grubunun oksijen atomu cok elektronegatiftir ve 50k etkin bir sekilde elektron ceker.
Bunun sonucu olarak, — OH grubunu ta§iyan karbon atomu asm derecede perdelenme-
me ozelligine sahip oldugundan cok dii^iik alan bolgesinde. 567, sinyal verir. Klor, ok-
sijene gore daha az elektronegatif oldugundan bagli bulundugu karbonun sinyali daha
yilksek alanda, 551, ortaya cikar. Metil grubu karbonu ise kendisine dogrudan bagli bir
elektronegatif grup bulunmadigindan. cok daha yiiksek alanda, 520, sinyal verir. Tipik
kimyasal kayma degerleri cizelgelerini (Cizelge 9.2 gibi) kullanarak, karbon atomlan-
nin her birine bagli bulunan gruplan da temel alarak "C NMR speklrumundaki sinyal-
lerin her birinin. molektildeki hangi karbona ait oldugunu tayin etmek miimkundur.

9.I0D Rezonans D151 E§le§mesiz Spektrumlar

Bir molekulun belirli bir karbon atomuna iliskin NMR pikinin tayin edilmesinde, za-
man zaman, tahmin edilen kimyasal kayma degerlerinden daha t'azla bilgiye gereksinim
duyulur. Ama iyi ki, NMR spektrometreleri. karbon atomlanni, her bir karbona bagli
bulunan hidrojen atomlannin sayisina bagli olarak birbirinden aytrdedebilmektedirlir.
Bunun ba§anlmasi icin pek 50k yontem vardir. Eski bir yontem olan rezonans-dtsi es-
legmesil denilen bir yontem bunlardan biridir. Bir rezonans-dis,i e§lesmesiz "C spekt-
rumunda, her karbon sinyali, o karbon atomunda kac hidrojenin bulunduguna bagli olarak
yanlir ve pik cokluklan olu§turur. Bu konuda n + 1 kurali uygulamr. Burada n ilgili kar-
bonun iizerindeki hidrojenierin sayisidir. Bundan dolayi. hidrojeni bulunmayan bir kar-
bon (>7 = 0) icin bir birli, bir hidrojeni olan karbon icin bir ikili (iki pik), iki hidrojeni
olan karbon icin bir ticlii (iic pik) ve metil grubu karbonu icin ise bir dflrtlii (dort pik)
elde edilir. Rezonans-di^i esjesmesiz 1? C spektrumlannda pikler cogu kez ortii^erek spekt-
rumlann yorumlanmasinda giicliiklerc yol a^maktadir.

9. 1 0E DEPT "C Spektrumlar 1

Guniimuzde karbon tipine bagli olarak yorumlanmasi cok daha kolay olan IS C NMR spekt-
rumlan elde etmek mumkundur. DEPT "C spektrumu adi verilen spektrum bunlardan
biridir. Bir DEPT (distortionless enchanced polarization transfer) spektrumu. gercekte
her bir karbon tipinin ayn bir spektrumla ifade edildigi bir cok spektrumdan ibarettir.
Boylece, turn karbon tiplerini bir arada gbsteren bir ! C spektrumuyla birlikte. CH. CH 2
ve CH 3 karbonlannin her birinin tek tek spektrumlan da elde edilir (bkz. §ekil 9.26b).
Sonuc olarak bu yontemle her bir karbon tipi kesin bir sekilde tayin edilebilir. Bu nok-
tadan sonra bu konuyla ilgili olarak ele alinacak turn spektrumlarda, smiflandinl-
mi§ dort DEPT spektrumunun tamamindan cok, ele ahnan molekulun DEPT
spektrumundan saglanan bilgiye gore i$aretlenen L1 C pikleriyle ilgilenecegiz.

9.11 Iki Boyutlu (2D) NMR Teknikleri 397

M
H,C

(a)
OCH,

(b) — ' A f>

H 1 H

CH,

<c)

(h)\

CH,

f<fl

CDCI 3

1

CH,

W

TMS

220

200

180

160

140

120

100
Ippm)

80

60

40

20

Sekil 9.27 Metil metakrilatin genisband proton-ejlesmesiz "C spektrumu. DEPT "C
NMR spektrumlarindan elde edilen bilgiler piklerin iizerinde verilmi§tir,

l3 C spektrumlarimn yorumlanmasinda ikinci ornek olarak metil metakrilatin spektru-
munu ele alalim (Sekil 9.27). (Bir monomer olan bu bile§ik, Lucite ve Plexiglas ticari
polimerlerinin ciki§ maddesidir.) Metil metakrilatin be§ karbon atomu "C spektrumunun
5e§itli kimyasal kayma bolgelerindeki karbon tiplerini temsil etmektedir. Dahasi, metil
metakrilatin yapisi simetrik olmadigi icin. karbon atomlarmin her biri kimyasal bakim-
dan digerlerinden farkhdir ve bu nedenle, be§ farkh karbon NMR sinyali elde edilir.
Yaklasik L, C kimyasal kayma degerlerinin verildigi cizelgeyi (CTizelge 9.2) kullanarak,
8 167,3'teki pikin ester karbonili karbonuna, 551,5'teki pikin ester oksijenine bagh me-
til karbonuna, S 18,3'teki pikin C2"ye bagh metil grubuna ait oldugunu: 8 136.9 ve
8 124,7'deki piklerin ise alken karbonlanndan ileri geldigini kolayca anhyabiliriz. Bun-
lara ek olarak, DEPT "C spektrumundan elde edilen verileri kullanarak, alken karbon-
larina iliskin sinyalleri kolayca tayin edebiliriz. DEPT spektrumu bize 5 124,7'deki pikin
kesinlikle iki hidrojeni olan bir karbona ait oldugunu ifade etmektedir. Oyleyse bu pik.
metil metakrilatin uc alken karbonu olan C3'ten kaynaklanmaktadir. Bu durumda, hie
hidrojeni olmayan alken karbonu da elbetteki C2'dir.

Molekul formiilu C 5 H| ,Br olan A, B, ve C bilesjkleri biribirinin izomeridir, Bunla- -<
rin genisband proton-esle§mesiz "C spektrumlan Sekil 9.28'de (sayfa 398'de) ve-
rilmi^tir. DEPT L1 C NMR spektrumuna iligkin bulgular, her pikin yakimnda
verilmistir. A, B ve C bile§iklerinin yapi formiUlerini bulunuz.

Problem 9.1 I

9.1 I kl Boyutlu (2D) NMR TeknIkleri

Bugiin NMR spektrumlarimn yorumlanmasini cok kolaylaftiran pek 50k teknik bulun-
maktadir. Giiniimuzde kimyacilar, 50k boyutlu NMR spektroskopisi adi verilen tek-
nikler yardimiyla, spin-spin eslesmeleri ve atomlann molekiil icinde olu§turduklan kesin
birlegme §ekilleri hakkinda kolayhkla bilgi elde edebilmektedirler. Ancak bu teknikler,
puis (Fourier transform) dpi spektrometreleri gerektirir, En yaygin 90k boyutlu teknik-
ler, iki boyutlu NMR kullanir ve bu teknikler COSY. HETCOR ve benzeri ba§ka isim-
lerle tanmirlar. [Hatta Lie boyutlu teknikler (daha otesi) de mumkundiir, bununla birlikte,

1 I ' I ' I ' I ' ' ' ! ' i

' I ' !

I ' « ' I

CH,

A.C5H M Br

CH,

CH,

. ' nn *#*f**-*+*<**+rw*tmw**H*ir<y— vs i*v " >m**'>'-

220 200 180 160

CDCI3

TMS

fcLw

lJ I , I , I ,

140 120 100

8 C (ppm)

80 60 40

I
20

■ ' r i ■ i

B.C 5 H u Br

I ' '

r^

CH,

C^

CDCI3 c

JLl

1,1,1 ■ I I I I I I I I I I I I ,1 :1,1

L*

CH,

M„ ' w yjM i »W''

TMS

220 200 180 160 140 120 100 80

5 C (ppm)

60 40 20

' I ' | ' I ' | ' I " T~^T

C,C 5 H u Br

| ' i j 1 I • | ■ I • | ■

CH,

Digerlerinin tamami CH,

CDCI 3

TMS

kwmm*mw**tm

220 200 180 160 140

120 100
B c (ppm)

80 60 40 20

§ekil 9.28 Problem 9.11'deki A, B ve C, liilesikki inin genisband proton -e§le§mesiz "C NMR
spektrwmi. DEPT IJ C NMR spektrumuadan elde edilen bulgular piklerin uzerinde verilmigtir.

398

9.1 1 Iki-Boyutlu 520) NMR Teknikleri 399

kullamlabilirligi hesaplama ozellikleriyle sinirhdir.] 2D NMR Spektrumlannda iki bo-
yutluluk dii§iincesi, spektrumun kagit uzerinde oyle goriindugti anlamina gelmez. Bu-
nun yerine, degi§ken zaman arahklanyla gonderilen iki radyo frckans pulsu kullanilarak
yapilan hesaplamalardan elde edilen verilerin yansitilmasini ifade eder. Bu arada, yon-
tem birfok aletsel parametrelerin aynntili bir §ekilde uygulanmasirn da gerektirir. An-
cak, bu parametrelerin tartisilmasi ve cok boyutlu NMR spektroskopisinin dayandigi fizik
bilgileri bu kitabin sinirlannin di§inda kalmaktadir. Sonuc. yatay ve diigey eksenler bo-
yunca yer alan ah§ilmi§ tek boyutlu bir NMR spektrumu ve graft gin x-y alamnda goz-
lenen bir iliskilendirme pikleri grubudur.

2D NMR, H NMR'a uygulandigmda 'H - 'H iliskilendirme spektroskopisi (Ing.
correlation spectroscopy) (ya da kisaca COSY) adim ahr. COSY spektrumlan. proton
- proton eslesme iliskilerinin anlasdmasinda olaganiistii faydah spektrumlardir. 2D NMR
spektrumlan aynca, hidrojenler ve bu hidrojenlerin bagh olduklan karbontar arasmda-
ki esjesmeleri de belirtecek §ekilde elde edilebilir. Bu durumda heteroniikleer iliski-
lendirme spektroskopisi (HETCOR veya C- H HETCOR) adim ahr, Tek boyutlu 'H
ve "C spektrumlannda bazi beiirsizliklerin oldugu durumlarda, hangi piklerin hangi pro-
ton ve hangi karbon atomlanna ait oldugunun kesin olarak tayin edilmesinde HETCOR
spektrumlan 90k faydafi olmaktadrr.

9.1 I A COSY Capraz-Pik iliskilendirme

1 -Kloro-2-propanoliin COSY spektrumu §ekil 9.29'da (s. 400'de) verilmi§tir. Bir COSY
spektrumunda, tek boyutlu 'H NMR spektrumu yatay ve diisey eksenlerin her ikisi bo-
yunca ayn ayn gosterilir. Bu arada bir COSY spektrumunun x-y bolgesi bir topogra-
fik haritaya benzer. O kadar ki, kendimizi bir daglik bolge haritasmin eg yukselti
cizgilerine bakiyor gibi hissedebiliriz. COSY spektrumunun kosegeni boyunca goriinii-
mii, l-kloro-2-propanoliin tek boyutlu spektrumundaki her piki, sanki bir dagmis. gibi
ele alarak, onlann topografik haritasim ^izmigiz gibidir. K6§egen uzerinde verilen her
pikin tek boyutlu kar§ihgi, ilgili eksen boyunca yer alan tek boyutlu spektrumda gori.il-
mektedir. Kosegende bulunan bu pikler, her bir eksen boyunca yer alan tek boyutlu spekt-
rumdaki piklerden elde edilenlere gore, daha yeni bilgi saglamazlar.

Bununla beraber, COSY spektrumundan onemli ve yeni bilgiler saglanir. Ancak bu,
kosegendeki pikler yerine, kosegen disinda yer alan ve "capraz pikler" adi verilen ilisjsi-
lendirme pikleri ("daglar") yoluyla olur. Eger verilen bir capraz pikten baslayarak. her bir
spektrum eksenine paralel olmak iizere kogegene uzanan iki dikey ^izgi ijizilirse, bu 91Z-
gilerin kbsegen uzerinde kestigi pikler, birbiriyle esle§en piklerdir. Bu ytizden tek boyut-
lu spektrumda. birbiriyle esksen kosxgen piklerin tarn altinda yer alan pikler de birbirleriyle
eslesirler. Kosegenin ust tarafinda yer alan rjapraz pikler ise, alt taraftakilerin ayna go-
riintiisiidur; o nedenle bunlar fazladan bilgidir ve spektrumun yorumlanmasinda sadece
kesegenin bir tarafindaki bilgi gereklidir. x-y Alanindaki 9apraz pik iliskilendirmeleri
COSY spektrumunun elde edilmesinde kullanilan aletsel parametrelerin bir sonucudur.

§imdi l-kloro-2-propanolun COSY spektrumunu a9ik ve anlasilrr kilan esle§me ili§-
kilerini daha yakmdan inceleyelim (§ekil 9.29). (Ger9i, l-kloro-2-propanol i9in siradan
tek boyutlu spektrumlanndaki esjesme iliskilerini yorumlamak 90k daha kolaydir ama
bu molekiil, COSY spektrumlannin yorumlanmasinda 90k iyi bir ba§langi9 olufturur.)
Eslesme iliskilerini incelemeye baslamak i^in, once COSY spektrumunda bir baslangi9
noktasi se9ilrr. Tek boyutlu spektrumda tayin edilmesi nispeten kolay olan bir pik iyi
bir refarans noktasidrr. Bu biles,ik 19m, 1,2 ppm'deki metil grubundan ileri gelen ikili
gayet a9ik ve kolay tayin edilebilen bir piktir ve referans noktasi olarak 90k uygundur.

400 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullamlan Metier

ITS

b H OH

C H =H a H' a H"

OH

m a.

w &

X

§ekil 9.29 l-Kloro-2-propanoliin COSY spektrumu.

Eger kosegende bu metil ikilisine karsilik gelen (Sekil 9.29'da C H olarak i§aretlenen ve
her iki eksendeki tek boyutiu metil ikilisinin tain ustunde yer alan) piki bulursak. bura-
dan ko§egen disindaki x- v alamnda yer alan iliskilendirme pikini ( b H - C H olarak gos-
terilen) kesecek sekilde diisey eksene hayali bir paralel 5 izgi cizilebiiir. Buradan, kosegen
piklerini kesecek sekilde geriye dogru hayali dikey bir cizgi cizilir.

Bu kesisme noktasinda yer alan bu kosegen pikinin, 3,9'daki tek boyutiu spektrum
pikinin lam ustline denk geldigini gorebiliriz. Boylece 1,2'deki metil hidrojenlerinin,
sinyali 5 3,9'da gozlenen hidrojenle esle§tigi anla§ilrr. §imdi bu noktada acikca gorul-
mektedir ki, 53,9'da gozlenen pikler, l-kloro-2-propanolun alkol karbonundaki hidro-
jenden (C2'deki b H protonu) ileri gelmektedir.

5 3,9'daki ko§egen pikine geri donelim. Bu noktadan yatay eksene cizilen paraletin 5
3,4 ve 8 3,5 arasinda kestigi bir capraz pik cifti bulunmaktadir. Bu capraz piklerin her bi-
rinden ( a H' - b H ve a H" - b H) kosegene dogru geri gidersek, 8 3,9'da gozlenen sinyali
veren hidrojenin, 53,4 ve 5 3,5'te gozlenen sinyalleri veren hidrojenlerle esje§tigi gorti-
lebilir. Boylece. 5 3,4 ve 53,5'te sinyal veren hidrojenlerin klorun bagh oldugu karbon
atomundaki hidrojen atomlan (»H' ve a H") oldugu anlasilir. Hatta, a H' ve a H" nin 9apraz
piklerine ve onlann hemen iizerendeki ko§egen piklerine bakilarak bu hidrojenlerin de
birbirleriyle esle§tigi gortilebilir. Goriildtigu gibi. COSY spektrumundan hangi hidrojen
atomlannin birbiriyle e§lestigini kolayca anlayabiliriz. Sonuc olarak, referans noktasnv
dan ba§layarak, bir molekulun "etrafinda yiiruyiis" yapabilir, COSY spektrumu iizerin-
de ilerlerken molekulun karbon iskeleti boyunca kom§u e§lesme iliskilerini izleyebiliriz.

9. 1 1 Iki-Boyutlu (2D) NMR Teknikleri 401

9.1 IB HETCOR £apraz-Pik ili§kilendirme!eri

Bir HETCOR spektrumunda, iki eksenden biri boyunca "C spektrumu oteki boyunca da
'H spektrumu gosterilir. Bu iki tip spektrumun biribiriyle iliskisini gosteren capraz pik-
ler ise x—y alamnda yer alir. Bir HETCOR spektrumundaki capraz pikler, ozellikle, bir
molekiilde hangi hidrojen atomunun hangi karbon atomuna, veya tersi, bagh oldugunu
gostermektedir. Bu capraz pik iliskilendirmeleri HETCOR spektrumunun elde edilme-
sinde kullamlan alclsel parametrelerin bir sonucudur. HETCOR spektrumunun x—y bol-
gesinde, COSY spektrumunda gdrdiigumiiz gibi bir ko§egen spektrum bulunmaz. Onun
yerine sadece capraz pikler bulunur ve x—y alamnda verilen bir capraz pikten her iki ek-
sene hayali paralel cizgiler cizilirse bunlann 'H NMR ve "C NMR spektrumlanmn yer
aldigi eksenleri kestigi noktada, birbiriyle eslescn (ve birbirinc bag]]) H ve C atomlan-
na karsdik gelen sinyallcrc ulasjhr. Bu nedenle, bir molekiildeki hangi hidrojen atomu-
nun hangi karbon atomuna bagh bulundugu HETCOR spektrumuylakolaycaanlasdabilir.
Simdi 1 -kloro-2-propanoltin HETCOR spektrumuna (§ekil 9.30) bir goz atahrn.
COSY spektrumunu yorumlamis oldugumuz icin molekiildeki hangi protonun 'H spekt-
rumundaki hangi piki urettigini kesin olarak biliyoruz. SJmdi, diisey eksende yer alan
proton spektrumundaki d 1,2 ppm'de gozlenen metil ikilisinden x —y alamndaki iliski-
lendhme pikine hayali bir cizgi cizilirse ve daha sonra iizerinde IS C spektrumunun yer
aldigi yatay eksene dikey olarak inilirse. 20 ppm'de gozlenen ve l-kloro-2-propanoliin
metil karbonundan (C3) kaynaklanan "C pikine ulasihr. Aym §ekilde,'H NMR spektru-
munda 3,9 ppm'de gozlenen molekiiliin alkol karbonundaki (C2) protona iliskin pikten
hareket edilerek, l3 C spektrumunda 67 ppm'de gozlenen ve alkol karbonundan (C2) ile-
ri gelen pike ulasihr Son olarak da, 'H NMR spektrumunda 3,4-3,5 ppm'de gozlenen,
klorun bagh bulundugu (CI) karbondaki iki iiidrojenin pikinden capraz pike ve oradan-
da (551 deki L! C (CI) pikine ulasihr.

Ji

!>

- 1

b H~ 2 C

a H'-'C
a H .._] c

h H OH

CI

^

u

H 3 C V
a H' *

p.

1

|c H _3 c

"*

J

...

1

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

° c (ppm)

§ekil 9.30 l-Kloro-2-propanoliin H - "C HETCOR spektrumu. H NMR Spektrumu
mavi ve "C spektrumu yesil renkle g6sterilmi§tir. 'H - "C <;apraz pikleriyle tek boyutlu
spektrumlarin iliskilendirilmeleri kirmizi cizgi ile belirtilmistir.

*

imyasi

Tipta Manyetik Rezonans Goruntiileme

l H

Manyetik rezonans
gorunliilemcylo elde
edilen bir goriintii.

NMR spektroskopisinin bugiin tiptaki en onemli uygulamasi, manyetik re-
zonans goriintuleme ya da MRI (Ing. magnetic resonance imaging) adi verilen tek-
niktir. X-ismlannin aksine MRI'nm buyiik avantaji, bu teknikte, tehlikeli iyonla§tinci
lgimanin kullamlmamasi ve goriintiilemede kontrast olusmrmak igin, potansiyel ola-
rak zararli bir takim kimyasallann viicuda verilmesine gcrek duyulmamasidir. MRI
tekniginde hastanm bedeninin incelenecek kismi kuvvetli bir manyetik alan icine yer-
lestirilir ve radyo frekans enerjisiyle i§inlamr.
Tipik bir MRI gbriintiisii, yandaki sekilde gbriilmektedir. Boyle bir goriintiiniin elde edil-
digi alet. incelenen doku par9alarimn uyanlmasinda puis yontemini kulllanir (Altbbliim 9.3)
ve bulgulan da Fourier Transformasyon teknigiyle goriintiiye doniisiuriir. Goriintuniin fark-
h bolgelerindeki parlakliklar iki §eyle ilgilidir.

Bu konuda ilk etken, soz konusu bolgede bulunan dokudaki proton sayisidir. ikinci et-
ken ise, protonlarin durulma siireleri denilen durumdan ileri gelir, Protonlar, rf enerji pul-
suyla uyanlarak bir iist enerji diizeyine ciktiklannda belirli bir enerji sogurmus. olurlar.
Bunlar ikinci bir pulsla uyanlmadan once, diisuk enerjili spin durumlanna geri donmek icin
bu enerjiyi geri vermek zorundadirlar. Cekirdeklerin enerji kaybettikleri bu isteme durul-
ma ve bu islemin gerceklestigi zamana da durulma silresi adi verilir.

Protonlar icin iki temel durulma sekli bulunmaktadir. Bunlardan biri, spin-orgii durul-
masi denilendir ve bunda fazla enerji, cevrede (veya drgiide) bulunan komsu molekullere
aktardir. Bu islemin gerceklesmesi icin gereken siireye T s denir ve bu, spin sisteminin cev-
resiyle lsisal dengeye gelmesi icin gerekli siirenin karakteristigidir. Katilarda bu siire (T ; )
saatler boyunca olabilir. Saf sivi sudaki protonlar icin bu sure sadece bir kac saniyedir.
Spin-spin durulmasi adi verilen oteki durulma tipinde ise, fazla enerji hemen yakindaki atom-
larin cekirdeklerine aktarilir. Bu i§iem icin gerekli siireye T 2 denir. Sivilarda r 2 'nin buyiik-
liigii yaklasds olarak T,'e esittir. Ancak, katilarda T v 90k daha uzundur.

Yumusak dokulardaki degisik bolgeler arasmda kontrastlar yaratmak icin durulma sii-
releri arasindaki farklan kullanan, rf lsima pulslan arasmdaki zamana dayah degisik tek-
nikler gelistirilmistir. MRI ybntemiyle elde edilen yumusak doku kontrasti, X - lsinlan
teknigiyle elde edilenden dogal olarak daha yiiksektir. Manyetik gbruntulcme yontemi, tu-
mor, yara ve odemlerin belirlenmesinde biiyiik bir etkinlikle kullanilmaktadir. Bu teknikte-
ki gelismeler hizla surmektedir ve yontem proton sinyallerinin gdzlenmesiyle sinirh degildir.
Tibbi arastirmalarin bir onemli alam da "P sinyallerinin gozlenmesine dayanmaktadir.
Adenin trifosfat (ATP) ve adenm difosfat (ADP) bmeklerinde oldugu gibi, fosfat esterleri
seklinde fosfat iceren bilesikler (Altbolum 11.12), pek cok metabolik surecte yer almakta-
dir, NMR'a dayanan lekniklerin kullamma girmesiyle, arastirmacilar, bugiin hiicresel me-
tabolizmamn izlenmesinde zararsiz bir yonteme sahip olmuslardir.

Boylelikle, COSY ve HETCOR spektrumlannin birlestirilmesiyle, turn l3 C ve 'H pik-
lerinin her birinin l-kloro-2-propanol molekiiliindeki hangi hidrojen ve karbon atomla-
nna ait olduklan acikca tayin edilebilir. (GeTci biz, 1 -kloro-2-propanol basit brneginde
GOSY ve HETCOR verileri olmaksizm da, molekiildeki protonlara iliskin tayin isjem-
lerini butuniiyle yapabilmi§tik. Ancak pek 50k bilesik icin 2D NMR tekniklerinin yar-
dimi olmaksizm yapinin tayini oldukca zordur.)

402

9.13 Kutle Spektrometresi 403

9.12 Kutle Spektrometrjye GiRis

Bit kiitle spektrometresi, bir molekiiliin yapisinda bulunan parcaciklann bir spektrumunu
olusmrur. Kutle spektrumu. tR (Altbolum 2.16) ve NMR (Altboliimler 9.3 -9.1 1) teknik-
lerinde oldugu gibi elektromanyetik i§imayla iliskili bir spektrum degildir. Aksine kiitle
spektrumu, bir molekiiliin, o molekiilden olu§an parcaciklann ya da her ikisinin de for-
miil ktitlelerine karsjhk gelen iyon kiitlelerinin bir spektrumu veya grafigidir. Tipik bir
kiitle spektrumu §ekil 9.31 'de verilmi§tir. Bir kiitle spektrumunun x-ekseni boyunca yer
alan pikler, kiitle spektrumu alinan bile§igin molekuliinden olu§an parcaciklann kiitle da-
gilimina kargilik gelir. Bu piklerin y- ekseni olceginde degerlerini bulan yiikseklikleri ise,
spektrumu alinan molekiilden olu§an her bir iyonun bagil miktarlarmi ifade eder. Her bir
iyonun kiitle ve bagil miktanna iliskin bulgular, bize molekiiliin yapisi hakkinda pek cok
bilgi saglar. Bu molekiiler iyonlar ile pargacik iyonlann, geleneksel elektron garpma (EI)
kiitle spektrometresinde nasil olustuklanni bundan sonraki kisimda gorecegiz.

9.13 Kutle Spektrometresi

Bir elektron carpma kiitle spektrometresinde (§ekil 9,32), gaz halindeki molekuller, dii-
§iik basinc altinda, yiiksek enerjili elektron demetiyle bombardiman edilirler. Genellik-
le, elektron demetinin enerjisi, 70 eV (elektron volt) tur ve bu bombardiman, molekiildeki
elektronlardan birini uzakla^tirarak molekiiler iyon adi verilen pozitif yiiklii iyonlan
olu§turabilir.

M + e"

Molekiil Yiiksek enerjili
elektron

M • + 2 e-
Molekiiler
iyon

01u§an molekiiler iyon sadece bir katyon degildir. Tek sayida elektrona sahip oldugun-
dan ayru zamanda bir radikaldir. Radikailer ciftlenmemis, elektronlara sahiptirler (Altboliim
3.1 A). Bu nedenle. bu gruba giren iyonlara radikai katyonlar adi verilir. Ornegin

s M - (HjO ve CH 2

=€&£

l-PentanolMK88

00

1

90

CH 3 (CH 2 ) 3 -J- CH 2 OH

80
<3 70
m 60

cv

o

/■ M (H 2 ve CH 3 )

1

[31

^ 50
<u

1 40
b.

Z 30

I 20

/■ M - H 2

10

nil

1 1

ll 1

III

/-M- 1

i 1 l/i 1 M

1 I 1 1 1 1 1 1

20

30

40

50

60

70

80

90

j/z

§ekil 9,3 I 1-Prapanoliin kiitle spektrumu (Silverstein, R. M.; Webster F.X.
Speclrometric Identification of Organic Compounds, 6th ed.; Wiley: New York, 1998;
s 19'dan u> arlanmistn . !

■O

'_

fl)

TJ

i=

I

£

■y

404

9.13 Kiltie Spektrometresi 405

bombardimana maruz kalan molekiil bir amonyok molekuliidiir ve asagtdaki tepkime
meydana gelir.

H J

+ 2e"

H:N=H + e ►

H

Moiekiiler iyon MT
(bir radikal katyon)

9.I3A Parcalanma

70 eV (~ 6,7X 103 kJ mol"')luk bir enerjiye sahip olan elektron dcmeti, sadece molekiil-
lerden elektron cikarmakla ve moiekiiler iyonlan olusturmakla kalmaz. Artakalan bnenv
li ol^udeki enerjisini de molekuler iyonlara aktanr. Ancak, bu islem sirasinda olu§an
moiekiiler iyonlann tiimii aym miktarda enerjiye sahip degildirler. Ama yine de pek co-
gunun sahip oldugu enerji, bir kovalent bagin kirilmasi igin gerekli olan miktardan
(200-400 kJ mol ') daha fazladir ve bu molekuler iyonlar, olusmalanndan kisa bir su-
re sonra par^alara ayrtlmaya baslarlar. Bu parcalanma, her bir molekuler iyonun ken-
di dogasina bagli olarak degi§ik §ekillerde gercekle§ebilir. Daha sonra gorecegimiz gibi
(Altboliim 9.16), moiekiiler iyonun parcalanma sekli, karma§ik molekiillerin yapisi hak-
kmda 50k faydali bilgiler verebilir. Nispeten basit bir molekiil olan amonyak molekii-
liinde bile, parcalanma pek 50k yeni katyon olu^turabilir. Ornegin, molekuler iyondan
bir hidrojen atomu atilarak NH 2 * katyonu olusur.

H'N«H ►H=N: + H

H H

+ +

Bu NH 2 katyonu da bir hidrojen atomu kaybederek NH- olu§turabilir ve aym
yol izlenerek N katyonuna ulasabilir.

H = N= ► H = N= + H-

H

H : N ; ► : N : + H-

9.13B Iyonlann Siniflandinlmasi

Kiitle spektrometresi, daha sonra katyonlan kiitle/yiik ya da mlz temelinde smiflandinr.
Pratik olarak, turn iyonlann yu'kii +1 kabul edildiginden ashnda bu smiflandirma kal-
yonlann kiitlelerine gore yapilmaktadir. Geleneksel kiitle spektrometresinde bu i§lem,
iyonlann bir seri yanklar boyunca hizlandmlmasindan sonra, iyon demetinin egik bir
boruya (bkz. yine §ekil 9.32) gonderilmesiyle gerceklestirilir. Bu egri boru degi§ken bir
manyetik alan icinden gegmekte ve manyetik alan, boru icinde ilerleyen iyonlan etki
lemektedir. Verilen bir andaki kuvvetine bagli olmak iizere, manyetik alan, belirli bir
mlz oranina sahip iyonlann izledikleri yolun egriliginin, icinde ilerledikleri borunun eg-
riligiyle aym olmasini saglar. t§te bu ytizden soz konusu iyonlar "kaydediciye" ula§a-
bilirler. £unkii bu iyonlar, oteki yanktan gecerler ve iyon §iddetinin elektronik olarak
blciildtigu bir iyon toplayicisina carparlar. Iyon jiddeti, belli bir mlz oranina sahip iyon-
lann bagU bollugunun basit bir olciisiidiir. Bazi kiitle spektrometreleri cok duyarlidirlar
ve bunlar dedektorlerine ula§an tek bir iyomi bile belirliyebilmektedirler.

Ashnda, iyonlann gercek siniflandinlmasi manyetik alan icerisinde gerceklesir. Bu-
nun nedeni ise, manyetik alanda ilerleyen yiiklii taneciklerin izleyecegi yolun fizik ku-

406

Bolilm 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiltie Spektrometri: Yapi Tayirri igin Kullamlan Aletler

rallannca belirlenmesidir. Gene] bir soylemle, manyetik alan, kendi icinde ilerleyen yiik-
lii tanecikierin bir daire parcasiyla tetnsil edilen egri bir yol izlemelerine neden olur. Bu
dairesel yolun egrilik yancapi, iyonlarin m/z oranlarina, manyetik alanm biiyuklugune
(tesla cinsinden, B ) ve uygulanan hizlandinci gerilime baghdir. Eger hizlandinci geri-
lim sabit tutularak manyetik alan diizenli bir sekilde artmlirsa iyonlar, m/z oranlarinin
artis, sirasiyla, egrilik yantjaplan aletin yapisindaki borununkiyle aym olan yoriingelere
sahip olacaklar ve soz konusu egri boruyu gecme §ansina sahip olacaklardir. B dege-
rinin siirekli olarak artmasi nedeniyle iyonlar, m/z oranlarinin artis sirasiyla kaydedici-
ye ula§acak ve iyon toplayicida belirleneceklerdir. Daha once de belirttigimiz gibi,
iyonlarin hemen hemen tiimuniin yukii birimseldir. Bunun anlami, iyonlar, artan ktitle
sirasiyla toplayiciya ulastrlar ve kaydedilirler.

Bu acikladigimiz olaya "manyetik odaklama" (veya "manyetik tarama") adi verilir
ve bunlann tiimii kiltie spektrometresince otomatik olarak gercek!e§tirilir. Ktitle spekt-
rometresi, sonuclan, her biri belirli bir m/z oranina kar§ilik gelen degi§ik sjddetteki pik-
lerden olusan bir grafik seklinde gosterir. Bu gosterim (bkz §ekil 9.31) bir ktitle
spektrumunun bir gosteris turiidiir

Iyon siniflandinlmasi "elektriksel odaklamayla" da yapilabilir. Bu teknikte manye-
tik alan sabit tutularak hizlandirma gerilimi degistirilir. §iiphe yok ki, her iki teknikte
aym sonucu saglar ve bazi yiiksek ayirma giiciine sahip kiitle spektrometrelerinde her
iki teknik birlikte kullanihr.

Ozetleyecek olursak; bir elektron carpma spektrometresinde organik molekiiller yiik-
sek enerjili bir elektron demetiyle bombardiman edilir ve bu isjem, molekiillerin iyon-
lasmasma ve parcalanmasina yol afar. Daha sonra, olusan iyon kan§imi m/z degerlerine
gore biribirinden ayrihr ve her bir iyonik parcacigin bagil miktari kaydedilir. Sonuc,
iyonlarin bagil bollugunun m/z degerlerine karsi cizilmis bir grafigi olarak gosterilir.

§ekil 9.33 Amonyagin
fubuk grafik ve cizelge
bi^iminde gosterilmis
kiitle spektrumu

9.14 KOtle Spektrumu

Genel olarak, kiitle spektrumlan cubuk grafikleri ya da §izelgeleri seklinde verilir. Bu-
nun bir ornegi §ekil 9.33'te verilen amonyagin kiitle spektrumunda goriilmektedir. Her
iki gosterim biciminde de §iddeti en yiiksek olan pike temel pik adi verilir. Temel pi-
kin §iddeti keyfi olarak %100 kabul edilir ve diger piklerin tiimiiniin siddeti, temel pi-
kin belirli bir yiizde orani olarak ifade edilir.

Bir kiitle spektrumunda verilen iyonlarin kutleleri onlari olusturan atomlarin kiitle-
lerinin en yakm tarn sayiya yuvarlatdmis degerleri kullanilarak hesaplanabilir. En 50k
kar§ilasilan atomlar icin soz konusu yuvarlatilmis, degerler asagida verilmi§tir.

100

— 80

"□_

"B

E 60

u
(-

(molektjler

iyon)

Mt

40

20

m 1 . I cr

Pik siddeti
(Temel pikin yQzdesi olarak)

2.2

7,5
80

1 00,0 (temel pik)
0,4

H=l 0=16

C=12 F=19

N= 14

M. +

15
mlz

20

9.14 Kutle Spektrumu 407

Amonyagin kutle spektrumunda, ana pikleri mlz = 14, 15, 16, ve 17 degerlerinde
gormekteyiz. Bunlar molekiiler iyona ve daha once gordiigtimiiz parcaciklara kar§ilik
gelmektedir.

NH 3
mlz

+ [NHJt
17
(molekiiler
iyon)

-H-

[nh 2 ;

16

—*■ [NH]t * [N]'

15

14

Kural olarak bunlar a§agidaki gibi ifade edilir:

H^NiH , [NHgji olarak
H

H^N: , [NH 2 ] + olarak
H

H ; N : , [NH]- olarak

ve

:N=

[N]*

olarak

Arnonyak orneginde temel pik, molekiiler iyondan kaynaklanan piktir. Ancak bu her
zaman boyle olmaz. Daha sonra gorecegimiz gibi, pek 50k spektrumda temel pik (en
sjddetli pik) molekiiler iyondan farkli bir mlz degerine sahiptir. Bunun nedeni, cogu or-
nekte molekiiler iyonun biiyiik bir hizla parcalanmasidir. Bu par9alanma sirasmda orta-
ya cikan ve mlz orani daha dujiik olan bir iyon, §iddeti en biiyiik olan piki olusturur.
Kiitle spektrumlarinda, arada bir de olsa, molekiiler iyon piki cok du§iik §iddetle orta-
ya cikar ve bazen de hir; gozlenemez.

Amonyagin kiitle spektrumunun bir baska ozelliginin de aciklanmasi gerekmekte-
dir. Spektrumda mlz degeri 18 olan kiiciik bir pik bulunmaktadir. Bu pik. kiitlesinin mo-
lekiiler iyondan bir birim kiitle fazla oldugunu belirtmek icin cubuk spektrumunda M*
+ 1 olarak ifade edilmistir. £ogu elementin (ornegin azot ve hidrojen) bir cok dogal izo-
topu bulunmasi nedeniyle kiitle spektrumlarinda MI + 1 pikleri ortaya cikmaktadir (Qi-
zelge 9.3). Bir arnonyak ornegindeki molekiillerin cok biiyiik bir cogunlugunun l4 N'H 3
molekiillerinden olujmasma ragmen, kiiciik ama belirlenebilir bir kismi da l? N'H 3

£izelge 9.3 Bazi Yaygin Elementlerin Basliea Kara! h Izotoplari"

En

Diger izotoplarin

Dogal fioUugu

Yaygin

(En Yaygm I/olii|iuri

Element

i/iifop

100 Atnmuna Kaisilik i

(Carbon

'-c

100

'V

1,11

Hidrojen

'H

100

2 H

0.016

Azot

W N

100

>5 N

0,38

Oksijen

USq

100

"0

0,04

ls O 0,20

Flor

I9p

100

Silisyum

2s Si

100

29 Si

5.10

J0 Si 3,35

Fosfor

31p

100

Btiikurl

32 s

100

"s

0,78

H S 4,40

Klor

35 C1

100

37 C1

32,5

Brom

TO Br

100

3l Br

98,0

Iyot

127[

100

"Bu veriier. Silverstein, R.M; Webster, F.X. Spectroscopic Identification of Organic
Compounds 6th ed.; Wiley: New York, 1998; s 7'den ahnmt§ur.

408 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullamlan Aletler

§ekil 9.34 Problem 9.12 icin kiitle spektrumu.

-a

100
80
60
40
20

1 1 1 1

1 1 1

-

-

h.l

10

15
j/z

mh

§iddet

12

2,6

13

8,6

14

17,1

15

85,6

16

00,0

17

1,15

20

molekiillerinden olusmaktadir. Hatta 90k 90k az olmakla birlikte l4 H'H 2 2 H molekiilleri
de soz konusudur. t§te bu molekiiller ( 15 N'H 3 ve 14 N'H 2 2 H), mlz degeri 18 olan M: + 1
iyonlanni iiretirler.

Amonyagin kiitle spektrumu bir ba§langic tir ve iyonlann her birine ait kiitlelerin (ve-
ya mlz oranlannin) bize iyonlann bile§imi hakkinda nasi! bilgi sagladigim ve bu bilgi-
nin, bir bilegigin olasi yapilarina ula§ilmasinda ne olciide yardimci olabildigini gosteren
basit bir ornektir. Asagida verilen problemler (9.12-9.14) bu konuda bize daha fazla uy-
gulama imkani saglayacaktir.

Problem 9.12

Problem 9.13

Problem 9.14

^. Kiitle spektrumu §ekil 9.34'te verilen bile§ik icin bir yapi oneriniz ve spektrumda
yer alan her piki, yapiyla uyumlu bir §ekilde aciklayimz.

>. Kiitle spektrumu §ekil 9.35 'te verilen bile§ik igin bir yapi oneriniz ve spektrumda
yer alan her piki, yapiyla uyumlu bir §ekilde aciklayimz.

>■ Kiitle spektrumu §ekil 9.36'da verilen bile§ik biri flor olmak iizere U9 element icer-
mektedir. Bu bile§ik 1910 bir yapi oneriniz ve spektrumda yer alan her piki, yapiyla
uyumlu bir sekilde aciklayimz.

§ekil 9.35 Problem 9.13 icin kiitle spektrumu.

100

80

„ 60
a>
■o
■g

^40

20

j 1

I I I I ■ , I 1 1 I

10

1:

Jiddet

0,9

17

21,1

18

100,0

19

0,06

20

0,2

20

25

mlz

9.15 Moleklil Formullerinin ve Molekiil Kiitlelerinin Belirlenmesi 409

100

.

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1

1 1 1

80

+j 60

XI

40

20

1

III.

Mill

i 1 1

Sekil 9.36 Problem 9.14 i^in
Untie spektrumu.

10

15

20

25

30

35

mk

9.15 MOLEKUL FORMULLERiNIN VE MOLEKUL
KUTLELERiNJN BELIRLENMESI

9. 1 5 A Molekuler iyon ve izotopik Pikler

Cizelge 9.3'e baktigimizda, organik molekiillerde bulunan elementlerin pek ijogunun da-
ha agir izotoplara sahip oldugunu goriiriiz. Bu elementlerden iigiinde — karbon, hidrojen,
azot — agir izotoplann en 50k rastlanani en yaygin izotoptan kiitlece bir birim fazla
olanidir. Bu yiizden bu fi§ atomun yer aldigi organik molekiillerin kiltie spektmmlarin-
da, molekuler iyondan bir kiltie birimi daha biiytik degerde kticuk bir izotopik pik orta-
ya gikar (M! + 1). Ancak dort elementte — oksijen, kiikiirt, klor ve brom — ba§hca daha
agir izotop, en yaygin izotoptan iki kiltie birimi daha biiyiikttir ve bu nedenle, bir orga-
nik molektilde bu dort elementin varligi, kiitle spektrumunda M! + 2 degerinde bir izo-
topik pikin ortaya gikmasina yol ac,ar.

M: + 1 Elementler: C, H. N
M: + 2 Elementler: O, S, Br, CI

Izotopik pikler, molekiil formiilerinin belirlenmesinde bize bir yontem saglar. Bu-
tt un nasil olabildigini anlamak icin, normal izotopun 100 atomuna karsilik izotop bol-
luklanm gosteren Cizelge 9.3 'ii inceleyerek basjayabiliriz. §imdi bir ornek olarak
elimizde 100 tane metan (CH 4 ) molekiilii oldugunu var sayalim. Bu duramda, bunlara
ek olarak "C igeren 1,11 molekiil ve 4 X 0,016 tane de H iceren metan molekiiltimuz
daha olacaktir. Bu daha agir Izotoplarin toplu katkisiyla, molekuler iyonun pik §iddeti-
nin yakla§ik 961,17 si kadar olan bir §iddette M! + 1 piki ortaya c,ikacaktir.

1,11 +4(0,016) = %1,17

Bu sonuj, metanin §ekil 9.34'te verilen gerijek spektrumunda gozlenen MT + 1 pi-
kiyle 90k iyi bir §ekilde uyusmaktadir.

Az sayida atom iceren molekiillerin molekiil formiilleri a§agida aciklanan yolla be-
lirlenebilir. Eger Mr piki temel pik degilse, bilinmeyen maddenin spektrumuyla ilgili
olarak yapacagimiz ilk §ey, MT + 1 ve Mt + 2 piklerinin sjddetini Mr pikinin sjddetinin
yiizdesi olarak yeniden hesaplamaktrr. Bir bmek olarak, §ekil 9.37'de verilen kiitle spekt-
rumunu ele alalim. Burada m/z 11 de goriilen M: piki temel pik degildir. Bu nedenle
spektrumumuzdaki m/z 72, 73 ve 74 piklerinin giddetini, m/z 72 pikinin yiizdesi cinsin-

410 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini ifin Kullanilan Aletler

§ekil 9.37 Bilinmeyen bir bilesigin
kiitle spektrumu.

MS ile molekiil formiilii

tayini km araglar.

mh

§iddet
(temel pikin yuzdesi olarak) mh

Siddet
(M ■ 'in yuzdesi olarak)

:

29

:

59.0
15.0
54,0
23.0
60.0

72

73

74

M

M? 100,0

m: + i 4,5

M? + 2 0,3

. 1 temel pik kabul ederek
yeniden hesaplanan pik

jiddetieri j

!

73

74

2,0
79,0

100,0 (temel)
73,0 Mf
3,3
0.2

>

1

;

den hesaplamamiz gerekir. Bunu da, her pikin §iddetini M? pikinin §iddetine (% 73) bo-
liip 100 ile 9arpmak suretiyle gerceklesjtirebiliriz. Bulunan sonuclar a§agida ve §ekil
9.37'nin ikinci siitununda verilmi§tir.

mix

§iddet

(Mtin%si)

72

73,0/73 X 100 = 100

73

3,3/73X100 =4,5

74

0,2/73 X 100 = 0,3

Molekiil formiiliiniin belirienmesinde a§agidaki ilkeler uygulantr.

M; degeri tek midir gift midir? Eger gift ise, azot kuraltna gore, verilen mole-
kiilde gift sayida azot atomu bulunacaktir (sifir gift sayidir). Bizim bilinmeyen
omegimizde Mt gift oldugundan bilegigimiz gift sayida azot atomu icermelidir.

M: + 1 pikinin bagil bollugu, molekuldeki karbon atomlannin sayisini gbste-
rir. C atomlannin sayisi = (M*. + 1) in bagil bollugu 1,1.

Bizim omegimizde (§ekil 9.37), C atomu sayisi

4,5
1,1

= 4'tur.

(Bu formul. M: + 1 pikine en buyiik katki payi "C izotopuna ait ve bunun da yak-
la§ik dogal bollugu %1,1 oldugu igin dogru sonug verir.)

M: + 2 pikinin bagil bollugu, molekulde S (%4,4), CI (%33) ya da Br (%98)
atomlannin olup olmadigini gbsterir (bkz. Cizelge 9.3).

Bilinmeyen omegimizde, M* + 2 = % 0,3'tiir. Bu nedenle. soz konusu molekulde
S, CI ve Br bulunmadigi sonucuna vannz.

Molekuliimiizdeki hidrojcn atomlannin sayisini belirleyerek veya eger gere-
kiyorsa uygun sayida oksijen atomunu da ekleyerek brnegimizin molekiil for-
miiliiini olusturabiliriz.

9.15 Molekiil Formullerinin ve Molektil Kiitlelerinin Belirlenmesi 411

Omegimisdeki mlz 72 degerindeki Mt piki, bilinmeyenin molekiil kiitlesini goster-
mektedir. Aynca bu deger, molekiiliimiizde azot atomunun bulunmadigmi da ifade et-
mektedir. ^iinkii molekiil kiitlesinin cift sayi olmasi, eger molekiilde azot atomu varsa
bunun ancak 91ft sayida bulunabilecegini gostermektedir. Yani molekiiliimiizde buluna-
bilecek azot atomu sayisi en az iki olacaktir. Daha once molekiilde dort tane karbon ato-
munun bulundugunu belirlemigtik. Eger azot atomunun varhgi soz konusuysa bilinmeyen
ornegin molekiil kiltlesi dort karbon ve iki azot atomu goz oniine ahninca, en az 76 ol-
mahdir. Oysa ornegimizin molekiil kiitlesinin 72 oldugunu biliyoruz.

Sadece C ve H 'den olu§an bir molekiil igin:

H = 72 - (4 X 12) = 24

bulunur ve molekiil formiilu C 4 H 24 olurdu ama boyle bir molekiil miimkun degildir,
C, H, ve bir 0' dan olu§an bir molekiil icin ise:

H = 72 - (4 X 12)- 16 = 8

bulunur ve bu, bilinmeyen ornegimizin molekiil formiiliiniin C 4 H 8 oldugunu gbsterir.

(a) C 4 H 8 formiiliine sahip en az 14 kararli bilesjgin yapi formiillerini yazimz. (b) -< Problem 9.15
Bu bilinmeyen bilegigin IR spektrumu,1730 cm" 1 civarmda kuvvetli bir pik vermek-
tedir. Buna gore, yazdigimz olasi yapi formiillerinden hangileri miimkun olabilir?
(Bu bilegikle ilgili sorulara problem 9.25 'te devam edecegiz).

A§agida kiitle spektrumu verileri verilen bilesjgin molekiil foimiiliinti yazimz. ■< Problem 9.16

§iddet
™ s (temel pikin % si olarafej

86 Mt 10,00

87 0,56

88 0,04

(a) CH 3 C1 molektiliiniin Mt ve M: + 2 piklerinin yaklasjk §iddetlerinin ne olmasim ■< Problem 9. 1 7

bekJersiniz? (b) CH 3 Br molekiiliinun Mr ve M! + 2 piklerinin yaklasjk ne olacagim
umarsiniz? (c) Bir organik molekiil mlz 122'de Mr piki ve mlz 124'te bir bas,ka pik
vermektedir. Bu iki pikin siddetleri yaklasjk ayni olduguna gore. bilesjgin olasi mo-
lekiil formiilii ne olur?

niilunu bulunuz. < Problem 9.18

kullanarak

ilgili bilesjgin molekiil

Siddet

mlz

(temel pikin % si olarak)

14

8,0

15

38,6

18

16,3

28

39,7

29

23,4

42

46,6

43

10,7

44

100,0 (temel)

73

86.1 Mt

74

3,2

75

0,2

412 Bolttm 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Ktitle Spektrometri: Yapi Tayini kin Kullamlan Aletler

Problem 9.19

(a) Ktitle spektrumu a§agidaki cizelgede verilen biie§igin molekul formiilunu bulu-
nuz. (b) Bu bilesjgin 'H NMR spektrumu sadece geni§ bir ikili ve kiictik bir yedili
pik grubundan olu§tuguna gore moiekiilun yapi formtilunti bulunuz.

§idde!

m/z

(temel pikin % si olarak)

27

34

39

11

41

22

43

100 (temel pik)

63

26

65

8

78

24M+

79

0,8

80

8

Bir molekiildeki atom sayisi arttikca, bu ttir hesaplamalar daha karmasik ve zaman
ahci hale gelir. Neyse ki bu hesaplamalar bilgisayarlarla kolayca yapilabilmektedir ve
molekul kutleleri 500'e kadar olan bile§iklerde, organik molekiillerde yaygm olarak yer
alan elementlerin ttim birle§im gekilleri icin M: + 1 ve MI + 2 piklerinin bagil degerle-
rini gosteren cizelgeler vardir. Bu cizelgelerin birinden alinan bir kisim degerler, (JMzel-
ge 9.4'te verilmistir. Qizelge 9.4'ii kutlanarak §ekil 9.37'de verilen omegimizi ve
Problem 9.18 icin verdiginiz cevabi kontrol ediniz.

9. 1 5B Yiiksek £dzuniirliiklu Kiitle Spektrometrisi

Buraya kadar aciklamis, bulundugumuz tiim spektrumlarm elde edildigi cihazlara "dti-
§iik coziiniirluklu" ktitle spektrometreleri adi verilir. Daha once de belirtildigi gibi. bu
spektrometrelerde m/z degerleri ktitle numaralarina en yakin tarn sayi olarak kaydedi-
lir.

£izelge 9.4 C, H, N ve O atomlarimn, molekul kutlesi 72 ve 73 olan cegitli birle§im §e-
killerine iliskhi M: + 1 ve M* + 2 piklerinin bagil giddetleri"

Mt

MT Skidd in in
Yuzdesi

Formiil

MT+1

MT + 2

CH,N,0

2,30

0,22

CH 4 N 4

2,67

0,03

C,H.,NO z

2,65

0,42

C 7 H 4 N 2

3,03

0,23

C,H,N.

1 3

3,40

0,04

C,H 4 0,

3,38

0,44

C 3 H 6 NO

3,76

0,25

C 3 H 8 N n

4,13

0,07

C 4 H 8

4,49

0,28

C 4 H |( ,N

4,86

0,09

C 2 H 12

5,60

0,13

Mt

MT Siddetinin
Yuzdesi

Formul

mt+i

Mr + 2

CHN,0,

1.94

0.41

CH,N,0

2,31

0,22

CH 5 N 4

2,69

0,03

CjH0 3

2,30

0,62

CjHjNOj

2,67

0,42

C,H,N,0

3,04

0,23

C,H 7 N,

3.42

0,04

C,H,0,

3,40

0,44

C 3 H 7 NO

3.77

0,25

C^BTjNj

4,15

0,07

C 4 H 9

4.51

0,28

C 4 H„N

4,88

0,10

C 6 H

6,50

0.18

72

73

"Bu degerler " Beynon, J. H. Mass Spectrometry and its Applications to organic Chemistry: Elsevier: Amsterdam. 1960;
s 489" dan alinmisttr.

9.16 Par$alanma 413

£izelge 9.S (^ekirdeklerin Tam Kiitleleri

lzotop

Kiltie

izotop

Kutle

IB

1,00783

i«F

18.9984

m

2,01410

r.$

31,9721

I2C

12.00000 (std)

»S

32,9715

"C

13,00336

«S

33,9679

m

14.0031

>sa

34,9689

m

15,0001

"CI

36,9659

160

15.9949

"Br

78,9183

170

16.9991

KBi

80,9163

UQ

17,9992

inj

126,9045

Bazi laboratuvarlarda bu tip kutle spektrometreleri bulunmaktadrr.

Pek 50k laboratuvar ise oldukga pahab olan "yuksek cozunurliiklii" kiltie spektro-
metreleriyle donatilmistir. Bu spektrometreler mlz degerlerini, virgiilden sonra ticiincii
ya da dordtincii basamaklartna kadar kesinle§mi§ ondahk sayilar olarak belirleyebilmek-
tedirler. Boylece, bu cihazlar molekiil kiitlelerinin tam dogru bir bicimde tayin edilme-
si i^in, bir yontem saglarlar. Aynca, molekiil kutleleri boylesine dogru olciildugunden
bu spektrometreler yardimiyla molekiil formiilleri de bulunabilir.

Molekiil kiitlelerinin kesin degerlerinden hareketle molekiil formiillerini belirlemek
miimkundiir. (^.iinkii atomik parcaciklarrn gercek kutleleri tam sayilardan ibaret degildir
(Qizelge 9.5). Ornegin en yakin tam sayilarla ifade ettigimizde molekiil kutleleri 32 olan
2 , N 2 H 4 ve CH 3 OH molektillerinin gercek molekiil kutleleri birbirinden farkhdir.

2 =2(15,9949) = 31,9898
N 2 H 4 = 2(14.0031) + 4(1,00783) = 32,0375
CH 4 = 12,00000 + 4(1,00783) + 15,9949 = 32,0262

Kiitle degerlerini 40.000'de 1 ya da daha iyi dogrulukla, tayin edebilme kapasitesine sa-
hip kiitle spektrometreleri bulunmaktadir. Boyle bir spektrometre bu ii£ molekiilii ko-
laylrkla birbirinden ayrrt edebilmekte ve bize molekiil formiiliinii verebilmektedir.

9.16 Par^alanma

(Jogu omekte, molekiiler iyon 50k yiiksek enerjili haldedir ve kompleks bir molekiil soz
konusu oldugunda, bu iyon iizerinde bir 50k degi§im gerceklefir. Molekiiler iyon degi-
§ik yollarla parcalanabilir ve olu§an par^aciklar da daha ileri bir pa^alanma silrecine
girebilirler. Kutle spektroskopisi, bir bakima bir "kaba kuvvet" teknigi olarak ele alina-
bilir. Organik molekiillerin, 70- eV enerjiye sahip clektronlarla carpigmasi, kibrit cop-
lerinden yapilmis, bir eve havan topuyla ates etmek gibi bir §eydir. Parcalanma dikkate
deger bir dogrulukla onceden tahmin edilebilen bir yolla gercekles,ir. Olagan kimyasal
tepkimeleri yoneten bildigimiz etkenler parcalanma siireflerine de uygulamr ve karbo-
katyonlar, radikaller ve molekiillerin bagil kararhklan hakkinda ogrendigimiz pek 50k
§ey, bu siirecte neler olup bittigini anlamamiza yardimci olmaktadir. Ne tiir bir parca-
lanmanin gercekle§ecegini tahmin etme konusunda bilgilerimiz arttikca organik mole-
kiillerin yapilarimn belirlenmesinde kiitle spektroskopisini kullanma beceri ve
yetenegimiz daha ileri bir diizeye ula§acaktir.

Burada, ayirabilecegimiz yer simrli oldugundan, konuyu turn aynntilanyla incele-
memiz elbette mumkiin degildir. Ancak en onemli olanlanndan bazilanni ele alabiliriz.

414 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini ijin Kullanilan Aletler

Tek cfiigclli oklann tek
elektronun (bir allien
cok) hareketini gosterdigi-
iii hatirlayiniz (Altboliim
3.1 A).

Baslangic olarak iki onemli ilkeyi hep akhmizda tutmahyiz. (1) Kiitle spektromet-
resinde yer alan tepkimeler genelde tek molekulliidiir. Yani bu tepkimeler sadece tek bir
molektiliin pargalanmasmi icerirler, Ciinkii spektrometre icerisindeki basing 50k diisuk
(~ 10"* ton) bir degerdedir ve bu nedenle iki molekiillu tepkimeler icin gerekli olan
carpismalar pek gerceklesmez. (2) Pik siddeti olarak olciilen bagil iyon bolluklan son
derece onemlidir. Spektrumda 50k bilinen belirli piklerin ortaya cikmasi, olusan parca-
lann yapisi ve bunlann molekiil iizerindeki orijinal yeri hakkinda 90k onemli bilgiler
verir.

9.I6A Birli Bagin Kinlmasiyla Olu§an Par^alanma

Parcalanmanin onemli bir tipi birli bag kmlmasina dayanir. Bir radikal katyonda yer
alan bu bag kinlmasi. en az iki yolla ilerler ve bir katyon ve bir radikal iiretir. Bir po-
zitif iyon kiitle spektrometresinde yalmzca katyonlar belirlenir. (Radikaller yiiksiiz ol-
duklanndan manyetik alanda herhangi bir sapmaya ugramazlar ve bu nedenle
spektrometre tarafindan belirlenmezler.) Ornegin propandan olu§an molektiler iyonun
olasi iki parcalanma gekli asagida gosterildigi gibidir:

CH,CH 2 ^CH,

CH ? CH 7 ,* CH 3 '

CH 3 CHt "4* * CH^

mlz 29

CH 3 CH 2 • + + CH 3

mlz 15

Ancak bu iki parcalanma §ekli ayni htzla gerceklesmez. Boylesi bir parcalanmanin iiret-
tigi katyonlann bagil bollugunu. olusan karbokatyon ve radikalin her ikisinin de karar-
lihklan etkifemektedir. Ancak bu konuda karbokatyomm kararliligi daha onemlidir.*-
Propamn spektrumunda mlz 29 (CH 3 CH 2 + ) piki en siddetli piktir; mlz 15 (CH 3 + ) piki ise
sadece %5,6'hk bir §iddete sahiptir. Bu durum, CH 3 + e gore CH 3 CH 2 + katyonun daha
biiyiik bir kararlihga sahip olduguna i§aret etmektedir.

9.I6B Parcalanma Denklemleri

Bu konuda daha fazla ilerlemeden once, parcalanma tepkimelerine iliskin denklemlerin
yazilmasinda kullanilan bazi kurallan incelememiz gerekir. Propandaki birli bagin par-
calanmasina iliskin iki denklemi yukanda gostermis ve bu denklemlerde, pozitif yiikle
tek elektronu, molekuler iyonun karbon-karbon sigma baglanndan biri iizerine yerles-
tirmi§tik. Yapiyi bu §ekilde yazdigimiz zaman, pozitif yiik ile tek elektronun yerlestiri-
lecegi yer bazen keyfi olarak secilir. Ancak yine de olabildigince molekuler iyon icin
en olasi yapiyi yazmak gerekir. Bunun icin en iyi yol, molekulde en gevs,ek bagh elekt-
ronun ayrilmasi sonucu ortaya cikacak olan yapiyi tahmin etmektir. Olasi molekuler iyo-
nu tahmin ederken en iyi dayanak iyonlasma potansiyelleridir (Cizelge 9.6). [Bir
molekiilun iyonlasma potansiyeli, molekiilden bir elektronun uzaklasnnlmasi icin ge-
reken enerjinin eV cinsinden buyiikliigiidiir.]

Molekuler iyonun yapismi tahmin etmekte kultandigimiz iyonla§ma potansiyelleri,
azot ve oksijendeki ortaklasilmamis elektronlarla aromatik ve olefinik yapilardaki irelekt-
ronlarmin, karbon - karbon ve karbon - hidrojen sigma baglanndaki elektronlara gore da-
ha gevsek baglandigini gostermektedir. Bu nedenle, molekiil eger bir oksijen, bir azot,
bir ikili bag ya da bir aromatik halka iceriyorsa, tek elektronla pozitif yiikiin molekiilun

* Bu durum, bizirn burada giremeyecegimiz termokimyasal hesaplamalarla gosterilebilir. Konuya ilgi duyan
ogrenciler, McLafferty, F, W. Interpretation of Mass Spectra, 2nd ed.; Benjamin: Reading, MA. 1973 s 41
ve s 210-211 'e bakabilirler.

£izelge 9.6 Bazi Molekiillerin i vonlasma
Potansiyelleri

Bilejifc

iynnlasma Potansiyeli (eV)

CHjtCH-^NR,
C 6 H fi (benzen)

C 2 H 4
CH 3 OH

C 2 H 6

CH,

8,7

9,2
10,5
10,8

11,5
12,7

neresinde yer alacagina ili§kin kural gok kullani§lidir. Ama eger molekiilde 50k sayida
ve sadece karbon-karbon ve karbon - hidrojen sigma baglan bulunuyorsa, bu durum-
da tek elektron ve pozitif yiikiin molekiildeki yerle§tirilecegi noktanin sefirai keyfi bir
tercihtir ve bu pek de uygun bir yontem degildir. Boylesi ornekler i^in genelde baska
bir kurala ba§vurulur. Bu tiir molekiillerde, radikal katyon k6§eli parantez i9inde yazi-
br ve tek elektron ve yiik parantezin sag list ko§esine yerle§tirilir. Bu kuralin, propanin
iki pargalanma tepkimesine uygulamasi a§agida gosterilmi§tir:

9.16 Parfalanma 415

[CH,CH 2 CH 3 ]t-
[CH 3 CH 2 CH 3 ]*-

-*CH 3 CH 2 f + "CH,
-►CH 3 CH 2 - + + CH,

2,2-DimetiIbutanin kutle spektrumunda en sjddetli pik mlz 57'de ortaya 9ikmaktadir. •<
(a) Bu pik hangi karbokatyonu temsil etmektedir? (b) Yukanda aciklanan kurali kul-
lanarak, molekiiler iyondan bu karbonun olu§umunu gosteren bir denklem yaziniz.

Problem 9.20

§ekil 9.38'de uzun zincirli bir alkanda genjekle§en bir parfalanma turii gorulmekte-
dir, Burada brnegimiz heksandir ve mlz 86 degerinde uygun buyiikliikte bir molekiiler
iyon pikiyle ona e§lik eden kii9iik bir M: + 1 piki goriilmektedir. Spektrumda,
aynca, CH 3 aynlmasina kar§ihk gelen ve mlz 71 (M* - 15) de ortaya <jikan klifiik bir
pikle * CH 2 CH 3 aynlmasiyla olu§an ve mlz 57 (Mt - 29) de ortaya gikan temel pik
bulunmaktadir. Diger goze carpan pikler ise mlz 43 (Mt - 43) ve mlz 29

10

Mt-29

57

-

fc

r+

-

-

A

3

<tt

;mel)

-

-

V

[t-

25

57

1

M +

-

|

8

6

-

-

.1

1

l

1

M— 15 "
71
11.

r

MT+

|ekil 9.38 Heksamn kiitle
spektrumu.

20

30

40

50 60

mlz

70

80

90

100

416 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini i?in Kullanilan Metier

Sekil 9.39 2-Metilbutamn kiitle
spektrumu.

100

80

. 60

I
I
!

40

20 NlT-57
IS

M. -29
43

, -~

Mt-43
29

10

20

act- 15

57

30 40 50 60

mh.

{

m:

72

70

90

100

(Mt- 57) da ortaya cikan ve molekiiler iyondan sirasiyla -CH 2 CH 2 CH 3 ve 'CH 2 CH 2
CH->CH 3 radikallerinin aynlmasiyla oilman karbokatyonlara karsihk gelmektedii. Bura-
da bekledigimiz dnemli parcalanma tepkimeleri asagida verilmi^tir.

CH,CH 2 CH,CH,CH,- 4- CH 3

mlzll

[CH,CH 2 CH,CH,CH,CH,] t

CH 3 CH 2 CHXH, + + CH 2 CH,
m/z 57

CH 3 CH 2 CH, + + -CH 2 CH,CH 3
mlz 43

CH,CHr
m/z 29

■ CH- h CH ? CH ? CH 3

Zincirin dallanmasi, dallanma noktasindaki bu tiir parcalanmayi hizlandinr. C/iinkii bu
durumda daha kararli bir karbokatyon ortaya cikar. 2-Metilbiitanin kiitle spektrumunu
(§ekil 9.39) heksanrnkiyle kiyaslarsak, (M: - 15) pikinin, 2-metilbutanm kiitle spektru-
munda cok daha §iddetli olarak ortaya ciktigim goriiriiz. Qiinkii, 2-metilbiitamn molekii-
ler iyonundan bir metil radikalinin aynlmasiyla bir ikincil karbokatyon olujurkem

■CH,

CH 3

CH.CHCHXH,

^ CH 3 CHCH2CH 3

mtz 72

mlz 57
M + -15

heksandan bir metil radikalinin aynlmasi yalmzca bir birincil karbokatyon verebilir.

Neopentan molekuliinde dallanmamn etkisi 90k daha carpicidir (§ekil 9.40). Bu or-
nekte, molekiiler iyondan bir metil radikalinin aynlmasiyla iiciinciil bir karbokatyon olu-
§ur. Bu tepkime o kadar hizla gercekle§ir ki, molekiiler iyonlardan hemen hemen hie
bin belirlenebilecek kadar omre sahip olamaz.

CH,

ch,— c— ca

■ I

CH,

miz 72
Mi

CH,

/CH 3

-C + + CH 3

\
CH,

mil 57
M — IS

9.16Par$alanma 417

100

80

« 60
u

^"40

20 M T - 57
15

M-- 15
57

Ml - 43 Mt - 31
29

10

20

30

■ ■ il

40

50 60

mlz

Mt-

72

!

70 80

90

100

Sekrl 9.40 Neopentamn kiitle
spektrumu

2-Metilbiitan ve neopentamn aksine 2-metilpentamn kiitle spektrumunda (verilme- "K Problem 9.20
di) 90k dii§iik §iddette bir M: - 15 pikiyle 90k yiiksek §iddetle bir M* -29 piki bu-
lunmaktadir. Aciklayiniz.

Rezonansla kararli kihnan karbokatyonlar da kiitle spektrumlannda genellikle bas-
kmdir. Bu tiir karkokatyonlarm olusabildigi parcalanma omekleri a§agida verilmi§tir.

1. Alkenler sikbkla allilik katyonlar olusturan parcalanma tepkimeleri vernier.

CH 2 — CH— CH=R ► CH,— CH = CH, + -R

L l>

m/z41

Ortakla§iImamis elektron ciftine sahip bir atoma kom§u olan karbon-karbon bag-
Ian kolayhkla kinlir. QunkCi bu gekilde oilman karbokatyon rezonans etkisiyle ka-
rarli kilinir.

R— Z— CH.jCH,

R— Z=CH, + -CH,

I ^

R— Z— CR,

Z = N, O ya da S; R de H olabilir

Aldehit ya da ketonun karbonil grubuna kom§u olan karbon-karbon baglan kolay-
ca kinlir, £unkii burada acilyum iyonu denilen rezonans kararli iyonlar olusmak-
tadir.

^ C=0 =

/
R'

R

I

R'— C=Q :
Agilyum iyonu

ya da

\ \r-+

C=0:-

R'

R— C^O: + R'-

R C=0 ;
Acili u 111 iyonu

418 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullanilan Aletler

4. Siibstitue benzenler, bir hidrojen atomu ya da bir metil grubunun aynlmasiyla nis-
peten kararh tropilyum iyonunu olusmrurlar (bkz. Altboliim 14.7C). Bu parcalan-
raa m/z 91 'de belirgin bir pik (bazen temel pik) verir.

,CH,

C0J -*(©)- (

m/z 91 Tropilyum iyonu

m/z91

Monosiibstitue benzenler de siibstkiientlerini kaybederek mlz 77 degerinde pik ve-
ren fenil katyonunu olu§tururlar.

O
II
Y = halojen, — N0 2 , — CR, — R, vs.

m/z 77

Problem 9.22 > 4-Metil-l-heksamn kiitle spektrumu (verilmedi) mlz 57 ve mil 41 degerlerinde iM
siddetli pik gostermektedir. Bu piklerin nasil bir parcalanma tepkimesinden kaynak-
landigini aciklayimz.

Problem 9.23 > Alkollerin kiitle spektrumlanndan elde edilen a§agidaki gozlemleri aciklayimz. (a)
Birincil ve ikincil alkollerin molekiiler iyon pikleri 50k kiiciik olmakta ve iiciinciil
alkollerde ise genellikle hie gozlenememektedir. (b) Birincil alkoller mlz 31 dege-
rinde belirgin bir pik vermektedirler. (c) Ikincil alkoller genelde mlz 45, 59, 73 vs
degerlerinde belirgin pikler vermektedirler. (d) Uciinciil alkoller mlz 73, 87 vs de-
gerlerinde belirgin pikler vermektedirler.

Problem 9.24 ► Biitil izopzopil eter ile biitil propil eterin kiitle spektrumlari §ekil 9.41 ve 9.42'de
verilmi§tir. (a) Hangi spektrum hangi etere aittir? (b) Yaptigimz secimi aciklayimz.

100

80

S 60

T3

40

20

-

43

-

-

5

7

-

-

-

-

I

7

3

1

01

-

- 1

.

. 1

1

.1

ll

1

i .

116

1

10 20

30

40

50

60 70
m/z

80

90 100 110 120

§ekil 9.4 1 Problem 9.24 icin kiitle spektrumu.

100

80

60

v* 40

20

-

43

57

-

-

—

-

-

73

-

"I

ll

I A

III

ll

ll

87

1

116

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

mlz

§ekil 9.42 Problem 9.24 i$in kiitle spektrumu.

9.I6C iki Bagin Kinlmasiyla Olu§an Par^alanma

Kiitle spektrumlarindaki pek 90k pik, iki kovalent bagin kinlmasini iceren parcalanma
tepkimeleriyle a§iklanabilir. Bir radikal katyon bu tip bir par^alanmaya ugradiginda, iiriin-
ler yeni bir radikal katyon ve bir notr molekuldur. Konuya ili§kin bazi onemli ornekler
a§agida verilmijtir.

1. Alkollerde sikhkla ortaya 9ikan en dikkat cekici pik, molekiiler iyondan bir su mo-
lekiiluniin aynlmasina kargilik gelen MT — 1 8 pikidir.

OH

*B~I £

R— CH— CH 2

Mt

R— CH^CH, + H— O— H

Mt- 18

9.16 Par^alama 419

yada

[R— CH 2 — CH 2 — OH] t

Mt

[R— CH=CH 2 ] + + H 2
Mt- 18

2. Sikloalkenler bir retro-Diels -Alder tepkimesine ugrayarak (Altboltim 13.11) bir
alken ve bir alkadienil katyon radikaline donii§ebilirler.

CH,

II
CH 2

y Karbonunda hidrojen atomu bulunan karbonil bile§ikleri McLafferty gevrilmesi
adi verilen bir parcalanmaya ugrarlar.

+

^ (

CHR

■CH,

O

I
Y— C

s"

H

H 2 C "' 2
Y = R, H, OR, OH vs. olabilir.

CH,

+ RCH=CH,

Bunlara ek olarak, kiitle spektrumlannda sik sik, H 2 , NH 3 , CO, HCN, H 2 S, alkol ve
alkenler gibi kii^tik ve kararh ve notr molekullerin aynlmasmdan kaynaklanan piklere
de rastlanrr.

420 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kutle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullamlan Aletler

§ekil 9.43 Tipik bir kapiler gaz
kromatograf/ kutle spektrumu semasi

Elektron demeli
kaynagi

lyon simrUmdirma

baliimfl Dedektor

Silverstein, R. M.; Webs-
ter, F. X. Spectrnmetric
Identification of Organic
Compounds, 6th ed.; Wi-
ley: New York, 1998 kitabi
MS, NMR ve JR yontemle-
ri hakkinda klasik ve cok
kullamlan bir kaynaktir.

Ta$iyiu
ga7 giriiji

Gaz kromatograf

firm i Aktarma

kanali

Odaklama
mercekleri

IyonJa^ma burada olur.

9.17 GC/MSANALizi

GC/MS analizi adi verilcn bir teknikte, gaz kromatografi ile kutle spektrometri teknik-
leri birlikte kullamlir. Gaz kromatografi (GC) kansimdaki bilesenleri birbirinden ayirrr
ve ona bagli bulunan kiitle spektrometresi (MS) ise, bu bilesenlerin her birinin yapisal
ozelliklerine iliskin bilgileri elde etmemize yarar (§ekil 9.43). Eger derisimi bilinen stan-
dartlar kullanihrsa, GC/MS yontemiyle omegimizle ilgili nicel veriler de elde edebiliriz.

GC yonterninde kansimin 90k kiiciik bir miktanni analiz etmek miimkiindiir. Bu yon-
temde uygulama, genellikle numunenin seyreltik bir cozeltisinin 0,001 rriL (1,0 ju,L)'lik
ya da daha az bir miktanmn, bir sirmgayla gaz kromatografinin lsttilan kismina veril-
mesiyle baslar. Numune, enjeksiyon boliimiinde buharlasir ve soy bir gazla kapiler ko-
lonatasinir. Tipik bir kapiler kol on, 10-30tn boyunda vecapi 0,1 mm ile 0,5 mm arasmda
degisen ince bir borudur ve sieakligi analiz edilecek numunenin ucuculugiina gore ayar-
lanabilen bir bolmenin ("firinin") icerisine yerlestirilmistir. Kapiler kolunun 15 yiizeyi,
genel olarak polar olmayan bir "duragan fazla" kaplamr (duragan faz olarak, yiiksek
kaynama noktasma sahip 90k viskoz sivilar olan silikon esasli polimerler kullamlir).
Kansimdaki molekliller, bir gaz tarafindan kolon boyunca suriiklenirlerken, kaynama
noktalanna ve duragan faz olan ilgilerine bagli olarak kolon icinde degisik hizlarla hareket
ederler. Kaynama noktasi ve duragan faza ilgisi yiiksek olan molekiiller kolonu daha
uzun bir stirede gecerken, kaynama noktasi diisuk ve polar olmayan molekiiller kolonu
50k daha cabuk gecerler. Her bir bilesenin kolonu gecme siiresine alikanma siiresi adi
verilir. Alikonma suresinin uzunlugu, kullamlan kolona ve numuneye bagli olmak uzere,
genellikle 1 dakikadan 30 dakikaya kadar degi§ebilir.

Kansimdaki her bir bilesen GC kolonundan ciktiktan sonra kiitle spektrometresine
girer. Burada elektron bombardimanma ugrayan ornek molekiillerinden molekiiler iyon
ve parcalar olu§ur. Vc nihayet bu bolumde daha once aciklamis oldugumuz sekilde kiitle
spektrumu elde edilir. Boylece, orijinal kansimdaki her bir bilesenin aynlarak kiitle spek-
trumlannin kaydedilmesi onemli bir avantajdir. GC/MS yonteminin kansimlan ayirma
ve her bilesenin yapisi hakkinda bilgi saglama yetenegi onu analitik, adli tip ve organik
sentez laboratuvarlannin vaz gecihnez araci haline gelirmistir.

9.18 BiYOMOLEKULLERiN KUTLE SPEKTRUMLARI

Son gelismeler, kiitle spektrometresini cok biiyiik biyomolekiillerin analizi konusunda
da olaganiistii potansiyele sahip cihazlar haline getirmistir. Her ne kadar daha once acik-
ladigimiz elektron bombardimanma dayanan kiitle spektrometresi teknikleri, molekiil
kiitlesi 1000 daltona (atomik kiitle birim) ulas.an ucucu molekiillerin analizinde pek ise
yaramaz olsa da simdi molekiil kutleleri 1000 daltona ula§an hatta gecen proteinler. niik-
leik asitler ve daha baska uygun biyolojik molekiiller gibi ucucu olmayan bilesiklerin
analizinde bile artik daha "yumusak" baska iyonlasma tekniklerini kullanmak mumkun-

Ek Problemler 421

diir. Bu yeni teknikler arasinda, elektrosprey iyonlasmah (ESI), iyon spreyli, matriks
destekli lazer desorpsiyon iyonla§mali (MALDI) ve hizh atom bombardimanli (FAB)
kiitle spektrometrilerini sayabiliriz. Bu saydigimiz yontemlere dayanan spektrornetre-
ler, proteinlerin molekii] kutlelerinin, enzim-substrat komplekslerinin, antikor-antijen
baglantilanmn, ilac-reseptor ve DNA oligoniikleotit siralarimn analiz ve belirlenmesin-
de 50k etkin cihazlar olarak ortaya cikmi§lardir. Bu tekniklerle olusturulan iyonlann ay-
nlma ve analiz yontemleri, kuadropol kiitle filitreleri, iyon tuzaklan, ucu§ zamam (TOF)
ve Fourier tarnsform-iyon siklotron rezonansuu, (FT TCR ya da FT MS) kapsamaktadir.

■Al

• Anahtar Terimler ve Kavramlar

Spektroskopi

Dalga boyu

Frekans

Hertz

Kimyasal kayma

Integrasyon

Sinyal yanlmasi

Protonlann perdelenmesi/perdelenmemesi

Yiiksek alan / diisiik alan

Homotopik (kimyasal egdeger) hidrojen atomlan

Enantiyotopik hidrojen atomlan

Diastereotopik hidrojen atomlan

Spin-spin yanlmasi

Egle§me sabiti (7 n ft )

Karbon-13 NMR Spektroskopisi

Geni§band proton eslesmesiz

Rezonans disi esje§mesiz

DEPT »C Spektrumu

COSY

HETCOR

Manyetik rezonans gbriintiileme

Moliikiiler iyon

Iyon siniflandirma

Temel pik

Parcalanma

GC/MS analizi

Altboliim 9.1

Altboliim 9.2

Altbolum 9.2

Altbolum 9.2

Altboliimler 9.3A, 9.6, 9. IOC

Altbolum 9.3B

Altboliimler 9.3C, 9.8

Altboliim 9.5

Altbolum 9.5

Altboliim 9.7A

Altbolum 9.7B

Altbolum 9.7B

Altboliim 9.8

Altboliim 9.8

Altbolum 9.10

Altboliim 9.10B

Altbolum 9.10D

Altboliim 9.10E

Altbolum 9.11A

Altbolum 9.11B

Altboliim 9.11B

Altbolum 9.13

Altbolum 9.13B

Altboliim 9.14

Altboliimler 9.13A, 9.16

Altbolum 9.17

9.25 Problem 9. L5'i ve §ekil 9.37 'de verilen spektrumu yeniden hatirlayimz. Burada
molekiilun yapisma iliskin onemli ip uclan. mlz 44 (temel pik) ve mlz 29 pikle-
ridir, Bu molekiil icin bir yapi formiilu ve verilen pikJerin ortaya cikisim acikla-
yan parcalanma denkletnini yaziniz.

9.26 Birincil aminlerin, CH 3 (CH 2 )„NH 2 , CH 3 NH 2 den CH 3 (CH 2 ) 13 NH 2 'ye kadar olan
homolog serisinde temel pik ml: 30 degerinde ortaya cikmaktadir. Bu iyonun ne-
yi temsil ettigini ve nasil olustugunu aciklayimz.

EK PROBLEMLER

* Yildizla i§arettenmi§ problemler '"fozulmesi daha zor olan problemler"dir.

§ekil 9.44 A bilesiginin kiitle
spektrumu (Problem 9.27).

422 Bbliim 9 / Niikleer Maayetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini i^in Kullamlan Aletler

TOO
80
60

i. 40

20

-

58

-

-

-

-

-

-

73

-

1

III

l_ i

1,

1

1

Mi
\

-

10

20

30

40

50 60
mil

70

80

90 100

9.27

9.28

9.29

§ekil 9.45 15 bilesjginin kiitle
spektrumu (Problem 9.28).

A bilesiginin kiitle spektrumu §ekil 9.44'te verilmistir. A'nin 'H NMR spektru-
mu, alan oranlari 9 : 2 olan iki birliden ibarettir. Bu birlilerden daha genis olani
8 1,2'de, kiictik olani ise 5 1,3'te ortaya cikmaktadir. A bile§igi icin bir yapi for-
miilii oneriniz.

B bilesiginin kiitle spektrumu §ekil 9.45'te verilmistir. B'nin IR spektrumunda
3200 cm ' ile 3550 cm ' arasinda geni§ bir pik bulunmaktadir. B'nin NMR spekt-
rumunda ise asagida verilen pikler ortaya cikmaktadir: 50.9'da bir birli, 8 1,1'de
bir birli ve 5 1,6'da bir dortlii. Bu piklerin alan oranlari sirasiyla 3: 7: 2 seklin-
dedir. B molekUJu icin bir yapi formiilii oneriniz.

Asagida pek 90k bilesige ili§kin 'H NMR sogurma pikleri liste halinde verilmis-
tir. (Aynca bazilannda IR degerleri de ifade edilmistir) Bu veri gruplannin her
biri i^in uygun bir yapi formiilii oneriniz.

(a) C 4 H 10 O

l H NMR spektrumu

birli, 8 1,28 (9H)

birli, 8 1,35 (1H)

(b)C 3 H 7 Br

1 M NMR spektrumu

ikili, 8 1,71 (6H)

yedili, 8 4,32 (1H)

(c) C 4 H r O

1 11 NMR spektrumu

iiclii, 8 1,05 (3H)

birli, 8 2,13 (3H)

dortlii, 8 2,47 (2H)

IR spektrumu

1720'nin civarinda
kuvvetli pik

50 60

mil

100

Ek Problemler 423

(d)C 7 H 8

'H NMR spektrumu

IR spektrumu

birli, 5 2,43 (IH)

3200-3550 cnr 1

birli, 8 4,58 (2H)

bolgesinde

9oklu, 8 7,28 (5H)

geni§ pik

(e) C 4 H 9 C1

Mi NMR spektrumu

ikili, 8 1,04 (6H)
goklu, 8 1,95 (IH)
ikili, <5 3,35 (2H)

(f) C 15 H, 4

'H NMR spektrumu

IR spektrumu

ikili, <5 2,20 (3H)

1720 cm-' yakinlarinda

yedili, 8 5,08 (IH)

kuvvetli pik

9oklu, 8 7,25(1 OH)

(g) C 4 H 7 Bt0 2

m NMR spektrumu

IR spektrumu

ii^ii, 8 1,08 (3H)

2500-3000 cm- 1

9oklu, 8 2,07 (2H)

bolgesinde geni§ pik ve

U9IU, 8 4,23 (IH)

1715 cm ' de bir pik

birli, 8 10,97 (IH)

(h)C g H 10

'11 NMR spektrumu

iiclii, 5 1,25 (3H)
dortlu, 8 2,68 (2H)
goklu, 8 7,23 (5H)

(0 C 4 H 8 3

l H NMR spektrumu

IK spektrumu

u§lu, 8 1,27 (3H)

2500-3000 cm- 1

dortlu, 8 3,66 (2H)

bolgesinde geni§ pik ve

birli, 8 4,13 (2H)

1715 cm -1 de bir pik

birli, 8 10,95 (IH)

(j) C 3 H 7 N0 2

J H NMR spektrumu

ikili, 8 1,55 (6H)
yedili, 8 4,67 (IH)

(k)C 4 H 10 O 2

*H NMR spektrumu

birli, 8 3,25 (6H)
birli, 8 3,45 (4H)

(I) C 5 H 10 O

l H NMR spektrumu

IR spektrumu

ikili, 8 1,10 (6H)

1720 cm- 1

birli, 8 2,10 (3H)

civannda

yedili, 8 2,50 (IH)

kuvvetli pik

(m) C 8 H 9 Br

'H NMR spektrumu

ikili, 8 2,0 (3H)
dortlu, 8 5,15 (IH)
90klu, 8 7,35 (5H)

9.30

9.31

9.32

E (C g H 6 ) bile§iginin IR spektrumu §ekil 9.48'de (s 424'de) verilmistir. E bile§igi
karbon tetrakloriirdeki brom 90zeltisiyie tepkimeye girmekte ve E bile§iginin IR
spektrumu, 3300 cm ' de bir sogurma bandi vermektedir. E'nin yapi formiilu nedir?

'H NMR spektrumlan, sirasiyla §ekil 9.47 (s 424'de) ve §ekil 9.48'de (s 425'de)
verilen G ve H bilesikleri i9in birer yapi formiilu oneriniz.

iki karbonlu bir bilesik (J) sadece karbon, hidrojen ve klor igermektedir. Bu
bile§igin nispeten basit olan IR spektrumu asagida verilen sogurma piklerine sahip-
tir: 3125 cm ' (0), 1625 cm ' (o), 1280 cm ' (0), 820 cm ' (k), 695 cm ' (k). J'nin
'H NMR spektrumu ise 56,3'te ortaya 9ikan bir birliden ibarettir. £izelge 2.4'ii
kullanarak J bilesigi ifin bir yapi formiilu oneriniz.

424 Boliim 9 / Nukleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini i$iii KuUarulan Aletler

ri 25

3

Dalg
4 5

a boyu
6

7

e

9 10

12

15

20

3040

u
0.05

r

\r\

f ""YP"

u

10

g 0,20
g

u

1 !
E.C g H 6

i

I

r '

w

•e o.3o

° 0.40

<f O.bO

% 0.60

0.80

1.0

2.0

H ^

— r

I

' : 1 -

4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

Frekans

§ekil 9.46 Problem 9.30'da verilen E bilesiginin IR spektrumu. (Spektrum,
Sadtler Research Laboratories, Inc, Philadelphia'nin izniyle kullamlmisUr).

9.33 Molekiil formUlii C 4 H g O, olan K bile^iginin CDC1, icerisinde kaydedilen 'H
NMR spektrumu, 8 1,35'te bir ikili, 8 2,15'te bii birli. 53,75'te genis bir birli
(1H) ve <54,25"te bir dortliiden (1H) olusmaktadir. Eger bUe§igimiz D 2 da co-
ziilerek spektrum kaydedilirse. yine benzer bir 'H NMR spektrumu elde edilmek-
te ama bu kez 53,75'teki sinyal yok olmaktadir. Aynca bilesigin IR spektrumu,
1720 cm "' civannda kuvvetli bir pik gostermektedir. (a) K bilesjgi icin bir yapi
formiilu oneriniz. (b) Qoziicu, olarak D 2 kullanildiginda, 5 3,75 smyalinin ne-
den kayboldugunu aciklayimz.

*9.34 Varsayalim ki. elitnizde bulunan belixli bir 'H NMR spektrumunda. sjddetleri kaba-
ca birbirine e§ii olan iki pik yer almaktadir. Siz, bu iki pikin aralannda eslesme
bulunmayan farkli protonlara ili§kin ve degisjk kimyasal kayma degerlerinde ortaya
cikan birli pikler mi oldugu. yoksa bu iki pikin komsu bir protunun etkisinden
kaynaklanan bir ikili mi oldugu konusunda kararsiz kahyorsunuz. Bu iki
olasiliktan hangisinin dogru oldugunu anlamak icin nasil bir islem yaparsmiz?

1 - 1 1
G.C 4 Hi)Br

— . , .,..,,. . , , ,

*■ —

■-

J.

4,2 4,0

_jkj

1 . I

1

. J

TMS

2.0

.0

h

4
5 H ( ppm )

§ekil 9.47 Problem 9.31'de verilen G bilesiginin 300 MHZ 'H NMR spektrumu,
Sinyallerin genisletilmis, §ekilleri kaydinlmis. olarak aynca goriilmektedir.

Ek Problemler 425

"-" - , ^' — 1

H, C3H 4 Bf2

1 '

f

-

J

TMS

J

J

I

.

_

_j

6,0

5,8

5.6

4,4

4,2 4,0

■

4

pippin)

§ekil 9.48 Problem 9.31'de verilen II bile^iginin 300 MHz 1H NMR Spektrumu. Sinyallerin
genisletilmi§ sekilkri kaydu-ilmis olarak ayrica goriilmektedir.

9.35 O (C 6 H 8 ) Bile§igi bir katalizor varliginda iki e§deger mol hidrojenle tepkimeye
girerek P (C 6 H I2 ) bile§igini olu§turmaktadir. O'nun proton-esle§mesiz ''C spekt-
rumunda d 26,0 vc S 124,5 degerlerinde iki birli bulunmaktadir. O'nun DEPT
"C spektrumunda ise, 526.0'da CH 2 ve <5l24,5'te CH gruplanna ait sinyaller
ortaya ^lkmaktadir. O ve P bile§ikleri i^in birer yapi formulti oneriniz.

*9.36 Q Bilesjginin molekiil formulii C 7 H 8 'dir. Katalitik hidrojenlenmeyle Q. R
(C 6 H| 2 )'ye doniismektedir. Q'nun geni§band proton-es,lesmesiz a C spektrumu
§ekil 9.49'da verilmistir. Q ve R bilesikleri icin birer yapi formulii oneriniz.

120 100

fi c (ppm)

Sekil 9.49 Problem 9.36'da verilen Q bilesiginin, genisband proton-eslesinesiz L 'C NMR
spektrumu. DEPT '"'C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler her bir pik iizerinde gos-
terilmisrir.

426 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini igin Kullanilan Aletler

| ' M | ' 1 ' | ' 1 ' |

. , . | . | 1 | . |

| ' 1 ' | • 1 ' | I

1 ' | ' 1 ' | '
CH 3

1 ' 1

S. CgH 16

GH 3

CH
C
1

CDCI3
1

C

1

CH 3

1

TMS

1
1 , 1

1.1.1,1.1.1,1

1,1.1.1.1

1,1,1,1,1

1,1,

1,1,

220

200

180

160

140

120 100

5 C (ppra)

80

60

40

20

§ekil 9.50 Problem 9.37'de verilen S bilesjginin geni§band proton- esjesmesiz '■'( NMR
spektrumu. DEPT 8 C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler her bir pir iizerinde gos-
terilmistir.

*9,37 Genisband proton- esjesmesiz spektrumu §ekil 9.50'de verilen S (C S H 16 ) bile§igi,
bromun karbon tetrakloriirdeki 9ozeltisinin rengini gidermektedir, S bilesigi icin
bir yapi formiilii oneriniz.

9.38 T (C 5 H g O) Bilesjgi, 1745 cm~''de kuvvetli bir IR sogurma bandina sahiptir ve
geni§band proton-eslesmesiz ,3 C spekturumu §ekil 9.51'de verilmistir. T bilegigi
icin bir yapi formiilii oneriniz.

1 1 ' 1 ' 1 ' [ ' 1 • l ' \ • I ' I ' I ' I ' 1 ' 1 '

T,C 5 H g O

M I ' I 1 I ' I ' I ' I '
CH 2

CH 2

C

JL

CDCI 3

TMS

220

I , 1

I.I.

I . I . '

200

180

160

140

120 100

S c (ppm)

80

60

40

20

_■_!_

§ekil 9.5 I Problem 9.38'de verilen T bilesjginin, proton- esjesmesiz IJ C NMR spektrumu.
DEPT "C NMR spektrumdan elde edilen bilgiler her bir pikin iizerinde gosterilmistir.

Ogrenme Grubu Problemleri 427

*9.39

%60 HBr
OH OH

♦X

X Uriinuniin IR spektrumunda 3590 ve 3650 cm -1 degerlerinde hie, bir sogurma
piki bulunmamakta, ancak 1370 ve 1380 cm ' degerlerinde sogurma pikleri yer
almaktadir. Bu son iki pikten hangisi ikiz -dimetil gruplarina aittir? X'in kiitle
spektrumu asagidaki pikleri i9ermektedir:
Bagil §iddetleri sirasiyla 1: 2: 1 olan mlz digerleri 270, 272 ve 274 olan pik grubu.

Bagil §iddetleri yaklasik birbine e§it olan mlz 191 ve mlz 193'te ortaya cikan baska
bir pik grubu.

NMR Spektrumlan:

(a) 'H Spektrumunda, 5 1,70 ve 8 1,80'de, bagil alanlan 3 : 1 olan iki birli bulun-
maktadir.

(b) X Spektrumu, 32 (CH 3 ), 40 (CH 2 ) ve 54 (kuaterner C) piklerine sahiptir,
X'in yapi formulu nedir? X'in olu§umunu gflsteren bir mekanizma oneriniz.

s 9.40 / 1 — ► Y

Mg

O. .0

(Bu tepkime, magnezyum ile alkil halajenilrler arasinda yer alan tipik bir tepkime

degildir.)

Y Uriiniinun spektrumundan yorumlanmasi kolay olmayan veriler elde edilmek-
tedir.

Y'nin kiltie spektrumunda en siddetli pik mlz 215 degerinde ortaya cikmaktadrr.

Benzer maddelere analog olarak bu pikin M-15 iyonundan kaynaklandigi bilin-

mektedir.

Y'nin 'H NMR spektrumu, 53,4'teki ikilinin (2H) S 1,64'teki cokluyla (4H) yer

degismesi disinda, esasen ciki§ maddesinin spektrumuna benzemektedir,

Y bilesjginin yapi formulu nedir?

Asagida verilen bilgiler A ve B bilesiklerinin yapismi aciklayici verilerdir. A ve
B'nin molekiil kiitleleri e§ittir ve her ikisi de HC1 'nin seyreltik sulu fozeltisinde

coziinmektedir. A'nin kiitle spektrumunda M: 149 (siddeti temel pikin %37, l'i) Ogrenme GRUBU
ve M^ + 1 150 (siddeti molekiiler iyonun %4,2'si) pikleri gozlenmektedir. Ave PROBLEMLERI
B'ye iliskin diger spektroskopik ozellikler asagida verilmistir. Verilen spektros-
kopik ozellikleri degerlendirerek, A ve B iq.m onerdiginiz yapi formiillerini
dogrulayiniz, Bu yapilardan beklenen NMR spektrumlanni taslak halinde cizi-
niz.

a. 'HA 'nin IR spektrumu 3300-3500 cm ' bolgesinde iki band vermektedir.
Genisband proton-e§le§mesiz n C NMR spektrumu asagidaki sinyalleri goster-

428 Boliim 9 / Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri: Yapi Tayini icin Kullanilan Metier

mektedir (DEPT "C spektrumlanndan elde edilen bilgiler L 'C kimyasal kayma
degerleri ile birlikte parantez icinde verilmistir):

L, C NMR: 5 140 (C), 127 (C), 125 (CH). 1 18 (CH), 24 (CH 2 ), 13 (CH 3 )

b. B bilesiginin iR spektrumu 3300—3500 cm bolgesinde band gostermemek-
tedir. Genisband proton-esjesmesiz |! C spektrumunda asagidaki sinyaller
goriilmektedir (DEPT 3 C spektrumlanndan elde edilen bilgiler "C kimyasal
kayma degerleri ile birlikte parantez icinde verilmistir):

"C NMR: S 147 (C), 129 (CH), 115 (CH). 11 1 (CH), 44 (CH 2 ), 13 (CH 3 ).

2. Molekiil formiilleri C 5 H l0 O olan iki bilesige iliskin H ve L1 C NMR bulgulan
asagida verilmistir. Her iki bilesik de 1710- 1740 cm ' bolgesinde kuvvetli bir
IR sogurmasina sahiptir. Spektrumlan yorumlayiniz ve bu bilesigin yapi formii-
lerini yaziniz. Her bir NMR spektrumunu ciziniz.

a. 'H NMR: 8 2,55 (yedili 1H), 2,10 (birli, 3H), 1,05 (ikili 6H)

|; C NMR: 5 212,6,41.5, 27,2, 17,8

b. 'H NMR: 52,38 (iiclu, 2H). 2,10 (birli, 3H). 1.57 (altih. 2H), 0,88 (iiclii, 3H)

L1 C NMR: 5209,0, 45,5. 29,5. 17,0, 13,2

Mi

ismmmmm

..

■jr

Radikal Tepkimeleri

Kalikamisin /j : DNA Iskeletinin Dilimlenmesi l^in
Bir Radikal Cihazi

Kalikamisin 7/, oldiiriicu etkinligini gizleyen olaganiistii bir yapiya sahiptir. Kalikamisin
7i"in bir ucunda, organik molekiillerde pek sik rastlanmayan ve niikleofil etkisiyle, DNA is-
keletinin dilimler halinde parfalanmasi icin etkin bir araca doniisen bir endiin sistemi bulun-
maktadir. Kalikamisin 7^, i§te bu kismindan DNA iizerinde bulunan uygun bir yuvaya baglanir.
Kalikamisin 7 1' ve benzerlerine biiyiik bir klinik ilgi vardir. Qiinkii bunlar, ttimor hucreleri tize-
rinde olagan iistu bir oldiiriicu etkiye sahiptir. Aynca bunlann apoptosis (programlanmis, hue-
re oliimii) baslatma etkilerinin varhgi da gosterilmi§tir. Micromonospora echinospora adi verilen
bakteriler, diger organizmalara karsi kimyasal bir savunueu oldugu tahmin edilen ve dogal bir
metabolit olan kalikamisin 7/ Qretmektedir. K, C Nicolau ve ara§tirma gTubu (Scripps Ara§-
tirma Enstltiisii, Kaliforniya Oniversitesi, San Diego) tarafindan kalikamisin 7i"in tarn olarak
sentezlenebilrnesi, sentetik organik kimyada olaganiistii bir basan olmustur. Bu arastirma gru-
bunun kalikamisin ve benzerlerinin sentezi ve baska pek 50k arastirmacimn cahsmalan, bizim
bu maddenin biyolojik ve kimyasal ozeUiklerinin biiyilleyiciligini kavramamizi saglamistir.

429

Me O

Me-T^-07
MeO '

Me

OMe

MeSSS

S — *i""""~~~9 tt Me

OMe OH HOA^V^O

Me

h r-~°i

MeO

kalikamisin y, '

Kalikamisin "yj 1 in DNA molekiiliinii par§a!ama ozelligi, onun karbon radikalleri iireten bir
moiekuler makina olarak davranmasindan kaynaklanmaktadir. Bir karbon radikali, tizerinde
tek elektron bulunan, kararsiz ve 50k etkin bir ara uriindiir. Olusan karbon radikali, baska bir
molekiilden bir proton ve bir elektron (yani hidrojen atomu) fikararak yeniden kararli bir mo-
lekiile doniisebilir. Bu yolla, radikal iizerindeki tek elektron, olu§an bagdaki elektron ^iftinin
bir parcasi haline gelir. (Bunu ge^eklestirmek i^in baska yollar da mumkundiir). Hidrojen
atomu kaybeden molekiil ise yeni bir radikale doniisur. Kalikamisin y/'in radikal silahlan
etkinlestirildiginde, kalikamisin -y,' DNA iskeletinden bir hidrojen atomu kopanr. Bu olay,
DNA molekiiliinii kararsiz bir radikal ara iiriine doniistiiriir ve bu siirec, DNA gift sarmahmn
yanlmasi ve hiicrenin oliimiiyle sonuclanir.

CO.Me

CO,Me

(1) niikleofilik

atak . HO».

(2) konjuge
katilma

§eker

MeS Nu

Kalikamisin 7/

Bergman

siklo-

aromatiklejmesi^

§eker

C0 2 Me

CO,Me

CL 3

DNA

^NHy--

H0'4

-H-

HoA

^-^^ - / S

\ 3^=^

_ s

§eker

i

DI

dirai

r

JA
likal

s

6

N

§ek

0,

f

DNA cift

■N

sarmalinin

yanlmasi

Boliim 17'de "DNA'nin Parcalanmasi i9in Kalikamisin 7,' Aktivasyonunun Kimyasi" adh
cergeveli kisimda kalikamisin 7, 1 konusunu tekrar ele alacagiz ve yapisim bir radikal liretirn
makinasi olarak yeniden rnodellendirecegiz.

430

1 0.1 GiRi§

Buraya kadar mekanizmasini inceledigimiz tiim tepkimeler iyonik tepkimelerdi. tyo-
nik tepkimeler, kovalent baglann heterolitik olarak boliinmeye ugradigi tepkimelerdir
ve bu tiir tepkimelerde ilgili iyonlar iiriin, ara iiriin ya da tepkimeye giren madde konu-
munda olabilirler.

Tepkimelerin genis bir boliimti ise, kovalent baglann homolitik boliinmeye ugrama-
siyla radikal (ya da serbest radikal) adi verilen ve uzerlerinde esle§memi§ elektron bu-
lunan ara iiriinlerin olu§tugu bir mekanizma icerir.

homolitik .

A-B

■>A" + -B

boiiinme

Radikaller

Bu basit ornekte, tepkime mekanizmalarinin yazilmasinda kullanilan ba§ka bir egri
ok tipi goriilmektedir. Burada tek bir elektronun (daha once yaptigimiz gibi bir elekt-
ron ciftinin degil) hareketini gdstermek icin tek ijengelli oklar kullamlmi§tir. Bu ornek-
te A ve B gruplannin her bin, bunlan birbirine baglayan kovalent bagdaki elektronlardan
birini alarak ortaya cikmislardir.

10. 1 A Radikallerin Olu;umu

Kovalent baglann homolitik boliinmeye ugramasi icin enerji vermek gerekir (Altboliim
10.2) ve bu isiem genellikle iki §ekilde gercekle§tirilir: numuneyi lsitmak veya i§iga ma-
ruz birakmak. Ornegin oksijen-oksijen birli bagmin bulundugu peroksitler, oksijen-ok-
sijen bagi zayif oldugundan, isitddiklannda kolayca homolitik parcalanmaya ugrarlar.
Bu parcalanma tepkimesinde uriin olarak iki alkoksi radikali olufur.

.. rt.

R— 0=0— R -^-» 2R— O-

v ■■

Dialkil peroksit Alkoksi radikalleri

Halojen molekiilleri de (X 2 J nispeten zayif baglara sahiptir. Yakinda gorecegimiz gi-
bi, halojenler tsitilir ya da halojen molekiillerinin sogurabilecekleri dalga boyunda bir
i§iga maruz birakihrlarsa, kolayca homolitik parcalamaya ugrarlar.

A homuliLik
"yj " m veya 151k

Bu homolitik parcalanma tepkimesinin iiriinleri halojen atomlandir ve bu halojen
atomlan, ciftle§memi§ bir elektron icerdikleri icin radikaldirler.

10.1 Giri§ 431

10.1 Girif

10.2 Homolitik Bag
Aynsma Enerjileri

10.3 Alkanlann
Halnjenlerle Tepkimeleri

10.4 \letanni
Klorlanmasi: Tepkime
Mekanizmasi

10.5 Met an in
Klorlanmasi: Enerji
Degisimleri

10.6 Yiiksek Alkanlann
Halojenlenmesi

10.7 Alkil
Radikallerinin Geometrisi

10.8 Diizgiin Dortyiizlii
Stereomerkez Olu-mi ;m
Tepkimeler

10.9 Alkenlere
Radikalik Katilmasi:
Hidrojen Bromiirun Anli-
Markovnikov Katilmasi

10.10 Alkenlerin
Radikalik Poliincrlesmesi:
Zincir-Buyiitme
Polimerleri

10.11 Diger Onemli
Radikal Tepkimeleri

10. IB Radikallerin Tepkimeleri

Kiiciik radikallerin hemen hemen tumii kisa omiirlii ve 50k etkin tiirlerdir. Diger molekiiller-
le carpi^tiklannda, onlardan bir elektron alarak, sahip olduklan tek elektronu ciftleyecek se-
kilde tepkimeye girerler. Bunu yapabilmelerinin tek yolu, carpisuklan molekiilden bir atomu
kopanp almalandir. Ornegin bir halojen atomu bir alkandan bir hidrojen atomu koparir. Bu
hidrojen yakalama, halojen atomuna eslesmemi§ elektronuyla e§le§ecek bir elektron (hidro-
jen atomundan) saglar. Burada dlkkat edilmesi gereken sey, bu tip tepkimelerde olusan diger
iiriiniin de bir radikal oldugudur. Burada bu bir alkil radikalidir.

iX -^Qr
W

Alkan

■-X-H+ R-
Alkil radikali

*

unyasi

Biyoloji, Tip ve Endiistride Radikaller

R

adikal tepkimeleri biyoloji ve tipta ya§amsal bir oneme sahiptir ve yasayan herse-
yin her yerinde her an gercekle§mektedir. Ciinkii radikaller, metabolizmanin normal is-
leyi§i sirasinda siirekli olarak iiretilmektedirler. Aslinda radikallerle ig ige ya§amaktayiz.
Molekuler oksijenin (-6 — 6-) kendisi bir diradikaldir (Altbbliim 10.11A). Bir baska
radikal ise, normal hiicre fonksiyonundaki onemi suphe gorirrrneyen nitrik oksittir
f.JS=Q\ Nitrik oksitin canli sistemlerde olaganustii sayida ve 50k onemli rollere sa-
hip oldugu belirlenmistir. Serbest nitrik oksit oldukca kararsiz ve potansiyel bir toksik
gaz olmasina ragmen, biyolojik sistemlerde kan basmcimn diizenlenmesi, kanin pihti-
lasmasi, sinir ileti§imi ve imiin sistemini tumor hucrelerine kar§i harekete gegirme gibi
gorevler iistlenmistir. Nitrik oksit, halen doganin en sasirtici kimyasal habercisi olarak
biyolojik sistemin her tarafina siirekli olarak bilgi ileten bir projektor konumundadir.
1998 Nobel Tip Odiilii, NO'nun bu ozelligini kesfederek onun bir sinyal tasiyici mole-
kiil oldugunu belirleyen ekibe (R. F. Furchgott, L. J. Ignarro, ve F. Murad) verilmistir.

Bununla birlikte, radikaller oldukca etkin reaktif olduklanndan, bedenin turn organ-
larinda kontrol edilemeyen hasarlara yol acabilirler. Bu nedenle, radikallerin omrii ki-
saltan kronik hastahklann gelisimine yol actigi diisiincesiyle, bunlann "yasjanma
siirecinde" cok buyiik bir oneme sahip olduklarma inanilmaktadir. Ornegin radikallerin
kanser ve damar tikamkligi hastahklannm geiismesindeki onemine ili§kin pek cok de-
lil bulunmakta ve bunlann sayisi siirekli olarak artmaktadir. Siiperoksit (0 2 T ) adi veri-
len ve dogal olarak olu§an bir radikalin durumu ise tarn bir paradokstur. Ciinkii bu
radikalin imiin sistemini patojenlere (hastalik olusturan mikrop ve virusler) kar§i hare-
kete gecirme ozelliginin yamsira belirli bazi hastaliklan gelistirme etkisi de bulunmak-
tadir. Bedendeki siiperoksit diizeyini siiperoksit dismutaz adi verilen bir emzin
diizenlemektedir (Altbolum 10. 11 A). Solunan sigara dumamndaki radikaller, akciger-
lerdeki antiproteazi deaktive ederler ve bu deaktivasyon da anfizem adi verilen hastah-
gin gelismesine yol acar. Bakterilerin salgiladigi dogal bir iiriin olan kalikamisinin, tumor
hucrelerine saldirarak, radikal tepkimeleriyle onlarin DNA'srm parcaladigi icin klinik
oneme sahip oldugunu da boliim giri^inde gormiistuk.

Radikal tepkimeleri pek 50k endiistriyel islemde de onemli yer tutmaktadir. Polieti-
len, Teflon ve polistiren gibi faydali "plastiklerin" ya da polimerlerin uretiminde radi-
kal tepkimelerinin nasil kullanilacagim Altbolum 10.10'da gorecegiz (Konuya iliskin
ilave bilgi, bu bdliimun sonunda yer alan Ozel Konu A kisminda verilmistir). Radikal
tepkimeleri, petrolden benzin ve diger yakitlann olu§turuldugu kraking isleminin de te-
mel tepkimeleridir. Dahasi, yakitlann enerjiye doniistiigu yanma olayi da radikal tepki-
meleri icermektedir (Altbolum 10.10B).

Ozel Ornek

CI" + H = CH, ► : C1 ; H+ CH 3 -

Metan Metil

radikali

Tepkimenin gelisim bicimi, radikal tepkimelerine has bir ozelliktir. §imdi radikallerin
baska bir §ekilde tepkimeye girdigi yeni bir ornegi ele alahm: Bu omekte radikaller iki-

432

10.2 Homolitik Bag Ayn§ma Enerjileri 433

li bag iceren bir bile§ikle tepkimeye girerek daha biiyiik yeni bir radikali olusnirmakta-
dir. (Bu tip tepkimeleri Altboliim 10.10'da inceleyecegiz).

R '^

R

V-w I ■/

c=c — ► — c— c

/ \ | \

Aiken Yeni radikal

I 0.2 HOMOLJTiK BAG AYRI§MA ENERjlLERl

Atomlar molekiilleri olugturmak icin birle§liklerinde, kovalent bag olu§urken enerji aci-
ga cikar. Yani tepkime oncesi atomlara kiyasla iiriin molekiillerinin entalpisi daha dii-
§uktur. Ornegin, hidrojen molekiillerini olu§turmak iizerc hidrojen atomlannin birle§me
icpkimcsi eksotermik bir tepkimedir ve hidrojenin her molii icin 435 kJ isi aciga cikar.
Benzer §ekilde. klor alomlan klor molekiillerini olu§turmak iizere birle§trrildiklerinde
243 kJ mol ' isi aciga £ikar.

}

H- + H ► H— H AH = - 435 kJ mol" 1 . . .

Bag olusumu eksotermik

CI ■ + CI ► CI — CI Aft -■ - 243 k J mol" ' J bir ™ re ? tir -

Kovalent baglann kinlmasi icin enerji verilmelidir. Sadece bag kirilmalann yer al-
digi tepkimeler her zaman endotermiktir. Hidrojen veya klorun kovalent baglarmi ho-
molitik olarak kirmak icin gereken enerji, molekulu olu§turmak igin ayn atomlar
birle^tirildiginde aciga cikan enerjiyle tarn olarak egittir. Bununla birlikte bagin kmldi-
gi tepkimelerde AH" pozitiftir.

H— H -H- + H- AlT = +435 kJ mol" 1

CI— CI » CI- + CI- AH° = +243 kJ mol 1

Kovalent baglan kirmak igin gerekli enerjiler, kovalent baglann bircok tipi icin de-
neysel olarak tayin edilmi§tir. Bu enerjilere, homolitik hag aynsma enerjileri adi ve-
rilir ve genel olarak DH semboliyle ifade edilir. Buna gore, hidrojen ve klorun homolitik
bag ayn§ma enerjileri, a§agidaki gibi yazilmalidir.

H— H CI— CI

(DH° = 435 kJ mol -1 ) (DH" = 243 k.J mol"')

Cegitli kovalent baglann homolitik bag ayn§ma enerjileri Cizelge 10. 1 'de verilmi§tir.

10. 2A Homolitik Bag Aynsma Enerjileri ve Tepkime Isilari

Bag aynsma enerjileri, gorecegimiz gibi ce§itli §ekillerde kullamlmaktadir. Ornegin bir
tepkimenin entalpi degifiminin (AH") hesaplanmasinda kullamlabilirler, Boylesi bir he-
saplamada (a§agidaki tepkimeye bakimz), AH" degerinin, bag kirilmalannda pozitif,
bag olusumlarmda ise negatif olacagi unutulmamalidir. Bir ornek olarak, 1 mol hid-

rojenle 1 mol klorun birle§erek 2 mol hidrojen kloriir olu§turdugu tepkimeyi ele alalim.
Cizelge 10.1 'den a§agida verilen DH" degerlerini elde edebiliriz.

H— H + CI— CI ► 2H— CI

(Z>#°=435kJ mol 1 ) (DH°= + 243 kJ mol" 1 ) (DH°=431 kJ mol" 1 ) X 2

Bag kirilmalan icin Bag olu;umunda

+678 kJ mol -1 enerji gerekir. -862 kJ mol"' enerji a^iga cikar

434 Bolum 10 / Radikal Tepkimeleri

gizelge 1 0.1 Birli Baglann 25°C'da Homolitik Bag Ayn§ma Enerjileri, DH°

A:B

A- +B-

Kinlan

Kinlan

Baglar

kj

Baglar

kj

(kirmiziyla gbsterilen)

mol'

(kirmiziyla gbsterilen)

mol'

H— H
D— D
F— F
CI— CI
Br— Br
I— I
H — F
H— CI
H— Br
H— I
Cri^ H
CH 3 — F
CH 3 — CI
CH 3 — Br
CH 3 — I
CH 3 — OH
CH 3 — OCH 3
CH 3 CH 2 — H
CH 3 CH 2 — F
CH,CBj— CI
CH 3 CH 2 — Br
Cri^Cri^ 1
CH 3 CH~ OH
CH 3 CH, OCH 3
CH 3 CH ? CHt — H
CH 3 CH,CH 2 — F
CH 3 CH 2 CH,— CI
CH 3 CH 2 CH 2 — Br
CH 3 CH 2 CH~— I
CH 3 CH 2 CH~— OH
CH 3 CHJCH 2 — OCH 3
(CH 3 ),CH — H
(CH^CH— F
(CH 3 ),CH — CI

435
444

159
243
192
151
569
431
366
297
435
452
349
293
234
383
335
410
444
341
289
224
283
335
410
/\/\/\

341
289
224
383
335
395
439
339

(CH 3 ) 2 CH — Br
(CH 3 ) 2 CH— I
(CH 3 ) 2 CH — OH
(CH 3 ), CH — OCH 3
(CH,) 2 CHCH 2 — H
(CH 3 ) 3 C — H
(CH 3 ) 3 C — CI
(CH 3 ) 3 C-Br
(CH 3 ) 3 C —I
(CH,), C — OH
(CH,) 3 C— OCH 3

C 6 H,CH,

H

CH 2 = CHCH 2 -
CH,= CH— H
CjHj— H
HC = C— H
CH 3 — CH 3

H

CrTgl-J - !^

CH,

CH-^CHoCH, — CH 3
CH 3 CH 2 — CH 2 CH 5
(CHjJjCH— CH 3

(CH 3 ) 3 C — CH 3

HO — H

HOO— H

HO OH

(CH 3 ) 3 CO — OC(CH),

O o

C 6 H 5 CO — OCC 6 C 5
CH 3 CH,0 — OCH 3
CH 3 CH^O — H

O "

CH 3 C

H

285
222
385
337
410
381
328
264
207
379
326
356
356
452
460
523
368
356
356
343
351
335
498
377
213
157

139
184
431

364

Toplam tepkime eksotermiktir:

AH = (- 862 kJmor 1 + 678 kJ mol -1 ) = - 184 kJ mol -1

Hasaplamalanmizi yapabilmek amaciyla, tepkimenin a§agida verilen mekanizmaya
gore yUriidugUnu varsayiyomz.

ve
sonra

H — H ► 2 H-

CI— CI ► 2 CI-

2 H- + 2 Cl« ► 2 H— CI

10.2 Homolitik Bag Ayn§ma Enerjileri 435

Bu yazilan mekanizma, tepkimenin gercekten bu sekilde yiirudiigunii gostermez. An-
cak, tepkime isisi, AH" termodinamik bir buyiikliiktiir ve yalnizca tepkimeye giren mo-
lekullerin baslangic ve son hallerine baglidir. AH" degeri, izlenen mekanizmadan
bagimsizdir ve bu nedenle yaptigmuz hesaplama gecerlidir.

A§agidaki tepkimeier icin tepkime lsilanni, AH", hesaplaynuz: •< Problem I 0.1

(a) H 2 + F 2 — ► 2 HF

(b) CEt + F 2 — ► CH 3 F + HF

(c) CH* + Cl 2 — ► CH 3 C1 + HC1
<d) CH 4 + Br 2 — ► CH 3 Br + HBr

(e) CH4 + I 2 — ► CH 3 I + HI

(f) CH 3 CH 3 + Cl 2 — ► CH 3 CH 2 C1 + HCI

(g) CH 3 CH 2 CH 3 + Cl 2 — ► CH3CHCICH, + HCI
(h) (CH 3 ) 3 CH + Cl 2 — ► (CH 3 ).,CC1 + HCI

10. 2B Homolitik Bag Ayn§ma Enerjileri
ve Radikallerin Bagil Kararhhgi

Homolitik bag ayn§ma enerjileri, radikallerin bagil kararliliklarimn tahmin edilmesin-
de bize uygun bir yontem saglar. Eger Cizelge 10.1'de verilen verileri incelersek, pro-
pamn birincil ve ikincil C — H baglan icin asagida verilen degerleri bulumz.

CH 3 CH 2 CH 2 — H (CH 3 ) 2 CH— H

(DH° - 410 kj mol -1 ) (DH° = 395 kj mol"')

Bu, soz konusu C — H baglanmn homolitik bir kinlma tepkimesine ugradigi anlamina
gelmektedir ve A#°degerleri asagida verilmistir.

CH,CH 2 CH 2 — H ► CH 3 CH 2 CH,- + H- AH° = +410 kJ mol" 1

Propil radikali
(1° bir radikal)

CH 3 CHCH 3 ► CH3CHCH3 + H ■ A H° = + 395 kJ mol -'

izobiitil radikali
(2° bir radikal)

H

Bu tepkimeier iki bakimdan birbirine benzemektedir: Her ikisi de aym alkanla (propan)
baslamakta ve bir alkil radikaliyle bir hidrojen atomu iiretmektedir. Ancak, gereken ener-
ji ve olusturduklan radikal tipi acisindan farkhdirlar ve bu farklar birbiriyle ili§kilidir.
Alkil radikalleri, ciftle§meini§ elektron iceren karbon atomunabagli olarak, 1", 2" ve
3" §eklinde stniflandinlir. Aym bilesjkten (propan) birincil bir radikal (propil radikali)
olu§turmak icin gereken enerji, ikincil bir alkil radikali (izopropil radikali) olusturmak
icin gereken enerjiden daha buyuktiir. Bu sonuc, birincil radikalin daha fazla enerji so-
gurdugu ve bu nedenle daha biiyiik bir potansiyel enerjiye sahip oldugu anlamma gel-
mektedir, Kimyasal tiirlerin bagil kararliliklan, onlann potansiyel enerjileriyle ters orantih
oldugundan ornegimizdeki ikincil radikal birincil radikalden daha kararli radikal olrna-
lidir (§ekil 10.1a). Gercekten de, ikincil izopropil radikali birincil propil radikalinden
15 kJ mol -1 daha kararhdir.

436 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

§ekil 1 0.1 (a) Propanla bag-
lantili olarak, propil ve izopro-
pil radikallerinin (+ H • )
potansiyel enerjilerinin kiyas-
lanmasi. izopropil radikali — bir
2° radikal — 1° propil radikalin-
den 15 kj mol " daha kararlidir.
(b) Izobiitanla baglantili olarak,
(er-butil ve izobiitil radikalleri-
nin (+H-) potansiyel enerjileri-
nin kiyaslanmasi. Ucunciil
radikal birincil radikalden 29
kj mol' daha kararlidir.

PE

T radikal

2° radikal

CH3CH2OM2'
+ H-

CH 3 CHCH 3
+ H-

15kJ mol- 1

PE

MP = +410 kJ mol-i

&H°= +395 kl mol-i

CH3CH2OH.3

(a)

ll° radikal / CH 3

3 ° radikal CH 3 CHCH 2 -

V
CH 3

CH 3 CCH 3 +H-

£JT = +381 kJ mol- 1

29 kl mol-i

Aff> = +410 kJ moH

I

CH 3

CHgCHGtig

CM

Qizelge 10.1'deki verileri kullanarak benzeri bir kiyaslamayi, izobiitana gore ter-bu-
til (3° radikal) ve izobiitil (1° radikal) radikalleri icin de yapabiliriz.

CH,

CH,— C— CH,— H

H

1

CH,— C— CH 2 — H-
H

CH 3

CH3CCH3 + H

fer-Biitil

radikali

(3° radikal)

CH,

CH 3 CCH 2

+ H-

H

Izobiitil radikali

(1° radikal)

A//° = +381 kJ mol" 1

&H° = +410 kj mol -1

I A'

Bagil radikal kararlihgi.

Bu iki radikalin kararhliklari arasmda oldukca buy ilk bir fark bulunmaktadir (§ekil 1 0. 1 b)
ve iicuneiil radikal birincil radikalden 29 kJ mol ' daha kararlidir.

Bu omeklerde ortaya koydugumuz durum, genelde ttim alkil radikalleri i9in gecer-
lidir ve bunlann bagil kararbliklan a§agida verilmistir:

Ucunciil > ikincil > Birincil > Metil

/

/

c— c- > c— c- >c-

\ \

C H

-C- > H-

\
H

r

c-
\

H

10.3 Alkenlerin Halojenlerle Tepkimeleri 437

Alk.il radikallerinin kararhlik sirasi ve dayandigi neden karbonyum iyonlanninkiyle ay-
nidir (Altbolum 6. 12 B). Alkil radikalleri yiiksiiz olmalanna ragmen, uzerinde tek elekt-
ron bulunan karbon atomlan elektron eksikligine sahiptir. Bu yiizden, bu karbona bagh
bulunan elektron verici alkil gruplan radikalin kararlihgini artmriar ve baglanan alkil
gruplan sayisi arttikca radikalin kararhhgi artar.

Asagida verilen radikalleri, kararbliklarmin azah§lanna gore srralayiniz. •< Problem I 0.2

CH 3

CH 3 - (CH,) 2 CHCH 2 - CH,CH 2 C- CH,CH,CH-

CH 3 CH,

10.3 Alkanlarin Halojenlerle TEPKiMELERi

Metan, etan ve diger alkanlar, halojen ailesinin ilk tic iiyesi olan flor, klor ve bromla
tepkimeye girerler. Alkanlar iyotla dikkate deger bir tepkime vermezler. Halojenlerin
metanla tepkimesinde, halometanlarin bir kansimi ile hidrojen halojeniir elde edilir.

H H X X X

I I I I I

H— C— H + X, - S -»' H— C— X + H— C— X + H— C^ X + X— C— X + H— X

veya I ! ' i

H ' 5 ' k H H X X

Metan Halojen Halometan Dihalometan Trihalometan Tetrahalometan Hidrojeo halojeniir

X = F, CI, veya Br (Burada ohqan her bir halojenlenmi^ melanin mol sayilanmn

toplami, tepkimeye giren metamn mol sayisma e§ittir.)

Bir alkanin bir halojenle verdigi tepkime, halojenlennic adi verilen bir yer degis-
tirme tepkimesidir. Bir monohaloalkan olu§turan genel tepkime a§agidaki sekilde ya-
zilabilir:

R— H + X, — ► R— X -I- HX

Bu tepkimelerde halojen atomu, alkanin bir ya da daha 50k hidrojen atomuyla yer
degi§tirir.

10. 3A £oklu Yer Degiftirme Tepkimesi ve Se^icilik

Alkanlann halojenlenme tepkimelerinin karma§ik bir yam da, hemen hemen her zaman
coklu yer degi§tirme tepkimelerinin gercekle§mesidir. Bu boliimiin ba§langicinda gor-
dugiimiiz gibi, metamn halojenlemesinde monohalometan, dihalometan, trihalometan ve
tetraholometanlann bir kansimi elde edilir. C^unku karbona bagh bulunan hirdojenlerin
hepsi de flor, klor ve bromla tepkime verebiime yetenegine sahiptir.

Bir ornek olarak metanla klor arasindaki tepkimeyi ele alahm. Metanla kloru kan§-
tirdiktan sonra (oda sicakliginda her iki madde de gazdir) isitirsak ya da kan§imi igiga
maruz birakirsak giddetli bir tepkime ba§lar. Baslangi£ta, yani kangimda sadece metan

438 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

ve klor varken, yalmzca bir tek tepkime ger§ekle§ir ve urtin olarak klorometan ve hid-
rojen kloriir olu§ur.

H

I
H — C — H + CI,-

H

a

H— G— Cl +H— CI

H

Ancak tepkime ilerledik9e, kari§imdaki klorometan derigimi artar ve ikinci bir yer

degi§tirme tepkimesi olu§maya ba§lar. Klorometan klorla tepkimeye girerek diklorome-

tani iiretir.

H CI

I ■ I

H— C— CI + Cl 2 — ► H— C— Cl + H— Cl

H H

01u§an diklorometan, triklorometan vermek uzere tepkimeye girebilir ve trikloro-
metan da kan§imda biriktiginde klorla tepkimeye girerek tetraklorometani olu§turabilir.
— Cl ile — H'nin yer degi§tirme tepkimesinde, her zaman. bir H — Cl molekulii olu§ur.

Ornek Problem

Eger bir sentezin amaci CH 3 C1 elde etmckse, tepkime kan§iminda a§in miktarda me-
tan kullarularak CHClj miktari 90k fazla, CH 2 C1 2 , CHC1 3 ve CC1 4 miktarlari da en
alt duzeyde tutulabilir. Bunun nasil mumktin oldugunu a9iklayrniz.

Cevap

Melanin a§in miktarda kullanilmasi, klorun metan molekiilleriyle tepkimeye girme
olasiligim en list diizeye 9ikaracaktrr. £unku bu durumda, metanin kan§imdaki deri-
§imi her zaman digerlerinden epeyce buyiik olacaktir. Ote yandan, klorun CH 3 C1,
CH 2 C1 2 ve CHCI3 molekiilleriyle tepkimeye girme olasihgi en alt duzeyde olacak-
tir. Ciinkii bunlann kan§imdaki deri§imleri her zaman olduk9a ktigiik olacaktir. Tep-
kime bittikten sonra, tepkimeye girmemi§ olan metan geri kazarnlarak yeniden devreye
sokulabilir.

Yiiksek alkanlann bir9ogunun klorlanmasi, daha fazia klorlanmi§ bile§ikler kadar
izomerik monokloro iiriinler kan§immi da verir. Klorun secjciligi pek fazla degildir.
Yani bir alkandaki hidrojen atomlarimn degi§ik tipleri (birincil, ikincil ve ^iincul) ara-
sinda onemli bir ayrim gozetmez. Bu duruma bir ornek olarak, izobiitamn i§ik-destekli
monoklorlanmasi verilebilir.

CH,

CrLCHCrL

J » 151k

Izobiitan

CH,

CH,

r

*• CH,CHCH,CI + CH 3 CCH 3

I/oh lit il kloriir

(%48)

Cl

ter-mti\
kloriir

(%29)

poliklorlanmi§ + HCI
iiriinler

(%23)

10.4 Metanin Klorlanmasi: Tepkinie Mekanizmasi 439

Alkanlann klorlanma tepkimesi, genel olarak, karmasik bir urunler kansimi verir.
Bu yiizden, belirli bir alkil halojeniirun elde edilmesi amaclandiginda bu, pek de kulla-
nish bir sentez yontemi degildir. Bunun bir istisnasi, hidrojen atomlannin tumuniin bir-
hirine e§deger oldugu bir alkamn (veya sikloalkanin) klorlanma tepkimesidir. [Esdeger
hidrojen atom I an, ornegin klor gibi, herhangi bir grupia yer degistirdiklerinde ayni iirii-
nii veren hidrojen atomlandir]. Ornegin, neopentan molekulu monoklorlanma tepkime-
sinde sadece bir tane urun verebilir ve neopentanin asinsi kullanilarak poliklorlanma en
aza indirilebilir.

1^

Klorlanma secimli degildir.

9h fH,

CH 3 — C— CH, + CI, ~^> CH 3 — C-CH 2 CI + HCI
isik
CH, CH,

*3

Neopentan
(asm)

Neopentil kloriir

Genelde brom, alkanlara karsi klordan daha diisiik etkinlige fakat tepkimeye girdi-
ginde atak yeri bakimindan dahafazla segicilige sahiptir. Bu konuyu daha soma Alt-
bolUm 10.6A'da ele alacagiz.

10.4 Metanin Klorlanmasi:

TEPKiME MEKANiZMASI

Alkanlann halojenlenme tepkimesi bir radikal mekanizmasiyla gerceklesir. Bunlarla il-
gili incelemelerimize, alkanlann halojenlenmesinin basit bir ornegiyle baslayalim: me-
tanin klorla gaz fazinda gerceklesen tepkimesi.

Bu tepkime hakkinda onemli pek 50k gozlem yapilabilir:

CH 4 + CI,

CH 3 C1 + HCI (+CH 2 CI,, CHCI,, ve CCIj)

1. Tepkime isi veya isjkla gercekle§tirilir. Oda sicakhginda metan ve klor arasin-
da, kansim i§iktan uzak tutuldugu siirece, farkedilebilir bir tepkime olmaz. Ancak, gaz
kansimi UV ile ismlamrsa ya da metanla klor kan§imimn sicakhgi 100°C'un iizerine 51-
kanhrsa, tepkime karanlikta bile gercekle§ir.

2. I§ik-destekli tepkime oldukca verimlidir. Nispeten ku^tik miklarda bir 151k fo-
tonu, nispeten oldukca biiyiik miktarda klorlanmis iiriiniin olusumunu saglar.

Bu gozlemlere dayanan tepkime mekanizmasi pek cok basamak icerir. Bunlann il-
ki, isi veya isigin etkisiyle klor molekiilunun iki klor atomuna doniismesidir. Daha bas-
ka pek 90k delil nedeniyle, klorun boyle tepkimeler verdigi bilinmektedir. Bundan baska,
metanin klorlanma tepkimesini saglayan i§igin frekansinin, yalnizca klor molekulleri-
nin sogurabilecekleri degerde oldugu ve bu frekanstaki isigin metan molekulleri tara-
findan sogurulmadigi gosterilebilir.

A

Hatirlatma: Bu kitapta,
tepkime mekanizmaJari
gosterilirken su kurallar
uygulanir:

1. f~i veya /=A oklari her
zaman elektronlann
hareket yon ii nil gosterir.

2. Tek cengelli oklar /^
5irtles,memi$ bir
elektronun atagmi (veya
hareketini) gosterir.

3. C'Ft cengelli oklar f^
bir elektron chimin
atagmi (veya hareketini)
gosterir.

440 Boliim 1 / Radial Tepkimeleri

ilgili mekanizma a§agtda verilmi§tir.

: Tepkime i^in Bir Mekanizma

Metanin Radikal Klorlanmasi

Tepkime:

CH 4 + Cl 2 r>CH,Cl + HCI

veya i§ik

Mekanizma:

1 . Basamak

.. ^..
C\ ;C\:

Klor ii ml el* ill u isi ya da
isigin etkisiyle ayri^ir:
atomlann her hiri bag
elektronlanndan birini
alir.

— — ► a + cm

veyii 151k

Bu basamak, 90k

efkin olan klor

atomunu olusturur.

2. Basamak

H

... n*j^ I
a +h : c-

M
H

Klor atomu bir melan

molekiiliinden bir

hidrojen atomunu

cikarir.

3. Basamak

$0\ ••
h— c + ci ; cp

\ " \J
a

Mctil radikali bir

klor molekiiliinden

bir klor atomu

(jikarir.

H
\
H ► 'CPH + C— H

H

Bu basamak bir

liidrojen kloriir

molekiiliiyle bir metil

radikali olusturur.

H

->H— C:C1= + CP

H
Bu basamak bir metil
kloriir molekulu ve bir
klor atomu olusturur.

Bu klor atomu,

2. basamagm Ickrai 111a

vol acabilir.

3. Basamakta, cok etkin olan metil radikali klor molekiiliiyle tepkimeye girerek on-
dan bir klor atomu cikarir ve tepkime, bir klorometan molekiiliiyle (tepkimenin son uriin-
lerinden biri) bir klor atommun olugumuyla sonuglanir. Bu basamakta olusan klor atomu.
2. basamagm tekranna neden olmasi bakimmda ozel bir oneme sahiptir. Daha sonra 3.
basamak tekrarlamr ve bu i§lem bu §ekilde yiizlerce ya da binlerce kez tekrarlamr (3.
basamagm her tekrarlam§inda bir klorometan molekulii olu§ur). Burada oldugu gibi, her
basamaginda olu§an etkin ara iirunlerin tepkimedeki bir sonraki basamagm olus,mastna
yol actigi basamaklar serisi seklindeki tepkimelere zincir tepkimesi adi verilir.

10.4 Metanin Klorlanmasi: Tepkime Mekanizmasi 441

1 . basamak, zincir basiania basamagi adim alir ve burada radikaller iiretilir. 2. ve
3. basamaklara zincir geligme basamaklan adi verilir ve bu basamaklarda bir baska
radikal olusur.

Zincir Baslamasi

1. Basamak Cl 2 ' s | * 2 CI-

151k

Zincir Geli§mesi

2. Basamak CH 4 + CI- — ► CH,. + H— CI

3. Basamak CH 3 - + Cl 2 — ► CH 3 C1 + CI-

I§ik-destekli yiiriiyen tepkimelerde gozlenen yiiksek elkinlik, bu tepkimelerin zincir
ozelligiyle afiklamr. Binlerce klorometan molekiiliiniin olusmasi icin herhangi bir an-
da bir kac tane klor atomunun varligi yeterli olmaktadir.

Zincir sonlanmasimn sebebi nedir? Neden mevcut metan molekiillerinin tamaminm
klorlanmasi icin bir tek lsik fotonu yeterli olmamaktadir. Aslmda bunun olmayacagimn
farkindayiz. <^tinkii biliyoruz ki, du§iik stcakhkta yapilan klorlama tepkimesinde, lsin-
lamanin siirekli olarak yapilmasi gerekmektedir. Aksi taktirde tepkime yavaslayarak dur-
maktadir. Biitiin bu sorulann cevabi, bir zincir sonlanma basamugunn varligidir. Zincir
sonlanma basamagi pek sik gercekle^mez, ama yine de etkin ara iiriinlerden birini ve-
ya hepsini birden hwcayip bitirmeye yetecek sikhkta olus.ur. Zincir sonlanma basama-
gi tarafindan tiiketilen ara iirunlerin, siirekli olarak yerine konulabilmesi icin, siirekli
olarak i§inlama gerekmektedir. Akla yatkin bazi zincir sonlanma basamaklan a§agida
verilmistir.

Zincir Sonlanmasi

H H

H— C-^K Cl : ►H— C-Ch

H H

H H H H

H— C-V C — H ►H— C--C— H

\ / I

H H H H

- ^n

ve :CI'V-C1 = ►:C1--CP

Bu son basamak, gerceklesme olasiligi en dii§iik olan basamaktir. iki klor atomunun sa-
hip oldugu enerji 50k yiiksektir; sonuc olarak bunlardan olusan basit diatomik klor mo-
lekiilii, diger molekiillere ya da kabin duvarlarina ?arparak a§m enerjisini hizla
harcamak zorundadir. Aksi taktirde, yeniden kolayhkla atomlanna ayrisir. Bunun aksi-
ne, diger iki zincir sonlanma basamaginda olusan klorometan ve etan ise, a§in enerjile-
rini C — H baglannm titre^imi yoluyla harcarlar.

Tepkime mekanizmamiz, metanin klorla tepkimesinde, 90k halojenli uriinlerin,
CH 2 C1 2 , CHCI3 ve CCl 4 'iin nasil olustugunu da (HC1 olusumunu oldugu kadar) acik-

442 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

lamaktadir. Tepkime olu§urkem kans,imdaki klorometan (CH 3 C1) miktan artar ve onun
hidrojen atomlan da klor tarafindan cikanlmaya kar§i duyarh hale gelir. Boylece, klo-
rometil radikalleri de diklorometani (CH 2 C1 2 ) olusmrurlar.

CI CI

2a Basamagi C1+ ,H:C— H — >-H:Cl + -C— H

\ H

a ci

/ r\ I

3a Basamagi H— C\+^ CI ^1 — ► H— C vCI + CI ■

H H

Daha sonra 2a basamagi tekrarlanir. Ondan sonra da 3a tekrarlanir, ve bu boylece su-
rer. Basamak 2a'mn her tekrarlanis.inda bir HC1 molekulu ve basamak 3a'mn her tek-
rarlani§inda ise bir CH 2 C1 2 molekulti olu§ur.

Problem 10.3 ► MetaninklorlanmatepkimesindeeldeedilenCH 4 , CHC1 3 ,CH 2 C1 2 ,CHC1 3 veCCl 4
molekiillerinin kan§imini ayirmak icin bir yontem oneriniz. (Bir el kitabina ba§ vu-
rabilirsiniz.) Bu kan§imin aynlabilmesi ve her bir bile§ene ili§kin yapisal bilgilerin
elde edilebilmesi icin hangi analitik yontem kullanilabilir. Bu molekiillerin her bi-
rinin kiitle spektrumlannda ortaya cikacak olan molekiiler iyonlar arasmda, yapila-
nnda bulunan klor sayisma bagli olarak hangi farkldiklar goriilecektir (klorun ba§hca
iki izotopunun ,5 C1 ve "CI oldugunu hatirlayimz)?

Problem I 0.4 >■ Metan klorlandiginda, iiriinler arasinda eser miktarda kloroetan da bulunmaktadir.
Bu molekiil nasd olusmaktadir ve bu olu§um neyi ifade eder?

Problem 10.5 >■ Eger amacimiz en yiiksek verimle CC1 4 elde etmekse, bu, a§in miktarda CI 2 kul-
lamlarak ba§anlabilir. A^iklayimz.

10.5 METANIN KLORLANMASI: ENERji
DEGi$lMLERi

Bir tcpkimenin toplam lsisim, bag ayngma enerjilerinden yararlanarak hesaplayabilece-
gimizi Altbolum 10.2A'da gbrmii§tiik. Tepkime mekanizmasindaki her basamagin tep-
kime isisini da hesaplayabiliriz,

Zincir Ba§lamasi

1. Basamak CI— CI — ► 2 CI- &H° = + 243 kJ mol"'

(DH ' = 243)

Zincir Geli§mesi

2. Basamak CH 3 — H + CI ► CH 3 - + H— CI Aj/° = + 4 kJ mol 1

(DH° = 435) (DH " = 431)

3. Basamak CH 3 - + CI— CI — ► CH 3 — CI- + CI- Ai/° = - 106 kJ mol" 1

(DH° = 243) (PH° = 349)

10.5 Metanin Klorlanmasi: Enerji Degisimleri 443

Zincir Son tanmasi

CH 3 - + CI-

CH 3 - + -CH 3

CI- + CI- -

Hfc CH 3 — CI
(DH a = 349)

— *-CH 3 — CH 3
{DH° = 368)

* CI— CI
(DH° = 243)

MT = 349kJmor'
AH° = - 368 kJ mol 1
\H° = - 243 kJ mol" 1

Zincir basjama basamaginda sadece bir bag kinhr — iki klor atomu arasindaki bag —
ve hig bag olu§maz. Bu basamaktaki tepkime isisi, basitce, klor molekiilunun bag ay-
n§ma enerjisidir ve tepkime oldukja endotermikdir.

Zincir sonlanma basamaginda yeni baglar olu§ur fakat hie bag kinlmasi olmaz. So-
nuc olarak, zincir sonlanma tepkimelerinin tiimii yiiksek derecede eksotermiktir.

Ote yandan, zincir gelisme basamaklanmn her birinde bir bag kirihrken bir baska
bag olusmaktadir. Bu basamaklarm her biri icin AH" degeri, olu§an ve kirilan baglann
bag aynsma enerjilerinin arasindaki farktir. Zincir gelisme basamaklanmn ilki, biraz-
cik endotermiktir (A//° = + 4 kJ mol 1 ), ama ikinci basamak onemli olciide eksotermik-
tir {AH" = - 106 kJ mol 1 ).

Yukandaki mekanizmamn gecerli oldugunu varsayarak, metanin florlanma tepki- ■<
mesine iliskin zincir basJama, zincir gelisme ve zincir sonlanmasi basamaklanmn
AH° degerlerini hesaplaymiz.

Problem 10.6

Zincir gelisme basamaklanmn toplanmasi, metanin klorlanma tepkimesinin toplu denk-
lemini verir:

et- + CH,— H
gff 3 - + ci— a-

e&T + h— ci
ch 3 — ci + ef-

AH = +4kJmol _1
A/7° = -106kJmol-'

CH a — H + CI— CI

CH,— CI + H— CI

AH" =- -KttkJmor 1

ve her bir zincir gelisme basamagi icin olan Atf'degerlerinin toplanmasiyla da tepki-
menin toplam AH" degeri elde edilir.

Bir zincir tepkimesinin
toplam AWdegerinin
hesaplanmasi

Metanin florlanmasi icin olan toplam Atf'degerinin hesaplanmasinda, zincir geli§- -<
mesi basamaklarim nasil kullanabileceginizi gosteriniz (bkz. Problem 10.6).

Problem 10.7

I0.5A Toplam Serbest-Enerji Degi§imi

Pek 50k tepkimede entropi degi§imi, as,agidaki ifadede yer alan TAS° terimini sifir ya-
pacak kadar kufiiktiir,

AG" = AH" - TAS"

bu nedenle de AG" yakla§ik olarak A/Y°'a esittir. Bu, ozellikle tepkimeye girenlerle iiriin-
lerin bagil diizensizliklerinin asagi yukan ayni diizeyde oldugu tepkimelerde boyledir.
Entropinin, bir sistemin diizensizliginin ya da rastgeleliginin olcusti oldugunu hatirlayi-
niz ( Altboliim 3.9). Bir kimyasal sistemdeki molekilllerin bagil diizensizligi, mevcut mo-
lekiillerin ve onlann yapismda buiunan atomlann serbesllik derecelerinin sayisiyla

444 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

§ekil 10.2 Basit bir diatom ik molekiil-
de tele me. donme ve titre§hn serbestlik
dereceleri.

/\

V 7

a9iklanabilir. Serbestlik dereceleri ise bunlann hareketlerine ya da hagil koimmlannda
ohqabilen degi^ikliklere baghdir. Molekiiller tic tiir serbestlik derecesine sahiptir. Ote-
leme serbestlik derecesi molekiiliin tamamimn uzaydaki hareketine; donme serbestlik
derecesi molekiiltin yuvarlanip takla atmasina; ve titresim serbestlik derecesi ise. atom-
larm kendilerini birlestiren bag etrafinda yaptiklan gerilme ve biikiilme hareketlerine
dayanmaktadir(§ekil 10.2). Egerbir tepkimede, tiriinlere iliskin atomlann serbestlik de-
receleri tepkimeye girenlerinkinden biiyiikse tepkimenin entropi degisimi (AS") pozitif-
tir. Ama eger durum bunun tersiyse. yani iirunlerdeki atomlann hareketleri, tepkimeye
girenlerdekine gore daha fazla engellenmis bulunuyorsa (serbestlik derecesi daha dii-
siikse), bu kez entropi degisjmi (AS") negatif olacaktir.
Metanin klorla verdigi tepkimeyi ele alahm.

CH 4 + CI, ■

CH,C1 + HC1

Burada 2 mol reaktant tepkimeye girerek 2 mol iiriin olusmrmaktadir. Bu durumda, tiriin-
lere ve tepkimeye girenlere iliskin oteleme serbestlik dereceleri birbirine egittir. Ayn-
ca, CH 4 gibi CH 3 C1 de diizgiin dortyuzlu bir molekiildiir; Cl 2 ve HC1 molekiillerinin
her ikisi de diatomik molekullerdir, Bu. tiriinlere ve tepkimeye girenlere ili§kin donme
ve titre§im serbestlik enerjilerinin yakla§ik olarak birbirlerine esjt olmasi gerektigi
anlamina gelir. Nitekim bu tepkimenin gercek enropi degi§imi oldukca kii^ukttir,
AS" = + 2,8 J K ' mol 1 . O nedenle. oda sicakhginda (298 K) TAS" terimi 0,8 kJ mol ''dir.
Tepkimenin entalpi degisimiyle serbest enerji degisimi neredeyse biribirine esittir:
AH" = - 102,5 kJ mol ' ve AG" = - 103,3 kJ mol-'

Bu gibi durumlarda, tepkimenin gerceklesjp gercekle§meyecegini tahmin etmek icin,
AG°'dan daha 90k AH" degerlerini kullanmak genelde daha uygundur. CUnkii A/7" de-
gerleri, bag ayn§ma enerjilerinden kolayca elde edilebilir,

10. SB Aktifle§me Enerjileri

Enropi degisimleri kiigiik olan tepkimeler incelenirken. onlann hizlannin tahmin edil-
mesinde de serbest aktiflesme enerjilerinden, AG*, 90k aktiflesme enerjileri, £ akt , kul-
lamhr. Fazla ayrintiya girmeksizin, bu iki degerin birbiriyle yakindan iliskili oldugunu
ve her ikisinin de, tepkimeye girenlerle geci§ hali arasindaki enerji farkini ifade et-

tigini soyleyebiliriz. Bu nedenle, aktiflesme enerjisinin diistik degerde olmasi tepkime-
nin hizh. yiiksek degerde olmast ise tepkimenin yavas yiiriiyecegi anlamina gelir.

Bu boliimde, metanin klorlanma tepkimesinin her basamagi i^in, AH" degerinin na-
sil hesaplanacagim daha once gormu§tuk. Simdi de, bu basamaklarm her birinin aktif-
lesme enerjilerini ele alahm. Bu degerler asagida verilmistir.

Zincir Baglamast

I . Basamak Cli

2C1-

Em = + 243 kJ mol -1

10.5 Metarun Klorlanmasi: Enerji Degi§imleri 445

Zincir Gelipnesi

l.Basamak CI- + CH 4 -
S.Basamak CHy + Cl 2

-* HC1 + CH 3 -

-*> CH3CI + CI-

£ akl = + 16kJmor'
Ea, = ~8kJmor'

Acaba bir tepkimenin aktiflesmesi enerjisinin ne oldugu nasil bulunabilir? Ornegin

bag ayrifma enerjilerini kuilanarak, CI- + CH 4 > HO + CH 3 - tepkimesinin aktifles,-

me enerjisinin 16 kJ mol ' oldugunu kesinlikle belirleyebilir miyiz? Bu sorunun cevabi
hayirdir. Aktiflesme enerjisi diger deneysel verilerden belirlenmelidir. Aktiflesme ener-
jisi dogrudan olciilemez. hesaplanabilir. Bununla beraber aktiflesme enerjisi degerine
ulagabilmek i9in belirli bazi ilkeler saptanmigtir.

1. Icinde bag kinlmasimn yer aldigi tepkimelerin aktiflesme enerjileri sifirdan bii-
yiiktiir. Bu, 50k daha kuvvetli baglann olusmasi ve tepkimenin eksotermik
olmasi durumunda dahi bdyledir. {^iinkii gecjs. halinde, bag kinlmalanyla bag
olusuinlan ayni anda gereekle§mez. Bag olusumlan, bag kirilmalanna gore
biraz daha gecikmeli olarak gercekle§ir, bag kinlmalan sirasinda, bag olu-
sumundan kaynaklanan enerji mevcut degildir.

2. Bag kmlmasi ve bag olu§umlanmn birlikte yer aldigi endotermik tepkimelerde ak-
(iflesme enerjisi, tepkime tsisindan, AH", daha buyiik olacaktir. Bu ilke, a§agt-
da verilen iki ornekle aciklanabilir, Bu ornekler, metanin klorlanma ve bromlanma
tepkimelerine iliskin zincir gelismesi basamaklanndan ilkidir:

CI- + CH 3 — H ► H— CI + CH 3 - AW°=+4kJmor l

(DH° = 435) (DH° = 431) Ema = + 16 kJ mol" 1

Br

+ CH 3 — H
(DH° = 435)

► H— Br + C i !
(DH° = 366)

3"

AW°
Eakt

= +69kJmol

= + 78 kJ mo!

Goriildiigii gibi, bu tepkimelerin her ikisinde de bag olusumuyla aciga cikan enerji, bag
kinlmasi icin gereken enerjiden daha kiicuktur. Bu nedenle bu tepkimelerin ikisi de en-
dotermiktir. §ekil 10.3'te verilen potansiyel enerji diyagramlarini inceleyerek bu tepki-
melerin her ikisinde de aktiflesme enerjilerinin neden tepkime tstlanndan daha biiyiik
olduklarini kolayca gorebiliriz. Her iki durumda da tepkimeye girenlerden iiriinlere ge-
cis yolu, dilsiik bir enerji platosundan daha ytiksek bir enerji platosuna ulasmaktadrr. An-
cak hala bu iki plato arasinda yuksek bir enerji tepesi bulunmaktadir ve aktiflesme enerjisi,
tepkimeye girenlerin platosuyla bu enerji tepesinin en list noktasi arasindaki diisey (ener-
ji) mesafe oldugu icin, aktiflesme enerjisi tepkime lsismdan biiyiiktiir.

§ekil 10.3 Potansiyel enerji diyagramlan (a) klor
atomunun metanla tepkimesi igin (b) brom atomunun
metanla tepkimesi icin.

I

S -C1— H-

Tepkimeye girenler

= +16kJmor 1

H — CI + CH 3 -
.OH? s +4Wjiji11 _
Urunler

Gegi
s *Br-~H

hall
— CH g s -

J^j

N.H — Br

+ CH 3 -

I +78 KJ

rnor 1 Aft
+69 k

mor 1

Br- + CH 4V /

1

t i

Tepkimeye girenler

Urunler

Tepkimeye koordinats
(a)

Tepkime koordin
(M

446 Boliim 10/RadikalTepkimeIeri

§ekil I 0.4 Klor molekuliinun klor
atomlanna ayrifmasina ili.skin potansi-
yel enerji diyagrami.

2 CI-

Tepkime koi

Sadece homolitik bag kinlmalarinin yer aldigi ama hit bir bagin olu§madi-
gi bir gaz-fazi tepkimesinde, aktiflesme enerjisi AH" degerine esittir.* Bu tep

kime tipinin bir omegi, metanin klorlanma tepkimesindeki zincir basjama
basamagidir ve bu basamakta klor molekiilii klor atomlanna aynsir.

AW° = +243kJmo]-'

CI— CI -

(DH° = 243)

2C1-

+ 243 kJ mol

Bu tepkimenin potansiyel enerji diyagrami §ekil 10.4'te verilmigtir.
KiK'iik radikallerin birle§erek molekiilleri olusturdugu bir gaz-fazi tepkime-
sinde genel olarak aktivasyon enerjisi sifirdir. Bu tepkime tipinde, e§ zamanli
olarak gerceklegmeyen bag kinlmasi ve bag olu§umu sorunu yoktur. Sadece bir
tek olay gerc^ekle^ir, o da bag olusumudur. Metamn klorlanma tepkimesindeki,
turn zincir sonlanmasi basamaklari bu gruba girer. iki metil radikalinin birleserek
etan molekulunti olusturdugu tepkime buna iyi bir ornektir.

2 CH,-

-> CH,— CH,
(DH° = 368)

AH°= - 368 kJ trior 1
Eskt =

Bu tepkimede yer alan potansiyel enerji degisimleri Sekil 10.5'te goriilmektedir.

Seki I 1 0.5 iki metil radikalinin birleserek
etan molekiiliinii olusturdugu tepkimenin
potansiyel enerji diyagrami.

: B

s

2CH 3 -

CHo — CHo

Tepkime

* Bu kural sadece gaz fazinda yiiriiyen radikal tepkimeierine uygulamr, Cozeltilerde. ozellikle de iyon
iceren (Szekilerde yuriiyen tepkimelere uygulanmaz, cunkii solvasyon enerjileri de onemlidir.

10.5 Metamn Klorlanmasi: Enerji Degisimleri 447

Pentan yiiksek bir sicakliga kadar isitilirsa, radikal tepkitneleri gerceklesir ve diger bircok -< Problem 10.8
iiriin arasinda metan, etan, propan ve biitan molekiilleri de olusur. Bu tip tepkimelerc ter-
mal kraking tepkimeleri adi verilir Meydana gelen tepkimeler asagida verilmistir.

(1) CHjCH.CH^CH^CH;, — ► CH 3 - + CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -

(2) CH,CH 2 CH 2 CH,CH, — ► CH 3 CH 2 - + CH,CH 2 CH 2 -

(3) CH 3 - + CH 3 ' — ► CH 3 CH 3

(4) CH 3 - + CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 — ► CH 4 + CH,CH 2 CH 2 CH,CH,-

(5) CH 3 - + CH 3 CH 2 - — ► CH 3 CH 2 CH,

(6) CH 3 CH 2 - + CHjCH,- — ► CH 3 CH 2 CH 2 CH 3

(a) Bu tepkimelerden hangisinde E^ sifira esittir? (b) Hangilerinde sifirdan buyiiktur?
(c) Hangisinde AW'a esittir?

Metanin klorlanma tepkimesindeki ilk zincir gelismesi basamaginin (Problem 10.6 ile ■< Problem 10.9
kar§ilastinmz) aktiflesme enerjisinin + 5,0 kJ mol ' oldugu bilinmektedir. Aynca ikin-
ci zincir gelisme basamagina ilisjdn olan aktifle§me enerjisinin de cok kiiciik oldugu
bilinmektedir. Bu kiiciik degerin +1,0 kJ mol"' oldugunu varsayarak, (a) ve (b) soz ko-
nusu bu iki zincir geli§me basamaginin potansiyel enerji diyagramlanni 9iziniz, (c) Me-
tanin florlanma tepkimesinin zincir gelisme basamaginin ve (d) CH 3 F molekiiliiniin
olusmgu zincir sonlanma basamaginin potansiyel enerji diyagramlanni ciziniz. (e) A§a-
gida verilen tepkimenin potansiyel enerji diyagramim ciziniz.

CH 3 - + HF ► CH 4 + F-

I0.5C Metanin Diger Halojenlerle Tepkimesi

Bir maddenin digerine karsi etkinligi, bunlann birbirleriyle verdikleri tepkimenin hiziyla
olciiliir. Belirli bir maddeyle 50k hizli bir sekilde tepkimeye git-en molekiillerin o mad-
deye kar§i cok etkin olduklan soylenir. Bunlar eger yavas bir sekilde tepkimeye giri-
yorlarsa, dii§iik bir etkinlige sahip olduklan, ancak aym deneysel kos/ullarda (oraegin
derisim, basinc ve sicaklik) hie tepkime vermiyorlarsa, o maddeye karsi etkin olmadik-
lari ifade edilir. Halojenierin (flor, klor ve iyot) metanla tepkimesi, genis, bir bagil et-
kinlik arahgina sahiptir. Bu tepkimede etkinligi en yiiksek olan halojen flordur. Bu
etkinlik o kadar yiiksektir ki, eger gerekli onlemler ahnmazsa florla metanin kan§imi
bir patlamaya yol acabilir. Etkinlik bakimindan ikinci sirayi klor alir, Isi ve i§igin uy-
gun bir §ekilde kontrol edilmesiyle metanin klorlanma tepkimesi kolayhkla kontrol al-
tmda tutulabilir. Bromun metana kar§i etkinligi klora gore cok diigilktilr. iyoda gelince,
iyodun metana kars,i etkinligi o kadar diisiiktur ki pratik olarak, bu ikisinin birbiriyle
tepkimeye girmedigi soylenebilir.

Eger metanin florlanma, bromlanma ve iyotlanma tepkimelerinin mekanizmasi, klor-
lanma icin olanla ayniysa, her bir basamagin A/f° ve E M degerlerini kullanarak, halo-
jenierin etkinliklerindeki biiyiik farklari aciklayabiliriz.

FLORLAMA

AH° (kJ mol" 1 ) E atl (kJ mol 1 )

Zincir Baslamasi

F, *2F-

+ 159

+ 159

Zincir Gelqmesi

F- + CH 4 —

*■ HF + CH 3 -

-134

+ 5,0

CH 3 - + F, —

-► CH 3 F + F-

-293

Kiiciik

Toplam A//° = -427

448 Bolum 10 / Radikal Tepkimeleri

Florlama tepkimenin zincir baslama basamagi bir hayli endotermiktir ve bundan do-
layi aktiflesme enerjisi yiiksektir.

Baska etkcnleri bilmiyor olsaydik. sadece zincir basjamasi basamaginin aktifle§me
enerjisinden hareket ederek, dikkatsiz bir §ekilde. florun metana kar§i etkin olmadigi
sonucuna varabilirdik, (Eger soz konusu tepkimeyi denemeye kalkmis olsaydik bu dik-
katsizce yapilan isin sonucu tam bir felaket olurdu.) Bununla birlikte, biliyoruz ki zin-
cir baslama basamagi zincir gelisme basamagma gore sadece daha az meydana gelir.
Bir baslama basamagi binlerce florlanma tepkimesinin olusmasini saglayabilir. Sonne
olarak. bu basamagm aktiflesme enerjisinin biiyiik olmasi, tepkime iein bir engel degil-
dir.

Bunun aksine, zincir gelisme basamaklan yiiksek aktiflesme enerjisine sahip olamaz-
lar. Eger sahip olurlarsa, cok etkin olan ara iiriinler, zincir pek fazla uzamadan zincir
sonlanmasi basamagi yoluyla yok edilirler. Florlanma tepkimesindeki zincir gelisme ba-
samaklannm her ikisi de 90k diisiik aktiflesme enerjisine sahiptir. Bu durum, tepkimey-
le sonu?lanan carpisma sayismin oda sicakhgmda bile bagil olarak artmasma neden olur.
Buna ek olarak. tepkimenin toplam ism, AW", cok biiyuktiir. Yani tepkime olusurken
90k miktarda isi aciga 9ikar. Bu isimn 9evreye verilenden daha fazlasi hizla tepkime ka-
nsiminda birikebilir ve sicakbgin artmasma neden olur. Bu nedenle tepkimedeki Have
zincir gelisme basamaklanmn hizi artar ve ilave zincirler olusur. Bu iki etken. zincir
baskma basamaklanmn aktiflesme enerjilerinin du§uk ve toplam tepkime tstsmin bii-
yiik olmasi, florun metana karsi yiiksek etkinligini aciklar. (Florlama tepkimeleri kont-
rol edilebllirler. Bu, genellikle tepkime oncesi, hidrokarbon ve florun her ikisinin de
helyum gibi bir soy gaz i9inde seyreltilmesiyle miimkiin olur. Tepkime bakir bilyelerle
doldurulmus bir reaktorde yapilir. Bakir, a9iga 9ikan lsiyi sogurarak tepkimenin htzmi
dusiiriir.)

KLORLAMA

AH <kj mol"' I E nB (kJ mol -1 )

Zincir Ba§lamasi

CI. ►2CI- +243 +243

Zincir Geligmesi

CI- +CH 4 ► HCl+CH,- +4 +16

CH 3 - + Cl 2 ► CH,C1 + CI- -106 Kiicuk

Toplam AH° = ~ 102

Metamn klorlanmasmda ilk zincir gelisme basamaginin (hidrojen koparma basama-
gi) yiisek aktiflesme enerjisinin (+ 16 kJ mol ') florlamadaki dil§Qk aktiflesme enerjisi-
ne (+ 5,0 kJ mol -1 ) karsihk gelmesi, klorun diisuk etkinligini kismen de olsa a9iklar.
Ba§langi9 basamagmda. klor-klor bagimn kinlmasi i^in gereken yiiksek enerji de (Cl 2
ijin 243 kJ mol -1 ve F, 19111, 159 kJ mol "dir) bir miktar etkiye sahiptir. Ancak, florla-
ma tepkimesindeki toplam tepkime lsismin yiiksek olmasi, florun yiiksek etkinliginin
nedenini a9iklamakta, muhtemelen, en biiyiik role sahiptir.

10.5 Metamn Klorlanmasi: Enerji Degi^imleri 449

BROMLAMA

AH(kJmor') £, w (kJ mor 1 )

Zincir Ba$lamau

Br, ►2Br- + 192 + 192

Zincir Gelismesi

Br- + CH 4 ► HBr + CH 3 - +69 + 78

CH,- + Br, ► CHjBr + Br- 100 Kiiciik

Toplam AW° = - 31

Klorlamanin aksine, bromlamada hidrojen atomu koparma baxamagimn aktifle^me
enerjisi cok buyiiktiir (£ A = 78 kJ mol '). Bu. sicakhk 300"C'a cikanldiginda bile, brom
atomlanyla metan molekulleri arasindaki carpi§malann, net tepkimenin az da olsa ek-
sotermik olmasma ragmen, ancak kiiciik bir boliimiintin etkin olabilecegi anlamina gel-
mektedir. Sonuc olarak. brom, metana kar§i klordan daha az etkindir ve net tepkime
hafif eksotermiktir.

IYOTLAMA

Atf ° (kJ mor') E M (kJ mol 1 )

Zincir Baglamast

h — ►21-

+ 151

+ 151

Zincir Gelipnesi

I- + CM4 —

>HI + CH,-

+ 138

+ 140

CHr + I, -

-►CH3I+ I-

-84

Kiiciik

Toplam &H° '-

= + 54

Bu tepkimelere iliskin termodinamik buyiikliikler acikca gostermektedir ki halojen-
lerde gozlenen etkinlik sirasi (F 2 > CI, > Br 2 > I 2 ) zincir baslama basamagina dayan-
mamaktadir. Gorfildligti gibi, iyot-iyot bagi flor-flor bagindan bile daha zayiftir. Yalmzca
bu acidan bakildiginda. en etkin halojenin iyot olmasi beklenir. Ama gercekte bunun
boyle olmadigi acikca ortadadir. Bir kez daha belirtelim ki, deneysel olarak belirlenen
etkinlik sirasi. hidrojen koparma basamagiyla iliskilidir. Iyotlama tepkimesinde bu ba-
samagin aktiflesme enerjisi cok biiyuktiir (140 kJ mol 1 ) ve 300°C'da heT 10' 2 carpis-
mamn sadece iki tanesi tepkime verebiiecek diizeyde enerjiye sahiptir. Sonuc olarak,
iyotlama tepkimesinin deneysel olarak gerceklesmesi miimkiin degildir.

Bu konuyu kapatmadan once bir konuya aciklik getirmemiz gerekir. Halojenlerin
metana karsi bagil etkinliklerini aciklarken. sadece enerji degerlerini dikkale aldik. Bu.
ancak boyle miimkiin olabilirdi. Qimkii bu tepkimeler hirhirine g&k benzenwktedirler ve
bu nedenle enfropi degi§imleri de birbirine <;ok yakin degerlerde buhmmaktadir. Eger
farkh tipte tepkimeler eie almsaydi, bu tiir bir analiz uygun olmayacakti ve bizi yanks
aciklama ve sonu^lara gotiirebilecekti.

450 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

10.6 Yuksek Alkanlarin Halojenlenmesj

Yiiksek alkanlann halojenlerle verdigi tepkimeler de buraya kadar inceledigimiz tiir-
de bir zincir makanizmasiyla yuriirler. Ornegin, etan klorla tepkimeye girdiginde klo-
roetan (etil klorur) olu§ur ve tepkimenin mekanizmasi a§agidaki gibidir.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

: Etanin Radikalik Halojenlenmesi
Zincir Baslamasi

1 . Basamak
Zincir Geli$mesi

2. Basamak CH 3 CH, : H + ■ CI — ► CH 3 CH 2 ■ + H ■. CI

3. Basamak CH 3 CH, • + C l • CI ► CH 3 CH 2 : CI + CI •

Zincir geli§mesi 2, 3. 2. 3, ,..vb. basamaklan $eklinde devam eder.
Zincir Sonlanmasi

CH 3 CH,' + CI ► CH 3 CH 2 :C1

ci- + ci

CI:C1

Problem 10.10 > Etanin klorlanma tepkimesinde, hidrojen atomunun kopanldigi basamagin aktifles,-

me enerjisi 4,2 kJ mol"dir. (a) C^zelge 10.1'deki homolitik bag aynsma enerjileri-
ni kullanarak bu basamagin AH" degerini hesaplayimz. (bj Metanin klorlanmasina
ili§kin §ekil 10.3a'da verilen diyagrama benzer sekilde, etanin klorlanma tepkime-
sindeki hidrojen atomunun kopanldigi basamagin potansiyel enerji diyagramini ci-
ziniz. (c) Bir esmolar metan-etan kan§imi klorlandiginda, iiriinlerden etil kloriir, metil
kloriire gore 90k asm miktarda olu§maktadir (Her bir metil klorur molekiilune kar-
sdik ~ 400 etil kloriir molekiilii). Etil kloruriin neden daha yiiksek verimle elde edil-
digini aciklaymiz.

Problem 10. 1 I

>■ Etamn klorlanma tepkimesinde, ileri derecede klorlanmis etan molekiilleri kadar 1,1-
dikloroetan ve 1,2-dikloroetan molekiilleri de olu§maktadrr (bkz. Altbolum 10. 3A).
1,1-Dikloroetan ile 1 ,2-dikloroetan molekiillerinin olus,um mekanizmalanm yaziniz.

Ikiden 50k karbon atomu iceren alkanlann klorlanma tepkimesinde, izomerik mo-
nokloro uriinlerin bir kan§imi elde edilir (ileri derecede klorlanmis, bilesikler yaninda).

10.6 Yiiksek Alkanlann Halojenlenmesi 451

Asagida birkac ornek verilmistir ve bu orneklerde verilen yiizde oranlan, her tepkime-
de olu§an toplam monokloro iiriin miktarlarma dayanmaktadir.

CH 3 CH 2 CH3 ^ c » CH 3 CH 2 CH 2 CI + CH 3 CHCH 3

CI
Propan Propil kloriir Izopropil kloriir

(%45) (%5S)

CH 3 CH, CH,

I - I I

CH 3 CHCH 3 -%-► CH,CHCH,CI + CH,CCH,

151k - £ I

25°C

CI
izobiitan izobutil kloriir ter-Biitil

(%63) kloriir

(%37)

CH, CH, CH 3

OKTHjCHj J"*; » C1CH 2 CHCH 2 CH 3 + CH 3 CCH 2 CH 3

I 3uu C

H CI

2-Metilbiitan L-Kloro-2-metilbiitan 2-Kloro-2-metil-

(%30) biitan

(%22)

CH 3 CH,

+ CH 3 CHCHCH 3 + CH 3 CHCH,CH 2 CI

CI

2-Kloro-3-metiI- l-Kloro-3-metil-
biitan biitan

(%33) (%15)

Goriildugii gibi, yiiksek alkanlann klorlanma tepkimelerinde elde edilen iiriinlerin
bag]] oranlan birbirine esit degildir. Eger biitiin hidrojen atomlarinin etkinlikleri esit ol-
saydi; bu oranlann da e§it olmasi bekJenirdi. Bu durumda goriiyoruz ki, farkh hidrojen
atomlarin etkinlikleriyle yer degistiren hidrojen atomun tiirii (1°, 2°, 3°) arasinda bir ili§-
ki bulunmaktadir. Alkanlann hidrojen atomlan etkinlik bakimindan degerlendirilecek
olursa, etkinlikleri en yuksek olani ticiinciil hidrojen atomlandir. ikincil hidrojen atom-
lan sonraki en etkin olani ve birincil hidrojen atomlari da en az etkin olanlandir (bkz.
Problem 10.12).

(a) Eger I "ve 2" hidrojen atomlannni etkinlikleri birbirine e§itolsaydi,propaninklor- -< Problem 10.9

lanma tepkimesinde elde edilen propil kloriir ve izopropil kloriir uriinlerinin yiizde

oranlan ne olurdu? (b) 1° ve 3" hidrojen atomlarinin etkinlikleri birbirine esit olsay-

di, izobiitamn klorlanma tepkimesinde elde edilen izobiitil kloriirle rer-biitil kloriir

molekiillerinin yiizde oranlannm ne olmasini beklerdiniz? (c) Hesaplayarak buldu-

gunuz bu degerlerle, yukanda verilen tepkimelerde gorulen deneysel bulgulan kar-

silastinmz ve hidrojen atomlarinin etkinlik sirasimn 3" > 2° >1° §eklinde oldugunu

dogrulayimz.

Klorlanma tepkimesinde birincil, ikincil ve ticiinciil hidrojen atomlarinin bagil et-
kinliklerini, daha once gordiigiimiiz homolitik bag ayn§ma enerjileri baglaminda acik-

452 Bolum 10 / Radikal Tepkimeleri

layabiliriz (CJzelge 10.1). Bu iif ttir hidrojen atomundan u^iincul C — H baginin kiril-
masi i?in gereken enerji en dii§iik, birincil C — H bagmin kinlmasi igin gereken enerji
ise en biiyiik degere sahiptir. Klorlanmanin yeri ve ybnelimi, C — H baginin kinlma ba-
samagi (yarii hidrojen atomunun kopanlma basamagi) tarafindan belirlendigi 19m, ii^un-
ciil hidrojen atomunun kopanlmasina ilisjdn aktiflesme enerjisinin (E^) en kiigiik ve
birincil hidrojen atomunun kopanlmasina iliskin aktiflesme enerjisinin (£ akl ) en biiyiik
degere sahip olmasi beklenir. Bu nedenle, ucunciil hidrojen atomlan en etkin, ikincil
hidrojen atomlan ikinci derece etkin ve birincil hidrojen atomlan ise en az etkin olma-
lidir.

Bununla beraber, birincil, ikincil ve uciinciil hidrojen atomlanmn klorla yer degi§-
tirme hizlan arasindaki fark pek biiyiik degildir. Sonug olarak, yiiksek alkanlann labo-
ratuvarlarda uygulanan klorlanma tepkimesi tekniklerinde, klor degisik tipteki hidrojen
atomlan arasinda ayinm yapmamaktadir. (AJkardann klorlanma tepkimeleri, ozellikle
alkil halojeniirlerin kan§imlannin kullanilabildigi endustriyel isjemlerde uygulama ala-
ni bulmaktadir.)

Problem 10.13 > Bazi belirli alkanlann klorlanma tepkimeleri. laboratuvarda sentez amaciyla kulla-

nilabilir. Siklopropandan siklopropil kloriir ve siklobutandan siklobutil kloriir clde
edilmesi bunun ornekleridir. Bu molekiillerin hangi yapisal bzelliklerinin boyle bir
tepkimeyi miimkun hale getirdigini agiklayimz.

Problem 10,14 > A§agida verilen alkanlann her biri klorla tepkimeye girerek, bir tek monokloro yer

degi§tirme iiriinii vermektedir. Bu bilgiye dayanarak verilen alkanlann yapilanni
agiklayimz.

(a) C 5 H 10 (b) C 8 H 1Sj (c) C,H, 2

^jjnJTV I 0.6A Bromun Segiciligi

. „.. Genellikle brom alkanlara karsi klordan daha az etkindir, fakat tepkimeye girdigin-

Bromlanma secimlidir. 3 . , _ ,

de atagin alkamn neresine olacagi konusunda 90k daha segtadir. Brom, farkh tipteki

hidrojen atomlanni birbirinden ayirt etmekte biiyiik bir yetenege sahiptir, Ornegin izo-
butanin bromla tepkimesinde, hemen hemen tiimiiyle iigiinctil hidrojen atomu yer degis,-
tirmeye ugramaktadir.

CH 3 CH 3 CH 3

Br,

CH,— C— CH, ► CH,— C— CH, + CH,— C— CH,Br

3 I J 151k, 127°C 3 » J -

H Br H

(>%W) (eser)

Izobiitan klorla tepkimeye sokuldugunda ise 90k farkli bir sonug ortaya gikmaktadir.

CH, CH 3 CH 3

CH 3 CHCH, ^ » CH3CCH3 + CH 3 CHCH,CI

CI

(%37) (%63)

10.8 Diizgiin Dorryuzlii Stereomerkez 01u<jturan Tepkimeler 453

(a) (b)

§ekil 1 0.6 (a) Metil radikalinin seinatik goriiniimii. Merkezdeki sp 2 nielezlesmis karbon
atomunun yari doimns p orbitalinde ortaklasilmaiTiis tek elektron, ve hidrojen atomlany-
la olusturdugu kovalent baglarda ise iic. elektron cift i yer almaktadir. Ortaklasilmamis elekt-
ron, p orbitalinin herhangi bir lobunda gosterilebilir. (b) Metil radikalinin hesaplanan
yaptsidir ve isgal edilinis en yuksek dolu molekiiler orbital! gostermektedir. Ortaklasilma-
mis elektron kirmizi ve mavi renklerle gosterilen boliimde bulunur. Karbon ve hidrojen atom-
lannin etrafindaki bag elektrtmlan yogunlugu ise gri bolgededir.

Klor atomundan oldukca fazla etkin olan flor. klordan bile daha az segicidir. £iin-
kii, flor tarafindan herhangi bir hidrojen tipinin kopanlmasi icin gereken aktifle§me ener-
jisinin kiigiik; olmasimn yam sira, florla tepkimeye giren I*, 2" ya da 3" hidrojen
atom Ian nin tepkime hizlan arasindaki fark da 90k kiiciiktiir, Alkanlann florla tepkime-
sinde, sanki alkanin tiim hidrojenleri esjt etkinlikteymis. gibi bir iiriin dagilimi ortaya ci-
kar.

Radikalik klorlanma tepkimelerine kar§i bir alkanin hidrojenlerinin etkinliklerini ta- ■< Problem 10.15
yin etmek icin izomer dagilimlan kullamldiginda neden sicaklik onemli bir degig-
ken olur?

10.7 Alkjl RadIkallerInin Geometresi

Deneysel kanitlar, c,ogu alkil radikalinin, karbon atomu iizerinde ortaklasjlmamis, bir
elektron bulunan iiegen diizlemsel geometrik yapida oldugunu gostermektedir. Bu ya-
pi, ancak sp* melezles.mis bir merkez atom tarafindan olu§turulabilir. Bir alkil radika-
linde p orbitali ortakla§ilmami§ bir elektron i^erir (§ekil 10,6).

10.8 Duzgun Dortyuzlu Stereomerkez
Olu§turan TepkJmeler

Akiral molekiiller tepkimeye girdiklerinde bir tek diizgiin dortyiizlii stereomerke-
ze sahip bir bilesik olusturuyorlarsa, rasemik yapida bir iiriin elde edilecektir. Tep-
kime iizerinde enzim ya da kiral bir coziicii kullanilmasi gibi kiral bir etkinin bulunmadigi
durumlarda bu hep boyle olacaktir.

454 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

Bu ilkenin temsil edildigi bir tepkime olan, pentamn klorlanmasim ele alalim.

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 J^ » CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CI + CH 3 CH 2 CH 2 CHCICH,
Pentan 1-Kloropentan (±)-2-Kloropentan

(akiral) (akiral) (rasemik yapii

+ CH 3 CH 2 CHCICH 2 CH,
3-Kloropentan

(akiral)

Tepkimemizde, ileri derecede klorlanmi§ urunler yamnda burada gosterilmi§ olan
urunler de olu§ur. (£oklu klorlanmayi en aza indirmek icin pentamn a§insmi kullana-
biliriz.) Uriinlerimizden 1 -kloropentanda ve 3-kloropentanda stereomerkez bulunmamak-
tadir ama 2-kloropentanda vardir ve bu bir rasemik yapi olarak elde edilir, Eger
tepkimenin mekanizmasmi incelersek, bunun nedenini goriiriiz.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

^ ^^^^^^-^^^^^^

Pentamn C2 Karbonundaki Klorlamanin Stereokimyasi

CH 3 CH 2 CH,CH 2 CH 3
ci-

1«

/CH 3

CH ? CH-,CH ?

(S)-2-Kloropentan

(%50)

HCH 2 CH 2 CH 3

llijgen diizlemsel
radikal
(akiral)

H 3 <\

CHoCH^CH-j

(/J)-2-Kloropentan

(%S0)

Enantlyomerler

C2 karbonundan bir hidrojen atomunun koparilmasiyla akiral bir ii^gen
diizlemsel radikal olusur. Sunra bu radikal, diizlemin ber iki tarafindan da klorla

tepkinieye girer [(a) yoluyla .va da (b) yoluyla]. Ciinkii radikal akiraldir ve

tepkimenin her iki yolla da gergeklesrne olasiligi aynidir. Boylece iki enantiyomer

esit miktarda olusur ve 2-kloropentanin rasemik bir yapisi elde edilir.

I0.8A Radikal Halojenlenmesinde Ikinci Bir
Stereomerkezin Olu§masi

§imdi de kiral bir molekiiliin (bir stereomerkezi olan), ikinci bir stereomerkeze sahip
yeni bir Qriin olu§turmak iizere tepkimeye girdiginde neler oldugunu inceleyelim. Ornek
olarak da (S)-2-kloropentanin C3 karbonundaki klorlanmayi ele alalim (Bu tepkimede,
oteki karbonlann klorlanmasi sonucu, elbette ba§ka urunler de olu§ur). C3'teki klorlan-
manin sonuclan a§agidaki cerceveli kisimda verilmi^tir.

10.8 Diizgiin Dortyiizlii Stereomerkez 01u§turan Tepkimeler 455

Tepkime igin Bir Mekanizma

: (S)-2-Kloropentanin C3 Klorlanmasimn Stereokimyasi

CH,

C

I
CH,

I "
CH 2

CH 3
(S)-2-Kloropentan

CI-

▼

CH, CH, CH 3

Hv^Cl H ^c^ C1 HV C >C1

ci.

: A t

r

CI, ,

CT A H (a) ik (b) H*i^Cl

CH 2 H 2 C H CH 2

CH 3 H 3 C CH 3

(2S,3S)-2,3-Dikloropentan Ucj»en diizlemsel (2S,3K)-2,3-Dikloropentan

(kiral) radikal (kiral)

(kiral)

Diastereomerler

(5)-2-Kloropentanin C.Viinden bir liidrojenin kopanlmasiyla kiral bir radikal olusur (bu radikalin

C2'sinde bir stereomerkez bulunmaktadir). Sonra bu radikal, klorla, bir taral'mdan |(ai yoluyla]

tepkimeye girerek, (2,S,3S)-2,3-dikloropentaiii olusturui ken. obiir tarafindao [(b) yoluyla] tepkimeye

girerek de (25,3/f )-2,3-dikloropentani olusliiriir. Bu iki bilesik birbirinin diastereomeridir ve bunlar

t-sil miktarlarda oitt§mazlar. Her ikisi de kiraldir ve her ikisi de tek tek opiiki'c aklil'tir.

Bu tepkimeden iiriin olarak elde edilen (25,35)-2,3-dikloropentan molekiilleri birbi-
rinin diastereomerleridir. (Bunlar stereo izomerdirler ama birbirlerinin ayna gbriintusii
degildirler.) Bu iki diastereomer esjt miktarlarda olu^maz. Cunkii ara iiriin olan radika-
lin kendisi kiraldir ve bunun iki tarafinda olan tepkimeler aym kolayhkla gerceklesmez.
Bu nedenle, radikalin klorla tepkimesi bir tarafinda obiir tarafrndan daha ileri boyutta
gerceklesir (Ama bunun hangi tarafta oldugunu kolayca tahmin edemeyiz). Yani, radi-
kalde bir stereomerkezin varhgi (C2 de), yeni bir stereomerkez (C3) olu§turan Lepkime-
yi etkilemektedir.

2,3-Dik.loropentan diastereomerlerinin her ikisi de kiraldir ve bu nedenle her ikisi de
optikce aktiftir. Bunlar birbirinin diastereomeri oldugu icjn farkh fiziksel ozelliklere sa-
hiptirler (ornegin erime ve kaynama noktalan farkhdir) ve ahsdagelmi§ yontemlerle bir-
birinden aynlabilirler (omegin gaz kromotografisiyle veya dikkatlice yapilan bir aynmsal
damitmayla).

(S)-2-Kloropentanin C4'teki klorlanmasini dusuniiniiz (a) Olusacak iiriinlerin stere- < Problem 10.16
okimyasal yapilanm yazintz ve bunlarrn (JR—S) konfigurasyonlanni gosteriniz. (b)
Bu iiriinler arastndaki stereoizomerik ilis,ki nedir? (c) Urunlerin her ikisi de kiral mi-

456 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

dir? (d) Her ikisi de optikce aktif midir? (e) Uriinleri ahsilagelmis yontemlerle bir-
birinden ayirmak miimkiin olabilir mi'? (f) (S')-2-Kloropentanin klorianmasinda bas-
ka hangi dikloropentanlar da olusur? (g) Bunlardan hangileri optikce aktiftir?

Problem 10.17 ^ Dibromlanmayi saglayacak yeterlikte brom kulanilarak gergeklestirilen biitamn

bromlanma tcpkimesini ele almiz. Tepkime sona erdikten sonra, gaz kromotografi-
si ya da ayrimsal damitma yontemiyle, olu§an dim iirunleri ayirdigiruzi varsayimz.
(a) Ka$ farkli kisim elde edersiniz? (b) Bu kisimlann her birinde hangi bilesik (ya
da bilegikler) bulunur? (c) Eger varsa, hangi kisimlar optikce aktiflik gosterir? (d)
Bromun 7fl Br ve sl Br izotoplarimn dogada hcmcn hcmcn csit miktarda bulunduklan
bilindigine gore, dibromo izomerlerin kiitle spektrumunda hangi kiitle/yiik pikleri
daha baskin oiacaktir?

Problem 10.18 >• 2-MetUbutanin klorlanma tepkimesinde, l-kloro-2-metilbutan, 2-kloro-3-rnetilbu-

tan ve l-kloro-3-mctilbiitan molekiillcri olusmakladir. (a) Tcpkimeden sonra bu bi-
lesiklerin ayimsal damitimiyla aynldigini var sayarak, bu kisimlardan her hangi
birinin optik9e aktiflik gosterip gostermeyecegini aciklayiniz. (b) Bu kisimlardan
her hangi biri yeniden kisimlanna aynlabilir mi? (c) Bu bile§iklerin 'H NMR spekt-
rumlari, klorun baglandigi konumda nasil bir fark gosterecektir? Damitmadan elde
edilen her bir kisimm yapisi. sadece H NMR spektroskopisiyle aydmlalilabilir mi?

10.9 alkenlere radlkalik katilma:
Hidrojen Bromurun

ANTi-MARKOVNiKOV KATILMASI

1933 oncesi. hidrojen bromiirtin alkenlere katilma tepkimesinde yonelme, 50k karisik
bir konuydu. Katilma. kimi zaman, Markovnikov kuralina uygun olarak gerceklestigi
halde, kimi zaman da tarn tersi bir durum ortaya cikiyordu. Bu konuda, aym ko§ullar-
da gerceklestirilen pek cok calisma ornegi yayinlanmis fakat konu bir tiirlii aydtnlatila-
mamisti. Bir laboratuvarda Markovnikov katilmasi elde edilirken, bir baskasmda
anti-Markovnikov katilmasi elde ediiiyordu. Hatta aym arastirmacimn, aym kosullarda
yaptigi degi§ik calismalarda bile aym durum ortaya cikiyordu.

Sir, 1933 'te M. S. Kharasch ve F. R. Mayo (SJkago Universitesi) tarafindan gercek-
lestirilen bir arasjirmayla ^oziildii ve aciklayici etkenin, alkenlerde bulunan organik pe-
roksitlcr oldugu ortaya eikti — alkenlere havadaki oksijenin etkisiyle peroksillcr
olusmaktadir (Altboltim 10.1 IC) — . Bdylece Kharasch ve Mayo, peroksit ya da hidro-
peroksit igeren alkenlerin, hidrojen bromurle, anti-Markovnikov katdmasi verecegini bul-
dular.

R— 6— 0— R R— 0— 0— H

Organik peroksit Organik hid roper oksit

Bu kosullar altinda, ornegin propenden 1-bromopropan olusacaktir. Ancak brnegi-
mizde peroksit bulunmuyorsa. ya da ortama radikal yakalayici bilesikler (radikal tuza-
gi) eklenmisse, normal Markovnikov katilmasi gerceklesecektir.

ROR

CH 3 CH=CH 2 + HBi ► CH 1 CH : CH,Br Anti-Markovnikov katilmasi

CH,CH=CH, + HBr pcro1 "" ► CH,CHCH, Markovnikov katilmasi

3 - yok

Br
2-Bromopropan

10.9 Alkenlere Radikalik Katilma: Hidrojen Bromliriin Anti-Markovnikov Katilmasi 457

Hidrojen floriir, hidrojen kloriir ve hidrojen iyodiir, ortamda peroksitler olsa
bile anti-Markovnikov katilmasi vermezler.

Kharasch ve Mayo'ya gore, hidrojen bromiirtin anti-Markovnikov katilmasi perok-
sitler tarafindan baslatilan bir radikal zincir tcpkimesidir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Anti-Markinov Katilmasi
Zincir Baslamasi

1 . Basamak

2. Basamak

3. Basamak

4. Basamak

■>2R — O'

R— O ■ O— R

r

Isi, zayif olan oksijen- nksijcn baginin
humolitik kirdmasina vol afar.

R— O + H : Br

[J"

R— OH + : Br

Alkoksi radikali. HBr'den bir hidrojen atomu
kopanr ve bir brum atomu oluijturur.

Br- + H 2 C=CH— CH 3

Br--CH 2 — CH— CH 3
2° Radikal

Brom atomu ikili baga katilarak daha
kararb olan 2° alkil radikalini olusl iirur,

= Br— CH 2 — CH— CH 3 + Hj Br' ► ■ Br— CH,— CH— CH, + Br:

"~"~ ~"" Tl H

1-Bromopropan
2 alkil radikali HBr'den bir hidrojen atomu kopanr ve boylece katilma
iirunuyle bir brom atomu oraftunir. Daha sonra, 3. ve 4. basamaklann
ard arda lekrarlaninasi bir zincir tepkimesine yol acar.

1. basamak, peroksit molekiilunun iki alkoksil radikalinc doniistugii basit bir homo-
Litik parcalanma tepkimesidir. Peroksitlerdeki oksijen-oksijen bagi 90k zayiftir ve bu
tiir tepkimelerin kolaylikla gerceklestigi bilinmektedir.

R— = — R

Peroksit

-► 2R— O-

A//° = +150kJ mol"

Alkoksil radikali

Mekanizmamn 2. basamagi, radikal tarafindan bir hidrojen atomunun kopanldigi.
aktiflesme enerjisi du§Qk ve eksotermik bir tepkimedir.

R— O' + H=Br ► R— 0:H + : Br-

A// = -96kJmor
£ atl diisiik

Mekanizmamn 3. basamagi ise, iiriinde bromun baglanacagi konumu belirler. Tep-
kime, mekanizma denkleminde gosterildigi gibi gercekle§ir ciinkii, bromun atagi, daha
az sterik engele sahip birincil karbon atomuna olur ve boylece daha kararh olan bir

458 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

ikincil radikal olugur. Eger brornun propene atagi ikincil karbon atomuna olsaydi daha
az kararh olan bir birincil radikal ortaya tjikacak,

bir ornek.

Br • + CH^CHCH, -** ■ CH,CHCH 3

Br

1° Radikal

(daha az kararh)

ve atak, daha fazla engelli ikincil karbona olmus olacakti.

Mekanizmamn 4. basamagi, 3. basamakta olugan radikalle hidrojen bromiir arasin-
da yer alan basit bir hidrojen koparma tepkimesidir, Bu tepkimede olu§an brom atomu
3. basamagin tekrarina yol acabilir ve daha sonra 4. basamak tekrarlanir. Boylece bir
zincir tepkimesi gerceklesir.

I0.9A Alkenlere HBr'nin Markovnikov ve Anti-Markovnikov
Katilmasinin Karsjla§tirmali Ozeti

fi K\t §imdi HBr'nin bir alkene katilmasinin iki farkli sekli arasindaki zithgi gorebiliriz. Ortamda

peroksit yoksa, ikili baga ilk atak yapan reaktif protondur. ^iinkii protonun kiiciik olmasi ne-

Alkil halojeniir sentezine deniyle sterik etkiler onemli degildir. Proton, iyonik bir mekanizmayla ve en kararli karbo-

katyonu olusturacak gekilde bir karbon atomuna baglamr. Sonug Markovnikov katilmasidrr.
Iyonik Katilma

CH 3 CH=CH 2 H ~ Br » CH,CHCH 3 -^— ► CH 3 CHCH,

Br
Daha kararli Markovnikov

karbokatyon iiriinii

Eger ortamda peroksit bulunuyorsa bu kez alkene ilk atak yapacak olan reaktif da-
ha biiyiik bir atom olan brom atomudur. Brom atomu, radikalik bir mekanizmayla ve en
kararli radikal ara iirunii olusturacak gekilde, sterik bakimdan en az engellenmis. karbon
atomuna baglamr. Bu kez sonuc an ti -Markovnikov katilmasidir.
Radikal Katilmasi

CH 3 CH=CH 2 -^-»CH 3 CHCH 2 Br-™!> CH 3 CH 2 CH 2 Br + Br-
Daha kararli Anti-Markovnikov

radikal iiriinu

10.10 ALKENLERiN RADiKALJK POLJMERLEfMESi
ZiNCIR BUYUTME POLJMERLERi

Polimerler, makromolekiiller adi verilen ve pek cok alt birimin yapi icinde tekrar edil-
mesiyle meydana gelen maddelerdir. Polimerlerin sentezinde kullamlan molekiiler alt
birimlere monomerler ve monomerlerin birbirine baglanma tepkimelerine de polimer-
lesme adi verilir, Pek cok polimerle§me tepkimesi radikaller tarafindan baslatilrr.

Ornegin etilen (eten), cok bilinen bir polimer olan polietilenin elde edilmesinde kul-
lamlan bir monomerdir.

Mcinomerik birimler

polimerlesme

m CH 2 =CH 2 ► — CH 2 CH,-fCH 2 CH 2 ^CH 2 CH 2 —

Etilen Polietilen

monomer polimer

(m ve n biiyiik say Hard id

10.10 Alkenlerin Radikalik Polimerle^mesi: Zincir Biiyiitme Polimerleri 459

Polietilen gibi polimerlerin katilma tepkimesiyle elde edilmeleri nedeniyle, bu tip poli-
merlere sik sik zincir biiyiitme polimerleri ya da katilma polimerleri adi verilir. §im-
di polietilenin elde edilmesini biraz daha aynntili olarak inceleyelim.

Etilen, az miktarda bir organik peroksitle (bir diacil peroksitle) birlikte 1000 atm ba-
sin? altinda lsitihrsa, radikal mekanizmasiyla polimerlesir.

Fepkime igin Bir Mekanizma

Etenin Radikalik Polimerie§mesi

Zincir Biisliimusi Q Q

II rv II

l.Basamak R— C— O-O— C— R

Aj

O

-+■ 2 CO, + 2 R •

Diitcil peroksit
l.Basamak R\ + CH,=CH„ -

R - CrL, CH-> *

Diatil peroksit aynsarak, zincir tepkimesini basjatacak olan radikalleri olufturur.
Zincir Geli^mesi

3. Basamak R— CH,CH, - + n CH,=CH,

R-eCH,CH 2 ^CH,CH 2 .

Etilen birinilerinin birbirinin ardindan radikale eklenmesiyle zincir gelismesi devam eder. Bu geli^me.
birk-sine ya da disproporsiyonlanma tepkimeleri nedeniyle zincir biiytimesinin durdugu anda sona erer.

Zincir Sonlanmast

4. Basamak 2 R-fCH 2 CH 2 ^CH 2 CH, •

birle^me

-+ [R-eCH 2 CH,i^CH 2 CH 2 ij

V disproporsiyontanma

v ► R^CH,CH 2 i^CH=CH 2 +

R ~f~ CH-,CrL,~)^ CH,CH ?

Bir radikal, zincir biiyume i§Ieminin sonunda kendisinden "arkasim isirarak" bir hidrojen atonin
koparabilir. Bu, zincirin dallanmasiiia neden olur.

Zincir Dallanmasi

R CH,CH -t CH 2 CH 2 -\ CH 2 CH 2 — H

I CH,=CH,

RCH 2 CH^CH 2 CH 2 ^CH 2 CH,
CHj
CH,

vb.

R— CH 2 CH CH 2

Molekul kiitlesi yaklasik olarak 1.000.000 olmadik^a, polietilenin radikalik poli-
merle§me yontemiyle elde edilmesi faydah degildir. Molekul kiitlesi 50k yiiksek olan
polietilen, dii§uk derisimli bir baslatici kullandarak elde edilebilir. Bu yontem, sadece

460 Bdliim 10 / Radikal Tepkimeleri

Cizelge 10.2 Diger Yaygm Zincir Biiyiitme Polimerleri

Monomer

Polimer

isim

CH' 1 ^ = CriCri^

H^CH,— CH-h

" 1
CH,

Polipropilen

CH 2 =CHCI

-+CH,— CH^

CI

Poli(vinil kloriir), PVC

CH— CHCN

CN

Poliakrilonitril, Orion

CF,= CF,

-ecF : — CF,^

Politetrafloroeten

CH,

CH,

Teflon

CH 2 =CCO,CH 3 -(-CH,— C^

Poli(metil metakrilat).

CO CH Lusit, Pleksiglas, Perspeks

bir kac zincirin biiyiimesini ba§latir ve zincirlerin her birinde, mevcut monomerin a§in
miktarda yer almasini saglar. Polimcrle^me sirasinda zincir sonlamrken, biraz daha ba§-
latici eklenebilir ve bu §ekilde yeni zincirler olu§maya ba§lar.

1943 yihndan beri ticari olarak iiretilmekte olan polietilen. esnek ji^elerin, filimte-
rin, levhalarm Llretiminde ve elektrik tellerinin yalitiminda kLillantltr. Polietilen radika-
lik mekanizmayla iiretilir ve yumu§ama noktasi yakla§ik 1 10"C'dur.

Polietilen, katalizor kullanilarak ba§ka bir yontemle de elde edilebilir. Gecis metalle-
rinin organometalik bir kompleksi olan bu katalizore Ziegler-Natta katalizorii adi ve-
rilir. Bu ydntemde ne radikal olusur. ne de arkadan lsirmamn bir sonucu olarak zincir
dallanmasi gortiliir. Bu yontemle elde edilen polietilen. gok daha yogun. daha yiiksek
erime noktasina ve kuvvete sahip bir polimerdir, (Ziegler — Natta katalizomrii, daha
sonra. Ozel Konu A'da aynntih olarak tartijilaeaktir.)

polimerlejine

m CTi,=CH

-♦ — CH,CH-r-CHXH^-CH,CH

Stiren

Polistiren

Bilinen bir ba§ka polimer de polistirendn. Polistirenin elde edilmesinde kullaniian
monomer, stiren olarak bilinen feniletendir.

Diger gok bilinen zincir biiyiitme polimerleri Cizelge 10.2'de verilmi§tir. Bunlann
her biri hakkinda daha r'azla bilgi Ozel Konu A'dan elde edinilebilir.

10.1 I DIGER ONEMLJ RADiKAL TEPKiMELERi

Diger pek 90k organik tepkimenin anla§ilmasinda radikal mekanizmalan cok onem-
lidir. Diger ornekleri daha sonraki bolumlerde gorecegiz ama burada bir kac onemli ra-
dikali ve radikal tepkimesini inceleyelim. Oksijen ve siiperoksit, alkanlarm yanmasi,
otoksidasyon, antioksidasyon ve statosferdeki koruyucu ozon tabakastni tehdit eden klo-
rofloroetanlann bazt tepkimelerini bunlar arasinda sayabiliriz.

10.11 Diger Onernli Radikal Tepkimeleri 461

I 0.1 I A Molekiiler Oksijen ve Siiperoksit

En onernli radikallerden biri (ve hayatimizin her anmda kar§ila§tigimiz) molekiiler ok-
sijendir. Temel haldeki motekiiler oksijen, oksijen atomlannin her ikisinde de hirer cit't-
lesmemis, elektron bulunan bir diradikaldir. Oksijen bir radikal olarak. daha once
gordiigumiiz radikaller gibi hidrojen atomlanni koparabilir. Bunun orneklerini yanma
(Altboliim 10.1 IB) ve otoksidasyon (Altboliim I0.11C) tepkimelerindc gorcbiliriz. Bi-
yolojik sisiemlerde oksijen elektron ahcidir ve molekiiler oksijen bir elektron aldiginda
siiperoksit (0 7 -) adi verilen bir radikal anyona doniisiir. Siiperoksit hem olutnlu ve hem
de olumsuz fizyolojik rollcre sahiptir: bagisikhk sistemi siiperoksidi patojenlcrc karsi
kendi savunmasi icin kullanir. Ama cite yandan, siiperoksidin saghkli hiicreler itzerin-
deki yasjandirma ve yiikseltgen hasarlara yol acan hastalik siireclerinde yer almasmdan
da kusku duyulmaktadir. Siiperoksit dismutaz enzimi, siiperoksit diizeyini diizenlemek-
te ve bunu da, siiperoksidin, hidrojen peroksit ve molekQler oksijene donii§iimiinii ka-
talizleyerek gerceklesjinnektedir. Ancak hidroksil radikali (HO-) iirettigi icin hidrojen
peroksit de zararli bir maddedir. Bu kez kalalaz enzimi devreye girer ve hidrojen pe-
roksidi, su ve oksijene donu§tiirerek hidroksil radikalinin altisumunu onler.

2 0,- + 2 H 1 ^" fa " Jisl ""'" z > H 2 : + 2

2 H 2 2 ^^ ► 2 H 2 + 0,

10.1 IB Alkanlann Yanmasi

Alkanlar oksijenle tepkimeye girdiginde (ornegin petrol ve gaz firmlannda ve icten yan-
mali motorlarda) karma§ik bir tepkimeler dizisi gerceklesjr ve sonunda alkan, karbon
dioksit ve suya doniisiir (Altboliim 4.10A). Yanma tepkimelerinin ayrintih mekanizma-
si hakkinda tarn ve 351k bir fikre sahip olmasak da bu onernli tepkimelerin radikal me-
kanizmasiyla yiirudiigunu biliyoruz. Asagida verilen tepkimelerde goriildugu gibi. bu
mekanizmada zincir ba§lama ve zincir gelisme basamaklan bulunur.

RH + 2 — ► R ■ + • OOH Bahama

R- + O, »R— 00-

r Gelisme

R— OQ-+R— H ►R— OOH + R'I

Ikinci zincir geli.sme basamaginin iiriinlerinden bin, alkil hidroperoksit adi verilen R —
OOH mole kill tidiir. Alkil hidropcroksitlerdeki oksijen-oksijen bagi oldukca zayiftir ve
kinlarak diger zincir tepkimelerini baslatabilecek olan radikalleri iiretebilir.

RO— OH ► RO' + • OH

I 0.1 IC Otoksidasyon

Linoleik asil bir goMu doymami§ yag asididir ve bu tiir asitler goklu doymamis yag-
larda ester seklinde bulunurlar (Altboliim 7.13A. "Besin Endiistrisinde Hidrojenleme"
ve Bolum 23). Coklu doymamisjik bir bilesikte iki ya da daha cok ikili bagm bulundu-
gu anlamina aelir.

H HH H

CH 3 (CH 2 ) 4 /C (CH,) 7 CO,R'

/ \
H H

Linoleik asit
(ester geklinde)

462 Boliim 1 / Radikal Tepkimeleri

(Joklu doymarm§ yaglar, giinliik besinlerimizin bir bile§eni otarak, sivi ve kati yag-
larda bol miktarlarda bulunurlar. Aynca; bedendeki yasamsal fonksiyonlari yiiruten do-
kularda da yaygin bir sekilde yer ahrlar.

Linoleik esterin iki ikili bagi arasinda bulunan — CH 2 — grubundaki hidrojen atom-
Ian (Lin — H), radikaller tarafmdan koparilmaya kar§i ozel bir duyarhliga sahiptir (ne-
denini Boliim 13'de gorecegiz). Bu hidrojen atomlanndan birinin kopanlmasi sonucu
yeni bir radikal (Lin-) olusur. Bu radikal otoksidasyon (§ekil 10.7) adi verilen bir ge-
nel tepkime tipi i5erisinde, oksijenle bir zincir tepkimesi verebilmektedir. Otoksidasyon

1, Basamak Zincir Ba§lamasi

H HH H

CH 3 (CH 2 ) 4 rV\ (CH 2 ) 7 CO a R'

»H H

R-

H

CHgCCH^

H

CHatCH?

H H

2. Basamak Zincir Geligmesi

■o— b*

r

H

CH 3 (CH2)4

HH H

9 (CH 2 ) 7 C0 2 R'

H

•O— O

H

\.

CH.3tCH2J4

H

(CH 2 ) 7 C0 2 R'

HH H

I (CH 2 ) 7 C0 2 R'

H

HH H

vH

(CH 2 )?C0 2 R'

3. Basamak Zincir Geli§mesi

■'j — u-

HH H

Lin— H

'O—

H

\

CH 3 (CH2J4

(CH 2 ) 7 C0 2 R'

H-O — O

H

\

CH3(CH 2 )4

Diger radikal ~~v

+ Litt"
HH H

(CH 2 ) 7 C0 2 R'

Linoleik esterin diger bir

molekiilunden hidrojen

kopanlmasi

Bir hidroperoksit

§ekil 10.7 Linoleik ait esterin otoksidasyonu. 1. basamakta iki ikili bag arasindaki —
< [I , — grubunun hidrojen atomlanna bir radikalin atagiyla tepkime baslatilir; bu basa-
makta gerceklesen hidrojen kopanlma tepkimesinde, rezonans melezi olan bir radikal ti-
de edilir. Bu radikal, 2. basamaktaki iki zincir gelisme basamagimn ilkinde oksijenle
tepkimeye girerek, oksijen iceren bir radikal olusturur. Bu yeni radikal de 3. basamakta
yeni bir Linoleik esterden (Lin — H) bir hidrojen kopanr. Bu ikinci zincir gelismesi basa-
magimn sonunda, bir hidroperoksit ve 2. basamagin tekrarlanmasina sebep olan bir radi-
kal (Lin) olusur.

10.1 1 Diger Onemli Radikal Tepkimeleri 463

sonucu bir hidroperoksit oIu§ur. Otoksidasyon pek 50k maddede olusan bLr siirectir: Or-
negin, sivi ve kati yaglar bozundugunda ortaya cikan kiiflenme ve eksimenin, ve acik
havayaterkedilen bitiimli sistlerin kendiliginden yanmaya basjamasimn sorumlusu otok-
sidasyondur. Otoksidasyon beden icinde de gerc,eklesir ve orada geri dbniisumsiiz tah-
ribatlara yol acabilir.

10. ND Antioksidanlar

Ortama, antioksidanlar adi verilen ve hizh bir §ekilde radikalleri "tuzaga dii§iirebilen"
bilesikler eklendiginde otoksidasyon onlenir. C/iinkli antioksidanlar, radikallerle tepki-
meye girerek onlan, zinciri surdiiremeyecek olan, yeni ve kararli radikallere donu§tti-
riir.

E vitamini (a - tokoferol), radikal tuzagi olarak davranabilme kapasitesine sahiptir
ve E vitamininin viicutta oynadigi en onemli rol, hiicre lahribatlarma neden olabilen ra-
dikal tepkimelere engel olmasidir. C vitamini de bir antioksidandir. Ancak son zaman-
larda yapilan ara^tirmalar, C vitaminin giinde 500 mg'dan fazla almdigi taktirde
prooksidant etkilere sahip olabilecegini gostermektedir. Besin maddelerine eklenen BHT
gibi bile§ikler otoksidasyonu onlemektedir. BHT'nin de radikalleri tuzaga dusiirdugii
bilinmektedir.

CH

E vitamini
(a -tokoferol)

OH

(CH 3 ) 3 C vA/QCH,},

OH

o

,0.

0^/ WN y-CH— CH.OH

CH,

BHT

(butilleiirriis hidroksitoluen)

HO OH

C vitamini

10. ME Ozon Azalmasi ve Kloroflorokarbonlar (CFC)

Yerden yaklasik 25 km yiikseklikteki strotosferde; cok yiiksek enerjili (90k kisa dalga
boylu) UV i§mi diatomik oksijeni (0 2 ) ozona (0 3 ) doniistiiriir. Olusan tepkimeler a§a-
gida verilen §ekilde gosterilebilir.

1 . Basamak 2 + hv > O + O

2. Basamak O + 2 + M » 3 + M + isi

burada M, ikinci basamakta aciga cikan enerjinin bir kismini sogurabilen baska bir ta-
neciklix.

2. Basamakta olusan ozon da UV ijimyla asagidaki sekilde etkile§ebilir.

3. Basamak 3 + hv » 2 + O + isi

464 Boliim 10 / Radikal Tepkimeleri

3. Basamakta olusan oksijen atomu 2. basamagin tekrarlanmasina neden olabilir ve
bu boyle devam eder. Biitiin bu basamaklann net sonucu, yiiksek enerjili UV isminin
lsiya doniismesidir. Bu cok onemli bir sonuctur, ciirtku bu dongiiniin varligi diinyayi
canh organizmalara karsi zararh olan i§imalardan korumakladir. Bu koruma diinya uze-
rinde riayati miimkiin kilmaktadrr. Yer yiiziine ula§an yiiksek enerjili UV i^inlann mik-
tannda nispeten bir artis. bile, cilt kanseri olayinda biiyiik bir arti§a neden olacakttr.

Kloroflorokarbonlar (CFC) ya dafreonlar adi verilen klorofloramctanlar (ve klorof-
loroetanlar) 1930 yilinda iiretilmeye bas>nmi§tir. Bu bilesikler, sogutucu, coziicii, ve
aeresol kuiulannda ta§iyici (itici) gaz olarak kullanilmaktadir. TrikJoroflorometan, CFC 1 3
(freon- 11 denir) ve diklorodiflorometan, CF 2 C1 2 (freon- 12 denir) bilesjkleri tipik fre-
onlardir.

1974 ydina kadar diinya freon iiretimi, yilda 1 rnilyon ton kadardi. Sogutma ama-
ciyla kullanilmakta olsa bile, freonlann biiyiik bir cogunlugu sonucta atmosfere ge9er
ve orada hie bir degisjme ugramadan stratosfer tabakasina ula§ir. F. S. Rowland ve M.
J. Molina, Haziran 1974'te freonun stratosferde bir radikal tepkimesi baslatabilccegini
ve bunun, ozonun dogal dengesini alt iist edebilecegini gosteren bir makale yayinladi-
lar ve boyle bir tehlikenin varhgini dunyaya ilk kez duyurmus oldular. Bu alanda yap-
tiklan cahsmalar sonucu, 1995 Kimya Nobel Odiilii P.J. Crutzen, M. J. Molina ve F. S.
Ruwland'a verilmistir. Soz konusu tepkimeler asagida verilmistir. (Ornek olarak freon-
12 kullanilmistir.)

Zincir Baslamasi

1 . Basamak CF 2 C 1 2 + hv > CF 2 C 1 ■ + C 1 •

Zincir Geli§me$i

2. Basamak CI- + 3 > CIO + 2

3. Basamak ClO+O »0 2 + Cl-

Zincir ba§lama basamaginda, UV ismi freonun C — CI baginin homolitik olarak kinl-
masina neden olur. Boylece olu§an klor atomu gercek bir yok edicidir ve strotosferin
disina difuzleninceye, ya da baska bir maddeyle tepkimeye girinceye kadar binlerce ozon
molekultinu yok eder.

1975'te Ulusal Bilimler Akademisince yapilan bir arastirma, Rowland ve Molina'nin
vardigi sonuclari dogruladi vc Haziran 1978'de freonun aerosol kutulannda kullanilma-
si Amerikada yasaklandi. Yasak halen yuriirliiktedir.

1985'te Antartika uzerinde ozon tabakasinda bir delik kesfedildi. Ozon tabakasinda-
ki delik olusumunu saglayan nedenlerden birinin de klor atomunun ozonda yarattigi
tahribat oldugumin iddia edilmesinden beri, bu konuda yogun cahsmalar yapilmaktadir.
Ozon tabakasindaki deligin biiyiimesi devam etmektedir ve ozon tabakasinda benzerbir
delik de Kuzey Kutbunda ke§fedilmi|tir. Ozon tabakasi inceldikce, giinesin lahrip edi-
ci lsinlan yer yiiziine daha yogun olarak ula§acaktir,

Sorunun kiireselligi 1987'de "Montreal Protokoliiyle" kabul edildi. Bu anlasma, im-
zalayan iilkelerin, kloroflorokarbonlann uretimini ve tiiketimini azaltmalannm ongor-
mektedir. Anlasmanm bir geregi olarak. sanayilesmis. iilkeler, 1 Ocak 1996 tarihinden
itibaren kloroflorokarbon uretimini durdurmu§lardir. Bugun 120 den fazla ulke, "Mont-
real Protokoliinii" imzalamis bulunmaktadir. Stratosferdeki ozon azalmasi sorunu diin-
ya tarafindan daha iyi anlasddikca. kloroflorokarbonlann asamali bir §ekilde terkedilmesi
hizlanacaktir.

10.1 1 Diger Onemli Radikal Tepkimeleri 465

Tepkimelerin Ozeti

Alkenlerin Radikalik Halojenlenmesi

is] yii da isik

x— x — l — —* X- + X

E|er X = Br ise hidrojen

kopanlmasi sesimlidir. q ^

Eger X = CI, ise |

hidrojen kopanlmasi secjmli
degildir.

Zincir Ba$lamasi

Zincir gelismesi

/ X-X I

H— X + — C- — - » — C— X + X

\ I

X*

Kenetlenme Yer degistirme
lirunii

-C=X

— c— e—

Huxi olasi zincir sonlanmu lM»atrmklan

Hidrojen BromtlrUn Alkenlere anti-Markovnikov Katilmasi

Brom radlkaUnln
alkene k&tdm&si,
dfth« karatit blr
karban rod) kali ara
tirtlnU ohifietk
§ekilde jjei , vekl<i|ir.
<Tepkimed§
gttetertlen alken,
ha^ang^taki kartwn
atom Ian wla bulunan
stlbstlUlsyan
derecelwindekl. farki
itkle etten herhangi
bir ftlkendk)

RO=QR-
RO' + H=ir-

■ RO + RO

ROH * Br

1

Zincir G^nesi

r

=c

\

R Br

Zincir eelismesi

HBr.

I I

■* R— C— C-
I I
H Br

Br-

I I

R-C-C-

Br Br
Usui <jUsi zincir

;

Kiralcnme An»i-Markovniko>

I I I I

Br R R Br
basamaklan

Radikalik Polimerfefme

R— C=0— O— C— R —

\ /

/ c=c x

R- + R- + 2 CO,

Zincir ba$!amasi

466 Bolum 10 / Radikal Tepkimeleri

I /
R— C— C-

\ /
c=c

/ \

',— c— c— c-

[

/

('=

=*'.

/

\

1

^

R— C— C

T

Zintir geli|mesi

I /

c— c+c— c.

\

Disproporsiyonlantna/ Kenetlenme

Olasi zincir sonlanma basamaklan

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Homoliz Atbbliim 10.1

Radikaller Altboliim 10.1

Hidrojen kopanlmasi Altboliim 10.1B

Homolitik bag ayrisma enerjisi (M°) Altboliim 10.2

Alkanlarm halojenlenmesi

Zincir tepkimeleri

Alkenlere radikal katilmasi

HBr'nin anti-Markovnikov katdmasi

Monoinerler

Polimerler

Makromolekiiller

Otoksidasvon

Altboliimler 10.3, 10.4,10.5, 10.6, 10.8
Altboliimler 10.4, 10.5, 10.6, 10.11
Altboliim 10.9
Altboliim 10.9
Altboliim 10.10
Altboliim 10.10
Altboliim 10.10
Altboliim 10.11C

EK PROBLEMLER 10.19

s 10.20

Propanin klorla verdigi radikalik tepkimede, ileri derecede halojenmi§
iiriinler yaninda, 1 -kloropropan ile 2-kloropropan molekulleri de olu§ur. Bu
iki molekuliin her biri icin zincir bas,lamasi ve zincir geli§mesi lepkimelerini
yazimz.

Biitanin klorlanmasinda, ileri derecede klorlanmi§ iiriinlere ek olarak, mole-
kiil formiilii C 4 H 9 C1 olan uriinlerin bir kan§imi da elde edilir. (a) Stereokim-
yasal acidan bakihrsa. bu tepkimede, C 4 H 9 C1 formiiliine sahip kac tane izomer
beklersiniz? (b) Eger QHgCl'nin izomerleri aynmsal damitma ya da gaz kro-
motografisine tabi tutulursa, kac kisimin elde edilecegini beklersiniz? (c) Han-
gi kisimlar optikce aktiflik gostermez? (d) Kisimlardan hangisini

* Yildizla i§aret1enmi§ olan problemler "96zulmesi daha zor olan problemler"dir.

Ek PRoblemler 467

enantiyomerlerine ayirabilirsiniz? (e) Gaz kromatograsi ya da damitmayla ay-
nlan izomerlerin 'H ve l3 C DEPT NMR spektrumlan arasindaki ayirt edici ozel-
likler hakkinda beklediginiz farklan ac iklaymiz. (f) tzomerleri birbirinden ayirt
edebilmek if in onlarin kiitle spektrumlarindaki parcalanmalar nasil kullamla-
bilir?

10.21 (R )-2-Klorobiitanin klorlanmasinda, C 4 H S C1 2 formulune sahip izomerlerin bir
kan§imi elde edilmektedir. (a) Kac farkli izomerin olu§acagmi umuyorsunuz?
(b) Eger C 4 HgCL 2 formiillil izomerler kansimi aynmsal damitmaya tabi turu-
lursa, kac kisimin elde edilecegini diisunuyorsunuz? (c) Bu kisimlardan han-
gisi ya da hangileri optikce aktif olacaktir?

10.22 Alkanlann halojenlenmesinde oldugu gibi, zincir tepkimelerinin baslatilma-
sinda sik sik peroksitler kullanihr. Cizelge 10.1'de verilen bag enerjilerini in-
celeyiniz ve neden ozellikle peroksitlerin etkin bir radikal ba§laticisi oldugunu
aciklayiniz. (b) Cevabimzi, di-fer-biitil peroksitin, (CH 3 ) 3 CO — OC(CH 3 ) 3 , al-
kanlann halojenlenmesini nasil baslattigini gostererek aciklayiniz.

10.23 2-Metilbiitandan bir hidrojen atomunun koparilmasiyla olusabilecek radikal-
leri azalan kararliliklanna gore siralayimz.

10.24 Asagida metamn klorlanmasi icin farkli bir mekanizma verilmistir.

(1) Cl 2 >2C1-

(2) CI- + CH 4 > CH 3 C1 + H

(3)H - + C1, >HC1 + C1-

Bu mekanizmanin her basamagi icin AH" degerlerini hesaplayiniz, ve daha
sonra, bu mekanizmanin, Altbbliim 10.4 ve 10.5'de verilen mekanizmalarla
yan§ip yari§amayacagmi aciklayiniz.

10.25 Verilen maddelerden cikarak ve gereken diger maddeleri de kullanarak,
asagidaki bilesiklerin elde edilmesini gosteriniz. (Bu bilesiklerden herhangi
birinin sentezinde yazdiginiz tepkime basamagini, problemin daha sonraki
asamalannda tekrarlamaniz gerekmez.)

(a) Etandan etil iyodiir.

(b) Etandan dietil eter.

(c) Siklopentandan siklopenten.

(d) 2-Metilbiitandan 2-bromo-3-metilbiitan.

(e) Metan ve asetilenden 2-biiten.

(f) Etan ve asetilenden 2-biitanol

(g) Etandan etilaziir (CH 3 CH,N 3 ).

10.26 1 -Florobtitanm klorlanma tepkimesine ili§kin olarak, ce§itli konumlardaki ba-
gil hizlar agagida verilmistir.

H 3 C— CH 2 — CH 2 — CH 2 — F
1,0 3,7 1,7 0,9
Bu etkinlik sirasim aciklayiniz.

* 10.27 2,2-Dimetilheksanin radikalik yer degistirmesinde, C5 konumundaki klor
yer degi^tirmesi, tipik bir ikincil karbon atomundakine gore cok hizhdir
(ornegin, biitandaki C2 konumu). Radikalik polimerlesmeye iliskin
tartismalan yeniden gozden gecirdikten sonra, 2,2-dimetilheksamn C5
konumundaki bu yiiksek yer degi§tirme hizina bir aciklama getiriniz.

468 Solum 10 / Radikal Tepkimeleri

10.28 1894 yihnda Ingiliz Kimyaci H. J. H Fenton'un afikladigi gibi, hidrojen
peroksitle ferroz siilfat) tepkimeye girerek hidroksil (HO) radikalini olustu-
rurlar. Bti sekilde elde edelin HO- ile ter-bul\\ alkol etkilestirilirse, erime nok-
tasi 92"C olan kristal yapida bir X maddesi elde edilmektedir. Spektral
ozellikleri asagida verilcn X bilegiginin yapisini bulunuz ve olusum tep-
kimesinin mekanizmasim yaziniz.

MS: kiitle degeri en biiylik olan pik 1 3 1 m/z de ortaya gikiyor.

IR: 3620, 3550 (genis). 2980. 2940, 1385. 1370 cm <

'H NMR: S 1,22, 1,58 ve 2,95 'te keskin birliler (alan oranlan 6:2:1)

"C NMR: 5 28 (CH,). 35 (CH 2 ). 68 (C)

» 1. (a) A§iri miktarda r/.v-1.3-dimetilheksanin isi ve 151k altinda Br 2 ile

tepkimesinde olusacak tiim organik iirlinlerin yapi formiilleiini yaziniz.

PROBLEMLERl

Tepkimenin stereokimyasim gosterebilmek i^in iic. boyutlu formiilleri kullamniz.

(b) A$m miktarda c«-l,3-dimetilsiklolieksanin isi ve lsik altinda Cl 2 ile
tepkimesinde o!u§acak tiim organik iiriinlerin yapi formiillerini yaziniz.
Tepkimenin stereokimyasim gosterebilmek icin iic boyutlu formiilleri kullamniz.

(c) Bir alternatif olarak. (a) ve (b) siklannda verilen somlan m-l,2-dimetilsiklo-
heksan icin cevaplayiniz.

(a) Karbon atomu kaynagi olarak sadece propan ve metandan cikarak ve gerekli
diger reaktifleri de kullanarak 2-metoksipropenin elde edilmesini gosteriniz.
Bunun i^in ilk once retrosentetik bir analiz (geriye dogru foziim) tasarlayimz.

(b) 2-Metoksipropan bir radikal baslaticiyla etkilestirildigindc bir polimer olustu-
rur. Radikal mekanizmasmm bir diacjl peroksit tarafindan baslatildigini varsaya-
rak, polimerlesme tepkimesinin mekanizmasim ve olusanpolimerin yapi formuliinii
yazmiz.

Ozel Konu

A

Zincir-Buyutme
Polimerleri

Polipropilen (sindiyotaktik)

Orion, Pleksiglas. Lusit. polieiilen ve Teflon isimlerini artik cogumuz yakinda tanimak-
tayiz. Bu plastikler (ya da polimerler), giyim kugamimizdan ev esjalanmiza kadar et-
rafimizda bulunan ve 70 yd oncesine kadar tanimadigimrz pek 50k maddenin yapiminda
kullanilmaktadir. Yirminci yiizyilda. kimya endiistrisindeki dikkat cekici biiyiime. di-
ger etkenlerin her birinden daha cok. polimerlerin iiretim yonlemlerindeki geli§meden
kaynaklanmaktadir.

Bu arada. bazi bilim adamlan bu sentetik plastiklere duydugumuz giiven hakkinda-
ki kaygilanni dile getirmektedirler. (Jihikii bunlar, dogadaki olusumlardan daha 50k la-
boratuvarin ve endiistriyel yontemleriri bir iiruniidiir ve bunlann cogu dogada
parcalanamamaktadir. Gerci son ydlarda "bakteriler taraftndan aynstinlabilen plastik-
lerin" gelistirilmesinde ilerlemeler kaydedilmistir ama bakteriler tarafmdan aynstirda-
mayan pek 50k madde hala kullanilmaktadir. £ogu plastik, yanabilir maddeler olmasina
ragmen, yakma i§lemi, yaratacagi hava kirliligi nedeniyle bunlan yok etmek icin uygun
bir ydntem degildir.

Elbette biittin polimerler sentetik degildir. Dogal olarak olusan pek cok bde§ik de
polimer yapismdadir. Ornegin ipek ve yiin, proteinler denilen polimerlerdir. Besin mad-
demiz olan ni§astalarla odun ve pamuktaki seliiloz da dogal polimer omekleridir.

Polimerler cok sayida alt birimin tekrarlanmasiyla olusan cok bttyiik molekuller-
dir. Polimerlerin elde edilmesinde kullamlan molekuler alt birimlere monomerler ve
monomerlerin birbirine baglanma tepkimelerine ise polimerlesme tepkimeleri adi ve-
rilir.

Ornegin propilen (propen), polipropileni olusturmak iizere polimerlesebilir. Bu po-
limerlesme bir zincir tepkimesiyle gerceklesir, ve sonuc olarak. polipropilen ttirii poli-
merlere zincir-biiyiitme ya da katilma polimerleri adi verilir.

CH,=CH p °' imerle5nie ► -CH,CH-^CH,CH

CH,
Propilen

,1

I

CH 3 \ CH 3
Polipropilen

CH-.CH-

CH,

Altboliim 10.10'da gdrdugiimtiz gibi. zincir-biiyiitme polimerlerinin elde edilmesin-
de alkenler uygun cikis, maddeleridir. Katilma tepkimeleri. nasil baslatddiklanna bagh
olarak radikalik. katyonik ya da anyonik mekanizmalardan biriyle gerceklesebilir.
Asagida bu mekanizmalara ornekler verilmistir. Bu tepkimelerui hepsi zincir tepkime-
sidir.

469

470 Ozel Konu A/Zincir Biiyiitme Polimerleri

Radikalik Polimerle§me

x s I / c=c III / c=c
R + C— C ►R. C— C ► R — C— C— C— C ► vb.

\jK^y^\ | \ | | | \

Katyonik Polimerle§me \ s \ /

\ / I / /=\ I I I / / c=c x
R++ C=C ►R — C— C + ► R — C— C— C— C< ►vb

Anyonik Polimerle§me

\ / II c=c I I I I c=c

\ / I I / \ III / \

Zx+^C=C — ►Z — C— C- ►Z— C — C — C— C-~ ►vb.

"/ V^\ || I I I I

Kloroetenin (vinil kloriir) radikalik polimerle§mesi PVC olarak da bilinen ve po-
li(vinil kloriir) adi verilen polimeri olu§turur.

nCH,=CH ► -/-CH-— CH-

Cl \ CI

Vinil kloriir Poli(vinil kloriir)

(PVC)

Bu tepkimede elde edilen polimer, molekul kutlesi yakla§ik 1.500.000 olan sert, kml-
gan ve esnekligi bulunmayan bir maddedir. Bu haliyle tjogunlukla boru, £ubuk ve siki§-
tinlmi§ disklerin iiretiminde kullamlir. Poli(vinil kloriir), esterlerle (plastikle§tirici adi
verilen) kan§tinlarak yumu§ak hale getirilebilir. Bu yumu§ak §ekli de "vinil derisi", plas-
tik yagmurluklar, du§ perdeleri ve bahce hortumlannin iiretiminde kullamlir.

Vinil klortire maruz kalma ile ender olarak goriilen ve angiokarsinoma adi verilen
karaciger kanseri arasmda bir baglanti bulunmaktadir. Bu baglanti ilk defa 1974 ve 1975
yillannda vinil kloriir fabrikalarmda cah§an i§ciler arasinda farkedilip aciklanmi§tir. Bu
olayin ortaya cikanlmasindan itibaren, i§cilerin vinil klorurden etkilenmesini sinirlayan
standartlar olu§turuimu§ ve bir i§cinin giinde 8 saatlik mesaisi boyunca alacagi ortala-
ma vinil kloriir miktannin, milyonda bir kisimin (ppm) altinda olmasma karar verilmi§-
tir. Amerika Birle§ik Devletleri Gida ve Dae Yonetimi (FDA), besinlerin ambalaj maddesi
olarak PVC'nin kullamlmasini yasaklami§tir. [Poli(vinil kloriir) polimerinin eser mik-
tarda vinil kloriir icerdigi ile ilgili kamtlar vardir.]

Akrilonitril (CH 2 = CHCN) polimerie§erek poliakrilonitril ya da Orion adi verilen
polimeri olu§turur. Bu tepkimede ba§latici olarak ferroz siilfat ve hidrojen peroksitin ka-
ri§irm kullamlir. Bu iki bile§ik zincir ba§latici olarak davranan hidroksil radikalini ('OH)
olu§turmak iizere tepkimeye girer.

FeSO. .

n CfF=CH 3 ► -^CH,— CH

I H — O— O— H '

CN V CN __

Akrilonitril Poliakrilonitril

(Orion)

Poliakrilonitril lsitildiginda erimeden once bozunur ve bu yiizden lif uretmek icin
egirme ve biikme i§leminde kullamlamaz. Ancak poliakriloritril A'.A'-dimetili'ormamit
icerisinde coziiniir ve bu cozelti lif iiretiminde kullanilabilir. Bu yontemle elde edilen
lifler hall ve giyim e§yasi iiretiminde kullanilamaktadir.

Teflon ise, tetrafloroetenin su icerisindeki siispansiyonunun polirnerlesjtirilmesiyle
elde edilir.

r CF,=CF, ^—* -irCF-,— ORrfe

H\0

Ozel Konu A/Zinctr Biiyiitme Polimerleri 471

Bu tepkime yiiksek derecede eksotermiktir ve ortamda bulunan su, actga cikan lsiyi
dagitarak yok edilmesine yardimci olur. Bir katilma polimeri icin ah§ilmadik derecede
yiiksek bir erime noktasina (327"C) sahip olan teflon, kimyasal etkilere 50k direncli ol-
masi yaninda, siirtiinme katsayisi da cok dtl§uk bir maddedir. Teflon bu ozellikleri nede-
niyle, yaglamasiz mil yataklannda, tava ve canaklarm astarlanmasinda ve asindinci
kimyasallara kar§i yiiksek dirence sahip maddelerin gerektigi ozel durumlarda kullanilir.

Vinil alkol kendiliginden asetaldehite dbniisen kararsiz bir bilesjktir (bkz. Altbbliitn
17.2). Bu nedenle, suda coziinen bir polimer olan poli( vinil alkol)iin dogrudan elde

CH 2 =CH *=r* CH 3 — CH

OH O

Vinil alkol Asetaldehit

cdilmesi miimktin degildir. Ancak bu, vinil asetatin polimerle§tirilerek poli(vinil asetat)
olustauhnasiyla baslayan, dolayh bir ybntemle gercekle§tiri!ebilir. Bundan sonra olu-
§an polimer hidrolizlenerek poli(vinil alkol) elde edilir. Ancak bu hidroliz isleminin ta-
mamlanmasi genelde istenmez. Ciinkii ortamda az rniktarda ester grubunun bulunmasi,
iiriiniin suda cbzunurlugiinii artinr. Ester gruplari polimer zincirlerinin birbirlerinden ay-
n tutulmalanna yardimci olur ve bu durum da hidroksil gruplarimn hidrasyonuna im-
kan tanir. Icerisinde %10 oramnda ester kalmi§ bulunan poli(viniI alkol) suda kolayhkla
cbziiniir. Poli(vinil alkol) suda coziinen filimlerin ve yapiskanlann iiretiminde, poli(vi-
nil asetat) ise su bazh boyalarda emiilsiyon olarak kullanilir,

n CH,=CH — ► -^CH,— CH^r- -^~+ -/-CH,— CH

6 / \ OH

1

c=o I c=o

CH 3

\ CH, /

Vinil asetat

Poli(vinil

Poli( vinil

asetat)

alkol)

Kusursuz optik ozelliklere sahip bir polimer, metil metakrilatin radikalik polimer-

lesjnesiyle elde edilir. Poli(metil metakrilat); Lusit, Pleksiglas ve Perpeks isimleri altin-

da pazarlanmaktadir.

CH, / CH,

I / I

nCH,=C ► -/-CH,— C —

c=o 1 C=0

I \ I

OCH, \ OCH 3

Metil metakrilat PoIi(metil metakrilat)

Vinil kloriir ve viniliden kloriir kans.imi polimerlestirilirse, kopolimer olarak bilinen
bir polimer elde edilir. Saran Wrap olarak bilinen ve gida ambalajinda kullanilan poli-
mer, ifte bbyle bir kopolimerdir ve viniliden kloriiriin a§m rniktarda bulundugu bir ka-
n§imin polimerle§tirilmesiyle elde edilir.

CH 2 =C +CH,=CH-^-K |]

C1 ci L\ ci / \ ci

Viniliden kloriir Vinil Saran Wrap

(asiri) kloriir

Polimer zinciri boyunca alt birimlerin diizenli bir §ekilde degismesi gerekli degildir.

472 Ozel Komi A/Zincir Btiyiitme Polimerleri

Problem A. I ► Stirenin (C b H 5 CH = CH 2 ) radikalik polimerlesmesiyle elde edilen polistiren, ba§-
kuyruk §eklinde bir baglanmayla o1us,ur.

R— CH,— CH • + CH,=CH ► R— CH : — CH— CH : — CH •

Cf,H 5 C 6 H 5 Q,H 5 C fi Hj

«Ba§" "Kuyruk" Polistiren

Bu olusum bicimi, asagidaki bas-bas baglanma tarzindan daha cok tercih edilir. Bu du-
rumun neden kaynaklandigini acikkiyiniz.

R— CH,— CH- + CH=CH, ►R— CH,— CH— CH— CH,-

C 6 H 5 CgEj QH 5 C 6 H 5

"Bas" "Ba§"

Problem A. 2 V Agagida verilen polimerlerin her birinin radikalik bir polimerle^meyle elde edile-
bilmesi igin genel bir yontem bneriniz. Kullanmak istediginiz monomerleri goste-
riniz.
(a) -f-CH,— CH— CH,— CH^CH,— CH-^

OCH, OCH, OCH 3

(b) i-CH 2 — CCI 2 — CH,— CC1 2 — CH 2 — CCl 2 -t

Aikenler de kuvvetli asitlerle etkile§tirildiklerinde polimerle§irler. Asit katalizorlii po-
limerle§melerde zincir biiyumesi, radikallerden daha cok katyonlar taraftndan gercekleg-
tirilir. Asagida verilen tepkimeler, izobiitilenin katyonik polimerle§mesini gbstemiektedir.

/. Basamak H— CM + BF, <=* H— O— BF,

/ CH 3
2. Basamak H— O— BF 3 + CH,=C

.CH

3. Basamak CH— C* + CH,=C
CH, CH,

CH, CH =<\ V Hj V" 3

/ CH, / vb

4. Basamak CH— C-CH 2 -C+ * CH — C-CH,— C— CH 2 -C^ ►

CH 3 CH, CH, CH 3 CH,

Katyonik polimerlesmelerde kullanilan katalizor. genel olarak, az miktarda su ige-
ren Lewis asiftleridir. tzobutilenin polimerlesmesi, katalizoriin (BF 3 ve H 2 0) katyonik
zincir biiyiimesinde nastl bir gorev Ustlendigini gostermektedir.

A.l Zincir Buyiitme Polimerlerinin Stereokirnyasi 473

Eten gibi alkenler, vinil ktoriir ve akrilonitril oyle kolaylikla katyonik polimerle§- < Problem A. 3
meye girmezler. Ama izobiitilenin katyonik polimerle§mesi 50k hizli bir §ekilde
gercekle§ir. Ilgili molekiillerin bu davram$lanna bir aciklama getiriniz.

Elektron cekici gruplar i^eren alkenler, kuvvetli bazlarm varhginda polimerle^irler,
Ornegtn akrilonitril, sivi amonyak icerisinde sodyum amit (NaNH 2 ) ile etkile§tirilirse
po!imerle§ir. Bu polimerle§mede zincir biiyiimesi anyonlar tarafmdan gercekle§tirilir.

.. _«4 f\ NH ,

H 2 N= + CH : =CH ^H.N— CH 2 — CH : ~

CN CN

H,N— CrL— CH=- CH = CHCN » H ,N— CH,— CH— CH, — CH" ■£-►

' I ■ I I

CN CN CN

Ticari iiretim bakimindan akrilonitrilin anyonik polimerle§mesi, dahaonce gordiigUmiiz
radikalik polimerle§mesinden daha az oneme sahiptir.

Dikkate deger bir yapi§kan olan "superglue" anyonik bir polimerle§me sonucu olu- < Problem A. 4
§ur: Superglue, safla§tinlmi§ metil ot-siyanoakrilat iceren bir cozeltidir.

CN

CH 2 =C x

COjCH,
Metil a-siyanoakrilat

Metil siyanoakrilat hidroksil iyonu gibi bir anyon tarafmdan polimerle§tirilebilir, fakat
birbirine yapi§tmlacak iki maddenin yiizeyinde eser miktarda bulunan suyun etkisiyle
bile polimerle§ir. (Bu iki madde, malesef stk sik, yapi§tirma i§lemini yapanin parmak-
lari olmaktadir.) Metil a-siyanoakrilatin anyonik polimerle^mesinin nasil oldugunu gos-
teriniz.

A.l ZlNCiR-BUYUTME POLlMERLERINJN

StereokImyasi

Propilenin ba§-kuyruk polimerle§mesinde, her atomu stereomerkez olan bir polimer el-
de edilir. Bu yontemle elde edilen polipropilenin pek 90k fiziksel ozelligi, bu stereomer-
kezlerin stereokimyasina baghdir.

CH 7 =CH pQ ' imerlej '" e » — CH,CHCH,CHCH,CHCH,CH—

1 (baj-kuyruk)

CH 3 CH, CH, CH, CH 3

Metil gruplanyla hidrojen atomlarinin zincir boyunca uc genel diizenlenmesi mev-
cuttur. Bu duzenlemeler ataktik, sindiyotaktik ve izotaktik olarak tanimlamr.

474 Ozel Konu A/Zincir Bilyiitme Polimerleri

§ekil A. I Ataktik polipropilen
i dali;! acik olarak gosterebilmek
ijin, sokilde "gergin" karbon
zinciri kullanihnigl ir. I

I f I f 1 f H3 I f I | H3 I f H3

n I TI ' W I H T-T H

Ziegler ve Natta bu
bulu$lan inn 1963 yihnda
Kimya Nobel Odiiliimi
kazandilar.

§ekil A.2 Sindiyotaktik
polipropilen.

CHo CH» H CHo H H

veya

H 3 CH H,CH H.CH 3 H 3 CH HCH 3 H CH

Eger stereomerkezlerin stereokimyasi, dtizensiz bir durumdaysa (Sekil A.l) bu po-
limere ataktik polimer denir (a,-siz + Yunanca: taktikos, diizen).

Ataktik polipropilende metil gruplan gergin karbon zincirinin her iki yaninda rast-
gele bir §ekilde yer alirlar. Eger keyfi olarak, karbon zincirinin bir ucunun obiiriinden
daha oncelikli oldugunu kabul edersek, zincirdeki stereomerkezleri (/?- S) simgeleriy-
le tanimliyabiliriz (Altboliim 5.6). Ataktik polipropilende, (R-S) siralamasi, zincir bo-
yunea dtizensiz bir durum gosterir.

Radikalik polimerlegmeyle yiiksek basincta uretilen polipropilen ataktiktir. Ciinkii
bu polipropilen kristal olmayan, yumu§ama noktasi dtlgtlk ve zayif mekanik ozelliklere
sahip ataktik bir polimerdir.

Gruplann karbon zinciri boyunca olasi ikinci bir diizenlenme gekli ise sindiyotaktik
polipropilende oldugu gibidir. Sindiyotaktik polipropilende metil gruplan gergin kar-
bon zinciri boyunca birbirini diizenli bir sekilde takip eder (§ekil A.2). Eger yine key-
fi olarak, sindiyotaktik polipropilenin karbon zincirinin bir ucunun obiiriinden daha
oncelikli oldugunu kabul edersek, zincirin stereomerkezlerinin konfigiirasyonu, (R), (S),
(R), (S), (R), (S), (/?), (S) vb. seklinde degisecektir.

Stereomerkezlerin olasi ucuncii dtizenlenmesi de §ekil A.3'te goriilen izotaktik dii-
zenlenmedir. izotaktik diizenlenmede metil gruplan karbon zincirinin aym tarafinda bu-
lunurlar. Zincirin hangi ucunun daha oncelikli oldugunun kabul edilmesine bagli olarak,
tiim stereomerkezlerin konfigiirasyonlari, ya (R) ya da (S) olacaktir.

izotaktik ve sindiyotaktik isimleri. Yunancadaki taktikos (diizen) arti iso (aym) ve
syndio (ikisi birlikte) terimlerinden kaynaklanmaktadir.

1953 yib oncesinde izotaktik ve sindiyotaktik polimerler bilinmiyordu. Ama 1953
yihnda, Alman kimyacisi Karl Ziegler ve italyan kimyaci Giulio Natta, birbirlerinden
bagimsiz olarak, polimerle§me tepkimelerinin stereokimyasal kontrolune izin veren bir
katalizor bulduklanni duyurdular. Bugiinkii adiyla Ziegler-Natta katalizorii, gecis me-
tali halojenurleriyle indirgen maddelerin tepkimesinden elde edilir. En 50k kullanilan
katalizor, titan tetraklarilr (TiCl 4 ) ile trialkilaliiminyumdan (R 3 A1) elde edilmektedir.

? H F CH. H H ? CH- ? H ? CH H H

H irr H l H lix H l H in H l H in

CH3 H CH3 H CHg H CH3

veya

HoC H H CH, H,C H H CH, H,C H H CH, H,C H

A.] Zincir Biiyutme Polimerlerinin Stereokimyasi 475

H H H H H H H §e!<il A.3 izotaktik

polipropilen.

H CH 3 H GH, H CH 3 H CH, H CH 3 H CH 3 *

veya

H 3 CH H 3 CH HjCH H 3 CH H 3 CH HXH

Ziegler-Natta katalizorleri genel olarak siispanse edilmi§ katilar olarak kullamhr ve
polimerle§me muhtemelen, parcaciklann yiizeyindeki metal atomlannda gercekle§ir. Po-
limerle§me iyonik bir mekanizmaya sahiptir. fakat mekanizmanm aynntilan tarn olarak
anla§ilamami§tir. Polimerle§menin, biiyiiyen polimer zinciri ile metal arasina bir alkil
monomerinin girmesiyle gerceklegtigine dair kamtlar bulunmaktadir.

Sindiyotaktik ve izotaktik polipropilenlerin her ikisi de, Ziegler-Natta katalizoruniin
kullamlmasiyla elde edilmektedir. Polimerlesjme 50k dii§uk basincta gerceklesh ve out-
ran polimerler ataktik polipropilenden daha yiiksek sicakhkta erirler. Omegin izotaktik
polipropilen 175"C'da erir. izotaktik ve sindiyotaktik polimerler ataktik polimerlerden
daha kristal yapidadirlar, gruplann zincir boyunca daha diizenli bir sekilde yerlesmesi,
kristal yapisma daha iyi bir sekilde uyum saglamasina imkan verir.

Poli(metil metakrilat)in ataktik, sindiyotaktik ve izotaktik §ekilleri bilinmektedir.
Ataktik sekli kristal yapida olmayan bir camdir. Kristal sindiyotaktik ve izotaktik §ekil-
leri ise sirasiyla 160" ve 200°C'da erirler.

(a) Polistirenin ataktik, sindiyotaktik ve izotaktik §ekillerine iligkin zincir parcala- -< Problem A. 5

nmn yapisal formiillerini yazimz (bkz. Problem A.l) (b) Polistirenin bu §ekilleri-
nin cozeltileri hazirlansa, hangi cozeltinin optikce aktiflik gosterecegini umarsimz?

Alkoller ve Eterler

Molekuler Konukgular

Hiicre zan, yukandaki kutu yigici robotun, kutulann "derisimlerini" bir yerden diger
yere degi§tirmesi gibi, liiicrelerin di§i ve i^;i arasinda kritik derisjmleri diizenler, Orne-
gin, hiicre ici ve hiicre disi arasmdaki sodyum ve potasyum deri§imlerindekj farkhhk-
lar, sinirlerin islevinde, onemli besinlerin hiicre icerisine tasinmasmda ve uygun hiicre
hacminin korLinmasinda gereklidir.* Etkinlikleri. bu onemli iyon derisimi degi^ikligini
bozmaklan kaynaklanan bir antibiyotik grubu vardir. Bu antibiyotiklere iyonoforlar de-
nir. Monensin. boyle bir iyonofor antibiyotiktir.

Monensin, sodyum iyonlanni baglayip hiicre zan icerisinden di§anya ta§iyan bir bile-
sik oldugu icin tapyici iyonofor olarak adlandinlir. (Gramisidin ve valinomisin gibi di-
ger iyonofor antibiyotikler, hiicre zannda gozenekler actiklanndan, kanal olu§turucu

iyonoforlardir.)

* Sodyum ve polasyutn derijimlerindeki deghdklikleri dilzenleyen gercek molekiil pompasimn ozelliklcrinin
kegt'i ve tammlanmasi (Na + . K> - ATPaz). Jens Skou'ya (Aarhus Oniversitesi, Dnnimarka) 1997 Nobel Kim-
ya ddulunun yarismi kazandirmi5.ur. Odilliin diger yanst ise, ATP sentezinin enzimalik mekanizmasim aydin-
lattiklari i^in Paul D. Bayer (UCLA, Kalitbrniya Univcrsilcsi. Los Angeles) ve John E. Walker'a (Cambridge)
verilmiijtir.

476

Monensinin iyon tasjma yete-
negi, ba§hca 50k sayida eter
fonksiyonel gruplarim icerme-
sinden ileri gelir ve bu neden-
le, bir polieter antibiyotik
ornegidir. Bu molckiillerin ok-
sijen atomlannin metal iyonla-
nni baglamasi Lewis asit-baz
etkilesjmi §eklindedir. Her
monensin molekiilii, sodyum
iyonlanyla bir diizgiin sekiz-
yiizlii kompleks olu§turur.
Kompleks, polar olmayan
hiicre zannin bir tarafindan diger tarafina, monensinin "konugu" olarak tasjnaeak iyon-
lar [gin, hidrofobik "konukcu"dur. Bu tasima isjemi, hiicre iglevi icin gerekli olan kri-
tik sodyum derisimi degisimini bozar.

Monensin

Tag eter olarak adlandmlan bile§ikler molekiiler
konukcular ve ayni zamanda polieter iyonofor-
lardir. Tag eterler. antibiyotik olarak kullanilma-
malanna ragmen, iyonik reaktiflerle polar
olmayan goziiculerde gercekle§tirilen tepkimeler
icin yararhdirlar. 1987 Nobel Kimya Odiilii. tag
eterler ve ilgili bile§iklerle cali§malanndan do-
layi, Charles J. Pedersen. Donald J. Cram ve Je-
an-Maria Lehn'e verilmi§tir. Bu ara§tirmanin,
konukgu-konuk kimyast olarak adlandinlan ga-
lis,ma alammn ba§langici oldugu ifade edilmek-
tedir. Tac eterler Altboliim 1 1 .20'de tekrar ele
ahnacaktir.

^OOOOO

OOOOV)j(700

o

o

'hismia iyonoforlarimn tasiyici (solda)
ve kanal oliistiinicii Uii imkii

I I.I Yapi ve Adlandirma

Alkoller. molekiillerinde doymu§ bir karbon atomuna* bagh hidroksil gmbu bulundu-
ran bile§iklerdir. Doymus, karbon atomu. asagidaki orneklerde goriilen basit alkil grup-
lannin karbon atomlan gibidir.

CH30H

CH.CH.OH

CH,CHCH,

1

CH 3

CH,CCH,

1

OH

OH

Metanol
(metil alkol)

Etanol

(etil alkol)

r alkol

2-Propanoi

(izopropil alkol)

2° alkol

2-Metil-2-propanol

(Jer-biitil alkol)
3" alkol

* Hidroksil grubunun, bir ikili bagin doymamis, karbon atomuna (C=C — OH gibi) bagh bulundugu bilegik-
lere enoller denir fbkz. Altbolum 17.2)

477

478

Boliim 11 / Alkoller ve Eterler

11.1 Yapi ve Adlandirma

11.2 Alkollerin ve
Eterlerin Fiziksel
Ozellikleri

11.3 Onemli Alkoller ve
Eterler

11.4 Alkollerin
Alkenlerden Sentezi

11.5 Oksiciva Katilmasi-
Civa Ayrilmasi
Tepkimesiyle Alkenlerden
Alkollerin Eldesi

11.6 Hidroborasyon:
Organobaronlann Sentezi

11.7 Hidroborasyon-
Yiikseltgemeyle
Alkenlerden Alkollerin
Eldesi

11.8 Alkollerin
Tepkimeleri

11.9 Alkollerin Asit
Olarak Davrams,i

11.10 Alkollerin
Mesilatlara ve Tosilatlara
D6nu§tiirulmesi

11.11 S N 2 Tepkimelerinde
Mesilatlar ve Tosilatlar

11.12 Alkollerin Alkil
Halojeniirlere
Ddnufturiilmesi

11.13 Alkollerin Hidrojen
Halojeniirlerle
Tepkimelerinden Alkil
Halojeniirlerin Elde
Edilmesi

11.14 Alkollerin PBr 3 ve
SOCI 2 ile Tepkimelerinden
Alkil Halojeniirlerin Elde
Edilmesi

11.15 Eterlerin Sentezleri

11.16 Eterlerin
Tepkimeleri

11.17 Epoksitler

11.18 Epoksitlerin
Tepkimeleri

11.19 Alkenlerin
Epoksitler Uzerinden Anti-
Hidroksillenmesi

11.20 Tag Eterler: Bagil
Olarak Polar Olmayan
Aprotik Ciiziiciilerde
Faz-Transfer Kataliziyle
Niikleofilik Yer Degistirme

11.21 Alkenlerin,
Alkollerin ve Eterlerin
Tepkimelerinin Ozeti

Alkoliin karbon atomu, bir alkenil veya bir alkinil grubunun doymus bir karbon ato-
mu da olabilir; ya da karbon atomu, benzen halkasina baglanmis bir doymus karbon ato-
mu olabilir.

^c„ ;

OH CR,=CHCH,OH H— C=CCH,OH

Benzil alkol
benzilik alkol

2-Propenol
I allil alkol)
atlilik alkol

2-Propinol
(proparjil alkol)

Hidroksil grubunun dogrudan benzen halkasina bagli oldugu b\\e§ik\ere fenoller de-
nir. (Fenoller, Boliim 21 'de aynntih olarak incelenecektir.)

CH h " c ^>

OH

Fenol

p-Metilfenol
bir stibstittie fenol

Ar— OH

Fenollerin genel
formula

Eterler, oksijen atomuna iki karbon atomunun bagli olmasi nedeniyle alkollerden fark-
lidirlar. Hidrokarbon gruplari alkil, alkenil, vinil, alkinil veya aril olabilir. Asagida qe-
§itli ornekler verilmi^tir.

CH 3 CH,— O— CH 2 CHj CH,=CHCH 2 — O— CH 3
Dietil eter Allil metil eter

CH,=CH — O CH=CH 2
Divinil eter

I 1. 1 A Alkollerin Adlandinlmasi

OCH,

Metil fenil eter

Alkollerin IUPAC sistemine gore adlandinlmasini Altboliim 4.3F'de incelemistik. Bir
tekrar olarak asagidaki brnekleri ele alacagiz.

Ornek Problem

Asagidaki alkollerin IUPAC adlarim yazimz.

(a) CH 3 CHCH 2 CHCH,OH (c) CH 3 CHCH 2 CH=CH 2

CtL CH^

OH

(b) CH 3 CHCH 2 CHCH 3

OH C 6 H 5

Cevap:

Hidroksil grubunun bagli bulundugu en uzun zincir bize temel adi verir. Son ek -
ol diir. Sonra en uzun zinciri, hidroksil grubunu tasiyan karbona mtimkiin olan en
kiiciik numara verilecek ybnde bir uctan baslayarak numaralanz. Buna gore adlar:

11.1 Yapi ve Adlandimia 479

5 4 3 2 1

(a) CH 3 CHCH 2 CHCH 2 OH

(c)

12 3 4 5

CH 3 CHCH 2 CH=eH 2

CH^ CH 3

OH

2,4-Dimctil-l-penlani>l

4-Penten-2-ol

12 3 4 5

(b) CH 3 CHCH,CHCH 3

OH C 6 H,

4-Fenil-2-pentanol

Adlandirmada, hangi fonksiyonel grubun son ek olacagina karar verirken, hidroksil
grubunun ikili bag ve iiclii bagdan oncelikli oldugu goz online alinir [(c) ornegine ba-
kiniz].

Fonksiyonel gruba dayanmayan yaygin adlandirmada (Altbollim 2.7) alkoller; metil
alkol, etil alkol v.b. gibi alkil alkoller olarak adlandmlirlar.

"izopropanol" ve "rer-biitanol" gibi adlarin kullanilmasmdaki yanh§hk nedir?

< Problem I I.I

I LIB Eterlerin Adlandirilmasi

Basit eterler, cogu kez yaygin adlanyla verilirler. Basit bir yol, oksijen atomuna bagh
her iki grubun admin (alfabetik sirada) sonuna eter kelimesi eklemektir.

CH 3 OCH,CH 3 CH 1 CH,OCH,CH,

Etil metil eter

Dietil eter

CH,

C 6 H,OC— CH,

CH,
ter-Biitil fenil eter

Ancak karma§ik eterlerle birden fazla eter bagi iceren bilesjklerin adlandmlmasin-
da IUPAC adlarmin kullanilmasi gerekir. Bu IUPAC adlandirmasinda, eterler alkoksi-
alkanlar, alkoksialkenler ve alkoksiarenler olarak adlandinhrlar. RO — grubu, bir alkoksi
grubudur. ■

CH 3 CHCH,CH 2 CH, CH 3 CH 2

CH 3 CH 3 OCHXH,OCH,

OCH 3
2-Metoksipentan

1 -Etoksi-4-metilbenzen

1,2-Dimetoksietan

Halkali eterler, degisjk yollardan adlandirilabilirler. Basit bir yol, yerine ge^me ad-
landirmasinin kullamlmasidir. Bu durumda, halkah eter, hidrokarbon halka sistemi ola-
rak goz oniine alinir ve oksijen atomunun bir CH 2 grubu yerine gectigini belirtmek icin
oksa- on takisi kullamhr. Bir diger sistemdeyse, tic tiyeli halkab eter oksiran, dbrt tiye-
li halkah eter de oksetan olarak adlandmhr. Bazi basit halkali eterler de yaygin adlariy-

480

Boliim 11 / Alkoller ve Eterler

Problem I 1.2

la belirtilir; asagidaki ornekierde yaygin adlaT parantez icinde belirtilmi§tir. Tetrahidro-
furan (THF) ve 1.4-dioksan yai-arli coziiciilerdir.

A °G

Oksasiklopropan Oksasiklobutan
veya oksiran veya oksetan

(etilen oksit)

O

o

Oksasiklopentan
(tetrahidrofuran)

O

1,4-Dioksasikloheksan
i l.-1-dioksan)

> Molekiil formiilleri (a) C 3 H g O ve (b) C 4 H, O olan tiim alkollerin vc eterlerin bag-
cizgi formiillerini yazmiz ve adlandirimz.

I 1.2 ALKOLLERiN VE ETERLERIN FIZJKSEL
OZELLiKLERI

Bazi alkollerin ve eterlerin fiziksel ozellikleri Cizgelge 11.1 ve 11.2'de verilmistir.

Eterlerin kaynama noktalan. molekiil kutleleri aym olan hidrokarboniann
kaynama noktalanyla hemen hemen aynidir. Ornegin, dietil eterin (MK = 74) kaynama
noktasi 34,6°C; pentanuiki ise (MK = 72) 36°C'dur. Buna kar§ilik alkollerin kaynama
noktalan, aym molekiil ktitleli eter ve hidrokarboniann kaynama noktalanndan cok da-
ha yuksektir. Biitil alkoliin (MK = 74) kaynama noktasi 1 17,7°C'dur. Bu kaynama nok-
tasi farkinm nedenini Altboliim 2.14C'de ogrenmistik.

£izelge I I.I Eterlerin Fiziksel Ozellikleri

Adi

Form ill ii

Dimetil eter
Etil metil eter
Dietil eter
Dipropil eter
Diizopropil eter
Dibtitil eter
1.2-Dimetoksietan

Tetrahidrofuran

1 ,4-Dioksan

Anizol (metokxibenzen)

<°C)

OCH,

-108

11

- 37.3

kn

(°C\

65.4

101

158,3

Vogunlugu

df(g mL-i)

CH,OCH 3

-138

-24.9

0.661

CH,OCH 2 CH 3

10,8

0,697

CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3

-116

34,6

0,714

(CH 3 CH 2 CH 2 ) 2

-122

90,5

0.736

(CH 3 ) 2 CHOCH(CHj) 2

- 86

68

0.725

(CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ),0

- 97,9

141

0,769

CH 3 OCH 2 CH 2 OCH,

- 68

83

0,863

0.888

1.033

0,994

,2 Alkollerin ve Eterlerin Fiziksel Ozellikleri 481

Cizelge I 1 .2 Alkollerin Fiziksel Ozellikleri

Monohidroksi Alkoller

CH,OH

CH 3 CH 2 OH

CH 3 CH 2 CH,OH

CH 3 CH{OH)CH 3

CH 3 CH 2 CH,CH,OH

CH 3 CH(CH 3 )CH 2 OH

CH 3 CH 2 CH(OH)CH 3

(CH 3 ) 3 COH

CH 3 (CH 2 ),CH,OH

CH 3 (CH 2 ) 4 CH,OH

CH 3 (CH 2 ) 5 CH 2 OH

CH 3 (CH 2 ) 6 CH 2 OH

CH 3 (CH,) 7 CH,OH

CH,(CH 2 ) s CH 2 OH

CH,=CHCH,OH

OH

o-

o-

C 6 H 3 CH,OH
Diol ve Trioller

CH 2 OHCH 2 OH
CH 3 CHOHCH,OH
CH 2 OHCHCH 2 OH
CH,OHCHOHCH,OH

Metanol
Etanol
Propil alkol
Izopropil alkol
Btitil alkol
Izobiitil alkol
sek-Biitil alkol
ter-BWal alkol
Pentil alkol
Heksil alkol
Heptil alkol
Oktil alkol
Nonil alkol
Desil alkol
Allil alkol

Siklopentanol

Sikloheksanol

Benzil alkol

Etilen glikol
Propilen glikol
Trimetilen glikol
Gliserin

-97

64,7

■117

78,3

■126

97,2

-88

82.3

-90

117.7

■108

108,0

■114

99.5

25

82,5

-78.5

138.0

-52

156,5

-34

176

-15

195

5.5

212

6

228

■129

97

-19

24

-15

-12,6
-59
-30
-18

140

161.5

205

197
187
215
290

Yogunlugu

Suda cd/uniii'liigii

ttf (g mL-i)

(g lOOmL-tH-jO)

0.792

oo

0.789

oo

0,804

oo

0,786

oo

0,810

8.3

0,802

10,0

0,808

26,0

0,789

QO

0,817

2,4

0,819

0,6

0,822

0.2

0,825

0,05

0,827

0,829

0,855

W

0,949

0,962

1,046

1,113
1,040
1,060
1,261

3,6

Alkol molekiilleri. hidrojen bagi olusturarak birbirlerine tutunabilirler: buna karsiiik. eter
ve hidrokarbon molekiilleri hidrojen bagi olu§turainazlar.

H — O:

F

H

CH 3

\
CH 3

Metanol molekiilleri arasindaki
hidrojen bagi

<£

Buna karsjlik eterler, su gibi molekilllerle hidrojen bagi olugturabtfirler. Bu neden-
le eterler, aym molekiil kiitleli alkoller gibi suda cozi'inurler ve bu ozellikleriyle hidro-
karbonlardan 50k farklidirlar.

Ornegin, dietil eter ve 1-biitanoliin sudaki goziinurliigii yakla§ik ayni olup oda si-
cakliginda 100 mL'de 8 g'dir. Bunun aksine, pentan suda fozunmez.

482

Bolilm 1 1 / Alkoller ve Eterler

Problem I 1 .3

Metanol, etanol, her iki propil alkol ve fer-butil alkol suyla tamamen kan§ir (Cizel-
ge 11.2). Geriye kalan biitil alkollerin sudaki coziinurlukleri 100 mL suda 8,3-26,0 g
dir. Alkollerin sudaki gozunurlugii, molekiiliin hidrokarbon kismi uzadikca giderek aza-
hr. Uzun zincirli alkoller daha 50k "alkan'a benzer" ve suya benzerlikleri daha azdir.

>■ 1 ,2-Propandiol ve 1,3-propandioliin (sirasiyla propilen glikol ve trimetilen glikol,
bkz. Cizelge 1 1 .2) kaynama noktalan biitil alkollerin ve hatta molekiil kiitleleri yak-
la§ik aym olan tiim diger bilegiklerin kaynama noktalarmdan daha yiiksektir. Bu du-
rumu nasi! aciklarsiniz?

I 1 .3 Onemli Alkoller ve Eterler

I 1. 3 A Metanol

Eski yillarda metanoliin cogu, odunun kuru kuru damitilmasi (havasiz ortamda odunun
yiiksek sicakhklara lsitilmasi) ile elde edilirdi. Bu iiretim yonteminden dolayi, metano-
le "odun alkolii" de denilmektedir. Giinumiizde metanoliin biiytik bir kismi, karbon mo-
noksitin hidrojenlenmesiyle elde edilmektedir. Bu tepkime, yiiksek basing, altinda ve
300-400°C sicakhkta meydana gelir.

CO + 2 H,

300-400°C
200-300 atm
ZnO-Cr,0

«- CH,OH

Bir ta§ ficida fermantas-
yona ugratilan iiziimler

Metanol oldukca zehiriidir. Az miktarda metanoliin yutulmasi korliige; fazia mikta-
n ise oliime yol agar. Metanol zehirlenmesi, buharlannin solunmasi ya da cildin uzun-
ca siire metanole maruz kalmasiyla da meydana gelebilir.

I I.3B Etanol

Etanol, sekerlerin fermantasyonuyla elde edilir ve tiim alkollii ickilerin alkoliidur. Mey-
ve sularindaki jekerlerin fermantasyonuyla etanoliin §arap seklinde sentezi. belki de, or-
ganik sentez alanmdaki ilk bas,anrnizdir. Cok degi§ik kaynaklardaki §ekerler, alkollii
ickilerin Qretiminde kullanilir, Bu sekerler gogunlukla hububattan elde edildiklerinden,
etanole hububattan tiiredigi anlaminda, "hububat alkolii" de denilmektedir.

Fermantasyon genellikle, suyla §ekerlerin kansimma maya ilavesiyle yapihr. Maya-
mn icerdigi enzimler, uzun bir tepkime dizisi sonunda basit sekeri (C 6 H 12 0f,) etanol ve
karbon dioksite donii§tiirur.

C 6 H, 2 6 maya - 2 CH,CH 2 OH + 2 C0 2
(~%95 verim)

Fermantasyon sonunda, etanol icerigi % 12- 15 'ten daha yiiksek olan icki meydana
gelmez; cunkti daha yiiksek derisjmlerde maya enzimleri etkinliklerini kaybederler. Da-
ha yiiksek alkol icerikli ickileri iiretmek icin sulu cozelti damitilmalidir. Brandi, viski
ve votka bu sekilde iiretilir. Bir alkollii ickinin "alkol derecesi" ("proof) alkol yiizde-
sinin (hacimce) iki katidir. Yiiz dereceUk viskinin %50'si etanoldiir. Degi§ik damitik li-
korlerin tad ve kokulan, alkol ve suyla birlikte damitilan diger organik bilesiklerden
kaynaklamr.

1 1.3 Onemli Alkoller ve Eterler 483

Etanol ve su cozeltisinin damitilmasiyla %95'ten daha deris,ik etanol elde edilemez.
%95 Etanol ve %5 su kan§imi, saf etanol (kn 78,3 °C) ve saf sudan (kn 100°C) daha dii-
§tik sicaklikta kaynar (78,15°C). Bu tiir bir kan§im, bir azeotrop brnegidir. (Azeotrop-
lann kaynama noktalan, her iki saf bile§igin kaynama noktasindan da daha yiiksek
olabilir.) Saf etanol, %95'lik etanol su kari§imina benzenin ilavesi ve sonra bu cozelti-
nin damitilmasiyla elde edilebilir. Benzen, etanol ve suyla %7,5 su iceren bagka bir aze-
otrop olu§turur. Bu azeotrop 64,9°C'da kaynar ve suyun uzakla§masim saglar (bir miktar
etanolle birlikte). Daha sonra saf etanol damitihr. Saf etanole mutlak etanol denir.

Etanol oldukca ucuzdur; ancak bu, i9ki iiretiminde kullamldigmda biiyiik olciide ver-
gilendirilmektedir. (ABD'nin cogu eyaletlerinde, vergi, galon ba§ina 20 dolarin iizerin-
dedir.) ABD'deki federal yasalar, bilimsel ve endiistriyel amaclarla kullanilacak
etanoliin icilemez hale getirilmesi icin icine ba§ka maddelerin kan§tmlmasini veya "de-
nature" edilmesini gerektirir. Metanol de dahil degi§ik denature edici maddeler kullani-
hr.

Etanol onemli bir endiistriyel kimyasaldir. Endiistriyel amacli etanoliin biiyiik co-
gunlugu, etenin asit katahzli hidrasyonuyla elde edilir.

CH,=CH, + H,0 — ^CH^rUOH

- - - asit J

Etanol bir hipnotiktir (uyku verici). Uyarici olduguna inanilmasma kar§m, beynin
list kisminin etkinligini azaltir. Etanol de zehirlidir; ancak metanole oranla zehirliligi-
cok daha diisuktur. Farelerde etanoliin oliimciil dozu, viicut kiitlesi basma 13,7 g kg-' 'dir.
Giiniimiizde bircok ulkenin onemli problemlerinden birisi etanoliin kotii amacla uyus.-
turucu olarak kullamlmasidir.

I I.3C Etilen Glikol

Etilen glikoliin (HOCH 2 CH 2 OH) molekiil kiitlesi diigiik. kaynama noktasi yiiksektir ve
suyla kan§ir. Bu ozellikleri, etilen glikolii ideal otomobil antifrizi yapmaktadir. Cok mik-
tarda etilen glikol, degisik ticari adlar altmda bu amacla satilir; ancak etilen glikol de
zehirlidir.

I 1. 3D Dietil Eter

Dietil eter kaynama noktasi du§uk olan cok yanici bir sividir. Laboratuvarlarda dietil
eter kullanirken §ok dikkatli olmak gerekir; 5unkii a£ik alev veya elektrik diigmesinden
cikabilecek bir kivilcim, dietil eter hava karis,imlanmn patlayarak yanmasina yol acar.
Eterlerin cogu, oksijenle radikalik olarak otoksidasvon (bkz. Altboliim 10-1 1C) de-
nilen yavas. bir tepkimeye girerek hidroperoksitleri ve peroksitleri olugturur.

] . Basamak

2. Basamak

OO

I £.H

3. Basamak (3a) — c— OR' + — C— OR

Bir hidroperoksit

484 Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

veya

OO- OR' ► R'O— C— OO — C— OR'

3. Basamak (3b) — C— OR' + — C

\ Bir peroksit

Uzun sure havayla temas (§i§enin ttst kismindaki hava yeterlidir) sonucu olusan ve
biriken hidroperoksiller ve peroksitler tehlikeli patlaytcilardir. Bu bilesikler, eterli eo-
zelliler hemen hemen kuruluga kadar damitildiklannda herhangi bir uyan vermeksizin
patlarlar. Eterler ekstraksiyon islemlcrinde 50k kullamldiklanndan, eterli cozeltiler da-
mitilmadan once peroksit varhgi arastinlmah ve eger varsa bozunmasi saglanmahdir.
(Qalismadan once laboratuar kilavuzlanni inceleyiniz).

Dietil eter ilk kez 1842'de C.W. Long of Jefferson tarafmdan Georgia'da cerrahi
anestetik olarak kullamlmistir, Ancak Long bu cahsmayi yayinlamamistir. Kisa bir su-
re sonra bu bilesigin cerrahide kullanimi J. C. Warren tarafmdan Massachusetts Gene-
ral Hospital'da (Boston) basjatilmistir.

En gozde modem anastetik halotandir (CF,CHBrCl). Halotan. dietil eterin aksine ya-
nici degildir.

I 1.4 Alkollerin Alkenlerden Sentezj

Bit alkol sentez yontemi olan alkenlerin asit- katalizli hidrasyonunu daha once ince-
lemiijtik (Altbolum 8.5). As,agida bu yontemi kisaca ozetledikten sonra, iki ek yontemi
daha inceleyecegiz, Altbolum 11.5 ve 11.7'de bu iki yontemi aynntdi olarak ele alaca-
giz.

1. Alkenlerin Asit-Katalizli Hidrasyonu Altbolum 8.5'te de inceledigimiz gibi. al-
kenlere bir asit katalizoriin varhginda su katihr. Katilma. Markovnikov kuralim
izler. Buna gore, etene su katilmasi hang, tepkime ikincil ve iiciinciil alkolleri olu§-
turur. Tepkime tersinirdir ve bir alkenin hidrasyonuna iliskin mekanizma, bir alko-
liin dehidrasyonundakinin tersidir.

\ / I / +H,0 I I I I

C=C +HA^=t— C— C +a- <=^=t — C C— +A- «=* — C— C— + HA

/ \ I A -»/> I I

H H ^Ov. H : Q^

H H H

Aiken Alkol

Qogu kez cevrilme olmasi nedeniyle, alkenlerin asit-katalizli hidrasyonu, bir
laboratuvar yontemi olarak fazla yararli ve kullamsli degildir. [Hatirlalma: Cev-
rilme oldugunda. daha az kararh bir karbokatyon daha kararli bir karbokatyona
(hidriir veya alkaniir kaymasiyla) doniis,ebilir|.

Problem 11.4 ^" A§agidaki alkenleren asit-katalizli su katilmasindan hangi uriinler ohisur?

(a) Eten (c) 2-Metilpropen

(b) Propen (d) 2-Metil- 1 -buten

Problem I 1 .5 ^ 3,3-Dimetil-l-biitenin sulu siilfiirik asitle tepkimeye sokulmasi, 3,3-dimelil-2-buta-
nol eldesi icin basanh bir yontem degildir; ^unkii izomerik bile§ik ana tiriin olarak
olu§ur. Bu izomerik bilesik nedir ve nasil olu^ur?

] .5 Oksiciva Katilmast-Civa Ayriimasi Tekimesiyle Alkenlerden AlkoUerin Eldesi 485

§imdi diger iki yontemi inceleyecegiz.

2. Oksiciva katilmasi - Civa ayriimasi Oksiciva katilmasi - civa ayrtlmasi olarak
bilinen tepkime dizisi (Altboliim I 1.5). -H ve -OH'nin Markovnikov katilmasi
nedeniyle. asit katalizli su katilmasim Lamamlayan ilave bir yontemdir; bu tepki-
mede cevrilme meydana gelmez.

3. Hidroborasyon - Yiikseltgeme Hidroborasyon - yiikseltgeme (Altboliim 11.7)
olarak bilinen diger bir tepkime dizisi daha onceki iki yontemi tamamlar; ciinkii bu
yontem,
tepkime -H ve -OH'nin sin katilmasiyla sonuclanir

H ve -OH'nin bir alkene anti Markovnikov tarzi katilmasim saglar. Bu

I L5 OKSicivA Katilmasi - Civa Ayrilmasi
tepkjmesiyle alkenlerden
Alkollerjn Eldesi

Alkenlerden alkolleri elde etmek icin kullanilan yararh bir laboratuvar yontemi oksici-
va katilmasi - civa ayriimasi olarak bilinen iki basamakh bir ytintemdir.

Alkenler, THF ve su kansimi icerisinde civa(II) asetatla lepkimeye sokuldugunda
(hidroksialkil)civa bilesiklerini verirler. Bu (hidroksialkil)civa bilesjkleri sodyum bor-
hidriirle alkollere indirgenebilir:

I. Basamak: Oksiciva katilmasi

O \ O

I II THF II II

C=C + H 2 + HgVoCCH,/, ► — C— C— O + CH 3 COH

HO Hg— OCCH 3

2. Basamak: Civa ayriimasi

— C— C — O +OH- + NaBH_,

I I 1

HO Hg— OCCH,

O
^C— C— + Hg + CH3CO-
HO H

Civa bilesjkleri son derece teh-
likelidir. Civa ve bilefiklerinin
katildigi bir tepkimeyi uygula-
madan once bu bilesjklerin
kullamli§i ve zararsiz hale do-
niisliirijlii|) atilmasi konusun-
da bilgi sahibi olmabsmiz.

Birinci basamakta, oksiciva katilmasmda, su ve civa(II) asetat ikili baga katihr: ikin-
ci basamakta, civa ayrilmasindaysa sodyum borhidriir. asetoksiciva grubunu indirger
ve bu gi'up hidrojenle yer degi§tirir. (Asetat grubu, cogu kez — OAc olarak kisaltihr.)

Her iki basamak aym tepkime kabinda uygulanabilir ve her iki tepkime de oda si-
cakliginda ya da daha du§iik sicakhklarda 50k hizli gerceklesir. Birinci basamak-oksiciva
katilmasi-geneUikle 20 s ile 10 dakika icerisinde tamamlamr. Tkinci basamak-civa ay-
riimasi— ise normalde 1 saatten daha kisa siirer. Toplam tepkime sonunda, genelliklc
%90'in iizerinde bir verimle alkol olusur.

Oksiciva katilmasi-civa ayriimasi tepkimesi, biiyuk olciide yer secicidir, Suyun -H
ve -OH'sinin katdma yonelimleri Markovnikov kuraliyla uyumludur. H , daha faz-
la sayida hidrojen atomu iceren ikili bag karbon atom una baglanir.

H

H H

H

H

\ /
C=C

/ \

(1) Hg(OAc),/THF-II,0 1

— — ^-►R— C-

(2) NaBH 4 ,OH"

-C

1

R H

+

HO

H

Oksiciva katilmasi-civa
ayrdmasi tepkimesinin
yer sec,iciligi

HO— H

486 Bolilm 1 1 / AJkoUer ve Eterler

Asagida bazi flzel dmekler verilmi§tir.

Hg(OAc) 2

CH 3 (CH,) 2 CH=CH 2

Oksiciva katilmasi - civa
ayrilmasi, hidriir veya al-
kaniir ee vrilmesine egilimli
degildir.

THF-H,0
(15 s)

► CH 3 (CH 2 ) 2 CH— CH,

OH HgOAc

NaBH 4

OH~

(1 saa!)

1-Penten

> CH 3 (CH 2 ) 2 CHCH 3 + Hg

OH
2-Pentanol

(%93)

H 3 C OH

THF-H,0 \ / „

(20 s) V ' H

H,C OH

NaBH.

*#•

OH-
(6 dakika)

+ Hg

1-Metilsiklo-
penten

1-Metilsiklo-
pentanol

Oksiciva katilmasi-civa ayrilmasi tepkimesinde karbon iskeletinin cevrilmesi 50k na-
dir meydana gelir. Asagida verilen 3,3-dimetil-l-biitenin oksiciva katilmasi-civa ayril-
masi tepkimesi bu gercegi ortaya koyan ^arpici bir ornektir.

CH,

CH,

CH 3 C-CH=CH, "'"^/THF^O , CH ^.

(2) NaBH.. OH"

CHCH,

CH 3

3,3-Dimetil-l-
biiten

CH 3 OH

3,3-Dimetil-2-
biitanol

(%94)

Uriin kansimmin gaz kromatografisiyle yapilan analizinde hig 2,3-dimetil-2-biitanol var-
ligi belirlenememi§tir. Bunun aksine, 3,3-dimetil-l-biitenin asit katalizli hidrasyonunu-
nun ana uriinii, 2,3-dimetil-2-butanoIdiir (Altboliim 8.5).

Tepkimenin oksiciva katilmasi kisminda katilmamn yonelimini gosteren ve ayni za-
manda cevrilmenin meydana gelmeyisini aciklayan mekanizma asagida gosterilmistir.
Bu mekanizmaya gore, HgOAc daha az siibstitiie ikili bag karbonuna (yani, daha fazla
sayida hidrojen i^eren karbon atomuna) atak yapmaktadir. Mekanizma, bir ornek ola-
rak 3,3-dimetil-l-biiten kullamlarak aciklanmi§tir:

Tepkime Icin Bir Mekanizma

Oksiciva katilmasi

+
l.Basamak Hg(OAe) 2 *=£HgOAc + OAc"

Civa(II) asetat ayrisarak, bir HgOAc iyonu ve bir asetat iyonu oluslurur.
CH, CH 3

2. Basamak H,C— C— CH^=CH, + HgOAc ► H 3 C— C— CH— CH 2

CH,

CH 3

HgOAc

3,3-Dimetil-l-biiten Civa-kopriilii karbokatyon

+
riektrnfilik HgOAc iyonu. alkenden bir elektron cil'li alarak bir koprulii karbokalvon

oluslurur. Bu karbokatyonda pozitif viik, 2° karbon atomu ve civa atomu arasinda

pavlasjlnusf ir. Karbon atomu iizerindeki yiik. katilmanin Markovnikov yonelimi icin

yeterli buyuklukle olmasina kar$m bir cevrilme icin yeledi biiyiikliikte degildir.

T 1 .5 Oksiciva Katilmasi-Civa Aynlmasi Tepkimesiyle Alkenlerden Alkollerin 487

H

CH 3 yS ^ : 0~H B n =0-H

3.Basamak H 3 C— C— CH— CH, — ► H,C— C— CH— CH,

CH 3 \^ HgOAc H 3 C HgOAc

K rsrin pozitif yuklu karbon atom una bir su molckiiiu atak yapar.

H

II II

4.Basamak H,C— C— CH— CH, — ► H 3 C— C— CH— CH, + H— 6— H

II I I ■

H 3 C HgOAc H 3 C HgOAc H

(Hidroksialkil)civa
bile§igi
Bir asit-baz tepkimesinde proton, diger su molekiiliine veya asetat iyonuna aktanlir,
Bu basamakta IhidroksialkiDciva bilesigi olusur.

Hesaplamalar, bu tepkimede meydana gelen civa kopriilii karbokatyonlarda pozitif
yiikiin biiyiik olciide civa iizerinde toplanmis, oldugunu ortaya koymu§tur. Pozitif yiikiin
cok az kismi daha fazla siibstitQe olmu| karbon atomu iizerinde bulunur. Bu yuk dagi-
liini, Markovnikov katilmasmi aciklamak icin yeterli olmasina ragmen pozitif yuk ta§i-
yan karbokatyonlarda meydana gelen hizli karbon iskeleti cevrilmeleri i^in kuciiktur.

Asetoksiciva grubunun hidrojenle yer degis,tirme mekanizmasi iyj bilinmemektedir.
Radikal olu§umu iizerinden yiiriiyor olabilir.

Uygun bir alkenden ba§layarak, a§agidaki alkollerin oksiciva katilmasi-civa aynl- < Problem 11.6

masi tepkimesiyle sentezinin turn basamaklanni gosteriniz.

(a) fer-ButilalkoI (b) fzopropil alkol (c) 2-Metil-2-biitanol

Birafken; bir alkol (ROHJ icerenTHF'de civa(II) trifloroasetatlatepkimeye sokuldu-

gunda, bir (alkoksialkil)civabile§igi meydana gelir. Bu urun NaBH^OHile etkile§- < Problem 11.7

tirildiginde bir eter olusur. Toplam siirec coziicii ve civa katilmasi (sohomerkurasyon)
- civa aynlmasi (demerkiirasyon) olarak adlandinhr.

\ / Hg(Q-,CCF,),/THF-ROH ^

/ \ coziicii ve civa kanlmasi

Aiken

(a) Bu eter sentezinin coziicii ve civa katilmasi basamaginin olasi mekanizmasim acik-
layiniz. (b) Coziicii ve civa katilmasi - civa aynlmasi iglemini, /er-biitii metil eter elde
etmek icin nasil uygulayacagintzi gosteriniz.

RO

RO

1
— C^C—

1 1

NaflH., OH"

— — " ► — c — C

civa aynlmasi

HgOjCCE,

H

(Alkoksialkil)civa(II)
trifloroasetat

Eter

488

Boliim 11 / Alkoller ve Eterler

Brown'in hidroborasyonu
bulu§u, oniin 1979 Nobel
Oduliinii bir ba§kasiyla or-
tak olarak kazanmasini
sagladi.

I 1.6 HiDROBORASYON: ORGANOBORANLARIN
SENTEZi

Bir alkene hidrojen-bor bagi. iceren bir bilegigin H-

B (bor hidriir olarak adlan-

dirihr) katilmasi, cok yararh bazi sentetik i§lemlerin basjangic noktasidir. Hidroboras-
yon olarak bilinen bu katilma Herbest C. Brown (Purdue Universitesi) tarafindan bu-
lunmu§tur. Hidroborasyon, en basit olaTak asagidaki gibi gostcrilebilir.

\ /

C=C
/ \

H— B

/
\

hidroborasyon

I I

Aiken

Bor
hidriir

Organoboran

Hidroborasyon, diboran olarak adlandinlan bor hidriir (B,H r J ile yapilabilir. Dibo-
ranin THF'deki cozeltisinin kullanilmasi 50k daha uygundur. Diboran. THF'de coziil-
dugiinde, her B 2 H t , molekiilii ayrifarak, BH, (boran denir) ile THF arasmdaki
kompleksin iki molektiliinu olusturur.

B 2 H 6 + 2

Diboran

Q

THF

BH 3 bir Lewis asididir (ciinkii borun

degerlik kabugunda yatmzca alti elektron

bulunmaktadir) ve THF'deki

oksijen atomunun bir elektrun

THF = BH, ? iftinialir.

THF:BH, kompleksi iceren cozeltiler, ticari olarak elde edilebilirler. Hidroborasyon tep-
kimeleri, genellikle eterler icerisinde yapilir; bu amacla etil eter (C,H 5 ) 3 veya "dig-
lim" [(CH,OCHX!H 2 ) 2 0. c//etilen g/j'kol dimetileter] gibi molekiil kiitlesi daha yiiksek
eterler kullamhr.

Diboran ve alkil boran tarui gok dikkatli kullantlmalart gerekir, qiinkii bu bile-
sikler havada kendi kendilerine tutu§urlar (yepl bir alevle). TUF:BH 3 fozelti-
sinin kendiligindeii yanma egilimi nispeten daha diisiiktiir: fakat yitie de soy bir
atmosferde ve dikkatli kullamlmahdir.

Hidroborasyonun konuin

kimvasi

I I.6A Hidroborasyonun Mekanizmasi

Propen gibi bir 1-alken, THF:BH t kompleksi iceren bir cozeltiyle etkilesjtirildigindc bor
hidriir, tic alken molekuliiniin ikili bagma katilarak bir irialk.il boran olu§turur.

Daha cok siibstitiie

Daha az siibstitiie

~V V CH,CH=CH,

CH 3 CH=CH, ► CH3CHCH-,— BH, ■-+ (CH,CH 2 CH,) 2 BH

H— BH,

H

CH 3 CH=CH\

(CH 3 CH 2 CH,)3B
Tripropilboran

Her katdma basamagmda bor atomu, daha az. siibstitiie ikili bag karbon atomuna bag-
lamr ve bor atomundan bir hidrojen atomu, diger ikili bag karbonuna aktanlir. Bu ne-
denle, hidroborasyon yer secici ve anti-Markovnikov tiirii bir katilma tepkimesidir

1 1.6 Hidroborasyon: Organoboranlann Sentezi 489

(hidrojen atomu, daha az sayida hidrojen atomu igeren karbon atomuna baglamr).

Bor atomunun daha az siibstitiie karbon atomuna baglanma egilimini gbsteren diger
omekler ve baglanma yiizdeleri asagida gosterilmistir.

CH,

Daha az siibstitiie

If

CH,CFL,C — CH-,

-J, \j

%1 %99

CH,

CH,C =

1

%2

Daha az siibstitiie

-CHCH,
%98

Bor atomunun. bu gozlenen daha az siibstitiie ikili bag karbon atomuna baglanmasi, kis-
men sterik etkenlerin sonucudur. Bor i^eren hacimli gTup daha az siibstitiie karbon ato-
muna daha kolay yaklasjr.

BI-I 3 'un ikili baga katilmasina iliskin onerilmis bir mekanizma. ikili bagin n elekt-
ronlarini BH,'iin bos, p orbitaline vermesiyle ba§lar (agagidaki mckanizmaya bakiniz).
Bundan sonraki basamakta bu kompleks. bor atomunun, ikili bagin daha az siibstitiie ol-
mus, karbon atomuna ve bir hidrojen atomunun diger karbon atomuna kismen bagh bu-
lundugu dort merkezli bir gecis, hali Lizerinden gecerek katdma uriinline doniisiir. Bu
geci§ halinde oldugu gibi. elektronlar ikili bagin daha fazla siibstitiie karbon atomundan
bor atomuna dogru kayar. Bu durum, daha fazla siibstitiie karbon atotnuiui kism? pozi-
tif yiiktii duruma getirir ve bu karbon atomu elektron veren bir alkil grubu tasidigi icin,
pozitifyiiku daha iyi banndirabilir. Bu nedenle, hem elektronik hem de sterik etkiler
katilmanin anti Markovnikov yonelimini destekler.

Tepkime igin Bir Mekanizma

Hidroborasyon

H,C ";,

H*

H.

+

I
H

>H

,H,0.

'H

H<

C ==C\

>H

'H

H

H-

H

B'

H,C'*>

.,*H

: H

H

-y-

H

H

H

— kompleksi

Dort-merkezli
ge<;i§ hali

Katilina bir baslangn,- it kompleksi olusuinuyla ger^eklesir; bu kompleks, bar atomunun

daha az siibstitiie karbon atomuna katsldigi dort merkezli gef i; haline doniisiir. Ge; i§

halindeki kcsik cfcgili baglar, kismen olusmus ve kismen kinlmis baglan gostermektedir.

H,C,

H

C— C

*H

H H

Gecjs hali, bir alkil borana doniisiir. Alkil boramn diger B-H baglan, benzer katllmalara
ugrayabilir ve sniuiiiiUi trialkilboran meydana gelir.

490 Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

A

I I.6B Hidroborasyonun Stereokimyasi

Hidroborasyonun geci§ hali, bor atomu ve hidrojen atomunun, ikili bagin ayni tarafin-
Hidroborasyonun dan kaulmasim gerektirir (daha once verilen mekanizmayi tekrar inceleyiniz), Bu ne-

stereokimyasi denle katilma, bir sin katdmadir.

c=c " sin katilma > *»* ^Z*

/ H B —

H— B /

\

1-Metilsiklopentenin hidroborasyonunda sin katdmanm sonuclanm gorebiliriz:

CH 3

., , sin katilma fc / ,„ V/

LH] — — — — - — r <k H J\ + enantiyomer

H

E§ olasilikli enantiyomer olusumu, bor hidriiriin, 1 -metilsiklopentene iist taraftan katii-
masinin sonucudur.

Problem 11.8 ^ Uygun bir alkenden basjayarak, (a) tribiitilboran (b) triizobiitilboran ve (c) tn-sek-
biitilboran sentezini ac,iklayimz; (d) 1-Metilsikloheksenin hidroborasyonunun ste-
reokimyasini gosteriniz.

Problem 11.9 > 2-Metil-2-biiten gibi sterik engelli bir alken, THF:BH, ile etkilestirildiginde, bir tri-
alkilboran yerine bir dialkilboran meydana gelir. Eger iki mol 2-meti]-2-biiten 1 mol
BH 3 'e katilirsa "disiamilboran" olarak da bilinen bir iiriin olusur. Yapisini goste-
riniz. Disiamilboran, sterik engelli boranlann gerekli oldugu sentezlerde yararh bir
reaktiftir. ("Di-.sekonder-/zo-awf7"den gelen "disiamil" adi hi^ sistematik olmayan
ve kabui gbrmeyen bir addir. "Ami]" adi, be§ karbonlu alkil grubunun eski yaygin
adidir.)

i 1.7 hidroborasyon-yukseltgemeyle
Alkenlerden Alkollerin EldesI

Suyun kisimlarinin ikili baga katilmasi, laboratuvarda diboran veya THF:BH 3 kullani-
Iarak da gercekle§tirilebilir. Suyun katilmasi dogmdan degil, ardarda iki tepkimeyle mey-
dana gelir. Birincisi boramn ikili baga katilmasi, yani hidroborasyon; ikincisi,
organoboran ara urimuntin bir alkol ve borik aside yiikseltgenmesi ve hidrolizidir. Bu
basamaklan, propenin hidroborasyon-yiikseltgeme tepkimesiyle gosterebiliriz.

3 CH 3 CH=CH 2 im - aii \ (CH 3 CH 2 CH 2 ) 3 B -^ ► 3 CH,CH 2 CH 2 OH

Propen Tripropilboran Propil alkol

Hidroborasyon Yukseltgeme

11.7 Hidroborasyon-Yiikseltgemeyle Alkenlerden Alkollerin Eldesi 491

Hidroborasyon basamaginda olu§an alkilboranlar genellikle izole edilmezler. Bun-
lar ayni tepkime kabinda, sulu baz icerisindeki hidrojen peroksidin ilavesiyle yiikselt-
genir ve alkollere hidrolizlenirler.

R,B

•► 3 R— OH + Na,BQ,

3 NaOH, 25°C
yiikseltgeme

Yiikseltgenme basamagmin mekanizmasi, bir hidroperoksit (HOO) iyonunun, elekt-
ron eksikligi olan bor atomuna katilmasiyla ba§lar.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Trial kilboranlar in Yiikseltgenmesi

R

t

R— B -HO— O— H-

\ " "

R

Trialkil- Hidroperoksit
boran iyomi

-I „ Pi..
R— B— 0— O— H

R

B— O— R + =0— H

R

Kararsiz ara iiriin

Borat esteri

Bor alomu. hidruperuksit iyonunun-

dan bir eleklron <;ifti alarak kararsiz

bir ara iiriin olusturur.

Bir hidroksit iyonu aynlirken bir alkil grubu. bordan
komsu oksijen atumuna goc eder.

AMI gogii, alkil grubunun konfigiirasyonu korunarak gergekle§ir. Bu iki basamagin
tekrarlanmasi, alkil gruplannin tamaminin oksijene baglanmasina kadar siirer. Bunun
sonunda bir ester olan tiralkil borat, B(OR) 3 olu§ur. Bu ester, daha sonra bazik hidroli-
ze ugrayarak, iic molekiil alkol ve bir borat iyonu olu§turur.

B«)R) 3 + 3 OH

H,o

+ 3 ROH + BO., J -

Hidroborasyon tepkimeleri yer segici oldugundan, hidroborasyon-yiikseltgeme tep-
kimesinin net sonucu, suvun anti Markovnikov katilmasidir. Sonuc olarak, hidrobo-
rasyon-yiikseltgeme: alkenlerin asit katalizli hidrasyonu ya da oksiciva katdmasi-civa
ayrilmasi tepkime leriyle elde edilemeyen alkollerin elde edilmesi iqin bir yontem sag-
lar. Ornegin, 1- heksenin asit katalizli hidrasyonu (veya oksiciva katilmasi-civa aynl-
masi tepkimesi) 2-heksanolu verir.

Hidroborasyon -
yiikseltgemenin
koniini kimyasi

CH 3 CH,CH,CH 2 CH=CH 2

h 3 o + ,h,o

*■ CH 3 CH 2 CH,CH,CHCH 3

OH
1-Heksen 2-Heksanol

Hidroborasyon-yiikseltgemeyle bunun tersi bir iiriin, 1-heksanol elde edilir.

{ 1 \ TT-TR T-fH

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH=CH 2 „/„„',„/ » CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH

(2) H 2 Oi,OH

1-Heksen

1-Heksanol (%90\)

492

Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Diger hidroborasyon-yiikseltgeme tepkimelerinin ornekleri asagida verilmistir:
CH, CH,

(1) THF:BH,

CH,— C=CHCH, '—*■ CH,-C-CHCH,

■ (2) HjOj.OH -

H ()H

2-Metil-2-biiten 3-Metil-2-biitanol (%59)

^CH,

1 -Metilsiklopenten

(1) THF-BH,

(2) H,0,. OH"

H
HO

+ enantiyomer

ft-ans-2-Metilsiklopentanol ( %86)

Hidroborasyon-yukseltge-
menin toplam stereokim-
vasi

I 1. 7 A Organoboranlann Yukseltgenmesinin Stereokimyasi

Alkollerin hidroborasyon-yiikseltgeme sentezinin yiikseltgenme basamagi, konfigiiras-
yonun komnmasiyla yitrudiigunden boratomunun yerine gegen hidroksil griibu, orga-
noboratt bileqigindeki bor atomunun bltlundugu konuma geger. Iki basamagin
(hidvoborasyon ve yiikseltgeme) net sonucu. H-ve-OH'nin sin katilmasidir. 1 -Metilsik-
lopentenin bidroborasyon-yiikseltgenmesini (§ekil 11.1) inceledigimizde bunu gorebili-
riz.

Problem 11.10 ► Uygun bir alkenle baslayarak asagidaki alkolleri. hidroborasyon-yiikseltgeme tep-

kimesiyle nasil elde edeceginizi gosteriniz.

(a) 1-Pentanol

(b) 2-Metil-l-pentanol

(c) 3-Metil-2-pentanol

(d) 2-Metil-3-pentanol

(e) rran.y-2-Metilsiklobiitanol

CH 3 + BH a

+ enantiyomer Hidroborasyon

B-

H,0 2 , OH"

CH

bor gmbu yer degi§lirir

konfigiirasyonu
korunur

3 + enantiyomer Yiikseltgeme

HO

frarcs-2-Metilsiklopentanol

Sekil I I . I 1-Metilsiklopentenin hidroborasyon-yiikseltgeme tepkimesi. Ilk basamak, bo-
ranin sin katilmasidir. (Bu gosterimde, bor ve hidrojenin, 1-metil-siklopentenin alt tarafin-
dan girigleri gosterilmistir. Tepkime, es.it hizla list taraftan da meydana gelerek enantiyomeri
olujturur.) Itrinti tepkimede bor atoniu, konfigiirasyon korunarak hidroksil grubuyla yer
degi|tirir. llriin bir trans bilesiktir (i?-anA-2-metilsikloheksanol) ve toplam sonuQ, -H ve
-OH'nin sin katilmasidir.

11.8 Alkollerin Tepkimeteri 493

I I.7B Organoboranlarm Protonlanmasi

Bir organoboranin asetik asitle lsitilmasi, karbon-bor bagimn a§agidaki gibi boltinme-
sine neden olur.

R _ B _ ^co^ + ch.C-O^B 7

ISI - II \

O
Organoboran Alkan

Bu tepkimedc de konfigiirasyon korunur. Hidrojen. organoborandaki borla, borun bu-
lundugu konumda ycr degistirir. Bundan dolayi tepkimenin stereokimyasi, organobo-
ranlarm yiikseltgenmesindeki gibidir ve doteryum ya da trityumun ozel bir yoldan
sokulmasi acisindan 50k yararh olabilir.

Gerekli herhangi bir alkenden (veya sikloalkenden) baslayarak ve elinizde ddteryo- *< Problem 11,11
asetik asit (CH 3 C0 2 D) bulundugunu varsayarak, a§agidaki doteryumla isaretlenmis.
bilesiklerin sentezlerini tasarlayiniz.

(a) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 D (b) (CH 3 ) 2 CHCHDCH 3 (c) O^ (+ enantiyomer)

(d) Yine elinizde THF:BD 3 ve CH,C0 2 T bulundugunu varsayarak a^agidaki bile-
§ik icin bir sentez oneriniz.

D

/^^ / (+ enantiyomer)

H

I 1.8 ALKOLLERJN TEPKIMELERi

Alkol fonksiyonel grubundaki elektron dagihmrnin ve bu dagihrmn etkinligi nasil etki-
lediginin incelenmesi, alkollerin tepkimelerini anlamamiza yardimci olacaktir. Bir al-
koliin oksijen atomu, hem C-0 bagini hem de O-H bagini polarlastmr.

°-H

^fl A

Bir alkol fonksiyonel grubu Metanolun bir elektrostatik potansiyel haritasi

O-H bagimn polarlanmasi, karbon atomunu kismen pozitif yapar ve alkollerin neden
zayif asitler olduklarmi aciklar (Altboliim 11.9). C — O bagimn polarlanmasi ise kar-
bon atomunu kismen pozitif yapar. Eger OH- kuvvetli bir baz ve dolayisiyla zor ayn-
lan bir grup olmasaydi. bu durum, karbon atomunu niikleofilik ataklara karsi duyarli
yapardi.

494

Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Oksijen atomu iizerindeki elektron ciftleri, oksijeni hem bazik ve hem de niikleofi-
lik yapar. Kuvvetli asitlerin varligmda alkoller baz olarak etkirler ve asagida goriildii-
gii gibi proton ahrlar.

H

— C— O — H +

5 s *
H— A

■— C O^H + A"

Alko]

Kuvvetli asit

Protonlasmi§
alkol

Alkollerin protonlanmasi, zor aynlan bir grubu (OH-) kolay aynlabilen bir gruba (H 2 0)
donii§turur. Bu durum, karbon atomunu da daha pozitif hale getirir (fiinkii — OH 2 + ,
-OH'den daha fazla elektron cekicidir) ve bu nedenle, niikleofilik ataga kargi daha du-
yarli olur. §imdi yer degi§tirme tepkimeleri mumkun hale gelmistir (alkoliin sinifina bag-
h olarak, S N 2 veya S N 1, Altboliim 1 1.13).

Nu

H , H

-^Vh^Nu-C- + :()-H

("izelge 1 1.

3 Bazi Zayif

Asitlerin pK a

Degerleri

Asit

P K a

CH,OH

15,5

H 2

15,74

CH 3 CH 2 OH

15,9

(CH 3 ) 3 COH

18,0

^

Hatirlatma: Bir asidin
konjuge bazim kararli
kilan herhangi bir
el ken. asitligi arttinr.

Protonlannus
alkol

Alkoller niikleofil olduklanndan, protonlanmis. alkollerle de tepkimeye girebilirler, Bu,
Altboliim 11.15'te de inceleycegimiz gibi, eterlerin sentezinde onemli bir basamaktir.

H H

R— 0= + — C — O^H^^R— O^C— -I- :0— H

H H

Protonlasmis
eter

Yeterince yiiksek sicakliklarda ve guclu bir niikleofilin olmadigi durumlarda proton-
lanmis alkoller, alkollerin dehidrasyon tepkimelerinde oldugu gibi (Altboliim 7.7) El
ve E2 tepkimeleri verebilirler.

Alkoller, PBr 3 ve S0C1 2 tie de tepkimeye girerek alkil bromiir ve alkil kloriirleri olus-
tururlar. Altboliim 1 1.14'te de goriilecegi gibi, bu tepkimeler ortaklajdmami^ elektron-
lan olan ve niikleofil olarak davranan alkoller tarafindan baslatihr.

I 1.9 Alkollerin Asit Olarak Davranisi

Beklenildigi gibi; alkollerin asitligi suyun asitligiyle karsdastinlabilir diizeydedir. Me-
tanol sudan (p^ = 15,7) 50k az daha kuvvetli asittir; ancak alkollerin cogu sudan daha
zayif asittir. Bazi alkollerin pK a degerleri £izelge 11.3'te verilmistir.

ter-Bilt]\ alkol gibi sterik engelli alkollerin daha diisiik asitligi, sanlma etkilerinden
ileri gelir. Sterik engelsiz alkollerin olmasi durumunda, alkol kuvvetli baza proton
verdiginde olusan alkoksit iyonunun negatif oksijeni su molekulleri tarafindan sanlabi-
lir, Bu sardma, alkoksit iyonunu kararli kdar ve alkoliin asitligini arttinr.

H H

R-

O— H =0

■H «-

R — O:

+ H— O— H

Alkol

Alkoksit iyonu
(sanlma ile kararli kilinir)

11.10 Alkollerin Mesilatlara ve Tasilatlara Doniijtiirulmesi 495

Alkoliin R — grubu hacimli ise, alkoksit iyonunun sanlmasi engellenir ve alkoksit iyo-
nu etkin bir sekilde kararli halde tutulamaz. Bu nedenle bu alkol daha zayif asit olur.

Ancak Him alkoller, uc alkinlerden cok daha kuvvetli asittir. Alkoller; hidrojen, amon-
yak ve alkanlardan da 90k 50k daha kuvvetli asittir (Cizelge 3.1'e bakiniz).

Bagil asitlik

H,0 > ROH > RC^CH > H, > NH, > RH

Bir alkoliin konjuge bazi bir alkoksit iyonudur. Sodyum ve potasyum alkoksitler,
alkollerin metalik sodyum veya potasyumla ya da metal hidrurlerle etkilestirilmesiyle
elde edilebilirler (Altbolum 6.16B). Alkollerin cogu sudan daha zayif asit olduklann-
dan, alkoksit iyonlannin pek cogu, hidroksit iyonundan daha kuvvetli bazdir.

Bagil bazhk

R > NH 2 > H > RC^C > RO" > HO"

A§agida verilen bilesjklerin cozeltilerine etanol katildiginda meydana gelebilecek "< Problem 11.12
(eger olursa) asit-baz tepkimelerinin egitliklertni yazmiz. Her tepkimedeki kuvvetli
asit ve kuvvetli bazi isaretleyiniz. (a) Sodyum amit (b) Sodyum etiniir ve (c) Sod-
yum asetat (Cizelge 3.1*i inceleyiniz).

Sodyum ve potasyum alkoksitler, cogu zaman organik sentezlerde baz olarak kulla-
nihrlar (Altboliim 6.16B). Bir organik tepkime uygulamrken, hidroksit iyonundan daha
kuvvetli bir baz gerektiginde, ancak amit iyonu veya bir alkanm anyonu gibi 50k daha
kuvvetli bazlar gerekmedikce, etoksit veya ter-btitoksit gibi alkoksitleri kullamnz. Eger
bir tepkimede su yerine alkol coziicu olarak kullanilacaksa (coztiniirluk nedeniyle), baz
olarak alkoksit iyonlari kullanihr.

11.10 Alkollerin Mesjlatlara ve Tosilatlara

D6NU§TURULMESi

Alkoller siilfonil klortirlerle tepkimeye girerek siilfonatlar adi verilen esterleri olustu-
rurlar. Ornegin, etanol metansulfonil klorurle tepkimeye girerek etil metansiilfonati ve
p-toluenstilfonil kloriirle, etil p-toluensulfonati olu§turur. Bu tepkimelerde, alkoliin
C — O bagi degil, O — H bagi kirihr [Alkol kiral ise konfigurasyon degi§mesi olmaz (bkz.
Altbolum 11.11)].

O

O

baz

CHjS— CI + H— OCHXH, , u ,.„ > CH,S— ()CH,CH,

O

Etanol Etil metansiilfonat

(etil mesilat)

o

o

Metansulfonil
kloriir

O

CH^())— S— CI + H — OCH^H, baz > CH -V()\— s— OCH,CH,

• XS-V <-hcd ^" 3 v~-y

o

P-Toluensiiltonil
kloriir

Etanol

Etil p-toluensiilfonat
(etil tosilat)

^

Altbolum 11.11'de
goriilecegi gibi, bir siil-
fonat ester olii.sumii, bir
alkoliin hidroksit
grubunu bir ayrrlan
gruba doniisturmede
yararhdir.

496

Boitim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Tepkimenin izledigi mekanizma (bir ornek olarak metansiilfonil klorur kullamldi-
ginda) alkol tin C — O baginin kmlmadigi gerc-egini aciklar.

: Tepkime i^in Bir Mekanizma

Bir Alkolun Alkil Metanslilfonata D6nu§umii

Me— S CI + H— O— R ►

Me— S— +

■/ \ \
O V^CI H

()

Metansulfonil Alkol

kloriir
\lkot oksi.jeni, siillonil klorurun kiikurt Ara iiriin bir

atomuna atak yapar. kloriir iyonu kaybeder.

O

Me— S— 6 +

II *>
O

R

H

n

o

II ..

Me— S— O— R + HB

O

(birbaz) Alkil metanstilfonat

Bir protonun ayrdmasiyla mini oluftir

Problem 11.13 > Bir izotopla isaretlenmis bir alkol kullanarak, alkil siili'onat olusumunda alkoliin

C — O bagman bolunmedigini gosteren bir deney bneriniz.

Siilfonil klorurler, genellikle siilfonik asitlerin fosfoT pentakloriirle etkilestirilmesiy-
le elde edilirler. (Sulfonik asitlerin sentezini 15. Boliimde inceleyecegiz.)

OH + PCI;

CI + POCI, + HCI

p-Toluensiilfonik
asit

p-Toluensulfonil klorur

(tosil kloriir)

Metansulfonil klorur ve p-toluensiilfonilkloriir cok sik kullanildiklanndan, organik
kimyacilar bunlarm gercekten uzun olan adlanm, sirasiyla, "rnesil klorur" ve "tosil
klorur" olarak krsaltirlar. Yine metansulfonil grubuna cogu zaman "mesil" grubu ve
p-toluensulfonil grubuna "tosil" grubu denir. Metansiilfonatlar "mesilatlar" ve p-tolu-
ensiilfonatlar "'tosilatlar" olarak adlandmlir.

O

o

CH,— S— veya Ms-

" II
O
Mesil grubu

veyaTs-

O
Tosil grubu

1 t . 1 1 S N 2 Tepkimelerinde Mesilatlar ve Tosilatlar 497

o

O

CH,— S— OR veyaMsOR

CH,-

-S— OR veya TsOR

Bir alkil inesilat

Bir alkil tosilat

Uygun siiifonik asit ve PC1 5 veya uygun siilfonil kloriirlerle baslayarak (a) metil/?- •<, Problem 11.14
tolucnsiilfonat (b) izobiitil metansiilfonat ve (c) ter-biitil metansulfonati nasil elde
edebileceginizi gosteriniz.

11.11 S N 2 TEPKiMELERiNDE MESiLATLAR VE

TOSiLATLAR

Siilfonat iyonlan cok iyi aynlan gruplar olduklanndan alkil sulfonatlar. ntikleofilik yer
degistirme tepkimelerinde substrat olarak 50k sik kullamhrlar.

O O

/""^ PA I II ,

Nu = - +RCH,— O— S — R ► ]%— CH,R + "O— S— R

II ~ II

o

Alkil siilfonat Sulfanat iyonu

(tosilat, mesilat, vb.) (50k zayif baz —

iyi aynlan birgrup)

TriflorometansUlfonai iyonu (CF3SO2O") bilinen aynlan gruplann en iyilerinden biri-
sidir. Alkil triflorornetanstilfonatlar-afbV triflathir olarak adlandmltrlar-niikkofilik yer
degi^iirme tepkimelerinde son derece hizli tepkime verirler. Iyi aynlan grup olan tri-
flatlardan virrilik triflatlar da S N 1 lepkimelerine ugrayarak vinilik katyonlan verirler.

x /OS0 2 CF 3

x C=C x s " lv "" z » ^0=0^ + -OSO z CF3

Vinilik Vinilik Tritlat

triflat katyon iyonu

Alkil sulfonatlar. alkollerle niikleofilik yer degistirme tepkimelerinin uygulanmasi
icin dolayli bir yontem saglarlar. Once alkol. alkil sulfonata donusturuliir ve sonra siil-
fonat. bir niikleofille tepkimeye sokulur. Eger — OH grubunun bagh oldugu karbon ato-

mu bir stereomerkezse, ilk basamak — siilfonat olusumu — konfigurasyon korunarak A" 40 ' hidroksil grubunu
gerceklesir. ciinkii stereomerkeze bagli hiebir bag kmlmaz. Yalmz O — H bagi kinlir, a y" an grup latoae
Ikinci basamak. eger tepkime S N 2 ise. konfigurasyonun dcvrilmesiyle gerceklesir.

doniistiirmek icin bir
vontem

konfigiirasyon R
dcEismez \
1. Basamak „«-•■■ C— Of" I + CI-fTs — ^— ► „, C— O— Ts

— KG rl J

R'

konfigiirasyon /*•

2. Basamak U »^C- ~Ts d J g f r -» Nu C ,„ + "0— Ts

R'

Alkil sulfonatlar (tosilatlar vb.). alkil halojeniirlerin verdigi tiim niikleofilik yer degis-
tirme tepkimelerini verirler.

*

imyasi

Alkil Fosfatlar

Aik,

oiler fosforik asitle tepkimeye girerek alkil fosfatlan olus.tururlar:

O

ROH + HO— P— OH

OH

Fosforik
asit

(-H,0)

* RO— P— OH

r

OH

ROH

<-H 2 0)

Alkil dihidrojen
fosfat

O
II
*■ RO— P— OH
I

OR
Dialkil hidrojen
fosfat

O

ROH

(-H 2 0)

* RO— P— OR
I

OR
Trialkil
fosfat

Fosforik asit esterleri biyokimyasal tepkimelerde onemlidir. Ozellikle onemi olan tri
fosfat esterleridir. Ester grubunun veya bir alkiltrifosfatin anhidrit bagmin hidroliz tep-
kimesi eksotermik olmasina ragmen, sulu cozeltilerde bu tepkimeler 50k yavas. yiiriirler.
pH 7 civannda, bu trifosfatlar negatif yiiklii iyonlar halinde bulunurlar ve bundan do-
layi, niikleofilik ataga fazla duyarli degildhier. Bunun sonucu olarak alkiltrifosfatlar,
canh hiicrenin sulu ortaminda bagil olarak kararh biles, iklerdir.

OOO
II II II

-*■ ROH + HO— P— 0— P— O— P— OH

OH OH OH

O OO

II II II

-> RO— P— OH + HO— P— O— P— OH

I I I

OH OH OH

O

-► RO— P— O— P— OH + HO— P— OH

OH OH OH

Ester bagi

O O

O— P— OH

H,0

Yavaj

OH

Anhidrit
baglan

Diger taraf'tan enzimler, anhidrit baglannin boliinmesiyle enerji saglayan bu trifos-
fat tepkimelerini katalizleyerek hiicTenin diger kimyasal baglan olusturmasma yardim
ederler. Boliim 22'de, adenosin trifosfat (veya ATP) olarak bilinen onemli trifosfati in-
celedigimizde, bu konuda daha fazla bilgi edinecegiz.

Problem 11.15

(a) (/?)-2-BUtanol bir tosilata donusturuldugiinde ve (b) bu tosilat S N 2 yoluyla hid-
roksit iyonuyla tepkimeye girdiginde, (c) cw-4-metilsikloheksanol tosilata donu§tii-
riiliip, bu tosilat LiC! ile (uygun bir coziiciide) tepkimeye sokularak
f ra/ j S _l-kloro-4-metilsikIoheksan olusturuldugunda, oilman uriinlerin konfigiirasyon-
larim belirtiniz. Bu basamaklann stereokimyasini aciklayiniz.

498

1 1.13 Alkollerin Hidrojen Halojenurlerle Tepkimelerinden Alkil Halojenurlerin Elde Edilmesi 499

11.12 alkollerjn alkjl halojenurlere
D6nu§turulmesI

Alkoller, degtsik reaktiflerle tepkimeye girerek, alkil halojeniirleri meydana getirirler.
En 90k kullamlan reaktifler; hidrojen halojeniirler (HC1, HBt veya HI), fosfor tribromur
(PBr 3 ) ve tiyonil kloriirdiir (SOCl 2 ). Bu reaktiflerin kullanili§ina ili§kin ornekler a§agi-
da verilmi§tir. Bu tepkimelerin hepsinde, alkoliin C — O bagi kinhr.

CH 3 CH,

CH 3 — C— OH 4- WGkm * CH 3 — C— CI + H 2

CH, CH 3

(%94)

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH + HBr (der) -r-» CH,CH 2 CH 2 CH 2 Br

sogutacu akinda (%95)

kaynatma

3 (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH + PBr, " I0 4 "^ C > 3 (CH 3 ) 2 CHCH 2 Br + H 3 P0 3

(%55-60)

CH 2 C1

S0 2 + HC1

2 piridin LV_VJ
(bir organik 1^*^

baz) bir tuz olusturur)

OCH, OCH3

(piridinle
bir I

(%91)

11.13 Alkollerin hidrojen Halojenurlerle

Tepkimelerinden Alkil Halojenurlerin
Elde Edjlmesi

Alkoller bir hidrojen halojenilrle tepkimeye girdiklerinde, bir yer degi§tirme meydana
gelerek bir alkil halojeniir ve su olu§ur.

R-i-OH + HX ► R— X + H,0

Hidrojen halojenurlerin etkinlik sirasi HI > HBr > HC1 (HF genellikle etkin degil);
ve alkollerin etkinlik sirasi 3° >2° >1° > metil §eklindedir.

Tepkime asit-kataliilidir. Alkoller, kuvvetli asit olan hidrojen halojenurlerle (HC1,
HBr ve HI) tepkime verir; fakat asidik olmayan NaCl, NaBr ve Nat ile tepkime vermez-
ler. Birincil ve ikincil alkoller, sodyum halojeniir ve sulfiirik asit kan§imiyla tepkime-
ye sokulduklannda, alkil kloriir ve alkil bromiirlere donii^tiirulebilirler.

H1SO4
ROH + NaX — *RX + NaHS0 4 + H 2

I I . I 3 A Alkollerin HX ile Tepkimelerinin Mekanizmalan

ikincil, iiciincul, allilik ve benzilik alkoller belirgin olarak, daha once Altboliim 3.13'te
inceledigimiz, karbokatyon olus,umunu iceren bir mekanizmayla tepkimeye girerler; biz
bunu, protonlanmi!} alkoliin suhstrat olarak davrandigi bir S N J tepkimesi olarak tanim-
layabiliriz. Bu mekanizma, fe;--biitil alkol ve hidroklorik asitin tepkimesiyle tekrar acik-
lanacaktir.

500 Boliim 1 I / Alkoller ve Eterler

Ilk iki basamak, bir alkolun dehidrasyon mekanizmasmdaki basamaklarla aynidir ( Alt-
boliim 7.7). Alkol bir proton alir ve sonra protonlanmis, alkol ayrtsarak bir karbonkat-
yon ve su olusur.

CH, - CH, H

I ''" """^ /* I

1. Basamak CH,— C — O H + H— 6— H *=± CH,— C O— H + =6— H

CH, H CH, H

CH, H CH H

2. Basamak CH,— C-^OMl *^^ ch -d + ■. o- h

CH, CH,

Alkol dehidrasyonu ile bir alkil halojeniirun olusum mekanizmalannin 3. basamak-
lan farklidir. Dehidrasyon mekanizmalannda karbokalyon. El tepkimesiyle bir proton
kaybederek bir alken olusturur. Bir alkil halojeniir olusumunda ise. karbokatyon bir nLik-
lcofille (bir halojeniir iyonu) S N 1 tepkimesi verir.

CH,

Bu iki tepkimenin fakh yuriiyusiinu nasil aciklayabiliriz?

Bir alkolii dehidrasyona ugratacagimizda genellikle tepkimeyi, derisik sQlturik asit ice-
risinde yapanz. Tepkime kansimmdaki niikleofiller yatmz su ve hidrojen siilfat (HS0 4 _ )
iyonudur. Bunlarm her ikisi de giicsiiz niikleofildir ve bunlar genellikle diisiik derisim-
lerdedir. Bu kosullarda, eikinligi yiiksek olan karbokatyon. bir proton kaybederek ken-
disini kararli hale getirir ve bir alkene doniisiir. Net sonuc bir EI tepkimesidir.

Bunun tersi olan tepkimede, yani bir alkenin hidrasyonunda (Allbtiliim 8.5), kar-
bokatyon bir nukleofille, suyla tepkimeye girer. Alken hidrasyonhin. su deri§imi-
nin yiiksek oldugu seyreltik sitlfurik asit iginde yapilir Bazt hallerde karbokatyonlar
HSO~4 iyonu veya siilfiirik asidin kendisiyle de tepkimeye girebil irler. Bu duram-
larda alkil hidrojen siilt'at (R — OSOiOH) olusur.

Bir alkolii. bir alkil halojeniire donustiirurken tepkimeyi hem asil varhgtnda hem de
halojeniir iyonlarr varhginda uygulanz. Halojeniir iyonlan iyi niikleof.il lerdir (sudan cok
daha gliclii nukleoi'illcrdir) ve halojeniir iyonlan yiiksek derisimde var olduklartndan
karbokatyonlarm bliyiik cogunlugu halojeniir iyonunun bir elektron eiflini alarak, ken-
dilerini kararli hale donusttiriirler. Genel sonuc, bir S^l tepkimesidir.

Bu iki tepkime. dehidrasyon ve alkil halojeniir olusumu, niikleofilik yer degistirme
ve aynlma (bkz. Altboliim 6.19) tepkimeleri arasmdaki yartsa baska bir ornek olustu-
rur. Bir alkoliin bir alkil halojeniire dbnusliirulinesi strasinda. cogu kez tepkimeye bir
alken (aynlmayla olusan) olusumunun eslik ettigini gozleriz. Karbokatyonlarm verdigi
bu iki tepkimenin serbest aktiflesrne enerjileri birbirinden 50k farklt degildir. Buna go-
re, karbokatyonlarm tamamt niikleot'illerle tepkimeye girmcz; baztlan proton kaybede-
rek kararli hale gecerler.

Alkollerin asit katalizli tepkimeyle alkil halojeniirlere doniisumlerinin tamamt, kar-
bokatyon olusumu iizerinden yiiriimez. Birincil alkoller ve mclanol S$2 otarak bildigimiz
mekanizmayla tepkimeye girerler. Bu lepkimelerde asidin islevi, protonIanmi$ alkol olus-
turmakttr. Sonra halojeniir iyonu bir su molekiilii (iyi aynlan grup) ile yer degistirir ve
bir alkil halojeniir olusturur.

11.13 Alkollerin Hdrojen Halojeiiiirlerle Tepkimelerinden Alkil Halojeniirlerin Elde Edilmesi 501

|prutonlanmi§
1° alkol veya inetanol)

(iyi aynlan
bir grup)

Halojeniir iyonlan (ozellikle iyodiir ve bromiir iyonu) giiclii niikleofiller olmalanna
ragmen alkollerle yer degistirme tepkimesi verebilecek kadar gdflfi degillerdir. Yani asa-
gida gSsterilen tiirde bir tepkimc olmaz.

i Br ■

40-:Br

= OH

Aynlan grup cok kuvvetli bir baz olan hidroksit iyonu oldugundan bu tepkime meyda-
na gelmez.

Alkollerin hidrojen halojeniirlerle tepkimelerinin neden asil katalizli oldugunu sim-
di anlayabiliyoruz. Ucimciil ve ikincil alkollerle tepkimelerde asidin gorevi bir karbo-
katyon olusumunayardim etmektir. Metanol ve birincil alkollerle tepkimelerde ise asidin
gorevi, aynlan grubu kuvvetli bazik hidroksit grubu yerine zayif bazik su molekiilii olan
bir substrata doniistiirmektir.

Beklenildigi gibi alkollerin hidrojen halojeniirle. ozellikle karbokatyonlann olustu-
gu, tepkimelerine cevrilmeler e§lik ecler.

Kloriir iyonu, bromiir ya da iyodiir iyonundan daha zayif nukleofil oldugu 19m bi-
rincil ve ikincil alkollerle tepkime vermez. Tepkime ancak kan§ima cinko kloriir veya
benzer bir Lewis asidi Have edildiginde gerceklesir. iyi bir Lewis asidi olan cinko klo-
riir oksijen atomunun ortaklasilmamis elektron ciftiyle birleserek alkolle bir kompleks
olusturur. Bu durum, tepkime icin sudan daha iyi bir aynlan grup olu^umuna yol acar.

Tersi olan tepkime, yani bir
alkil halojeniiriin hidroksit
iyonuyla tepkimesi de
meydana gelir ve bu, bir
alkol sentez yontemidir. Bu
tepkimeyi 6. Boliimde
incelemistik.

R— = + ZnCl,.

I
H

R— O— ZnCl,
H

:Ch- +R— O— ZnCl, ► :C1— R + [Zn(OH)CI,

H

[Zn(OH)Cl,r + H"

ZnCl, + H,0

(a) UciincUl alkollerin HX ile ikincil alkollcrden daha hizh tepkime vermesini na- "^ Problem 11.16

sil aciklarsrmz? (b) MeLanolun HX ile bir birincil alkolden daha hizh tepkime ver-
mesini nasil aciklarsimz?

3-Metil-2-biitanol (a§agi tepkimeye bakmiz) HBr ile tek iirun olarak 2-bromo-2-me- "^ Problem 11,17

tilbiitam verir. Tepkimcnin mekanizmasmi aciklayiniz.

CH\ CH,

I Tjn-

CH,CHCHCH, J1£L >

OH
3-Metil-2-biitanol

CH,CCH,CH,

Br
2-Bromo-2-metilbutan

502

Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

PBr 3 : 1° ve 2° alkil bro-
miirlerin sentezinde kul-
lanilan bir reaktif.

SOCI 2 : 1° ve 2° alkil
kluriirlerin sentezinde
kullanilan bir reaktif.

11.14 Alkollerin PBr 3 VEYA SOCI 2 Ile

TEPKiMELERiNDEN ALKJL HALOJENURLERi N

Elde EdIlmesi

Birincil ve ikincil alkoller fosfor tribromiirle tepkimeye girdiklerinde alkil bromiirleri
verirler.

3 R-|-OH + PBr 3

(1° veya2°)

3 R— Br + HJO,

Bir alkoliin HBr ile tepkimcsinden farkh olarak, PBr 3 ile tepkimesinde karbokatyon olu§-
maz ve genellikle karbon iskeletinde bir qevrilme olmaksizin (ozellikle sicakhk 0°C , un
altinda tutulursa) meydana gelir. Bu nedenle, bir alkoliin alkil bromiire donii§tiirulme-
sinde, reaktif olarak cogu kez fosfor tribromiir tercih edilir.

Tepkimenin ilk basamagi, alkolun fosfor iizerine nukleofilik etkisiyle olusan bir yer
degi|tirme tepkimesini icerir. Bu basamakta protonlanmis, alkil dibromofosfit meydana
gelir (a§agidaki tepkimeye bakmiz).

RCH,OH + Br — P— Br —

Br

R— CH,Q— PBr, +=Br:-

H

Protonlanmi;
alkil dibromofosfit

Dalia sonra bromiir iyonu niikleofil olarak etkir ve HOPBr 2 ile yer degi§tirir.

► RCH 2 Br + HOPBr 2
H

Br- + RCH,— OPBr,

[yi ayrilan bir grup

HOPBr ; , daha fazla alkolie tepkimeye girebilir: buna gore net sonuc 1 mol fosfor trib-
romiirle 3 mol alkolun alkil bromiire donii§iimiidiir.

Tiyonil kloriir (SOC1,), birincil ve ikincil alkolleri alkil kloriirlere d6nu§turiir (ge-
nellikle cevrilme olmaz).

geri sogutucu
altinda kaynatma

R— OH + SOCl 2 R— CI + SO, + HC1

(1° veya 2°)

HC1 ile tuz olu^turarak tepkimenin iyi yiiriimesini saglamak i^in kan§ima cogu kez bir
iiciinciil amin ilave edilir.

RaN: + HC1 ■

• R 3 NH + + CI"

Tepkime mekanizmasi, ba§langicta alkil klorosQlfit olu§umunu icerir.

RCH,OH + Cl— S— CI

#

H CI

RCH,— 0— S

r-y^

h ci

RCH,— O— S— CI
O

RCH, — 0— S— CI + HC1

Alkil
klorosulfit

11.15 Eterlerin Sentezleri 503

Daha sonra bir kloriir iyonu (R 3 N + HC1 ► RjNH^+Cl-'den) bir S N 2 yer degi§tir-

me tepkimesiyle 90k iyi aynlan bir grubun (C1S0 2 "~) yerine gecer; aynlan grup bozuna-
rak (SO, gazi ve Cl~ iyonuna) tepkimenin iiriinler yoniine dogru kaymasma yardim eder.

:C1 :- + RCH 2 — O— S— CI ► RCH 2 C1 + -Q^-S — CI ► RCH 2 C1 + SO,t + Cl"

o o

> Ornek Problem

Alkollerle ba§layarak, asagidakilerin her birinin sentezini tasarlayimz. (a) benzil bro-
miir (b) sikloheksil kloriir ve (c) biitil brorniir

Olasi Cevaplar:

(a) C 6 H ; CH,OH -^*C 6 H 5 CH 2 Br

(b) / VoH^W Vci

PRr

(c) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH '-*■ CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br

11.15 ETERLERiN SENTEZLERI

I LISA Alkollerin Molekuller Arasi Dehidrasyonuyla Eterlerin
Sentezi

Alkoller dehidrasyona ugrayarak alkenleri olu§turabilirler. Bu konuyu Altboliimler 7.7
ve 7.8'de inceledik. Birincil alkoller, dehidrasyonla eterleri de olusturabilirler.

R— OH + HO— R ,_" » R— O— R

Eter olusumu amaciyla uyguianan dehidrasyon, genellikle alken olusumu icin uygu-
lanan dehidrasyondan daha diifiik sicakhkJarda yapihr ve olu§an eter damitilarak, de-
hidrasyon, eter olusumu yoniine kaydinlabilir. Ticari dietil eter, etanolun dehidrasyonuyla
elde edilir. 140° C'da baghca iiriin dietil eterdir; 180° C'da ise eten ana iiriindiir.

H,SO„

* CH 2 =CH 2

CH,CH,OH

180°C

Eten

H,S0 4

^* CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3

Dietil eter

Eter olujumu S N 2 mekanizmasiyla gerceklesjr; alkoliin bir molekulu niikleofil ve pro-
tonlanmi§ bir diger alkol molekiilii de substrat olarak etkir (bkz. Altbolum 1 1.8).

504

BolCim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Tepkime i$in Bir Mekanizma

: Alkollerin Molekiiller Arasi Dehidrasyonuyla Eter Olufumu

H

1. Basamak CH,CH,— Q— H + H— OSO,H *=► CH,CH 2 — <?=-H + ~OSO,H

Bu basamak. alkoliin sullirik asilten bir prolon aldigi bir
asit - ha/ tepkimesidir.

H

nil
2. Basamak CH^CH.— O — H + CH 3 CH 2 — O-H

H H

I I

CH 3 CH 2 — O— CH 2 CH, + =p-

H

Diger alkol molekulii niikleofil olarak etkir ve protonlanmis aikole
bir Sn2 tepkimesi ile atak yapar.

H^*" X H

^1
3. Basamak CH 3 CH,— O— CH 2 CH 3 + O— H *=p CH 3 CH 2 — Q— CH 2 CH 3 + H— Q— H

Bir protonun, su molekiiliine veya bir ba§ka alkol molekuliwe aktanlinasiyla gerceklesen bir baska
asit - baz tepkimesi protonlanmis eleri elere doiulstuTiir.

Bu sentez yontemi sadece birincil alkoller kullanildigmda yararlidir. tkincil alkollerin
molekiiller arasi dehidrasyonuyla ikincil alk.il gruplan iceren eterlerin sentezi girisimi,
kolaylikla alken olusmasi nedeniyle genellikle basarili olmaz. Uciinciil alkil gruplan ice-
ren eterlerin elde edilmesi denendigin.de de sadece alkenler meydana gelir. Aynca bu
yontem birincil alkollerden simetrik olmayan eterlerin elde edilmesinde de yararli ol-
maz: ciinku tepkime sonunda bir iiriin kansimi ele gecer.

ROR

lROH + R'OH,*

I ° alkoller

" ROR' + H,0

H,S0 4 +

ROR'

Problem 11.13 > Alkil gruplanndan birinin fer-Mtil, digerinin bir birincil alkil grubu oldugu simet-
rik olmayan bir eter bilesiginin sentezi, bu konuda yukanda soylediklerimizin disrn-
dadtr. Bu sentez, oda sicakhg inda birincil alkol ve H 2 S0 4 kansimina /tr-butil alkoliin
Have edilmesiyle basanlabilir. Bu tepkime icin olasi bir mekanizma onerinizi ve bu-
nun neden basarili oldugunu aciklaymiz.

I 1. 1 SB Williamson Eter Sentezi

Simetrik olmayan eterlerin sentezi icin onemli bir yol, Williamson yontemi olarak bi-
linen bir nukleofilik yer degistirme tepkimesidir. Bu sentez, bir sodyum alkoksitin, bir
alkil halojentir, bir alkil sulfonat veya bir alkil stilfatla verdigi bir S N 2 tepkimesini ice-
rir.

Alexander William
Willamson 1824-1924
yillan arasinda yasamis
bir ingiliz kimyacisidir.
Onun yontemi, ozellikle
simetrik olmayan
eterlerin sentezi icjii
yararlidir.

11.15 Eterlerin Sentezi 505

j Tepkime igin Bir Mekanizma

Williamson Eter Sentezi

R-

Sodyum

(veya potasyum)
alkoksit

Alkil halojeniir,

alkil siilfonat veya

dialkil sulfat

R— O

Eter

R' + Na + =L"

Alkoksil iyonu substraf iie S N 2 tepkimesi vcrerek eter otusjurur.

Substral iyi ayrilan bir grup i<;ermelidir. Tipik substartlar alkil halojeiiurler,

alkil siilfunatlar ve dialkil siilfatlar vh. dir.

— L =

Br=, — I:, — OSO : R", veva — OSO.OR"

Asagidaki tepkime. Williamson sentezinin tipik bir ornegidir. Sodyum alkoksit bir

alkoliin NaH ile tepkimesinden elde edilebifir.

CH,CH,CH,OH

Propil alkol

NaH

CH,CH,CH,0 ; Na + + H

Sodyum propoksit
< TI.CHJ

H

1<

CH 3 CH,OCH 2 CH : CH, + Na + I"

Etil propil eter

<%7Q)
S N 2 tepkimelerini simrlayan kurallar burada da ge^erlidir. Alkil halojeniir, siilfonat
ve sulfat birincil (ya da metil) oldugunda. en iyi sonuclar elde edilir. Eger substrat iiciin-
ctilse. aynlma tepkimesi meydana gelir. Dti§uk sicakliklar da yer degistirmeye olumlu
etkir.

(a) Williamson senteziyle izopropil metil eter elde edilmesine iliskin iki yontem ta- <
sarlayintz. (b) Bu yontem lerden birisi gok daha yuksek verimle eter elde edilmesini
saglar. Bunlardan hangisinin daha iyi yontem oldugunu belirtiniz ve nedenini ayikta-
yimz.

s@\

Bir Williamson eter
sentezini olumlu
etkileyen kosullar

Problem I 1.19

2-Etoksi-l-fenilpropanm asagida gosterilen iki ayn sentezi, optik cevirmeleri zit olan < Problem I 1.20

iiriinler verir.

QftCHXaCH, -*♦ P T y ™ ^+ C fi H,CH lC HCH,

alkoksit (-KBr) fi 5 - 1 >

OH + H : OC^H^

[«] = +33,0° [a] = +23.5°

|TsCl/baz fTs = p-toluensiilfonil. Altbolum II. 1 0)

C\H,OH

C^CHXHCrJ, - - * C 6 H 5 CH 2 CHCH, + KOTs

K,CO,

OTs

OCJ-I.
\a\ = -19,9°

Bu sonucu nasil aciklarsimz?

506 Boltim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Problem 11.21 ^ 4-Kloro-l-biitanol ve sulu sodyum hidroksitin tepkimesinden tetrahidrofuramn (THF)

olu§umunun mekanizmasim yaziniz.

Problem I 1.22 ^" Epoksitler, halohidrinlerin sulu bazla tepkimesinden elde edilebilirler. Ornegin

C1CH 2 CH 2 0H ile sodyum hidroksit cozeltisinin etkile§tirilmesinden etilen oksit el-
de edilir. (a) Bu tepkime icin bir mekanizma oneriniz. (b) rra«s-2-Klorosikloheksa-
nol, sodyum hidroksitle hemen tepkimeye girerek, sikloheksen oksiti olus.tumr,
c/5 , -2-Klorosikloheksanol ise tepkime vermez. Bu farki nasil aciklarsiniz?

I I. ISC Alkollerin Alkillenmesiyle ter-Butil Eterler. Koruyucu
Gruplar

Birincil alkoller, siilfiirik asit gibi kuvvetli bir asitte coziiliip, sonra bu cozeltiye izobu-
tilen ilave edildiginde /er-biitil eterlere donii§turiilebilirler. (Bu i§lem, izobiitilenin di-
merle§mesini ve polimerlesmesini en aza indirir.)

CH,

H,SO, ter-Butil

RCH,OH + CH,=CCH, ' > RCH,0— CCH 3 \- koruyucu

grubu
CH 3 CH,

}

Bu yontem, molekiiliin ba§ka kisminda ba§ka bir tepkime gercekle§tirildiginde, birincil
alkoliin hidroksil grubunun "korunmasinda" sik sik kullanilir. Koruyucu rer-biitil gru-
bu, eterle seyreltik asit cozeltisinin etkile§tirilmesiyle kolayca uzakla§tinlabilir.

Ornegin, 3-bromo- 1-propanol ve sodyum asetileniirden 4-pentin- 1-olu elde etmek is-
tedigimizi varsayahm. Eger iki bilesjgi dogrudan tepkimeye sokarsak, kuvvetli baz olan
sodyum asetileniir, once hidroksil grubuyla tepkimeye girecektir.

HOCH 2 CH 2 CH 2 Br + NaC=CH *NaOCH 2 CH 2 CH 2 Br + HC=CH

3-Bromo-l-propanol

Ancak, once — OH grubunu korursak sentez gerceklestirilebilir.

HOCH,CH 2 CH,Br (11 HlSOj *■ (CH,),COCH,CH,CH,Br NaL ^ CH »

(CH0.,COCH 2 CH 2 CH 2 C=CH Hl ° !H2 ° * HOCH,CH,CH 2 C=CH + (CH,)jCOH

4-Pentin-l-ol

Problem I 1 .23 ^ (a) Bir birincil alkol ve izobiitilenden fer-biitil eter olu§umu mekanizmasi, Problem

11.18'de tarti§ilana benzemektedir. Bir mekanizma oneriniz. (b) Koruyucu ter-biltil
grubunun 90k kolay uzakla§tinlmasina etkiyen etken nedir? (Altboliim 11.16'da da
goriilecegi gibi, diger eterlerin boliinebilmesi icin 90k daha zorlayics ko§ullar gere-
kir.) (c) Koruyucu fer-biitil grubunun uzaklastmlmasina ilis,kin bir mekanizma one-
riniz.

I I.I5D Koruyucu Grup Olarak Silil Eterler

Bir hidroksil grubu, silil eter grubuna donii§turiilerek de komnabilir. Trietilsilil, triizopro-
pilsilil, fer-butildifenilsilil ve digerleri de kullanilabilmesine ragmen, en yaygin olan-
lardan bin, rer-biitildimetilsilil eter grubudur [rer-biitil (CH 3 ) 2 Si — O — R veya

11 . 1 6 Eterlerin Tepkimeleri 507

TBDMS eterler

TBDMS— O—R] . ter-Biitildimetilsilil eter pH 4-1 2 arahginda kararhdir. Koruyucu grup
olarak alkole TBDMS grubu takilmasi, imidazol veya pridin gibi bir aromatik amin (bir
baz) varliginda bir alkolun ter-biitilklorodimetilsilanla tepkimesiyle gerceklestirilebilir.

CH, CH 3

R-O-H + CI-Si-CfCH,), imidaZ °' » R-0-Si-C(CH 3 ) 3

■ ' DMF

CH, ( - HC,) CH, ™*^»

fer-Butilklorodimetilsilan (R — O — TBDMS)

(TBDMSC1)

TBDMS grubu, floriir iyonu (tetrabiitilamonyum floriir sikca kullanihr) ile etkile§tirile-
rek uzaklagtinlabilir.

CH, CH,

Bu N + F~

R-O-Si-CICH,), ' > R-O-H + F-Si-QCH 3 ) 3

THF

CH,

CH

3

Imidazol

(R—O— TBDMS) Piridin

Bir alkolun silil etere donustariilmesi alkolii daha ucucu hale getirir. Ucuculuklannin
artisi, alkollerin (silil eter olarak) gaz krornaforafisiyle analiz edilmelerini cok daha uy-
gun hale getirir. Trimetilsilil eterler cogu zaman bu amacla kullanilir. (Ancak, trimetil-
silil grubu oldukca kararsiz oldugundan, cogu tepkimelerde koruyucu grup olarak
kullanilmaz.)

I 1.16 Eterlerin TepkjmelerI

Dialkil eterler, asitler dismda 50k az reaktifle tepkimeye girerler. Bir dialkil eter mole-
kiiliinun etkin kisimlari sadece alkil gruplannin C— H baglan ve eter baglandir — O— .
Eterler niikleofilik ataklara (neden?) ve bazlara direnclidir. Eterlerin bu diisiik etkinli-
giyle birlikte katyonlari sarma yetenegi (oksijen atomundaki bir elektron yiftini vere-
rek), eterleri bir 50k tepkime icin uygun coziicii haline getirir.

Eterler alkanlar gibi halojenlenme tepkimelerine ugrarlar (Bolum 10); ancak bu tep-
kimelerin sentetik onemi pek yoktur.

Eter baginin oksijen atomu eterleri bazik yapar. Eterler, proton verici reaktiflerle tep-
kime vererek oksonyum tuzlarim olustururlar,

+
CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 + HBr 3=* CH 3 CH,— 6— CH 2 CH 3 Br"

H

Bir oksonyum nizn

Dialkil eterler 50k kuvvetli asitlerle (HI, HBr ve H 2 S0 4 ) lsitddiklannda, karbon-ok-
sijen baginin kinldigi tepkimelere ugrarlar. Omegin, dietil eter sicak derisik hibrobro-
mik asitle tepkimeye girerek iki esdeger mol etil bromiir olusturur.

CH,CH,OCH,CH, + 2 HBr * 2 CH 3 CH 2 Br + H,0 Eter

boliinmesi

508

Bolum 1 1 / Alkoller ve Eterler

Bu tepkimeye ili§kin mekanizma. bir oksonyum iyonu olu§umuyla ba$lar. Daha sonra
bromiir iyonunun niikleofil olarak etkidigi birS N 2 tepkimesi, etanol ve etil bromiirti olus-
turur. A§in HBr, etanolle ikinci mol etil bromiirii verir.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

-f-

' Kuvvetli Asitlerle Eter Bolunmesi

1. Basamak

CH,CH : OCH,CH, + HBr: «=* CH 3 CH : 0~^CH 2 CH, +:Brr ► CH 3 CH : 0= + CH,CH 2 Br

H H

Etanol Etil bromiir

Ikinci basam;ik(;i etanol llienuz olu$mil| nlanj HBr Inrtanida asin olarak van
i I e tepkimeye girerek ikinci egdeger mill etil bromiiru olu^lurur.

2. Basamak

CH,CHX>H + H— Br: «=* :Br:" + CH,CH,-r- O^H ► CH.CrL— Br: + =0— H

H

II

Problem I 1.24 ^ Bir eter, soguk derigik HI ile etkile§tirildiginde. agagidaki gibi bir boliinme olur.

R— O— R + HI ► ROH + RI

Kan§ik eterler kullanildiginda, oilman alkol vc alkil halojeniir, alkil gruplannin ozel-
ligine baghdir. Ajagidaki gozlemleri aciklaymtz. (a) (/?}-2-Metoksibutan tepkime-
ye girdiginde. uriinler metil iyodiir ve (ft)-2-biitanoldlir. (b) fer-Biitj] metil eter
tepkimeye girdigindeyse Ciriinler metanol ve /<?r-biitil iyodLirdiir.

11.17 EPOKSiTLER

EpoksitIerii9 iiyeli halkah eterlerdir. IUPAC adlandirmasinda epoksitleroksiranlar ola-
rak adlandinhrlar. En basit epoksidin yaygin adi etilen oksillir.

— C— C—

\/

..Q.

Bir epoksit

H,C— CH,

- w

IUPAC adi: oksiran
Yaygin adi: etilen oksil

Epoksitlerin sentezinde en fazla kullanilan yontem. bir alkenin, bir organik perok-
si asit (bazan basitce perasit de denir) ile tepkimeye sokulmasidir; bu i§leme, epoksit-
leme denir.

11.17 Epoksitler 509

O

O

RCH=CHR + R'C— O— OH ep " > RHC— CHR + R'C— OH

\/
O

Bir alken Bir peroksi ash

Bir epoksit
(veva oksiran)

Bu tepkimcdc peroksi asit, alkene bir oksijen stoma aktanr, Tepkime icin a§agidaki me-
kanizma onerilmektedir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Alkenlerin Epoksitlenmesi

v + -.1

+T 7O7 c

,\

Co. +

.0

^

H <Q.

'.o.

H

Aiken Peroksi asit Epoksit Karboksilik asit

Peroksi asit halkali. lek basamakh bir mekanizma ile

bir oksijen alomiinu alkene aktanr. Sonuc, bir epoksil ve bir karboksilik

asiilin olusuinuyla. oksijen atomunun alkene sin katilmasidir.

Peroksi asit: halkah. tek basamakli bir mekanizmayla bir oksijen atomunu alkene ak-
tanr. Sonuc, bir epoksit ve bir karboksilik asidin olu§umuyla. oksijen atomunun alkene
sin katilmasidir. Bir epoksitleme tepkimesinde, oksijenin ikili baga katilmasinin sin ka-
tilma olmasi gerekir. Clinku. lie tiyeli bir halka olujumu icin, oksijen atomunun ikili bag
karbon atomlanna ayni taraftan katifmasi gerekir.

Daha once, epoksitlerin elde edilmesinde kullanilan bazi peroksi asitler kararsizdir
ve dolayisiyla giivenli degillerdir. Kararli olmasi nedeniyle. giiniimiizde en 50k kulla-
nilan peroksi asit. magnezyum monoperoksiftalattir (MMPP).

C— O— OH

Me 2 " 1

C— O"

II
o

Magnezyum monoperoksiftalat
(MMPP)

Ornegin, sikloheksen. magnezyum monoperoksiftalatla etanol icerisinde tepkimeye gi-
rerek 1,2-epoksisikloheksam verir.

MMPP
CH,CH,OH

1 ,2-Epoksisikloheksan
(sikloheksen oksit)

(%85)

*

imyasi

Sharpies Asimetrik Epoksitlemesi

C0 2 R
H^UOH

HO I H

C0 2 R
Bir (+ i-dialkil tartarat ester

1

980'de K. B. Sharpless (o tarihte Massachusetts Teknoloji Enstitiistinde idi; su an
California San Diego Universitesi, Scripps Arashrma Enstitiisiinde) ve arastirma grubu,
o giinden beri kiral sentez igin en degerli arac, haline gelen bir yontem yaymladi. Sharp-
less asimetrik epoksitlemesi; allilik alkollerin (Altboliim 1 1.1) 50k yuksek bir enantiyo-
secicilikle (yani bir rasemik karigimin olusumu yerine bir enantiyomerin tercih edilmesi)
kiral epoksi alkollere donii§mesini gercekle§tiren bir yontemdir. Bu yontemde allilik al-
kol, tec-biitil hidroperoksit, titan(IV) tetraizopropoksit [Ti(0-/Pr) 4 ] ve bir tartarat este-
rinin belirli bir stereoizomeriyle etkile§tirilmektedir. (Tartarat stereoizomeri epoksidin
istenen enantiyomerine gore secilir.) A§agida bir ornek verilmi§tir.

tei-BuO()H.Ti(0— iPr) 4

CH 2 C1 : , -20°C
(+)-dietil tartarat

OH

Geraniol

verim %77
(%95 enantiyomerik saflik)

Allilik alkole epoksit olu§turmasi icin aktanlan oksijen fer-biitil hidroperoksitten
turetilir. Tepkimenin enantiyoseciciligiyse, ligandlardan birinin enantiyomerik olarak
saf tartarat esterin oldugu, reaktifler arasindaki titan kompleksi tarafindan saglamr. Ste-
reokimyasal kontrol icin (+) ya da (-) -tartarat esterin secimi, epoksidin hangi enanti-
yomerinin istendigine baghdrr. [(+) ve (— ) tartaratlar. dietil ya da diizopropil esterlerdir].
Tepkimenin stereokimyasal tercihi iyi calis,dmi§tir; oyle ki kiral ligant olarak uygun
(+) veya (-) tartarat izomerin secilmesiyle, kiral epoksidin her iki enantiyomerinin ytik-
sek enantiyomerik saflikta elde edilmesi miimkiindiir,

O

(-t-)-dialki] tartarat

(S)-Metilglisidol

OH Sharpless asimetrik epoksitlemesi

(— )-dialkil tartarat

OH

(fi)-Metilglisidol

Bu genel yapiya sahip olan bilegikler; bir molekiile, bir epoksit fonksiyonel grubu
(etkinligi yuksek elektrofilik kisim), bir alkol fonksiyonel grubu (bir potansiyel niikle-
ofilik kisim) ve enantiyomerik safligi yuksek en azmdan bir stereomerkez baglanmis,

510

oldugu icin son derece yararli ve 50k yonlii e§tir. Sharpless asimetrik epoksitlemesiyle
elde edilen kiral epoksi alkol e§lerin sentetik kullammi, bir 50k onemli bile§igin enan-
tiyosecimli sentezinde tekrar tekrar ortaya konulmusmr. E. J. Corey (Harward), poli-
eter antibiyotik X-206 sentezi; J. K. Baker, ticari giive feromonu (7/?,8S)disparlur sentezi;
K. C. Nicolaou (Kaliforniya San Diego Universitesi, Scripps Arastirma Enstitiisii) za-
ragozik asit (bu bilegik skualestatin SI olarak da adlandmlrr ve test hayvanlannda sku-
alen biyosentezini durdurarak kolesterol seviyesini diis.urdiigii g6rulmil§tur, 8. Bolilmde
"Kolesterol Biyosentezinin Kimyasi"na bakiniz) sentezi bazi ornekleri olu§turrnaktadir.

OH

(7/?,8S)-Disparlur

OH
Zaragozik asit A (skualestatin SI)

Alkenlerin peroksi asitlerle tepkimesi stereoozgii olarak yiirtlr. Ornegin, d.s-2-buten
yalniz m-2,3-dimetiloksirani; trans-2-butsn ise yalniz rasemik ?ra«i , -2,3-dimetiloksira-
nlan vertr.

H 3 C x J\

CH,

O

+ RCOOH

H 3 C H
cj'i-2-Buten

H 3 C x /H

J J

2 f P 1

H
cw-2,3-Dimetiloksiran
(bir mezo hilosik I

CH,

CH,

H CH 3

frans-2-Biiten

o

■f RCOOH

CIrL, CH 3

Enantiyomerik fn™s-2.3-dimetiloksiranlar

511

512 Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

I 1.18 EPOKSITLERiN TEPKiMELERi

Epoksit molekiilleri gergin L15 Qyeli halkaya sahip oldugu icin diger eterlere gore niik-
leofilik yer degistirme tepkimelerinde 50k daha etkindir.

Asit katalizor, karbon atomuna bagh grubu daha iyi aynlan grup haline getirerek {bir
alkol), karbon nukleofilik ataga ugradigtnda epoksit halkasimn a^ilmasma yardimci olur.
Niikleofil, su ya da alkol gibi zayif bir niikleofil oldugunda, asit katalizor ozellikle onem
kazamr. Bir epoksidin asil kalalizli hidrolizi buna ornektir.

"Tepkime igin Bir Mekanizma

Bir Epoksitin Asit Katalizli Halka Afilmasi

II .. II

— C— C— + H^O^H ► — C— C— + O— H

\/ J*" 6 *] \/ I

-.0,- H : ° + H

H
Epoksit Protonlanmis. epoksit

Asit cpoksitle tepkimcyc girerck bir protonlanmis. epoksit meydana getirir.

H H

I [*r"N- II* 3 i II

— C— C— + =0 — H — ► — C— C— — ►— C— C— + H — O^H

\/j I II I

: + H ; 0= ! Q ! H

H H H

Protonlanmis. Zayif Protonlanmis Glikol

epoksit niikleofil glikol

Protonlannuj epoksil zayif niikleofille (sul tepkimcye girerek bir protonlanmis glikol olusturur;
bu da dalia sonra su molekiilune bir proton vererek glikol ve hidronyum iyonunu olusturur.

Epoksitler baz katalizli halka acilmasma da ugrarlar. Bu tiir tepkimeler diger eterler-
le olmaz, fakat epoksitlerle miimkundiir (halka gerginligi nedeniyle). Epoksit halkasina
atak yapan niikleofillcr de bir alkoksit iyonu veya bir hidroksit iyonu gibi kuvvetli baz-
lardir.

I Tepkime ifin Bir Mekanizma

: Epoksitin Baz Katalizli Halka Agilmasi

..^^1 1 ..11 £V*r ..11..

R— O: + — C— C ► RO — C— C— O: '—*■ RO— C— C— OH

'■ sV " ' 1 " " 1 J "

+ RO:
Guclii Epoksit Bir alkoksit iyonu

niikleofil

Bir alkoksit iyonu veya bir hidroksit iyonu gibi giicjii bir niikleofil.
dogrudan bir S»2 lepkimesi ile gergin epoksil halkasimn aqlmasini saglayabilir.

11.18 Epoksitlerin Tepkimeleri 513

Epoksit simetxik degilse, baz katalizli halka acdmastnda, alkoksit iyonu daha azsiibs-
titiie karbon atomuna atak yapar. Ornegin. metiloksiran. bir alkoksit iyonuyla birincil
karbon atomu Lizerinden tepkimeye girer.

. s 1 Karbon atomu daha az sterik vnm-lli

^ ^ CH.CH.OH .
CH,CH,0 : " + H-.C— CHCH, > CH,CH,OCH,CHCH, — ►

O o"

Metiloksiran

— ► Cll.,C'lI ; OCH 2 CHCH, + CHjCHjO

OH

l-Etoksi-2-propanol

Tepkimenin bu §ekilde olmasi beklcnen bir durumdur. Tepkime bir S N 2 tepkimesidir ve
daha once ogrendigimiz gibi (Altboliim 6.14A), daha az sterik engelli olmalan nedeniy-
le. S N 2 tepkimelerinde birincil subtratlar daha hizli tepkimeye girerler.

Simetrik olmayan epoksitlerin asit katalizli halka acilmasinda, nlikleofil bashca
dahafazla siibstitiie olmus karbon atomuna atak yapar. Ornegin,

CH,OH + CH,-

CH,

I '
-C — CH,

\/ "
O

HV

Cl-L

CH,

I
-C— CH,OH

I
OCII,

Nedeni: Protonlanmis. epoksitteki bagianma (asagidaki tepkimeye bakiniz) simetrik de-
gildir. daha fazla siibstitiie olmus. karbon atomu. dikkate deger bir pozitif yiik tagir; tep-
kime S N 1 benzeridir. Dolaytstyla nukleofil, daha fazla siibstitiie olmus, olan bu karbon
atomuna atak yapar.

Bu karbon bir 3°
karbokatyona
benzer.
CH,/" CH,

CH,OH + CH 5 — C— CH, ■

H

CH, — C— CH-.OH

" I
+ OCH,
H

Protonlanmis,
epoksit

Daha fazla siibstitiie olmus, karbon atomu, daha kararh olan iiciinciil karbokatyona ben-
zediginden daha fazla pozitif yiik ta§ir. [Bu tepkimenin (ve aciklanmasmm), Altboliim
8.8"deki simetrik olmayan alkenlerden halohidrinlerin olusumu icin verilen tepkimeye
benzedieine dikkat ediniz.]

Epoksitlerin acilmasinda
ver secicilik

A§agidaki her bir Qriin icin bir yapi oneriniz

HA

< Problem I 1.25

(a) Oksiran
ibl Oksiran

CH,OH
HA

C^HgO, iMetil Sellosolv olarak bilinen bir endiistriyel ijozucu)

CH.CirOH

If]

(c) Oksiran HQ > C ; H 4 IO

NH,

(d) Oksiran *■ C,H 7 NO

CH,

(e) Oksiran CHQH — *C,H K :

*■ C 4 H HI 0,(Etil Sellosolv)

514 Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Problem 11.26 > 2,2-Dimetiloksiran, H 2 C — C(CH 3 ) 2 , me tanolde sodyum metoksitle etkile§tirildi-

\ /

ginde bashca l-metoksi-2-metil-2-propanol verir. Bu sonucu nasil actklarsiniz?

Problem I 1 .27 ► Sodyum etoksit, I'de yildizla gosterilen l4 C ile etiketlenmis l-(klorometil)oksiran-

la tepkimeye girdiginde, ana iiriin, H'deki gibi etiketi tasiyan bir epoksittir. Bu tep-
kime icin bir aciklama getiriniz.

% NaOC H *

CI— CH,— CH— CH, ^ CH,— CH— CH 2 — OC 2 H 5

\ / V /

O

I

l-(Klorometil)oksiran

(epiklorohidrin)

O

n

ft

imyasi

Epoksitler, Karsinojenler ve Biyolojik Yiikseltgenme

G

-evremizdeki bazi molekiiller, bunlann viicuttan atilmasi hazirligi sirasindaki me-
tabolik isjemlerde "etkinleserek" karsinojenik hale gelirler. Dibenzo[a,/]piren ve afla-
toksin B,, bir fungal metabolit olarak bilinen en karsinojenik iki bilesiktir ve bu tur bir
olu§umla meydana gelirler. Karaciger ve bagirsaklardaki yiikseltgenmeyle ilgili islem-
lerin yuriiyiisu sirasinda, bu molekiiller, P450 sitokromlar olarak adlandinlan enzim-
ler tarafindan epoksitlenir. Beklenildigi gibi, bunlann epoksit urilnleri son derece etkin
elektrofillerdir ve bu nedenle bu bilesikler kesin olarak karsinojeniktirler. Diben-
zo[a,7]piren ve aflatoksin B, epoksitleri, DNA ile cok kolay niikleofilik yer degistir-
me tepkimeleri verirler. DNA Uzerindeki niikleofilik kisimlar epoksit halkasim acarak
tepkime verirler ve karsinojenlerle kovalent bag olu§turarak, DNA'mn alkillenmesine
yol acarlar. DNA'nin bu yoldan degi§irni, hastaligin ba§lamasina neden olur.

enzimatik epoksitleme
("etkin]e§me")

HO

DNA

"+" deoksiadenozin
katilma iiriimi

OH

Dibenzo[a,flpiren Dibenzo[o,/]piren-ll,12-diol-13,14-epoksit

Dibenzo[fl,7]piren ve aflatoksin B L gibi yabanci molekiillerin disanya atilmasinda
normal yol, bunlarin epoksitlerinin niikleofilik yer degi§tirme tepkimelerini de icerir.
Bir baska yol ise, glutatiyonla niikleofilik yer degistirme sonucu epoksit halkasimn acil-
masmi icerir. Glutatiyon, gUclti niikleofilik siilfidril grubu olan, oldukca polar bir mo-
lekiildiir.

Siilfidril grubunun epoksitle tepkimesinden sonra, olu§an yeni tiirev. orijinal epositten
biiyiik olciide daha polar oldugundan, sulu ortamlarda gercekle§en yollarla hemen atdir.

H O

OCH,

enzimatik epoksitleme
("etkinlejtiime")

H O'

Aflatoksin B,

giutatiyon ile epoksit
fialka afilmasi

OCH,

CO,

H O'

Aflatoksin lt,-i>lij|;iliy<>n
katilma iiriinii

OCH,

I I . I 8A Polieter Olufumu

Etilen oksitin sodyum metoksitle (az miktarda metanol varhginda) etkile§tirilmesiyle bir
polieter olu§turulabilir.

H,C— 0= +H,C— CH 2

•H,C — O— CH,— CH 2 — 0= + H,C— CH,

H 3 C— O— CH 2 — CH 2 — O— CH 2 — CH 2 — =

CH.OH

etc. *■

H,C— 0-(-CH 2 — CH 2 — O^CH,— CH 2 — O— H + H 3 C— O'

Polifetilen glikol)
(bir polieter)

Bu, anyonik polimerlegmeye (Ozel Konu A) bir omektir. Polimer zincirleri, zincirin
sonundaki alkoksit grubunun metanol tarafindan protonlanmasma kadar biiyiimeye de-
vam eder. Biiyiiyen zincirin ortalama uzunlugu ve dolayisiyla polimerin ortalama mo-

515

516

Bolum 1 1 / ALkoLler ve Eterler

lekiil ktitlesi. ortamda bulunan metanol miktanyla kontrol edilebilir. Polimerin fiziksel
bzellikleri, ortalama molekiil kiitlesine baglidir.

Polieterlerin, su molekulleriyle cok sayida hidrojen bagi olusmrma yeteneklerinden
dolayi, suda coziiniirliikleri yiiksektir. Karbowakslar olarak pazarlanan bu polimerlerin.
gaz ki'omatografisi kolonlanndan kozmetikdeki uygulamalarina kadar 50k degisik kul-
lanim alanlan vardir.

11.19 ALKENLERlN EPOKSITLER UZERJNDEN ANTi
HiDROKSiLLENMESI

Siklopentenin cpoksitlenmesi 1 ,2-epoksisiklopentan verir:

+ RCOH

Siklopenten

(1)

1,2-epuksisiklopentan

1,2-Epoksisiklopentanin asit katalizli hidroliziyle bir trans-diol, f/wis- 1,2-siklopen-
tandiol elde edilir. Niikleofilik olarak etkiyen su, protonlanmis epokxide, epoksit gru-
buna gore ters yonden atak yapar. Saldinya ugrayan karbon alomunun konfigtirasyonu
degisir. Burada sadece bir karbon atomuna yapilan atagi gosterdik. Bu simetrik siste-
min diger karbon atomuna da esit olasihkla atak olur ve trans- 1 ,2-siklopentandioliin enan-
tiyomerik sekli meydana gelir.

H + enantiyomer

fram-l,2-Siklopentaiidiol

Epoksitlemeyi izleyen asit katalizli hidroliz, boylece bize bir ikili bagm anti hicl-
roksillenmesi icin bir yontem saglar (sin hidroksillemenin tersi. Altboliim 8. 1 0). Bu tek-
nigin stereokimyasi, daha once verilmis olan (AltbolLim X.7) siklopentenin
bromlanmasinm stereokimyastyla paralellik goslerir.

Problem 11.13

> frfl«j-!.2-Siklopentandioltin enantiyomerik §eklinin nasil meydana geldigini goste-
ren, daha once verilmi§ mekanizmaya benzer, bir mekanizma tasarlayiniz.

GEL

H«

K

o.

H 3 C7
H

cis-2,3-Dimetiloksiran

.19 Alkenlerin Epoksitler Uzerinden Anti Hidroksillenmesi 517

§ekil 11.2 a's-2, 3-Dinietiloksiranin
asit katalizli bidrolizi (a) yolundan
(2ff,3R)-2,3-butandiolu ve (b) yolun-
cliin (25, 3S 1-2.3-biHandiolii verir (ik-
na olmaniz kin model kullamniz).

(b)

H,O x ^H

H 3 C / X OH

H

1-

HA

CH 3
H^ /OH
C

H^ VCH 3
H

I — HA

pa,

HO. 4H

C

H 3 C/ N OH
H
l2i?,3i?)-2,3-Butaiidiol

Q H 3

H^ /OH

c

HO

CH a

H

( 2S.3S )-2,3-Butandiol

. : s

Enantiyomerler

Ornek Problem

Altboliim L1.17*de, m-2-biitenin epoksitlenmesiyle a's-2,3-dimetiloksiranin ve
rran.v-2-biitenin epoksitlenmesiyle de ft-an.r-2,3-dimetiloksirarnn meydana geldigini
gosterdik. (a) §imdi bu iki epoksidin asit katalizli hidrolizini goz online alarak, her
birinden hangi iiriin ya da iimnlerin olu§acagini gosteriniz. (b) Bu tepkimeler stereo-
ozgii miidiir?

Cevap:

Mezo bilesjk olan m-dimetiloksiran (§ekil 1 1 .2) hidrolizle (2/?,3^)-2,3-biitandiol ve
(2S,35)-2,3-biitandiolu verir. Urunler enantiyomerdirler.

518

Boliim 1 1 / AJkoller ve Eterler

§ekil 1 1 .3 fraBs-2,3-Dimetiloksiranin
enantiyomerinden birinin asit katalizli hid-
rolizi, (a) ya da (b) yolundan rnezo bile§igi,
(2A,35)-2,3-biitandiol, meydana getirir.
Diger enantiyomerin (veya rasemik
modifikasyonun) hidrolizi de aym iiriinii
verir. (Yukanda verilen bilesiklere karsihk
gelen iiriinlerin ayni bilegigi gosterdigine
ikna olmak kin mode! kullanmalisimz.)

CH 3

H<

o;

CH 3

£raras-2,3-Dimetiloksiramn enantiyomerlerinden biri

Jh,(T, HA

(b)

CH,

H,0

H

a u \ >

H/ OH

CH,

I —HA

CH,

HO x ,^H

H / OH

CH,

CH 3
C

OH

H ? \ H

CH q

I —HA

CH 3

H^ /OH

C

HO

H

CH,

Bu inolekiiller aynidir: Bunlann ikisi de mezo bilegigi (2R,SS)-
2,3-butandiolii gosterir.

Suyun her iki karbona atagi [§ekil 1 1.2'deki (a) yolu veya (b) yolu) aym hizla olaca-
gindan, iiriin rasemik halde elde edilir,

frarts-2,3-Dimetiloksiran enantiyomerlerinin her ikisi asit katalizli hidrolize ugradi-
ginda elde edilen tek uriin mezo bilesigi olup (2/?,3S)-2,3-butandioldilr. Bir enantiyo-
merin hidrolizi §ekil 11.3'te gosterilmistir (ikna olmak icin, diger enantiyomerin
hidrolizinde de aym tirunun olusacagini gosteren benzer bir diyagram yapabilirsiniz).

Bir alkenin bir diole (glikol) domigturuldiigii bu yontemin her iki basamagi da (epok-
sitleme basamagi ve asit katalizli hidroliz) stereoozgii oldugundan net sonuc, ikili ba-
gin seteroozgii anti hidroksillenmesidir (§ekil 11.4).

1 1.20 Tag Eterier: Nukleofilik Yer Degi§tirme Tepkimeleri 519

H CH,

C

HCH 3

cis-2-Biiten

[11RC0CH

PH 3
HO x ^H

(2) HA, H,0
(anti hidroksilleme)

H 3 C/

\

OH

H

+

QH 3

HA /OH

HO

/

\CH 3

H

Enantiyomerik 2,3-biitandioller

§ckil I 1 ,4 Epoksitlemeyi izleyen asit
katalizli hidrolizin genel sonucu, ikili
bagin stereoozgii anti hidroksillenmesi-
dir. m-2-Biiten, enantiyomerik 2,3-
biitandiolleri; trans-2-biiten mezo
bilesjgi meydana getirir.

H 3 C H

C

A

H CH 3

irans-2-Biiten

(l)RCOOH

HO x /*H

(2) HA. H z

(anti hidroksillems)

HO

/

C,

\CH 3

H

meso-2 ,3-Butandiol

I 1.20 Tag Eterler: BaGil Olarak Polar

OLMAYAN APROTJK COZUCULERDE FAZ-
TRANSFER KATALiZIYLE NUKLEOFILIK YER

DEGi§TiRME Tepkimeleri

Altboliim 6.14C'de, nukleofilik yer degi§tirme tepkimelerinde $6zucu etkisini inceler-
ken, S N 2 tepkimelerinin dimetilsiilfoksit ve /V,iV-dimetilformamit gibi polar aprotik 96-
ziiciilerde 50k daha hizh yuriidiigiinu ortaya koyduk. Bunun nedeni: Bu polar aprotik
cbzuculerde nukleofil, gozticii tarafindan cok az sanhr ve bunun sonucu olarak et-
kinligi yuksektir.

Niikleofilin. bu artan etkinligi ayn bir avantajdir. Saatlerce ya da giinlerce siiren tep-
kimeler, bir ka9 dakikada tamamlanabilir. Ancak DMSO ve DMF gibi ^oziiciilerin kul-
lanilmasinin bazi olumsuzluklan da vardir. Bu foziiculerin kaynama noktalan 90k
yuksektir ve bu nedenle, tepkime sonrasinda bunlarm uzakia§tinlmasi zordur. Bu 90zii-
ctilerin safla§tirilmasi zaman alicidir ve bunlar pahahdir. Yiiksek sicakhklarda, bazi po-
lar aprotik 96ziiciiler bozunurlar.

Bazi durumlarda, bir hidrokarbon veya bagil olarak polar olmayan bir klorlu hidro-
karbon gibi polar olmayan aprotik 90ZticiiIer. S N 2 tepkimeleri ifin ideal goziicu olabi-
lirler. Bunlarin kaynama noktalari dii§uktiir, pahah degillerdir ve bagil olarak kararlidirlar.

Yakm zamana kadar, iyonik bilegikleri 96zememeleri nedeniyle, hidrokarbon ve klor-
lu hidrokarbon gibi aprotik 90ziiciller niikleofilik yer degisUrme tepkimelerinde 90k sey-
rek kullanilmislardir. Bu durum, faz transfer katalizi olarak adlandinlan bir i§lemin
geli§tirilmesiyle degismi§tir,

Faz transfer kataliziyle, genellikle birbiriyle kanjmayan, sadece temas eden iki faz
kullamnz. Bunlar iyonik reaktant iferen su fazi ve organik substrati i9eren organik faz-
dir (benzen, CHC1 3 vb). Normal olarak bu gibi ayn fazlardaki iki maddenin tepkimesi,
reaktiflerin bir araya gelememeleri nedeniyle ger9ekle§mez, Bir faz transfer katalizorii-
niin ilavesi, iyonik reaktanti organik faza ta§iyarak bu problemi 90zer. Tepkime ortami
aprotik oldugundan, S N 2 tepkimesi hizli yuriir.

520

Boltim I ] / Alkoller ve Eterler

§ekil I 1.5 Sodyum
siyaniir ve bir alkil
halojeniir arasindaki S N 2
tepkimesinin faz transfer
kataiizi.

Su
f'azi

Organik
(CH 2 C1 2 )

Na + CN"

x-

ilavesi

RX

Niikleofil, CN-, RX ile
tepkimeye girmek i(;in organik
faza gecemediginden, burada
tepkime olmaz.

Na + CN-

Q'X-

Na + X-

+
Q'CN

>— ^i— -#-

+
RCN

Q CN~

+
RX

Su
fazi

Organik
faz

(CH 2 C1 2 )

Faz-transfer katalizbrii
siyaniir iyonunu (Q*CN~
olarak] organik faza tasir
ve burada tepkime
CN-+RX^RCN+X-
^eklinde hizla gergekie§ir.

Faz transfer katalizorline bir ornek §ekil 1 1.5'de aciklanmis,tir. Faz transfer katali-
zorii (Q+X-), genellikle tetrabiitilamonyum halojeniir, (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ) 4 N + X-, gibi bir
kuaterner amonyum halojenurdur (R 4 N+X~). Faz transfer kalalizorii, nukleofilin (CN~
vb.) bir iyon cifti (Q + CN~) §eklinde organik faza tasmmasini saglar. Bu iyon ciftinin
katyonu (Q + ), pozitif yiikiine ragmen dort alkil grubuyla bir hidrokarbona benzedigin-
den transferin gereekles.ecegi agiktir. Lipofilik olmasi nedeniyle, polar oimayan bir cev-
reyi, sulu cevreye tercih eder. Organik fazda iyon fiftinin niikleofili (CN~). organik
substrat RX ile tepkimeye girer. Katyon (Q + ) [ve anyon (X - )] daha sonra cevrimi ta-
mamlamak icin su fazma geri donerler. Bu islem, turn niikleofil veya organik substrat
tepkimeye girinceye kadar siirer.

Faz transfer katalizli nukleofilik yer degisjirme tepkimesine bir ornek, 1-kJorookta-
nin (dekan icerisinde) ve sodyum siyanuriin (suda) tepkimesidir (105°C'da). Tepkime
iki saatten daha kisa bir siirede tamamlanir ve yer degistirme uriinu verimi %95'tir.

CH 3 (CH;) 6 CH,C1 (dekan icerisinde) -

sulu NaCN, 105°C

CH,(CH ; ) r ,CH,CN

( %95)

£ok sayida niikleofilik yer degistirme tepkimesi benzer yoldan uygulanmaktadir.

Ancak, faz transfer] katalizleme tepkimeleri, nukleofilik yer degistirme tepkimele-
riyle sinirh degildir. Cok sayida bas,ka tiir tcpkimelcr de faz transfer katalizle uyumlu-
dur. Benzende coziinmus. alkenlerin yukseltgenmesi, bir kuaterner amonyum Luzu
varliginda potasyum permanganat (suda) kullanilarak yiiksek verimle gercekles.tirilebi-
lir.

R 4 N + X~

CH,(CH 2 ).,CH=CH 2 (benzende)

CH,(CH : ) 5 C0 2 H + HC0 2 H

(%99)

Potasyum permanganat. kuaterner amonyum tuzlanyla kimyasal testier amaciyla da
benzene ta^mabilir. 01u§an "mor benzen". doymamis bilegikler icin test reaktifi olarak
kullanilabilir. KMn0 4 'iin benzendeki cozeltisine doymamis, bir bilesjk ilave edildigin-

1 1.20 Tac Eterler: Niikleofilik Yer Degi^tirme Tepkimeleri 521

de, mor rengin kaybolmasi ve MnO, olu^umu nedeniyle rengin kahverengine donmesi.
ikili ya da ticlii bag varligmi gosteren bir pozitif testtir,

§ekil 1 1.5'te gosterildigi gibi CH,(CH,) 6 CH 2 Cl ile siyaniir iyonunun faz transfer ka- ^ Problem I 1.29
talizli tepkimesinin nasil meydana geldigini goslercn bir sema duzenleyiniz. Orga-
nik fazda hangi iyonun, su fazinda hangi iyonunun bulundugunu ve hangisinin bir
fazdan digerine gegtigini gosterirken emits olunuz.

I I.20A Tag Eterler

Tac eterler olarak adlandmlan bilesikler de faz transfer katalizorleridir ve iyonik bile-
sikleri bir organik faza tas,iyabilirler. Tac eterler, 18-crown-6 gibi, etilen glikoliin hal-
kah polimerleridir.

O' ^ -of

18-Crovvn-6

Tac eterler, x-crown-y seklinde adlandinhr; burada x. halkadaki toplam atom sayisim;
y ise oksijen atomlan sayisim gosterir. Tac eterlerle ta§iyacagi iyon arasmdaki ili§kiye,
konukcu-konuk iliskisi denir. Tac eter konukcu olarak, tutunan iyon da konuk olarak
davramr.

1987 Nobel Kimya Odiilii, tac eterleri ve "yapiya ozgii etkilesimleriyle yiiksek seci-
cilige sahip" diger molekiilleri bulmalan ve geli§tirmeleri, "molekiiler te§his" denilen
kavrami anlamamiza kalkdan. ornegin. enzimlerin substratlanni nasi! tanidiklan, hor-
monlann nasd etki ettikleri, antikorlann antijenleri nasil teshis ettikleri, sinir ileticilerin
sinyallerini nasil ilettiklerini ve biyokimyamn diger bir 50k konusunu afiklamalan ne-
deniyle Charles J. Pedcrsen (DuPont sirketinden emekli), Donald J. Cram (Kaliforniya
Universitesinden, Los Angeles, emekli) ve Jean Maria Lehn (Louis Pasteur Universite-
si, Strasburg, Franas)'e verildi.

Tac eterler bir metal katyonayla koordine olduklannda, metal katyonunu. di§i hid-
rokarbona benzeyen bir line donustiimrler. Ornegin. 18-crown-6 potasyum iyonlanyla
etkin sekilde koordine olur; ciinkti oyuk jap uygundur ve alti oksijen atomu elektron-
larini merkezdeki iyona vermek icin elverifli durumdadir.

Tag eterler bir 50k tuzun polar olmayan c,6ziiculerde goziinmcsini saglarlar. Orne-
gin, KF, KCN ve CH-,C0 2 K gibi tuzlar, kataliiik miklarda 18-crown-6 kullanilarak apro-
tik gozticulere gccirilebilirler. Organik fazda bagil olarak coziinmeyen bu tuzlann
anyonlan, organik substratla niikleofilik yer degistirme tepkimesi verebilirler.

1 8-crown-6

K'CN + RCkLX -r >- RCFLCN + K + X"

neii7.en

1 S-crown-6

C fi H 5 CH 2 Cl + E + F" asel0llirril > C*H S CH 3 F + K'Cl

(%100l

522

Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

Tac eterler, faz transfer reaktifi olarak ba§ka bir 50k tepkimede de kullanilabilirler. A§a-
gidaki tepkime, tac eterin yiikseltgemede kullamhsjna bir ornektir.

V

KMnO, ; ► HO,C

o

CH^CCH^

(%90)

Disikloheksano-18-crown-6'nm yapisi a§agidadir.

o

Disikloheksano-I8-crown-6

Problem 11.30 >■ (a) 15-crown-5 ve (b) 12-crown-4'iin yapilanm yaziniz.

I I.20B Ta|iyici Antibiyotikler ve Ta$: Eterler

En fazla dikkat ^ekenleri nonaktin ve valinomisin olan ve iyonoforlar (boliimiin bagm-
daki restme bakiniz) olarak adlandinlan cegitli antibiyotikler vardir; bunlar, tac eterle-
re benzer §ekilde metal katyonlanm baglarlar. Normal olarak, hiicreler, hiicre duvarlannin
i9 ve di§ tarafindaki sodyum ve potasyum iyonlari deri§imleri arasindaki degi§imi ko-
rumak zorandadirlar. Potasyum iyonlari ice; sodyum iyonlan di§a "pompalanir". Hiic-
re zannin ic tarafi hidrokarbona benzer; ciinkii bu bolge ba§lica lipitlerin (Boliim 23)
hidrokarbon kisimlanndan olu§mus,tur. Sulu sodyum ve potasyum iyonlanmn hiicre za-
n icerisinden ta§inmasi yava§tir ve bu ta§inmada hiicrenin enerji harcamasi gerekir. Or-
negin, nonaktin, potasyum iyonlanyla sodyum iyonlarindan daha kuvvetli koordine olarak
bu iyonlarin deri§im degigimini bozar. Potasyum iyonlari nonaktinin ic kismina baglan-
digi icin, bu konukyu-konuk kompleks, yiizeyde hidrokarbona benzer hale gelir ve he-
men hiicre zan, potasyum iyonlanmn geci§ine izin verir hale gelir ve boylece temel
derigim degi§imi bozulur.

11 CH,

O

Nonaktin

11.21 Alkenlerin, Alkollerin ve Eterlerin Tepkimelerinin Ozeti 523

I 1.21 ALKENLERiN, ALKOLLERiN VE ETERLERIN
TEPKJMELERINiN OZETI

Bu boliimde ve 8. Bollimde, sentez tasanminda son derece yararli olabilecek tepki-
meleri inceledik. Alkolleri ve eterleri kapsayan bu tepkimelerin cogu (Jizelge 11.6
da 6zetlenmi§tir. Alkil halojeniirleri, siilfonat esterleri, eterleri ve alkenleri aide et-
mek icin alkolleri kullanabiliriz. Epoksitleri, diolleri, aldehitleri, ketonlan ve kar- Bazl sentez aletleri
boksilik asitleri (oze! alkenlere ve ko§ullara bagh olarak) elde etmek icin alkenleri
yiikseltgeyebiliriz. Alkanlan, alkolleri ve alkil halojeniirleri elde etmek isin de al-
kenleri kullanabiliriz. Eger elimizde, uygun bir kom§u dihalojeniirden elde edilebi-
lecek bir uc alkin varsa, bundan turetilen alkiniir iyonunu, nukleofilik yer degi§tirme

CH 3 CH 2 OH-

H ; S0,, 14CTC HX [X = Br, I)

(Aitboium i USA) CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 (Altbal[]m M , 6) * 2CH 3 CH 2 X

H 2 S0„ 180°C

(Aitboium 7.7)

Na veya IfaH

II

* CH 2 =CH 2 (Altb6iamlU7) ' H 2 C-CH 2 -

O

RDH. H*
(Aitboium 11.18) R°CH 2 CH 2 OH

ROH. DH-

(Aitboium 1 1 . 1 8) ROCH 2 CH 2 OH

■* CH,CH 9 0Na

RCK,X

HX IX = Br. I ) ,

* CH,CH,,OCH,R , Aia . J ,,„ * CH q CH,X

(Altb6lumler6.l6B u "3^"!«"« (Aitboium 1 1 . 1 5B) '-' ii 3'-'"2 XJ, -' ii 2" (Aitboium I 1.16) v ^ ii 3^ J " l 2

ve I 1 .9)

+ RCH 2 X

TsCI

. Nh- (Nu- = 0H-, I-, CN-, vii.)

(Ahbeiom ii.io) CH 3 CH 2 OTs (A itb6ium u.ii) CH 3 CH 2 Nu

MsCI

Nu-(Nu- = DH-,|-,CN-.vb.)
(A,tb 8 , um , ,.,0) ~+ CH 3 CH 2 OM S ^"^ ► CH 3 CH 2 Nu

HX

, CH 3 CH 2 X

PBr,

(Aitbaiam ' ' CH 3 CH 2 Br '

SOCI,

(Aitboium I 1.14) CH 3 CH 2 C1

RONa

M.I5B) CH 3 CH 2 OR

CHj=C(CH,) z /H 2 SO,

(Aitboium II.I5C)

TBDMSCI

CH 3
+ CHXHoOCCH,

H 3 (T/H,,rj

(Aitboium I I, ISC)

CH,

CH,

> CH 3 CH 2 OH + HOCCH 3

CH„

BuJ + F-,THF

mem I I-I5D) * CH 3 CH 2 OTBDMS (Altbel0mlU5D) » CH 3 CH 2 OH + FTBDMS

Soki I I 1 .6 Alkollerin ve eterlerin etanolle baslayan onemli tepkimelerinin ozeti.

524

Bolum I 1 / Alkoller ve Eterler

ile karbon-karbon bagi olusturmada kullanabiliriz. §imdi elimizde su ana kadar incele-
digimiz turn fonksiyonel gruplan dogrudan ya da dolayh birbirlerine donusttirecek bir
tepkime reperiuan bulunmaktadir. Altboliim 1 1.21 A'da alkenlerin bazi tepkimeleri ozet-
lenecektir.

II.2IA Sentezlerde Alkenler

Gercekte alkenler, incelemis oldugumuz diger fonksiyonel gruplarm hepsinin elde edil-
mesinde giris (anahtar) noktasidir. Bu nedenle, tepkimelerin biiyiik cogunlugu bize. urii-
niin konum kimyasal ve/veya stereokimyasal seklinin kontrolii tmkamni sagladtgmdan,
alkenler, sentezlerde cok yonlii ara iiriinlerdir. Ornegin, eger biz bir ikili baga Mar-
kovnikov yonelimi uyanrica su katmak istersek, bunu gercekle§tirmek ifin tic yon-
temden yararlaninz: (1) oksiciva katilmasi-civa ayrdmasi (Altboliim 11.5), (2) asit
katalizli hidrasyon (Altboliim 8.5) ve (3) siilfiirik asit katilmasim izleyen hidroliz (Alt-
boliim 8.4). Bu yontemlerdcn oksiciva katilmasi-civa aynlmasi laboratuvarda en yarar-
li olanidir: cunkii kolay uygulanir ve gevrilme meydana gelmez.

Eger ikili baga anti-Markovnikov yonelimine gore su katmak istersek. hidrobo-
rasyon-yukseltgemeyi kullaninz (Altboliim 1 1.7). Hidroborasyon-yukseltgemeyle, H —
ve — OH gruplarinin sin katilmasim da basarmis oluruz. Bir organoboranin bor
grubunun, hidroksil, doteryum ve trityumla da yer degistirebilecegini (Altbolum
1 1.7B) ve hidroborasyonun H — ve -B — 'ran bir sin katilmasim icerdigini batirlayimz.

Eger ikili baga HX'i Markovnikov kuralina gore katmak (Altbolum 8.2) ister-
sek, alkeni HF, HC1. HBr veya HT ile tepklmeye sokanz.

Eger HBr'yi anti Markovnikov yonelimine uygun olarak katmak istersek (Alt-
boliim 10.9). alkeni HBr ve bir peroksitle etkilestiririz. (Diger hidrojen halojeniirler, pe
roksit varhginda anti Markovnikov katilmasi vermezler).

Brom ve kloru ikili baga katabiliriz (Altbolum 8.6) ve bu katilma bir anti katil-
madw (Altbolum 8.7). Bromlama veya klorlamayi su icertsinde uygulayarak (Altboliim
8.8), ikili baga X — ve — OH'yi de katabiliriz (halohidrin sentezi). Bu katilma da bir
anti katilmadir.

Sekil 11.7 1-Metilsiklopen-
tenin oksiciva katilmasi-civa
aynlmasi ve Kidroborasyon
tepkimeleri. Bu sekil, §ekil
8.3*iin tamamlayicisidir.

fl) HgiOAc),, THF-H a O (2) NaBH,, OH

HO

CH.,CO„H

Hidrasyon
Markovnikov

(Altbolum 11.5)

C* stereakimyamn belirsb;
oldugu anlamuia gelir)

Hidrojenin sin katilmasi

(Altboliimler 11.6 ve 11.7)

j THF : BH.,

jj q ^^~\^ Hidrasyon

-► f ^1 sin katilma

■M- OH- \Me H7 (Altboliimler 11.6 ve 11.7)

H /B^

H OH

Ek Problem ler 525

Eger ikili bagin sin hidroksillemesini gerceklestirmek istersek, ya KMn0 4 'iin so-
guk bazik cozeltisini veya Os0 4 tie tepkimeyi izleyen NaHS0 3 muameIesini kullaninz
(Altboliim 8.10). Bu iki yontemden sonuncusu tercih edilebilir; ciinkii KMn0 4 , alkeni
a§iri yiikseltgeyerek ikili bagin boliinmesine de yol acabilir.

Bir ikili bagin anti hidroksilknmesi. alkeni once bir "epokside" donu§turmek ve
ardindan asit katalizli hidroliz uygulamakla gerceklestirilir (Allboliim 11.19).

Bu tepkimelerin cogunun esjllikleri §ekil 8.3 ve 11.7'de verilmistir.

"erimler ve Kavramlar

Mkenlerin Hidrasyonu
Oksiciva katdmasi * civa ayrilmasi
Hidroborasyon - yiikseltgeme
SiilFonat esterleri
Williamson eter seniezi
Koruvucu yruplar
Oksanyum tuzlari
Oksiranlar (epoksitlerj
Afkenlerin hidroksillemnesi
Ta^ eterler
Fnz-transfer katalizi
Konukcu-kunuk Uifkisi

Altboliimler 8.5 ve 11.4
Altboliim 11.5
Allboliim 11.7
Altboliimler 11.10 ve 11.11
Altboliim 11.15B
Altboliimler 11.15C ve 11.15D
Altboliim 11.16
Altboliimler 11.17 ve 11.18
Altboliim 11.19
Altboliim 11.21
Altboliim 11.21
Altboliim 11.21

11.31 Asagidaki alkollerin IUPAC adlanni yaziniz.
(a) (CH 3 ) 3 CCH,CH 2 OH
CH 3

OH

\ / CH 3

(b) CH,=CHCH,CHOH

(c) HOCH 2 CHCH,CH,OH

CH 3

(d) QH,CH 2 CH,OH

H

» ^^ CH '

HO

EK PROBLEMLER

11.32 A^agida verilenlerin her birinin yapi formiillerini yazimz.

(a) (Z)-2-Biiten - 1 -ol ( f) Tetrahidrofrun

(b) (i?)-l,2,4-Biitantriol (g) 2-Etoksipentan

(c) (l/?,2/?)-l,2-Siklopentandiol (h) Etil fenil eter

(d) I-Etilsiklobiitanol (i) Diizopropil eter

(e) 2-Kloro-3-heksin-l-ol (j) 2-Etoksietanol

1 1.33 Asagida verilenlerin her birinden basjayarak 1-biitanolun en kolay yoldan sente-
zini tasarlayimz.

(a) 1-Bttten (b) 1 -Klorobiitan (c) 2-Klorobutan (d) 1-Biitin

11.34 1-BromobLitanm a.^agida verilenlerden nasi] elde edebileceginizi gosteriniz.

(a) 2-Butanol, CH 3 CH 2 CHOCH 3 (c) 1-Bliten

(b) 1-Biitanol. CH,CH 2 CH 2 CH 2 OH (d) 1-Biitin

Yildizla i§aretlenmi§ problemler "goziilmesi daha zor olan problemler"dir.

526 Boliim 1 1 / Alkoller ve Eterler

11.35 A§agidaki d6nu§iimleri nasil yapabileceginizi gosteriniz.

(a) Sikloheksanol *■■ klorosikloheksan

(b) Sikloheksen *■ klorosikloheksan

(c) 1-Metilsikloheksen — *■ 1-bromo-l-metil-sikloheksan

(d) 1-Metilsikloheksen + frans-2-metilsikloheksanol

(e) 1-Bromo-l-metilsikloheksan *■ sikloheksilmetanol

11.36 1-Biitanolun a§agidaki reaktiflerin her biriyle etkile§tirilmesi sonucunda olusa-
cak bile§iklerin yapilanni ve kabul edilebilir adlanni yaziruz.

(a) Sodyum hidrur (g) Fosfor trikloriir

(b) Sodyum hidrur, daha sonra (h) Tiyonil kloriir

1 bromopropan (i) Siilfiirik asit, 140° C'da

(c) Metansiilfonil kloriir ve baz (j) Derisik HBr ile geri sogutucu

(d) p-Toluen siilfonil kloriir altinda kaynatma

(e) (c) iiriinii, sonra sodyum metoksit (k) ter-biitilklorodimetilsilan

(f) (d) tiriinii, sonra KI (1) (k) urtinii, sonra florin" iyonu

11.37 2-Biitanoliin, Problem 11.36'da verilen reaktiflerin her biriyle etkile§tirilmesiyle
olu§abilecek bilegiklerin yapilarmi ve adlanni yazimz.

11.38 A§agidaki eterlerin her birinin agin, derifik hidrobromik asitle geri sogutucu al-
tmda kaynatilmasiyla hangi bilesjklerin olu§abilecegini belirtiniz.

(a) Etil metil eter (c) Tetrahidrofuran

(b) fec-Biitil etil eter (d) 1 ,4-Dioksan

11.39 A§agidaki tepkimeyi aciklayan bir mekanizma yazimz.

OH /\ ^CH 3

+ HOH

CH 3

11.40 Asagidaki alkolleri elde etmek icin, hidroborasyon-yiikseltgeme islemini nasil uy-
gulayabileceginizi gosteriniz.

(a) 3,3-Dimetil-l-butanol (c) 2-Feniletanol

(b) 1-Heksanol (d) rra«s-2-Metilsiklopentanol

1 1.41 1-Metilsikloheksenin a§agidaki reaktiflerin her biriyle etkilestirilmesi sonunda olu-
§acak iiriiniin uc boyutlu formiiliinii yazimz. Her bir iiriindeki, doteryum ve trit-
yum atomlannin konumlarmi gosteriniz.

{a) (1) THF: BH 3 ,(2)CH 3 C0 2 T (c) (1) THF:BD 3 , (2) NaOH, H 2 2 , H 2

(b)(1) THF:BD 3 , (2) CH 3 CQ 2 D

11.42 Izobutanla ba§layarak agagidakilerin her birini nasil sentezleyebileceginizi gos-
teriniz (Problemin daha onceki §iklannda sentezi gosterilmi§ bir biles.igi tekrar
sentezlemenize gerek yoktur).

(a) zer-Biitil bromiir qh

(b) 2-Metilpropen

(c) Izobiitil bromur (0 CH 3 CHCH 2 CN

(d) izobutil iyodiir CH 3

(e) izobutil alkol (iki yoldan)

(f) fer-Butil alkol

(g) izobutil metil eter
CH 3 O

(j) CH 3 CHCH 2 SCH 3 (iki yoldan)
CH,

(k) CH 3 CCH,CBrj
(h) CH 3 CHCH 2 OCCH 3 g r

Ek Problemler 527

11.43 Komsu halo alkoller (halohidrinler), epoksitlerle HX'in etkilestirilmesiyle sentez-
lenebilirler. (a) Bu yontemi, siklopentenden cikarak 2-kIorosiklopentanol sentezin-
de nasil uygulayabileceginizi gosteriniz. (b) Uriiniin r/.y-2-klorosiklopentanQl mii
yoksa /rans^-klorosiktopentanol mii olmasiru beklersiniz? Yani, — CI ve — OH'nin
net sin katilmasmi mi yoksa net ami katilmasim mi beklersiniz? Aciklayiniz.

11.44 Giive seks cekicisi E'nin (bir ttir feromon, bkz Altboltim 4.16) bir sentezi asa-
gida aciklanmistir. Sentezdeki ara iiriinlerin (A-D) ve E'nin yapisim gosteriniz.

HC^CNa """ffy^ A<C^-^*B<C,H 1 ,Na)

1 " bmmtK ' ekan ■ C (C, 9 H 36 ) 1 ^ r D (C, 9 H 38 ) <***>■" , E (C l9 H 38 0)

11.45 2-Metilpropenden (izobiitilen) baslayarak ve gerekli diger reaktifleri de kulla-
narak asagidaki her bir bilesigin sentezini tasarlayiniz.

(a) (CH 3 ) 3 CHCH 2 OH (c) (CH S ) 2 CDCH,T

(b) (CH 3 ) 2 CHCH 2 T (d) (CH 3 ) 2 CHCH 2 OCH 2 CH 3

11.46 A§agida verilen alkolleri, uygun alkenlerden baslayarak oksiciva katilmasi— ci-
va aynlmasiyla nasil elde edebileceginizi gosteriniz.

(a) 2-Pentanol (c) 3-Metil-3-pentanol

(b) 1-Siklopentiletanol (d) 1-Etilsiklopentanol

*11,47 A-L Bilesiklerinin her birinin stereokimyasal formiiliinii gosteriniz; (b) ve (g)
§iklanndaki sorulan cevaplaymiz.

(1)THF:BH, TsCl

(a) 1-MetilsLklobuten (2)H .q„oh " A (^ioO ~eaF*

B (C l2 H 16 S0 3 )-^- C (C 5 H 10 O)

(b ) A ve C arasindaki stereoizomerik ili§ki nedir?

(c) B (C 12 H 16 S0 3 )^* D (QH 9 I)

MsC] HC = CNa

(d) h-flnj-4-MetiIsikloheksanol QH _ *E (CsH l6 S0 3 ) *■ F (C,H M )

(e) (fi)-2-Biitanol NaH > [H (QH 9 ONa)] CHi ' ► J (C 5 H 12 0)

(f) (ff)-2-Butanol -!^+K (C 5 H 12 S0 3 ) £ H - l0Na »L (C 5 H 12 0)

(g) J ve L arasindaki stereoizomerik iliski nedir?

*11.48 Stereokimyasal yapisi A olan 3-bromo-2-biitanol derisik HBr ile etkilestirildi-
ginde mezo-2,3-dibromob(itani olusturur; 3-bromo-2-biitanol, B, benzer tepki-
mcyle (±)-2,3-dibromobtitani meydana getirir. 1939 yilinda S. Winstein ve H.
J. Lucas tarafindan gerceklestirilen bu klasik deneme, koitisn grup etkileri ola-
rak adlandinlan arastirma serisinin ba§langic noktasidir. Bu tepkimelerin stere-
okimyasim ayiklayan mekanizmalar oneriniz.

Br CH 3
CH, OH

Br H

hV \

CH 3 OH

A

B

*11.49 Bir ugiincul amin (veya piridin) varligmda, bir alkolun tiyonil kloriirle tepkime-
si sonunda, OH grubunun, konfigiirasyormn devrtlmesiyle CI ile yer degistirmis
oldugu bir iiriin meydana gelir (Altboltim 11.14). Ancak amin olmadigmda ge-

528 BolLim II / Alkoller ve Eterler

nellikle konfigurasyonun korundugu bir yer degistirme gerceklesir. Her iki du-
rumda da ayni klorostilfit ara urunii olusmaktadir. Bu ara iiruniin, konfiguras-
yonun korundugu iiriinu olusturmasma iliskin bir mekanizma oneriniz.

11.50 1 ,2,3-Siklopentantriol bile§iginin olasi stereoizomerlerini yazmiz. Stereomerkez-
leri isaretleyiniz ve hangilerinin enantiyomer, hangilerinin diastereomer olduk-
lanm belirtiniz. [Bazi izomerler "yalanci asimetrik merkez" icerirler; bunun iki
konfigurasyonu miimkiindur, her biri farkh bir izomer meydana getirir, bunla-
rm her biri ayna goriintiileriyle aynidir. Bu gibi stereoizomerler sadece yalanciasi-
metrik merkeze bagh R, S gruplannin diizenlenme sekliyle farklandinlabilirler.
Bunlardan R, S'den daha oncelikli kabul edilerek, konfigtirasyon r ya da s ola-
rak belirlenir. Yalanci asimetri belirlenmesinde kiiciik harfler kullanihr.]

Asetilen (etin) ve metandan baslayarak, mero-2,3-biitandiol icin iki sentez yolu
tasarlayiniz. Uriinde gerekli stereokimyamn kaynagimn kontrol edilmesi icin tep-
OGRENME GRUBU kimelerin yuriiyiisu sirasinda, iki yolunuzun yaklasimi farkJi olmalidir.

PROBLEMLERi 2. (a) Etil 2-metilpropil eter (etil izobiitil eter) icin dusiinebildiginiz, kimyasal ola-

rak akla yatkin sentezleri yazmiz. Sentezlerinizin birinde ya da bazilarmin her-
hangi bir basamaginda a§agidaki reaktiflerden gerekli olani kullanabilirsiniz (ancak
hepsini ayni sentezde degil): PBr„ SOCl 2 , /7-toluensiilfonil kloriir (tosil kloriir),
NaH, etanol, 2-metil-l-propanol (izobiitil alkol), der. H 2 S0 4 , Hg(OAc) 2 , eten (eti-
len).

(b) Etkinlik ve seciciliklerini goz oniine alarak, sentezlerinizin bagil iistiinliikle-
rini degerlendiriniz [Hangilerinin "en iyi" sentezler ve hangilerinin "daha az dik-
kate deger" sentezler olarak ifade edilebilecegine karar veriniz.]
3. Karbon atomu kaynagi olarak metilsiklopentan ve 2-metilpropandan baslayarak
ve gerekli diger reaktifleri de kullanarak a§agidaki bilesigi sentezleyiniz. Sentez-
de gerek duyabileceginiz araclar Markovnikov veya anti Markovnikov hidrasyo-
nu, Markovnikov veya anti Markovnikov hidrobromlanmasi, radikalik
halojenleme, aynlma ve niikleofilik yer degistirme tepkimelerini kapsiyor ola-
bilir.

:h.

O

Alkollerin Karbonil Bile§iklerinden Sentezi,

Yukseltgenme - Indirgenme ve

Organometalik Bile§ikler

Koenzim NADH'nin iki Hal

Yiyeceklerhnizdeki vitaminlerin pek $ogu enzimalik Lcpkimcler i^in koenzim haline donii-
§iirler. Koenzim ler. tepkimeleri katalizlcyen cnzimlerin kullandigi organik makinenin bir par-
casi olan molekiillerdir. Iki vitamin, niasin (nikotinik asit) ve bunun amidi niasinamit (nikotin-
amil, yukanda soya fasulyelerinin fotografmin yaninda gosterilmi§tir), koenzim nikotinamit
adenin diniikleotidin onculeridir. Soya fasulyesi. niasin kaynagi olan bir yiyecektir.

O O

cr

N

OH

NH 2

N
R

Niasin (Nikotinik asit) NAD + (E kurmasik bir gruptur)

529

Bu koenzim degi§ik ozellikler gosterir. Yukseltgenmi§ §ekli NAD + , indirgenmi§ §ekli
ise NADH olarak bilinir. NAD+ glikolizde, sitrik asit cevriminde ve diger bir cok biyo-
kimyasal i§lemde bir yukseltgen olarak gorev yapar. Diger taraftan onun degigiklige ug-
rami§ §ekli olan NADH elektron ta§ima zincirinde ve diger metabolik i§lemlerde
indirgendir; bir elektron verici ve cogu kez biyokimyasal hidriir ("H~") kaynagi olarak
davrarur. Bu boliimde, NAD + ve NADH ile yiiruyen i§lemlerin benzeri olan yukseltgen-
me ve indirgenrne tepkimelerinin laboratuvarda uygulanmasinda kullanilan reaktifleri
ogrenecegiz. "Alkol Dehidrojenaz'in Kimyasi"nda doganin, bu enzimle etanol ve ase-
taldehitin (etanal) birbirine d6nu§iimiinde NAD + ve NADH'yi nasil kullandigmi daha
yakindan inceleyecegiz.

12.1 Giris

12.2 Organ ik Kimyada
Yiikseltgenme - indirgenrne
Tepkimeleri

12.3 Karbonil
Bilesiklerinin indirgen-
mesiyle Alkollerin Eldesi

12.4 Alkollerin yiikselt-
genmesi

12.5 Organometalik
Hiicsikler

12.6 Organolityum ve
Orga nomagnezyum
Bilesiklerinin Elde Edilisi

12.7 Organolityum ve
Organomagnezyum
Bilesiklerinin Tepkimeleri

12.8 Grignard
Reaktiflerinden Alkollerin
Eldesi

12.9 Lityum
Dialkilkupratlar: Corey-
Posner, Whitesides-House
Sentezi

12.10 Koruyucu Gruplar

Formaldehitin
(HCHO) 7T baglayici
molekiiler orbitali: k
Baginin elektron
ciili her iki lobu da
isgal eder.

12.1 GiRi§

Karbonil bilesikleri; aldehitleri, ketonlan, karboksilik asitleri ve esterleri icine alan ge-
nii bir bile§ik simfidir.

\
C

/

R.

c=o.

\

R,

C=0

\

H

/

Karbonil grubu Bir aldehit

C=0

/
R'

Bir ket on

c=o c=o

/ /

HO R'O

Bir karboksilik Bir karboksilik
asit ester

Boliim 16-19'a gelene kadar bu bilesiklerin kimyasini aynntili olarak incelemeyecek ol-
mamiza ragmen, bu bile§iklerin alkollere donustLiruldiigu tepkimeleri goz online alma-
miz yararh olacaktir. Ancak daha once karbonil grubunun yapisim ve karbonil
bile§iklerinin etkinligiyle ili§kisini inceleyecegiz.

I 2. 1 A Karbonil Grubunun Yapisi

Karbonil karbon atomu sp 2 melezle§mistir. Bu nedenle karbona bagli uc grup aym diiz-
lem uzerinde yer ahr. Baglar arasmdaki acilar da iicgen duzlem yapida bekledigimiz gi-
bi yakla§ik 120°'dir.

Karbonil
Grubu

-120° —

|

. 0: \

\ -120°

1

-120° ^^>

Karbon-oksijen ikili bagi, a baginin iki elektronu ve K baginin iki elektronundan olu-
§ur. % Bagi, karbonun/J orbitalinin, oksijenin bir/j orbitaliyle ortii§mesinden olusmus-
tur. 7i Bagindaki elektron cifti her iki lobu da i§gal eder (ti bagi diizleminin altinda ve
ustiinde).

530

12.1 Giri| 531

Daha elektronegatif olan oksijen atomu, hem a bagi ve hem de it bagi elektronlan-
ni kuvvetle ceker ve karbonil grubunun onemli olciide polarlanmasina neden olur; bu
yiizden karbon atomu kismi pozitif, oksijen atomu da kismi negatif yiik ta§ir. tc Bagi-
nin polarlanmasi, karbonil grubunun a§agida goriilen rezonans yapilan (aynca Altbo-
lum 3. 10'a bakiniz) ile gosterilebilir.

"0 :_ veya C=0

Karbonil grubunun rezonans yapilan Melez

Karbon-oksijen bagmm polarhginin kamti karbonil bilejiklerinin oldukca yiiksek olan
dipol momentleridir.

\

\

o

=()

•*— ►

+('.

/

/

c=o c=o

/ /

H H,C

Formaldehit Aseton Asetonun elektrostatik

fi = 2,27 D ft = 2,88 D potansiyel haritasi

I 2. 1 B Karbonil Bile§iklerinin Nukleofillerle Tepkimeleri

Sentetik acidan, karbonil bilesjklerinin en onemli tepkimelerinden birisi niikleotllik ka-
tilmadir. Heniiz gordugiimuz gibi, karbonil grubu kismT pozitif ytik ta§idigindan, nukle-
ofilik ataga duyarhdir. Bir niikleofil karbonil grubuna katildiginda, karbonilin karbon
atomuyla bag yapmak icin kendi elektron ciftini kullamr. Karbon-oksijen ikili bagmm bir
elektron cifti oksijene kayabilecegi icin, karbonil karbonu bir elektron cifti kabul edebi-
lir.

r ~""~--^\ s+ % i -

Nil" + C=0 ►Nu — C— O:

/ W | -

Bir karbonile niikleofilik

Tepkime meydana geldiginde karbon atomunun geometrisinde ve melezlesme duru- kaMnw
munda bir degi§me olur; karbon iicgen diizlem geometri ve sp 2 melezle§mi§ durumdan,
diizgiin dortyiizlii geometriye ve sp } melezles.mis, duruma gecer.

Karbonil bile§iklerine katilan iki onemli niikleofil, NaBH 4 veya LiAlH 4 (Altbolum
12.3) gibi bilesjklerin hidriir iyonlari ve RLi ya da RMgX gibi bile§iklerin (Altbolum
12.7c) karbanyonlandir.

Diger ilgili tepkimeler alkollerin ve karbonil bilesjiklerinin yiikseltgendigi ve indir-
gendigi (Altboliimler 12.2-12.4) tepkimelerdir. Ornegin, birinciJ alkoller aldehitlere yiik-
seltgenebilir ve aldehitler de alkollere indirgenebilirler.

y 101 R

I " yiiksefteenme \_ -.

R— C— O— H < B ► C=0

iridirgenmc /
H IH] H

Bir birincil Bir aldehit

alkol

§imdi, organik bilesjklerin yiikseltgenmesi ve indirgenmesinde uygulanan bazi genel ku-
rallan ele alacagiz.

532 Boliim 12 / Alkollerin Karbonii Bile§iklerinden Sentezi. Yiiksellgenme-tndirgenme ve Organometalik Bilesikler

^5^

Organik bilesiklerde
yukseltgenme-indirgenme
tepkimekrinin genel
gosterimine dikkat ediniz.

12.2 Organik Kimyada Yukseltgenme Indjrgenme
TepkImelerI

Bir organik bilesigin indirgenmesi genellikle onun hidrojen igeriginin artmasi veya
oksijen igeriginin azalmasiyla iliskilendirilir. Ornegin, bir karboksilik asidin bir aide-
hide donii§mesi bir indirgenmedir, ciinkii oksijen i$erigi azalmaktadir.

( Oksijen igerigi azalir

o

R— C— OH

Karboksilik
asit

O

1HJ

indirgenme

-> R-

-H

Aldehit

Bir aldehidin bir alkole d6nu§tiiriilmesi de bir indirgenmedir.

f Hidrojen igerigi artar

O
R— C— H

)H|

-> RCH.OH

indirgenme

Bir alkolun bir alkana donii§umu de yine bir indirgenmedir.

f Oksijen igerigi azalir

RCH,OH

1HJ

RCH,

indirgenme

Bu flmeklerde bir organik bilesjgin indirgendigini gostermek i«jin [H] simgesini kullan-
dik. Bu, indirgenin ne oldugunu belirtmeksizin, bir genel e§itlik yazilmak istendiginde
kullanilrr.

tndirgenmenin tersi yukseltgeninedir. Buna gore, bir organik molekiiliin oksijen
igeriginin artmasi veya hidrojen igeriginin azalmasi yukseltgeninedir. Biraz once yu-
kanda gbsterdigimiz her tepkimenin tersi bir organik molekiiliin yiikseltgenmesidir ve
yiiksekgenme-indirgenme tepkimclerini a§agidaki gibi ozetleyebiliriz. Bir organik mo-
lekiiliin yiikseltgendigini gostermek icjn [O] simgesini kullamnz.

RCH, *

\2U

IH]

RCH,OH«

En (iiisnk

yukseltgenme

basamagi

En yiiksek

> itkseltLLt'iinie

basamagi

Bir organik bilesigin yiikseltgenmesi, daha genel olarak, karbondan daha elektronega-
tif herhangi bir elementin igeriginin arttigi bir tepkime olarak tanunlanabilir. Ornegin,
hidrojen atomlannin yerine klor atomlannin gegmesi bir yukseltgeninedir.

^*Ar-

Ar— CH, +

^± At— CH,CI «=^± Ar— CHC1, *

CCL

|H|

[H|

[HI

Bir organik bile^ik indirgendigtnde bir ba§ka madde — indirgcn madde — yiikselt-
genmelidir. Diger taraftan bir organik bile§ik yilkseltgendiginde ise bir ba§ka mad-
de — yiikseltgen madde — indirgenmelidir. Bu indirgen ve yiikseltgenler gogu kez

12.3 Karbonil Bilesjklerinin indirgenmesiyle Alkollerin Eldesi 533

inorganik bilegiklerdir ve bundan sonra gelen iki altboliimde bunlann bazilanm gore-
cegiz.

Bir organik bilesigin karbon atomunun yiikseltgenme sayisi karbona bagh gruplara <
bakilarak bulunabilir. Hidrojenle (veya karbondan daha az elektronegatif herhangi
bir elementlej olan bir bag, karbonun yiikseltgenme sayisina -1; oksijen, azot veya
halojenle (veya karbondan daha elektronegatif herhangi bir elementle) olan bir bag
karbonun yiikseltgenme sayisina +1; baska bir karbonla olan bag ise etki yapar.
Buna gore, metanda karbonun yiikseltgenme durum u -4 ve karbon dioksitte

O

Problem 12.1

^

+4'tilr. (a) Bu yontemi kullanarak, metanol (CH,OH), formik asit
O

HCOH

ve formal dehitte \HCH7 karbon atomlarinm yiikseltgenme durumunu tayin ediniz.
(b) Metan, karbon dioksit, metanol. formik asit ve formaldehiti karbonun artan yiik-
seltgenme durumuna gore siralayiniz. (c) Metanol *~ formaldehit tepkimesinde-
ki yiikseltgenme durumu degigmesi nedir? (d) Bu bir yiikseltgenme mi yoksa
indirgenme midir? (e) Bu tepkhnede, yiikseltgen olarak H 2 Cr0 4 , kullanihrsa
H,Cr0 4 'teki krom Cr- 1+ haline gelir. Kromun yiikseltgenme durumunda ne gibi bir
degisiklik olmu§tur?

Yiikseltgenme-indirgenme
tepkimelerinin denklestiril-
mesi. Organik viikscltgen-
me-indirgenme
tepkimelerinin esitlenmesi
■fin, bu kitabin cahsnta
klavuzunda bir yontem
ai'iklaniiii^tir.

(a) Etanoliin ve asetaldehitin her bir karbon atomunun yiikseltgenme durumunu belir- "< Problei
lemek icin onceki problemde a9iklanan yontemi kullamniz. (b) Etanol asetaldehite
yiikseltgendiginde bu sayilar yiikseltgenme yeri konusunda ne ifade eder? (c) Bu
islemi, asetaldehitin asetik asite yiikseltgenmesi icin tekrarlayiniz.

12.2

(a) Bir alkenin hidrojenlenmesini, bir katilmatepkimesi olarak a5iklamamizakar§in, < Problem I 2.3
organik kimyacilar cogu kez bunu bir "indirgeme" olarak ifade ederler. Problem
12. 1 'deki yontemi goz online alarak bunu aciklayimz. (b) Benzer yorumlan asagidaki
tepkime icin yapiniz.

CH,

O
-C-

H + H,

Ni ,

CH,CH : OH

12.3 Karbonil BiLEsiKLERiNiN JndirgenmesIyle
Alkollerin Eldesj

x

Birincil ve ikincil alkoller, karbonil C=0 I grubu iceren cesitli bilesiklerin indir-
genmesiyle eide edilebilirler. Burada bir kac genel ornek verilmistir.

O

R— C— OH -S2+ R— CH,OH
Karboksilik asit 1° Alkol

R— C— OR' -®> R— CH,OH (+ R'OH)
Ester 1° Alkol

534 Boliim 12 / Alkollerin Karbonll Bile^iklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bile§ikler

A

Onceden gerekli onlemler
alinmadikca, lityum
aliiminyum hidrur
indirgemeleri tehlikeli
olabilir. Boyle bir
indirgcmcdcn once uygnn
laboratuvar klavuzlarini
incelemeli ve tepkimeyi
kiiciik olcekte uygula-
matisimz.

O

II
R — C— H

Aldehll

O

II

R— C— R'

Keton

[H]

*■ R— CH,OH
l°Alkol

[H],

R— CH— R'
I
OH

2° Alkol

En zor karboksilik asitler indirgenir, fakat giiclu bir indirgen olan lityum aliimin-
yum hidrur (LiAlH 4 , LAH olarak kisaltihr) ile karboksilik asitlerin indirgenmesi bas,a-
nlabilir. LiAIH 4 , karboksilik asitleri 50k yiiksek verimlerle birincil alkollcre indirger.

Et -° »

4 RCO,H + 3 LiAlH,
Lityum
aluiiiiuvuiii

hidrur

[(RCH,0) 4 AI]Li + 4H. + 2 LiAlO,

•L

4RCH,OH + AUSO.,1, + Li 2 S0 4

2,2-Dimetilpropanoik asitin lityum aliiminyum hidrurle indirgenmesi buna bir ornektir.

CH,

I J
CH,— C— CO,H

■ I
CH,

2,2-Dimetil propanoik
asit

(1) LiAlH,/Et,0

(2) HjO/HjSOj

CH,

1

*■ CH,— C— CH 2 OH

CH,

Neopentil alkol
(%92)

Esterler yiiksek basmcli hidrojenlemeyle (endiistriyel isjemlerde tercih edilen ve i§-
lem sirasinda karbon-oksijen bagi bolimdiigiinden "hidrojenoliz" olarak ifade edilen bir
tepkime) veya lityum aliiminyum hidrur kullanilarak indirgenebilirler.
O

I

-

RC— OR' + H,

O

CuOCuCr,0 4

17S°C
5000 psi

>. RCH,OH + R'OH

RC — OR' , (') L1A1H 4 /Et,0 ^ RCR QH + R , QH
(2) H,0/H,SO i

ikinci yontem, kiiciik olccktcki laboratuvar sentezlerinde en fazla kullanilan yontemdir.
Aldehit ve ketonlar da hidrojen ve bir metal katalizor yardimiyla veya alkol iceri-
sinde sodyumla ya da lityum aliiminyum hidriirle alkollere indirgenebilirler. Ancak, en
fazla kullanilan indirgen, sodyum borhidriirdur (NaBH 4 ).

4 RCH + NaBH, + 3 H,Q
O

CH,CH 2 CH 2 CH
Biitanai

CH 3 CH 2 CCH,

■NaBH 4

u,o

NaBH,
H,0

O
Biitanon

4 RCH,OH + NaH,BO,

► CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH
1-Biitanol

(%8S)

»■ CH,CH,CHCH,

OH

2-BQtanol

(%87)

12.3 Karbonil Bile§iklerinin indirgenmesiyle Alkollerin Eldesi 535

Bir karbonil bilesiginin lityum aliiminyum hidriir ya da sodyum borhidriirle indir-
genmesinin anahtar basamagi, metalden karbonil karbonuna bir hidriir iyonunun akta-
nlmasidir. Bu aktarmada hidriir iyonu nukieofil olarak davranir, Bir ketonun sodyum
borhidriirle indirgenmesine iliskin mekanizma a§agida agiklanmi^trr.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

* Aldehit ve Ketonlarin Hidriir Aktarimiyla Indirgenmesi

R R

I .. cKs* I

H,B^H + ^C=0" ►H C— Q:~ H OH >H— C— 6— H

/ UT | - | -

R ' R' R'

Hidriir aktarircu Alkoksit iyonu Alkol

Bu basamaklar, bora bagh tiim hidrojen atomlari aktanlana kadar tekrarlanir.

Sodyum borhidriir, lityum aliiminyum hidriirden daha zayif bir indirgendir. Lityum
aliiminyum hidriir asitleri, esterleri, aldehitleri ve ketonlan indirger; fakat sodyum bor-
hidriir yalmzca aldehit ve ketonlari indirger.

LiAlHj ilc indirgenirler

1

MaBH 4 ile indirgenirler

, ' 1

II II II II

R— C— O < R— C— OR' < R— C— R' < R— C— H

Indirgenme kolayligi

Lityum aliiminyum hidriir suyla siddetli tepkime verir ve bu nedenle lityum alii-
minyum hidrtirle indirgemeler susuz 9oziiciilerde, genellikle susuz eterde uygulanmali-
dir. (Tepkimenin tamainlanmasindan sonra, LiAiH 4 'Qn asinsimn bozunmasini saglamak
igin etil asetat Have edilir, bundan sonra aliiminyum kompleksinin bozunmasi 19m su

ilavesi yapilir.) Bunun aksine, sodyum borhidriir indirgemeleri sulu veya alkollii fbzel-
tilerde yapilabilir,

Asagidaki dontisumleri ger9ekle§tirmek i9in hangi indirgeni, LiAlH 4 ya da NaBH 4 , "^ Problem I 2.4
kullanirsiniz?

O

(a) CHj— ( )— COH ►CH 3 — ( ^CH 2 OH

O O OH

11 r~\ 11 1

(b) CH.C— ( V- COB ► CH3CH— ( >-CH,OH

O

11 r~\ 11 /—\ 11

(c) HC— ( >— COCH^ ► HOCH,^( >— COCH3

*

imyasi

Alkol Dehidrojenaz

Aii

dkol dehidrojenaz enzimi asetaldehiti etanole donustiireceginde, NADH indirgen ola-
rak etkir ve nikotinamit halkasinin 4 nolu karbon atomundan bir hidriiru asetaldehitin
karbonil grubuna aktanr. Nikotinamit halkastndaki azot atomu, bag olusumunda kulla-
mlmamis elektron giftini halkaya vererek bu islemi kolaylastinr ve hidriir kaybiyla da
halka, NAD+ yapismda bulunan ve enerji icerigi afisindan daha kararh olan halkaya do-
niisiir. (Onun neden daha kararli oldugunu Boltim 14% gorecegiz.) Hidriir aktanmiyla
asetaldehitten olusan etoksit anyonu, enzim tarafindan protonlanarak etanole donllstii-
rulilr.

NAD +

H \ /Pa

C
/ \

H,C OH

Etanol

Asetaldehitin hidriirii alan karbonil karbonu, elektronegatif oksijen nedeniyle do-
gal olarak elektrofil olmasina ragmen, enzim, oksijen atomuna koordine olabilen bir
Lewis asidi olan ginko iyonu saglayarak, karbonil karbonunun elektrofilik ozelligini
arttinr. Lewis asidi, geg iij halinde orlaya cikan oksijenin negatif yiikiinQ kararh duru-
ma getirir. Enzim proteininin katii yapisinin rolii: cinko iyonunu, koenzimi ve subst-
rati, gecis halinin enerjisini du§iirmek icin gerekli olan tic boyutlu dlizende tutmaktir.
Tepkime tamamen tersinirdir; etanolun bagil deri§imi yiiksek oldugunda. alkol dehid-
rojenaz bir hidriir uzakla§tirarak etanoliin yiikseltgenmesini saglar. Alkol dehidrojena-
zin bu rolii, etanol zehirlenmesinin onlenmesinde onemlidir. Alkol dehidrojenaz
tepkimelerinin stereokimyasal yonivnii. "Karbonil Gruplannin Stereosecimli indirgen-
melerinin Kimyasf'nda inceleyecegiz.

536

*

imyasi

Karbonil Gruplannin Stereosegimli
indirgenmeleri

Yellowstone Milli
Parki'ndaki gibi sicak
akarsularda biiyiiyup
cogalan rermofilik bak-
teri, ekstreniozimler
olarak adlandinlan ve
bir 50k kimyasal islem-
lerde yararli oldugu
goriilen sicaga dayanikli
enzimler iiretir.

Enantiyose$imIiiik

Bir karbonil grubunun stereoseeimli indirgenme olasihgi, bir 50k

sentezde onemlidir. indirgenecek olan karbonil grubunun yapisina

bagli olarak. hidriir aktanrmyla olusacak diizgiin dortyiizlii karbon

yeni bir stereomerkez olabilir. NaBH + ve LiAlH 4 gibi akiral reak-

tifler, akiral iicgen diizlemsel substratin her iki tarafmdan esjt hiz-

la tepkimeye girerek, bir uriiniin rasemik §eklinin olusmasina yol

acarlar. Fakat, omegin, enzimler kiraldir ve tepkimelere kiral bir

reaktant katildigi icin, kiral uriiniin bir enantiyomerik §ekli 50k yiik-

sek verimle elde edilir. Bu tiir tepkimeler, enanfiyosecimii olarak

adlandinlir, Boylece, karbonil gruplan NADH (boliim girisine ba-

kimz) gibi koenzimler kullarularak alkol dehidrojenazla indirgendiginde, enzimler u£-

gen diizlemsel karbonil substratin iki yiizii arasmda farki gozeterek, diizgiin dortyiizlii

iiriintin iki stereoizomerik geklinden birisinin 50k yiiksek yiizde de oiusmasini saglar-

lar, (Eger ba§langictaki reaktant kiralse, yeni stereomerkezin olu§umu, tercihan uriiniin

bir diastereomerinirt meydana gelmesine yol acar; bu durumda tepkimenin diastereo-

se^imli oldugu soylenebilir.)

Ucgen diizlemsel merkezin bir tarafmdan veya diger tarafmdan bakildiginda, bagli

bulunan gruplara gore, iicgen diizlemsel merkezin her iki tarafimn yonii. Cahn lngold

Prelog oncelikligine (Altbolum 5.6) uygun olarak re ve si geklinde is,aretlenir (re saat

yelkovam donme yonii, si ise yelkovan donme yonii tersidir).

re yiizii (bu taraftan bakildiginda, yelkovan donme
yoniinde bncelik sirasi vardir)

si yuzii (bu taraftan bakildiginda, yelkovan donme
yonii tersinde oncelik sirasi vardir)

Bir karbonil grubunun re ve si yiizleri
(burada Cahn-Ingold-Prelog oncelikligi
O > *R > 2 R §eklindetlir).

NADH-bagimli bir cok enzimin, substratlarmin re ya da si taraflarim tercihi bilinmek-
tedir. Bu bilgi, bu enzimlerden bazilannin sentezler icin son derece yararli setero-
secimli reaktifler haline gelmelerini saglamislir. Bunlardan en fazla kullanilani maya
alkol dehidrojenazidir. Termofilik bakteriler de yaygm kullanilan bnemli enzimlerdir
(yiiksek sieakhklarda gelisen bir bakteri). Sicakliga dayanikli enzimlerin (ekstromo-
zimler olarak adlandinlar) kullamlmasi, daha diis_iik sieakhklarda daha yiiksek enan-
tiyosecicilik elde edilmesine ragmen, yiiksek sicakligin (bazi hallerde 100° C'un iize-
rinde) hiz arttmci etkisiyle tepkimelerin daha hizli tamamlanmasim saglar.

HO H

Termnanaerobium brockii fc

%96 enantiyomerik saflik
%85 verim

QerceveH hswi soyfa 538' de devam ediyor

537

<

/{-Alpin-Boran

Karbonil gruplannin stereosecimli indirgenmesi amaciyla, bazi kiral kimyasal reak-
tifler de geli§tirilrrii§tir. Bunlann cogu, bir ya da daha fazla sayida kiral organik ligand
iceren standart aliiminyum veya borhidriir indirgenlerin tiirevleridlr. Ornegin, S- Alpin-
Boran ve /?-Alpin-Boran sirasiyla (-)-a-pinen ya da (+)-a-pinen (enantiyomerik dogal
hidrokarbonlar) ve diborandan (B,H 6 ) tiiretilmi§ reaktiflerdir. LiAlH 4 ve kiral aminler-
den tiiretilmi§ reaktifler de geli§tirilmi§tir. Stereosecimliligin boyutu enzimatik
indirgeme veya substrain yapisinabagli olarak kiral indirgenlerle artinlabilir. En uygun
stereosecimliligi elde etmek icin, cogu kez degi§ik tepkime kosullannda deneylerin
yapilmasi gereklidir.

H

(S)-(-)Alpin Boran

%97 enantiyomerik saflik
%60-65 verim

Prokirallik

NADH tepkimelerinin stereokimyasinin ikinci bir yonii, NADH'nin 4 nolu karbon ato-
muna bagh bulunan iki hidrojenin de ilke olarak bir indirgeme surecinde hidriir olarak
aktardmasidir. Ancak, verilen bir enzimatik tepkimede, NADH'nin C4 atomundan belli
bir hidriir aktanlabilir. Hangi hidriiriin aktanlaeagi, tepkimeye katdan enzime baglidir
ve bunu, stereokimyasal adlandirmayi geni§leterek belirtebiliriz. NADH'nin C4'deki
hidrojenleri prokiral olarak ifade edilir. Bunlarin her biri hidrojenden daha oncelikli bir
grupla yer degi§tirdiginde konfigurasyonun R ya da S olmasina (hayalimizde) gore, birisi-
ni pro-fi, digerini pro-S olarak adlandinnz. Eger bu uygulama R konfigurasyonu
o!u§turuyorsa, "yer degigtiren" hidrojen pvo-R ve eger S konfigurasyon olugturuyorsa
pro-5'dir. Genel olarak bir prokiral merkez, bir iicgen dtizlemsel atoma bir grubun
katilmasi (bir ketonun indirmesinde oldugu gibi) veya bir diizgiin dortyiizlii atomdaki iki
e§deger gruptan birisinin yer degigtirmesiyle yeni bir stereomerkezin olugmasina yol acan
merkezdir.

R— N

c=o

/
H,N

\nn-R ve pro-S hidrojenlerin goriildiigii
NADH'nin nikotinamit halkasj

538

12.4 ALKOLLERiN YUKSELTGENMESI

I2.4A Birincil Alkollerin Aldehitlere Yiikseltgenmesi:
RCH 2 OH — ► RCHO

Birincil alkoller aldehitlere ve karboksilik asitlere yiikseltgenebilirler.

O O

R— CH,OH
1° Alkol

[0]

R— C— H
Aldehit

[0],

R— C — OH
Karboksilik asit

12.4 Alkollerin Yiikseltgenmesi 539

Sulu cozeltilerde aldehitlerin karboksilik asitlere yiikseltgenmesi, genellikle birincil
alkolleri aldehitlere yiikseltgeyen reaktiflerden daha az kuvvetli yiikseltgenlerle meydana
gelir; bu nedenle yukseltgenmeyi aldehit basamaginda durdurmak giictiir. [Bir organik bi-
le§igin dehidrojenlenmesinin yiikseltgenmeye. buna kar§ilik hidrojenlenmesiniti (Problem
12.3'e bakmiz) indirgenmeye karsihk geldigine dikkat ediniz.] Bu nedenle, laboratuvar-
da aldehitlerin birincil alkollerden elde edilmesinde cogu kez ozel yukseltgenler kullan-
mak durumundayiz. Bu amacla kullanilan cok degi§ik reaktifler vardir ve bunlann tamamim
incelemek programimiz dijindadir. Bu amaca uygun miikemmcl bir reaktif, CrO^'tin hid-
roklorik asitte cbziilmesi ve sonra pridinle muamele edilmesiyle elde edilen bile§iktir.

O n -O n '- h

CrO, + HC1 4- ( f J N= ► f f J N— H CrO,Cl

Piridin Piridinyum klorokromat

(C S H 5 N) <PCC)

Pridinyum klorokromat (PCC olarak kisaltihr) olarak adlandinlan bu bilegik CH 2 Cl 2 'de
cozuldiigunde. bir birincil alkolii aldehite yiikseltger ve bu basamakta durur.
CH 3 CH 3 O

(C,H 3 ) 2 C— CH,OH + PCC ] 2 » (C 2 H,),C CH

2-Etil-2-me(il-l- 2-Eti]-2-metilbutanal

biitanol

Pridinyum klorokromat ikili baga da etkimez.

Pridinyum klorokromatla yiikseltgemenin ba§anli olmasinin bir nedeni de, yiikselt-
gemenin, PCC'nin cbziindiigii CH,CU gibi bir coziicii icinde gerceklestirilmesidir. Bu
goziicude aldehitler, krom bilejikleriyle yukseltgemede olagan ortam olan suda coztil-
duklerinde kendiliginden olu§an aldehit hidratlar, RCH(OH) 2 , kadar kolay yiikseltgen-
mezler.

RCHO + H 2 0*=fRCH(OH) 2

Bunu, Altboliim 12.4D'de tekrar aciklayacagiz.

12. 4B Birincil Alkollerin Karboksilik Asitlere Yiikseltgenmesi:
RCH 2 OH — * RC0 2 H

Birincil alkoller. potasyum permanganatla karboksilik asitlere yukseltgenebilirler. Tep-
kime genellikle sulu bazik cozeltilerde yapilir; burada yiikseltgenme meydana geldigim
de MnO, coker. Ylikseltgenme tamamlandiktan sonra, siizmeyle MnO, uzakla§linhr ve
siiziintiiniin asitlendirilmesiyle karboksilik asit elde edilir.

R-CH.OH + KMnG, ■ OH » RCO, K+ + MnO,

RCO,H

I 2.4C ikincil Alkollerin Ketonlara Yiikseltgenmesi:

OH O

I II

RCHR' ► RCR'

ikincil alkoller ketonlara yukseltgenebilirler. Daha ileri bir yiikseltgenmede karbon-kar-
bon bagimn boliinmesi gerektiginden, tepkime keton basamaginda durur.

540 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile^iklerinden Sentezi. Yukseltgenme-tndirgenme ve Organometalik Bile§ikler

Kromik aside yiikselt-
genmeye eglik eden
turuncudan yesile renk
degisimi, birincil ve
ikincil alkoller icin bir
test olarak kullamlir
(Altboliim 12.4E)

OH

R—CR—R'

2° Alkol

101

o

II

► R— C— R'
Keton

Krom (VI) esash degi§ik yiikseltgenler, ikincil alkolleri ketonlara yiikseltgemede kul-
lamlir, En fazla kulamlan reaktif kromik asittir (H 2 Cr0 4 ). Kromik asit genellikle krom
(VI) oksitin (CrO,) veya sodyum dikromatin (Na,Cr : 7 ) sulu siilfiirik asite ilavesiyle el-
de edilir. ikincil alkollerin yiikseltgenmesi genellikle aseton ya da asetik asit cozeltile-
rinde uygulanir. A§agida denklesjirilmis, bir tepkime c^itligi goriilmcktedir.

\

=0 + 2 0** + 8H,0

\

3 CHOH + 2 HXrO . + 6 H +

/ 2 4

R'

R'

Kromik asit alkolu ketona yiikseltgediginde, krom, +6 yiikseltgenme basamagindan
(H ; Cr0 4 ). +3 yiikseltgenme basamagina (Cr- ,+ ) indirgenir. Sicakhk kontrol edildiginde,
alkollerin yiikseltgenmesi cok yiiksek verimlerle ketonlan verir. Siklooktanoliin siklo-
oktanona yiikseltgenmesi iyi bir ornektir.

OH

H : Cr04

aseton
35 °C

o

Siktooktanol

Siklooktanon
(&S2-96)

Sulu asetonda Cr0 3 'iin kullanilmasi Jones Yiikseltgenmesi (veya Jones Reaktifiyle

Yukseltgeme) olarak adlandinlir. Bu i§lem molekiilde bulunan ikili baglari nadiren et-

kiler.

12. 4D Kromat Yukseltgemelerinin Mekanizmasi

Alkollerin kromik asitle yiikseltgenmelerinin mekanizmasi ayrintih olaj'ak incelenmi§-
tir. Bu mekanizma, bir organik ve bir inorganik bilesjk arasindaki tepkimede yiikselt-
genme basamaklarmin nasil degistigini gostermesi acisindan ilgin^tjr. ilk basamak,
alkoltin bir kromat esterinin olusumudur. Bu basamagi burada bir 2° alkol kullanarak
gbsterecegiz.

Fepkime 1 5 in Bir Mekanizma

Kromat Yiikseltgemeleri: Kromat Esterinin Oiusumu

J . Basamak

H
.1
H,C' X /O,

C — O— Cr— O:

/ ^ " ^11 "

2° Alkol ^H^O^H

H

Oksijen bir proton alirken, alkol krom
atomuna bir clcktron cif'ti verir.

H
H— : ^

% T -

/\ o- =0^

H H ^|

H

Bir oksi.jen proton kaybeder, diger
oksijen bir proton alir.

12.4 Alkollerin Yiikseltgenmesi 541

•o" •<)■•

II sT- ■ I' ■■

H,C "O: Cr^-0= h,C °: Cr=0.

C :0 : in— H ; *= t C A +0— H

H,C H II H,C H u

H H H "

Kromat ester

liir mi cm ilc kill u

aynlan grup nlarak cikarktm,

bir krnm ■ oksijen ikili hajji olusur.

Kromat esteri kararsizdir ve izo!e edilmez. Ester, bir baza (genellikle su) bir proton
aktanr ve aym anda bir HCr0 3 ~ iyonu aynlir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Kromat Yukseltgemelerl: Yiikseltgeme Basamagi
2. Basamak

Y h c Y

H,t\ ,Ce-Cr=Q ► ^C=0. +=Cr— : +H— O— H

\ /i- I / " I I

a5 -X h,c

/-y : o : n ^ ; o ; h

H,C H

Keton
H H

H
Krom atomu alkole ait olan. bir elektron ciftivie ayrilir: bu nedenle alkol
yiikseltgenir ve krom indirgenir.

ikinci basamagin toplam sonucu, kromun yiikseltgeme basamaginda iki elektron
(2 e~) degi§imiyle, krom(VI) dan krom(iV)'e, HCr0 4 'nin HCr0 3 'ye indirgenmesidir.
Aym anda alkol 2 e~ yiikseltgenmesine ugrayarak ketona donusiir.

Mekanizmanm geriye kalan basamaklan karmasiktir ve bunlarm aynntih verilmesi-
ne de gerek yoktur. Diger yiikseltgenmelerin (ve disproporsiyonlanmalann) sonucta
Cr(IV) bilesiklerinin Cr 3+ iyonlarma doniismesiyle meydana geldigini soylemek yeter-
lidir.

Mekanizmanm 1. basamaginda bir kromat esterin olu§ma geregi, neden sulu cozel-
tilerde 1° alkollerin kolayca aldehit basamagmdan oteye yiikseltgengendiklerini (ve bu-
nun yaninda CH,CI,'de PCC ile yiikseltgemenin neden aldehit basamaginda durdugunu)
anlamamiza yardim eder. Baslangicta 1° alkolden olu§an aldehit (henuz verdigimiz me-
kanizmaya benzer bir mekanizmayla olu§ur) suyla tepkimeye girerek bir aldehit hidrat
olu§turur. Bundan sonra aldehit hidrat HCrCV (ve H + ) ile tepkimeye girerek bir kromat
ester o!u§turabilir ve bu da daha sonra bir karboksilik aside yiikseltgenir. Su yoklugun-

542 Boliirn 12 / Alkollerin Karbonil Bilesiklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bilesikler

Cr,0 7 2'nin Cr^'ya
indirgenmesi sirasinda
meydana gelen renk
degi§imi, alkollii
suruciileri belirlemede
kullamlan "nefes analiz
tiipleri"nin esasini
olusturur. Nefes analiz-
Icyicidc, silica jel graniil-
leri dikromat tuzuyla
kaplanmi§tir.

da (veya CFLCl/de PCC kullanildiginda) aldehit hidrat olusmaz; bu nedenle daha ileri
bir yiikseltgenme de olmaz.

HCrO," H + ,

H ^:6- H

*=*

R x/ 0-
H O-

H

R x 0— H

t C

/ \

H 0— H

]

H

1
H

R.

H

1
,0

Aldehit hidrat

o

H-

\ /
H^O— Cr-QH

R

\ /
C

OH

+ HCrO," + H.,0'

O
Karboksilik asit

Sayfa 541 'de verilen mekanizmamn 2. basamaginda meydana gelen aynlma, neden
3° alkollerin kromat yiikseltgenmesinde genellikle tepkime vermediklerini anlamamiza
yardimci olur. 3° alkollerin kromat esterleri olu§rurmalarinda bir zorluk olmamasma rag-
men, olu§an esterler aynlabilecek bir hidrojen icermezler ve bu nedenle yiikseltgenme
olmaz.

O
O

^

R X /0 -H

II
-Cr

R R

3° Alkol

-O — H + H +

r O— Cr — O— H

K \ / II

/ C \ + H i°

R R

Bu kromat ester H 2 Cr0 3
ayrilmasi veremez.

12.4E Birincil ve Jkincil Alkoller i<;in Bir Kimyasa! Test

Birincil ve ikincil alkollerin nispeten kolay yiikseltgenmeleri, iicuncul alkollerinse yiik-
seltgenme zorlugu, bize alkolleri aytrt etmemizi saglar. Bu yiikseltgenme farklihgi ta-
nima testinin esasini teskil eder. Birincil ve ikincil alkoller, CrCy tin sulu siilftirik asitteki
cozeltisiyle hizli bir sekilde yiikseltgenirler. Sulu sulfurik asitte coziinen kromik oksit
(Cr0 3 ), Cr 2 Cy- iyonlanni iceren berrak portakal rengi bir cozelti olusturur. Bu berrak
portakal rengi cozelti 2 s icerisinde donuk hale gelir ve yesilimsi bir renk ahrsa, test
olumludur.

RCHpH

veya + CrO,/sulu H,S0 4
RCHOH

R

T

Berrak portakal rengi (,'ozelti

Cr 3+ ve yiikseltgenme iiriinleri

Ye§ilimsi donuk ^ozelti

Bu test (tantma deneyi) sadece birincil ve ikincil alkolleri, iiciinctil alkollerden ayirt et-
mekle kalmaz; birincil ve ikincil alkolerin aldehitler disinda, bir cok baska bilesikler-
den ayirt edilmesini de saglar.

12.5 Organometalik Bile$ikler 543

Agagidaki her bir dontisiimiin nasil gerceklestirilebilecegini gosteriniz. •< Problem I 2.5

O

O

(b )^^ cH ^ H ^^y coH

(d) < x ) — ► HCCH,CH,CH,CH

I2.4F Alkoller j^in Spektroskopik Kamtlar

Alkoller infrared spektrumlannda, 3200-3600 cm- 1 araliginda O — H gerilme sogurma-
Ian verirler, Alkol hidroksil hidrojeni. D,0'nun doteryumuyla yer degistirerek ortadan
kaldinlabilen. degisken kimyasal kayma degerleri olabilen tipik, genis, H-NMR sinyali
olu§turur. Bir alkoliin i- 5 C NMR spekturumunda, 8 50-90 araliginda alkol karbonu sin-
yali gortilCir. Bir birincil ya da ikincil alkol karbonundaki hidrojen atomlan, J H NMR
spekturumunda 8 3,3- 8 4,0 araliginda, sirasiyla integrasyonu 2 veya 1 hidrojene kar§i-
lik gelen sinyaler verirler.

12.5 Organometauk Bile^ikler

Karbon-metal bagi iceren bile§iklere organometalik bilesikler denir. Karbon— metal
baginin ozelligi, esas olarak iyonik karakteri otan bagdan, baslica kovalent karakterli
olan baga kadar geni§ bir aralikta degifir. Organometalik bilesigin organik kismmin ya-
pisinin, karbon-metal baginin ozeligine bazi etkileri soz konusuysa da metalin kendisi-
nin niteligi 50k daha onemlidir. Karbon-sodyum ve karbon-potasyum baglan biiyilk
olciide iyonik karakterlidir; karbon-kur§un, karbon-kalay, karbon-talyum ve karbon-ci-
va baglanysa esas itibariyle kovalenttir. Karbon-lityum ve karbon-magnezyum bagla-
ri, bu iki sinir arasinda yer alir.

I | 6 - B + |

— C="M + — C : M —CM

I I I

Baslica iyonik Baslica kovalent

(M = Na + veya K + ) (M = Mg veya Li) (M = Pb, Sn, Hg, veya Tl)

Organometalik bilesjklerin etkinligi, karbon-metal baginin iyonik karakteri yiizde-
siyle artar. Alkilsodyum ve alkilpotasyum bilegikleri oldukca etkin ve en kuvvetli baz-
lar arasindadir. Bunlar suyla patlayarak tepkimeye girerler ve havayla temas ettiklerinde
alev alarak yanarlar. Organociva ve organokursun bile§iklerinin etkinligi 50k daha dii-
siiktiir; bunlar cogu zaman ucucu ve havada kararhdirlar. Bunlann tamami zehirlidir.

544 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile^iklerinden Sentezi. Yukseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bile§ikler

A

Bazi organometalik reak-
tifler, karbon-karbon ba-
gi itlusi iirma
tepkimelerinde cok
kullamslidir (Altbolumler
12.8 ve 12.9'a bakimz).

Bu bile§ikler genellikle polar olmayan coziiciilerde coziinurler. Ornegin, tetraetilkur§un
benzinde "vuruntu onleyici" olarak kullanilir. Zehirli olmasi nedeniyle, tetraetilkur§un
yerini vuruntu onleyici ba§ka maddelere birakrm§tir. rer-Biitil metil eter §u an kullanim-
da olan vuruntu onleyici bir katkj maddesidir.

Lilyum ve magnezyumun organometalik bile§ikleri, organik sentezlerde biiyiik one-
me sahiptir. Bunlar eter cozeltilerinde nispeten kararhdir, ancak bunlann karbon-metal
baglan onemli olciide iyonik karakterlidir. Bu iyonik ozellik nedeniyle, organolityum
ve organomagnezyum bile5iklerinin metale bagh karbon atomlari kuvvetli baz ve gtic-
lii ntikleofillerdir. Biz §imdi, bu iki ozelligin her ikisini de aciklayan tepkimeleri ince-
leyecegiz.

12.6 ORGANOLiTYUM VE ORGANOMAGNEZYUM
BiLE§iKLERiNiN ELDE EDILJ^J

I2.6A Organolityum Bile§ikleri

Organolityum bile§ikleri cogu kez organik halojenurlerin lityum metaliyle indirgenme-
siyle elde edilir. Bu indirgenme genellikle eter coziiciileri icerisinde yapilir ve organo-
lityum bileijikleri kuvvetli bazlar olduklarmdan ortamda nem olmamasina dikkat
edilmelidir (neden?). Coziicii olarak en fazla kullamlan eterler, dietil eter ve tetrahidro-
furandir. (Tetrahidrofuran bir halkah eterdir.)

CH 3 CH 2 OCH 2 CH,

Dietil eter
(Et 2 0)

Tetrahidrofuran
(THF)

Ornegin, btttil bromur dietil eterde metalik lityumla tepkimeye sokuldugunda butil-
lityumun bir cozeltisi elde edilir.

-io°c

CH,CH 2 CH,CH;Br + 2 Li
Biitil bromur

EfeO

•CH.,CH 2 CH 2 CH 2 Li + LiBr
Biitillityum

(% 80-90)

Metillityum, etillityum ve fenillityum gibi diger organolityum bile§ikleri aym genel yol-
dan elde edilebilir.

R— X + 2 Li
(veyaAr — X)

Et-O

RLi + LiX

(veyaArLi)

Halojenurlerin etkinlik sirasi RI > RBr > RC1 §eklindedir. (Alkil ve aril floriirler. orga-
nolityum bile§iklerinin elde edilmesinde nadiren kullanihrlar.)

Organolityum bite^iklerinin cogu, eterlere yava§ bir §ekilde etkiyerek, aynlma tepkime-
sine yol acarlar.

R:Li + H— CH,— CH 7

(\

-OCH 2 CH 3

RH + CH,=CH 2 + LiOCH,CH 3

Bu nedenle, organolityum reaktitlerinin eter cozeltileri genellikle uzun stire bekletilmez;
hazirlandiktan sonra hemen kullanilir. Organolityum bile§ikleri hidrokarbon cozueiilerde
cok daha kararlidir. Sanayide bir cok alkil ve arillityum reaktifi, heksan veya diger hid-
rokarbonlardaki cozeltileri §eklinde muhafaza edilir ve satilir.

I2.6B Grignard Reaktifleri

12.6 Organolityum ve Organomagnezyum Bile§iklerinin Elde Edilmesi

545

Organomagnezyum halojcniirlcr 1900 yilmda Fransiz kimyaci Victor Grignand tarafm-
dan bulundu. Grignard, bu bulu§u nedeniyle 1912 yiiinda Nobel Oduliinu kazandi ve
§imdi organomagnezyum halojentlrlere, onun anisina, Grinard reaktifleri denilmekte-
dir. Grignard reaktifleri organik sentezlerde 50k kullamimaktadir.

Grignard reaktifleri genellikle. bir eter foziiciide, bir organik halojeniirun ve tneta-
lik magnezyurrum (§eril) tepkimesiyle elde edilir.

Ei,0

RX + Mg — '— ► RMgX

ArX

Et,0

Mg — L -> VrMgXj

I Grignard
f reaktifleri

Magnezyuma kar§i halojeniirlerin etkinlik sirasi da RI > RBr > RC1 §eklindedir. Cok az
organomagnezyum floriir elde edilebilmi§tir. Aril Grignard reaktifleri aril bromiir ve aril
iyodiirlerden daha kolay elde edilir; aril kloriirler 50k yava§ tepkime verirler.

Grignard tepkimeleri nadiren izoie edilirler fakat 90gunlukla. daha sonraki tepkime-
ler icin eter cozeltileri icerisinde kullamhrlar. Bu eter cozeltileri, Grinard reaktifi igeri-
gi acisindan analiz edilebilirler; ancak Grignard reaktifi verimleri genellikle daima 90k
yuksektir (%85-95). A^agida iki ornek verilmi§tir.

CH 3 I + Mg

El : Q

C 6 H<Br + Mg

EfcO

— - — ►
35°C

CH,Mgl

Metilmagnezyum
iyodiir

(%95)

CHjMgBr

Fenilmagnezyum

bromiir

(%95)

Grignard tepkimelerinin gercek yapisi, RMgX olarak gosterilen genel formuldekinden cok
daha karma$iktir. Radyoaktif magnezyumla yapilan deneyler. Grignard reaktiflerin cogun-
da alkilmagnezyum halojeniir ve dialkilmagnezyum arasinda birdengenin oldugunu orta-
ya koymu§tur.

2 RMgX « » R,Mg + MgX,

Alkilmagnezyum
halojeniir

Dialkilmagnezyum

Ancak bu kitapta, kolayhk acisindan, Grignard reaktiflerinin formiillerini basitce RMgX
olarak yazacagiz.

Grignard reaktifleri, lepkimclerinde cozucu olarak kullanilan eterle bir kompteks olus-
tururlar; bu kompleksin yapisi asagidaki gibi gosterilebilir.

\-./ R
O

R— Mg— X

6

/■■\

R R

Eter tnolektilleriyle kompleks olu§umu. Grignard reaktifinin olu§masi ve kararbligi icin
onemli bir etkendir. Organomagnezyum bile§ikleri eter icernieyen cozeltilerde de hazir-
lanabilir, ancak bu daha zordur.

Victor Grignard

546 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bilesiklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bi]e§ikler

Grignard reaktiflerinin olugumuna iligkin mekanizma karmasjik ve tarti§amahdir.*
Radikal olus.umuyla yiirLidugiine dair genel bir goriis. hakimdir ve asagidakine benzer
bir mekanizma dii§uniilebilir.

R— X +

R- +

=Ms

•MgX-

-R- + -MgX
-►RMbX

12.7 ORGANOLiTYUM VE ORGANOMAGNEZYUM

BJLE§iKLERiNiN TepkimelerI

I 2.7A Asidik Hidrojen Atomlari iceren Bile§iklerle Tepkimeleri

Grignard reaktifleri ve organolityum bilesikleri 50k kuvvetli bazlardir. Bunlar: oksijen,
azot ya da kukiirt gibi elektronegatif atomlara bagli hidrojen atomu iceren bilesiklerle
tepkimeye girerler. Eger Grignard reaktifini ve organolityum bilesjklerini asagidaki gi-
bi gbsterixsek, bu tepkimelerin nasil meydana geldigini anlayabiliriz.

ve

R:Li

R:MgX

Bunu yaptigimizda, Grignard reaktiflerinin su ve alkollerle tepkimelerinin. asit-baz tep-
kimelerinden bagka bir sey olmadigim gorebiliriz; bu tepkimeler, daha zayif konjuge
asidin ve daha zayif konjuge bazin olu§umuna yol acarlar. Grignard reaktifi, sanki al-
kamn anyonunu iceriyormus gibi. sanki bir karbanyon igeriyormu§ gibi davramr.

S- / 5+
R:MgX +

R=H +

HO:

+ Mg 2+ + X"

Grignard Su Alkan Hidroksit iyonu

reaktifi (daha kuvvetli (daha zayif (daha zayif

{daha kuvvetli asit) asit) baz)
baz)

R:MgX

Grignard

reaktifi

(daha kuvvetli

baz)

RH +

RO:

+ Mg 2+ 4- X

Alkol Alkan Alkoksit iyonu

(daha (daha (daha

kuvvetli zayif zayif

asit) asit) baz)

Problem 12.6

Problem 12.7

> Fenillityum (a) su ve (b) etanolle etkilesbrildiginde meyadan gelecek tepkimeler
icin yukanda verilenlere benzer esitlikler yaziniz. Dha kuvvetli ve daha zaytf asit-
leri, daha kuvvetli ve daha zayif bazlan gosteriniz.

► Elinizin altinda bromobenzen (C 6 H,Br), magnezyum, kuru eter ve doteryum oksit
(D 2 0) bulundugunu varsayarak, asagidaki doteryumla etiketlenmi§ bile§igi nasil sen-
tezleyebileceginizi gosteriniz.

O^

* &gi duyanlar su makaleleri okuyabilirler: Garst, J. L.: Swift, B. L. ./, Am.Chem. Soc. 1989. 111. 241-250;
Walborsky, H. M. Ace Chem. Res. 1990. 23. 286-293; ve Garst. J. L. Ace. Chem. Res. 1991. 24. 95-97.

12.7 Organolityum ve Organomagnezyum Bile§iklerin Tepkimeleri 547

Grignard reaktifleri ve organolityum bilesikleri, suyun ve alkoltinkinden daha zayif
asidik protonlan da kopanrlar. Omegin, bunlar, l-alkinlerin uq hidrojen atomlanyla tep-
kimeye girerler ve bu, alkinil magnezyum halojeniirlerin ve alkinil lityumJarui elde edil-
mesi icin yararh bir yontemdir. Bu tepkimeler de asit-baz tepkimeleridir.

to \£ S-\ 6+ S- 54

R— C=C-^H+ R'MgX >R— C=C--MgK + R' = H

lie Grignard Alkinilmagnezyum Alkan

alkin reaktifi halojenur (daha

(daha kuvvetli (daha kuvvctli (daha zayif baz) zayif asit)

asit) baz)

to & 8-N 5+ S- s+

R— C=C— H+ R' = Li ►R— C=C=Li + R'^H

l'i; Alkil- Alkinillityum Alkan

alkin lit yum (daha zayif (daha

(daha kuvvetli (daha kuvvetli baz) zayif asit)

asit) baz)

Alkanlann pK a degerlerinin ~50, buna kar§m uc alkinlerinkilerin -25 (Cizelge 3.1) ol-
dugunu dikkate aldigimizda, bu tepkimelerin tamamen saga dogru yuriimesi §asirtici de-
gildir.

Grignard reaktifleri sadece kuvvetli baz degildirler; bunlar ayni zamanda gQgM niik-
leofillerdir. Grignard reaktiflerinin nukleofil olarak etkidigi tepkimeler cok daha onem-
lidir. §u andan itibaren, bir Grignard reaktifinin doymug ve doymami§ karbon atomlanna
atak yaparak nukleofil olarak etkime yetenegini ortaya koyan genel ornekleri goz onli-
ne alacagiz.

I2.7B Grignard Reaktiflerinin Oksiranlar (Epoksitler) lie
Tepkimeleri

Grignard reaktifleri oksiranlarla tepkimeye girdiklerinde, doymug bir karbona bir niik-
leofilik atak olur. Genel yiiriiyiigii a§agida gosterilen bu tepkime, birincil alkoller icin
uygun bir sentez yolu olusturur.

Grignard reaktifinin niikleofilik alkil grubu, oksiran halkasimn kismi pozitif karbo-
nuna atak yapar. Halka, gergin oldugundan acilir ve tepkime sonunda bir birincil alko-
lun tuzu olusur. Bunu izleyen asitlendinneyle alkol meydana gelir. (Bu tepkimeyi,
Altboliim 1 1.18'de inceledigimiz baz katalizli halka acilmasiyla kar§ilastinniz.)

R 'ivlgX + B*C- — -CU, ► R — CH 2 CH 2 — 6 :" M S 2+X -^* R — CH 2 CH 2 OH

X.. /

8-

Oksiran Bir birincil alkol

Ozel Ornek

HjO'

C 6 H;MgBr + H 2 C^^CH 2 — * C h H ; CH 2 CH 2 OMgBr — ' — ► C ft H.,CH 2 CH 2 OH
O

Grignard reaktifleri, oksiranlarla tepkimeye girdiklerinde halkanin daha az siibstitiie
olmus, karbon atomuna atak yaparlar.

Ozel Ornek

C„H,MgBr + H,C ;CH— CH 3 — tt* C 6 H,CH,CHCH, -= — ► C,H ; CH 2 CHCHj

\ / W 2 U | |

° OMgBr OH

548 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bilesjklerinden Sentezi, YUkseltgermie-indirgenme ve Organometalik Bilcsikler

12. 7C Grignard Reaktiflerinin Karbonil Bile§ikleriyle
Tepkimeleri

Sentetik actdan Grignard reaktiflerinin ve organolityum bile§iklerinin en onemli tepki-
meleri, bu bilesjklerin nukleofil olarak etkidigi ve bir doymami§ karbona, ozellikle bir
karbonil grubunun karbonuna atak yaptigi tepkimelerdir.

Altbolum 12.1B'de karbonil bile§iklerinin niikleofilik saldmya oldukca duyarli ol-
duklarmi gormu§tuk. Grignard reaktifleri karbonil bile§ikleri (aldehitler ve ketonlar) ile
a§agida gosterilen yoldan tepkimcye girerler.

Tepkime igi n Bir Mekanizma

Gringard Tepkimesi

Tepkime

\
RMgX + C=

=o 0)eter \ »

{2)H,0 + X"

Mekanizma

+-R— C— O — H + MgX,

/. Basamak & ! MgX+^C T d ► R — C-0^ Mg 2+ X "

Grignard Karbonil Halomagnezyum alkoksit

reaktifi bilesigi

Kuvvelli niikleofll olan Grignard reaktifi karbon atnmuyla bag nlusturmak

itin kendi elektron cifiini kullamr. Karbonil grubunun bir elektron cifti

oksijene kayar. Ru tepkime karbonil grubuna bir niikleolllik katdmadir ve

Mg 2+ ve \" ile hirlesik bir alkoksit iyununun olu^umuyla sonuclantr.

2. Basamak Mg^X" H-^6^H + X"

1 " i

Halomagnezyum alkoksit

► R— C— O— H + :0— H + MgX,

1 " A

Alkol

Ikiiu'i basamakta, sulu HX ilavesi alkoksit iyomimin protonlanmasma vol agar;
bu da bir alkol ve MgX, olusmasmi saglar.

* Okun ustiine "(1) eter" ve okun altina "{2} HjO+X " yazarak, birinci basamakta Grignard reaktifi ve karbo-
nil bUesiginin eter (joziiciisunde tepkimeye sokuldugunu: sonra ikinci ba.samakta, Grignard bilesigiyle karbo-
nil btlesjginin tepkimesi tamamlandiktan sonra, sulu asit (seyretlik HX gibi) Have ederek alkoliin luzunu
(ROMgX) alkoliin kendisine doniisffirdugumiizu belirtiriz. Egcr alkol ii^unciilse, asit katalizli dehidrasyona
duyarli olur. Bu durumda fOgu zaman NrI 4 CI'nin sudaki cozeltisi kullamlir: ijunku bu ROMgX'i ROH'a ce-
virecek kadar asidiktir ve dehidrasyona yol acmaz.

12.8 Girgnard Reaktiflerinden Alkollerin Eldesi 549

12.8 GRiGNARD REAKTiFLERlNDEN ALKOLLERJN
ELDESl

Karbonil bile§iklerine Grignard katilmalan oldukca yararli tepkimelerdir. Ciinkii bu tep-
kimelerle birincil. ikincil ve iifjuncul alkoller elde edilebilir.

1. Grignard Reaktifleri Formaldehitle Tepkimeye Girdiginde Birincil Al-

kolleri Verirler.

H H

R = MgX + ~,C=Q.
H
Formaldehit

R— C— G : MgX-
H

H,() +

-►R — C— OH

I •"
H

1° Alkol

Grignard Reaktifleri Turn Diger Aldehitlerle Tepkimeye Girdiginde
Ikincil Alkolleri 01u§tururlar,

R R'

R = MgX 4- ,C=0. ► R — C— 0=MgX - — ► R— C— OH

/

H

H,0 +

H

H

2° Alkol

Formaldehitten
baska bir aldehit

Grignard Bilesikleri Ketonlarla Tepkimeye Girerek Uciinciil Alkolle-
ri 01u§tururlar.

R R'

* = MgX +

I » NH CI
► R— C— OMgX ► R-

H,0

R"

Keton

C— OH

R"

3° Alkol

Esterler iki Esdeger Mol Grignard Reaktifiyle Tepkimeye Girerek
Uciinciil Alkolleri Olu§tururlar Bir Grignard reaktifi bir esterin karbonil gru-
buna katildiginda ilk uriin kararsizdir ve bu iirun bir magnezyum alkoksit kaybe-
derek bir keton olu^turur. Kctonlar, Grignard bile§iklerine kar§i esterlerden daha
etkindirler. Bu nedenle, olu§an kan§imdaki keton, hemen ikinci Grignard molekii-
luluylc tepkimeye girer. Hidroliz sonrasi; ayni iki alkil grubu iceren bir iiciin-
ciil alkol olu§ur; bu alkil gruplan Grignard rcaktifinin alkil kismidir.

R^MgX 4-

R'O

Ester

R'

' ^\
R— C— O— MgX

Xl "

= 0— R"

Baslangic. linimi
(kararsiz)

-R"OMgX

R

\

c=o

R

kendiliginden

R'

R

KM»X NH.CI

* » R— C— OMgX ► R-

H,0

Keton

R
Bir alkol tu/.u
(izole edilmez)

R

3° Alkol

550 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile§iklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bile§ikler

Bu tepkimelere ili§kin ozel ornekler a§agida veri1mi§tir.

GRIGNARD KARBONIL

REAKTM REAKTIFi

Formaldehitle tepkime

H

C„H 5 MgBr

Fenilmagnezy u m
bromur

+

\
/C =0

H

Formaldehit

Diger aldehitlerle tepkime
CH,CH 2 MgBr

CH, X

/

c=o

Etilmagnezyum
bromiir

Bir ketonia tepkime

H

Asetaldehit

CH

(
/

CH,CH,CH,CH,MgBr+ / C=0
CH,

Biitilmagnezyum \ scion

bromur

Bir esterle tepkime
CH,CH 2 MgBr +

Etilmagnezyum
bromur

H,C

\

Et,0

EuO

Et,0

c=o

/ Et 2

C 2 H,0
Etil asetat

H,C

\

/
CH,CH,

,c=o

SON

URUN

C ( ,H ; CH 2 — OMgBr

H.O +

CH,

I
CH,CH,C— OMgBr

H

CH,

H,0 +

C 6 H,CH,OH

Benzil Alkol

(%90)

CH,CH ; CHCH,

OH
2-Biitanol

(%80)

CH,

I NH.CI I

CH,CH,CH,CH,C— OMgBr —*■ CH,CH,CH,CH,C— CH,

- ,^ . . . .

CH,CH,MgBr

CH,

CH,

I
CH,CH — C OMgBr

OC,H 5

CH,
► CH,CH 1 C-CH 2 CH 3

OMgBr

OH

2-Metil-2-heksanol

(%92)

-C,H,OMgBr

NH.CI

'

H,()

CH,
CH,CH 2 C CH 2 CH,

OH

3-Metil-3-pentanol

(%67)

Problem 12.8 ►

O

Fenilmagnezyum bromiir, benzoil kloriirle, C 6 H 3 CC1, tepkimeye girerek trifenil-
metanolii, (C 6 H 5 ) 3 COH, olu§tunir. Bu tepkime, Grignard reaktiflerinin acil kloriir-
lerle verdigi tipik bir tepkimedir ve mekanizmasi bir Grignard reaktifinin bir esterle
verdigi, biraz once gosterilen tepkimenin mekanizmasina benzemektedir.
Trifenilmetanoliin olu§uniuniin basamaklarim gosteriniz.

12.8 Grignard Reaktiflerinden AlkoLlerin Eldesi 551

I2.8A Bir Grignard Sentezinin Tasarimi

Grignard sentezlerini iyi kullanarak, istedigimiz herhangi bir alkolii sentezleyebiliriz.
Bir Grignard sentezini tasarlarken, dogru Grignard reaktifini ve dogru aldehit, keton,
ester veya epoksidi secmeliyiz. Bu secimi, elde etmek istedigimiz alkolii inceleyerek ve
— OH grubunun bagli oldugu karbon atomuna bagli bulunan gruplan dikkate alarak ya-
panz. Cogu kez, sentezi birden fazla yoldan uygulayabiliriz, Bu durumda son secimi-
miz baslangic bilesiklerinin bulunabilirligine gore olacaktir. §imdi bir ornekle bunu
aciklayahm.

3-Fenil-3-pentanolii elde etmek istedigimizi varsayalim. Alkolun yapisim inceleriz ve
— OH grubunu tasiyan karbon alomuna bir fenil grubu ve iki etil grubunun bagli oldugu-

CH 3 CH 2 — C— CH,CH 3

OH
3-Fenil-3-pentanol

nu goriiriiz. Bu, bize bu bilesigi degisik yollardan elde edebilecegimizi belirtir,

1. Iki etil grubu iceren bir keton (3-pentanon) kullanabiliriz ve bunu fenilmagnez-
yum bromiirle tepkimeye sokariz.

Analiz

Cfis
CH,CH 2 — C— CH,CHj =^> CH,CH,— C— CH,CH, + C 6 H s MgBr

OH O

Sentez

<pH 5

QH-MgBr + CH,CH,CCH,CH, ( " Etl ° > CH,CH,— C <_ H,CH

* - 6 j " (2) NH 4 C1

O H; ° OH

Fenilmagnezyum 3-Pentanon 3-Fenil-3-pentanol

bromiir

2. Bir etil grubu ve bir fenil grubu iceren bir keton (etil fenil keton) kullanabiliriz ve
bu ketonu etilmagnezyum bromiirle tepkimeye sokariz.

Analiz

CA C„H 5

CH,CH 2 — C+CH,CH, => CH,CH 2 — C + CH,CH 2 MgBr

OH O

Sentez

C 6 H, V ? fiHs

6 = \ (1) Et,0

CH.ClhMgBr + C=0 ^^^ CH,CH 2 -C-CH 2 CH,

CHjCHj ~ H.O ^

Etilmagnezyum Etil fenil 3-Fenil-3-pentanol

bromiir keton

552 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile$iklerinden Sentezi. Yukseltgenme-indirgenme ve Organometalik Btle§ikler

3. Veya bir benzoik asit esteri kullanabilir ve bu esteri iki esdeger mol etilmagnez-
yum bromiirle tepkimeye sokanz.

Analiz

C 6 H 5

CA

CH 3 ca

H-c-FcHjCH,

OH

^

OCH,

Sentez

o

+ 2 CH,CH,MgBr

C,H ;

II (1) Et,G

2 CH,CH,MgBr + C t H ? COCH 3 - — ^* CH,CH,— C-

(2) NH 4 CJ
H,0

Etilmagnezyum Metil

bromiir benzoate

OH
3-Fenil-3-pentanol

Bu yontemlerin hepsi, arzu edilen bile§igi biiyuk olasihkla %80'in iizerinde bir verim-
le olusturacaklardir.

Ornek Problem

<^ok Basamaklt Bir Sentezin Gosterilip

Organik gito| maddesi olarak sadece en fazla dort karbon atomu iceren bir aUcoltl kul-

lanarak A'nin sentezini tasarlayiniz.

O

CH,CHCH 2 CCHCH,

I I ~

A
Cevap:

Karbon iskeletini bir Grignard tepkimesiyle, iki adet dort karbonlu biJe§ikten olu§tu-
rabiliriz. 01u§an alkoliin yiikseltgenmesi sonucu istenen keton elde edilir.

Analiz

Geriye dogru sentez
iliisiirift'.sivli' bolme

CH,

[
H 3 C CH 2 MgBr ^.CH.

CH
CH,

+ HC CH,

C

Sentez

O

OH

(1) Et,0

CH 3 CHCH 2 MgBr + HCCHCH 3 ' ► CH 3 CHCH,CHCHCH,

H,Cr0 4

(2) H,0 +

CH 3

CH,

CH 3 CH,

12.8 Grignard Reaktiflerinden Alkollerin Eldesi 553

Grignard reaktifini (B) ve aldehiti (C), izobiitil alkolden sentezleyebiliriz.

Mg
Et,0

CH,

PCC

CH 3 CHCH 2 OH + PBr 3 ► CH 3 CHCH,Br "— ^> B

CHXHCH 2 OH (j
CH,

>C

Ornek Problem

Cok Basamakli Bir Sen tezin Gosterififi

Bromobenzenle baslayarak ve gerekli olan diger reaktifleri de kullanarak asagidaki
aldehitin sentezini tasarlayimz.

0^ h

Cevap:

Geriye dogru goziimle, aldehiti karsiligi olan alkolden PCC (Altboliim 1 2.4A) ile yiik-
seltgeyerek sentezleyebilecegimizi hatirlayahm. Alkol, fenilmagnezyum bromilriin
oksiranla etkilestirilmesinden elde eddebilir [oksiramn bii Grignard reaktifine
katilmasi, bir organik gruba -CH 2 CH 2 OH biriminin eklenmesi icin uygulanan cok
yararli bir ydntemdir (Altboliim 12.7B)]. Fenilmagnezyum bromiir, bilinen yoldan,
bromobenzenin bir eter coziictide magnezyumla etkilestirilmesinden elde edilebilir.

Analiz

O

0^ :

MgBr +

V7

o

Sentez

C r H,Br

V7
lA + C 6 H 5 MgBr ^ H ° ,,. > C 6 H 5 CH 2 CH 2 OH

Et.O

■i&> c * h .w ho

Asagidaki bilesiklerin sentezi ifin Grignard tepkimelerini nasil kulianabileceginizi ■<
gosleriniz. (Bir organik halojeniirle ba§lamalisimz ve gerekli olan diger bllegikleri
kullanabilirsiniz.)

(a) 2-Metil-2-biitanol (fl§ yoldan)

(b) 3-Metil-3-pentanol (tic yoldan)

(c) 3-Etil-2-pentanol (iki yoldan)

(d) 2-Fenil-2-pentanol (iic yoldan)

(e) Trifenilmetanol (iki yoldan)

Problem 12.9

Asagidaki lerin her birinin sentezini tasarlayimz. Baslangic maddesi olarak fenilmag- <
nezyum bromiir, oksiran, formaldehit, drirt ya da daha az sayida karbon atomu ic^ren

Problem 12.10

554 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile§ikierinden Sentezi. Yukseltgenme-tndirgenme ve Organometalik Bile§tkler

alkolleri veya esterleri kullanmaniza izin verilmektedir. tnorganik reaktifleri ve
piridinyum klorokromat (PCC) gibi yiikseltgenleri kullanabilirsiniz.

OH

(a) C h H 5 CHCH,CH 3

(c) C„H 5 CCH,CHj

OH

C 6 H S

II
(b) C 6 H 5 CH

OH

|

(d) C 6 H 5 CHCHCH,

CH S

Tepkimede yarisan bir

baska grubun etkinligini

maskelemek icin bazen bir

koruyucu grup

kullamlabilir

(Bkz Altboliimler L1.1SC,

11.15D ve 12.10).

I2.8B Grignard Reaktiflerinin Kullanimindaki Simrlamalar

Grignard sentezi, tiim genel sentetik islemler arasinda, baska bile§iklere d6nii§tiiriilebi-
lirligi en fazla olanlardan birisi olmasina ragmen, bunun da bazi kisitlamalan vardir. Bu
kisitlamalann cogu, Grignard reaktifinin bir nukleofil ve bir baz olarak olaganiistii et-
kinlik ozelliginden kaynaklanmaktadir.

Bir karbanyon icerdiginden, Grignard reaktifi cok kuvvetli bir bazdir, Bu nedenle,
bir Grignard reaktifini, bir alkan ya da bir alkenin hidrojen atomlanndan daha asidik
hidrojen iceren bir organik gruptan elde etmek imkansizdir. Ornegin, bir — OH grubu,
bir — NH — gTubu. bir — SH grubu, bir — CO,H grubu veya bir — S0 3 H grubu iceren
bir bile§ikten bir Grignard reaktifi elde edemeyiz. Eger bir Grignard reaktifini, bu grup-
lardan birisin iceren bir organik halojeniirden elde etme girisiminde bulunursak, Grig-
nard reaktifi olusumu gercekle§mez. (Bir Grignard reaktifi olussaydi bile, bu hemen asidik
grupla tepkimeye girerdi.)

Grignard reaktifleri gliclii nukleofiller olduklanndan, bir karbonil, epoksi, nitro ve-
ya siyano ( — CN) grubu iceren bir organik halojeniirden Grignard reaktifi elde edeme-
yiz, Eger bu tiir bir tepkimeyi uygulamaya giri§irsek, oilman Grignard reaktifi tepkimeye
girmemi§ basjangic maddesiyle tepkime verir.

OH, — NH,, — NHR, — CO,H, — SO,H, SH, — C=C H
OOO O

CH, CR, COR, — CNH,, — N0 2 , — C=N,— C

\ /'
O

-c—

Bu gruplan iceren

Grignard reaktifleri

elde edilemez.

Bu, Grignard reaktifleri elde etmek istedigimizde; aikil halojentirler veya karbon-
karbon ikili baglan, hidrojen igermeyen karbon-karbon uclii baglan, eter baglan ve
— NR 2 gruplan iceren benzer organik halojeniirlerle sinirli kalacagimiz anlamina ge-
Ur.

Grignard tepkimeleri asidik bile§iklere oyle duyarhdir ki, bir Grignard reaktifi ha-
zirlayacagimiz zaman, diizenegimizdeki nenii uzakla§tirniak icin gerekli onlemleri al-
mamiz ve 90ziicii olarak susuz eter kullanmamiz gereklidir.

Daha once de gordiigiimiiz gibi, asetilenik hidrojenler Grignard reaktifleriyle tepki-
meye girecek kadar asidiktir. Asetilenik Grignard reaktifi erini; uc alkinleri, alkil Grig-
nard reaktifleriyle tepkimeye sokarak elde edebiliriz (Altbolum 12.7A). Sonra bu
asetilenik Grignard reaktiflerini baska sentezler icin kullamriz.

12.8 Grignard Reaktiflerinden Alkollerin Eldesi 555

Ornegin.

C 6 H 5 C=CH + C 2 H 3 MgBr *C fi H 5 C=CMgBr + C 2 H 6 f

O

II
r H.C^CMgBr + C,H,CH ► CJH,C=C— CHC,H.

OH

(%52)

Grignard sentezleri tasarladigimizda, Grignard reaktifinin bir asidik grup iceren al-
dehit, keton, epoksit veya esterle etkilestigini dus.iinerek bu tiir tepkimenin olusumunu
da onleyecek tedbirleri almahyiz. (Bir 119 alkinle tasarlayarak uyguladigimiz tepkime
bunun dismdadir.) Eger bu onlem alinmazsa Grignard reaktifi bir niikleofil olarak kar-
bonil ya da epoksit karbonuyla tepkimeye girecegi yerde, bir baz olarak asidik hidro-
jenle tepkimeye girer. Ornegin. 4-hidroksi-2-butanonu metilmagnezyum bromiirle
etkilestirdigimizde, once a§agidaki tepkime meydana gelir.

CH,MgBr + HOCH 2 CH,CCH 3 ► CH 4 t 4- BrMgOCH,CH,CCH,

o o

4-Hidroksi-2-butanon

Katilma tepkimesi meydana gelmez.

CH,

CH,MgBr + HOCH,CH,CCH 3 X * HOCH,CH,CCH 3

O OMgBr

Eger bir e^deger mol Grignard reaktifini gereksiz yere fazladan kuUanarak katilma
Minima elde etmek istersek. 4-hidroksi-2-blitanonu iki esdeger mol Grignard reaktifiy-
le etkile§tiririz ve bu sekilde karbonil grubuna katilma saglanir.

CH, CH,

2CH,MgBr 2 NH 4 C1

HOCH^CH.CCH, J— — ► BrMgOCH,CH,CCH, H0 » HOCH 2 CH 2 CCH 3

- 11 J -CH 4 " ' " 2 U

O OMgBr OH

Grignard reaktifi ucuz diger reaktifler pahali oldugunda, bu teknik bazen kiicuk blcek-
li tepkimelerde kullanihr.

I2.8C Lityum Reaktiflerinin Kullamli;i

Organolityum reaktifleri (Rli). Grignard reaktiflerininkiyle aym yoldan karbonil bile-
§ikleriyle tepkimeye girerek alkollerin elde edilisj icin degisik bir yontem saglarlar.

RiLi +^C=0 ►R — C— = Li-^-»>R — C— OH

/ i=r* 1 " 1

Organo- Aldehit Lityum Alkol

lityum veya alkoksit

reaktifi keton

Organolityum reaktiflerinin, Grignard reaktiflerinden bir miktar daha etkin olma avan-
taji vardir.

556 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bilesiklerinden Sentezi. Yukseltgenme-tndirgenme ve Organometalik Bile^ikler

I2.8D Sodyum Alkiniirlerin Kulianthfi

Sodyum alkiniirler de aldehit ve ketonlarla tepkimeye girerek alkolleri olu§tururlar. A§a-
gida bir ornek verilmigtir.

CH,C=CH ±+ CH 3 C=CNa

-NH,

CH,

CH,

r-\ CH i
CH.,C=C = Na + ^C=0 ► CH,C=C — C— ONa -^— ► CHjC=C— C— OH

/
CH,

CH,

CH,

>" Ornek Problem

Cok Basamakli Bir Sentezin Gosterilifi

Alti veya daha az sayida karbon atomu ic^eren hidrokarbonlar, organik halojeniirler,
alkoller, aldehitler, ketonlar ya da esterlerle ba^layarak ve diger gerekli reaktifleri de
kullanarak, a§agidakilerin her birinin sentezini tasarlayimz.

OH

(a) ( V ' (b) CH-C-QH, (c) f V

\ / CH,CH, kl -/ C=

Cevap:

C S H 5

CH

HO. ,CH,CH,

(a) CH,CH,OH -^> CH 3 CH,Br-0> CH,CH,MgBr ^ NH ^ Hi0 »

o OH

il

Mg (1) CH.COCH- „ '

(b) CA-Br^* C f ,H 5 MgBr (2) g^g ► CH -C- Ct H s

C 6 H S

NaNH, (i)

(c) HC = CH --+ HC=CNa

HO, ,C=CH

(2) NH 4 C1, H :

Nobel Komitesinin ifade-
siyle "Bati diinyasmda
yiiksek yasam standardina
ve saglikli ya§ama katkida
bulunan" urganik
bilesiklerin sentezinde yeni
yontemler buidugu icin.
1990 yilmda Corey, Nobel
Kimya Odiiliinii kazandi.

12.9 LiTYUM DlALKiL KUPRATLAR: COREY - POSNER,
Whitesides-House SENTEZi

Organik halojeniirlerden alkanlann ve diger hidrokarbonlann sentezi icin eok yonlii bir
yontem E. J. Corey (Harvard Universitesi), G, H, Posner (Johns Hopkins Universitesi)
ve G. M. Whitesides (Harvard Universitesi) ile H. O. House (Georgia Teknoloji Ensti-
tiisii) tarafindan gelistirildi. Bu sentez, Grignard tepkimeleri ve Altboliim 12.8'de tarti-
$ilan diger tepkimelerde oldugu gibi daha ileri tepkimeler icin yeni bir fonksiyonel grup
yaratmamasina ragmen, toplam sentez, iki alkil halojenuriin alkil gruplarimn kenetlen-
mesine imkan saglayarak bir alkan olu§turur.

R— X + R

_ X b ' rkag „ R _R'
basamak
(-2X)

12.9 Lityum Dialki! Kupratlar: Corey -Posner, Whitesides-House Sentezi 557

Bu kenetlenmeyi ba§arabilmek Lgiii, bir alkil halojeniirii, lityum dialkilkuprata (R 2 Cu-
Li) donu§tiirmemiz gerekir. Bu d6nii§um iki basamakta olur. Birincisinde, alkil haloje-
niir bir eter 95zuciide metalik lityumla etkile§tirilerek bir alkillityuma. RLi, donu§turuKir.

R— X + 2 Li

dielil
eter

RLi

LiX

Alkillitvum

Daha sonra alkillityum, bakir(I) iyodurle (Cul) etkile§tirilir ve lityum dialkilkuprata do-
nil §turiilur.

2 RLi + Cul ►RjCuLi + Lil

Alkillityum Lityum

dialkilkuprat

Lityum dialkilkuprat, ikinci bir alkil halojenurle (R' — X) etkile§tirildiginde lityum
dialkilkupratin bir alkil grubu ile alkil halojeniiriin, R' — X, alkil grubu arasmda kenet-
leme meydana gelir.

Lityum dialkilkupratlar
ilk kez Henry Gilman
(Iowa Eyalet Universitesi)
tarafindan

sentezlenmislerdir ve bu
nedenle buniara cogu kez
Gilman reaktifleri denir.

R,CuLi

+ R '— X

-+R-

-R + RCu + LiX

Lityum

Alkil halojeniir

Alkan

dialkilkuprat

Son basamakta iyi bir verimle alkan olusmasi icin, alkil halojeniir, R' — X, bir mefi! ha-
lojeniir, bir birincil alkil halojeniir veya bir ikinci! sikloalkil halojeniir olmalidir,
Lityum dialkilkupratin alkil grubu metil, 1°, 2° veya 3°* olabilir. Ayrica, kenetlenecek
alkil gruplanmn farkh olmalan gerekmez.

Bu alkan sentezinin genel §emasi a§agida gosterilmistir.

Cut,

RLi '

Kir alkil
lityum

Li
Et,0

R— X

Herhangi bir

alkil halojeniir

R,CuLi

Bir lityum

dialkilkuprat

R'X

*■ R— R' + RCu + LiX

R

-X

Bir metil, 1° alkil veya
2° sikloalkil halojeniir

Bunlar organik £ikis, maddeleridir. R — ve R' —
gruplanmn farkh olmasi gerekmez.

A§agidaki iki oraegi, metil iyodur ve pentil iyodiirden heksan sentezini ve biitil bro-
miirle pentil bromiirden nonan sentezini inceleyelim.

r ,„ , Li ,,„.. Cul .,,_ ___. CHaCHiCHjCHjCHil
CH,— I =-=-* < H Li MCH,),CuLi

CHjCH.CIijCH^r-^* CH.,CH,CH : CILLi ^ L --

»• CH,— CH 2 CH2CH 2 CH 2 CH,
Heksan

(%98)

(CH.,CH 2 CH 2 CH,),CuLi i'"-*-'"^'"^"^' 11 ^ CH,CH,CHiCH-

— CH,CH 2 CH,CH,CHj

Nonan

(%98)

* R ucilncUl oldugunda, burada incelemeyecegimiz bzel teknikler gerekir. Bu tepkimelerin Him aynntilan igin,
Posner, G. H. Substitution Reactions Using Qrganocopper Reagents, Organic Reactions: Wiley, New York
1975, Vol 22, s. 253-400'e bakumz.

558 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile^iklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-indirgenme ve Organometalik Bilegikler

Lityum dialkilkupratlar diger organik gruplarla da kenetlenirler. Lityum dimetilkup-
ratin iki sikloalkil halojeniirle kenetlenme tepkimesi a^agida gosterilmi§tir.

+ (CH^CuLi -^

CH,

+ CH,Cu + Lil

Metilsikloheksan

(%75)

(^f +,CH ^ CuLi -i^

CH,

+ CH,Cu + LiBr

3- Metilsikloheksan

(%75)

Lityum dialkilkupratlar fenil ve vinil halojeniirlerle de kenetlenir. Fenil halojeniirle
yapilan senteze ornek olarak asagida biitilbenzen sentezi verilmi§tir.

(CH,CH,CH 2 CH : ),CuLi + I

-o

Et,0

> CH,CH,CH,CH

-o

Biitilbenzen

(%75)

Lityum dialkilkupratm kenetlenme tepkirneleri a§agidaki semada ozetlenmistir.

R 2 CuLi

CH,XveyaR CH,\

► R— CH, veya RCH 2 — R

o

R

Corey-Posner, Whitesides-House sentezinin mekanizmasi kapsamimiz difindadir; an-
cak Ozel Konu H'de incelenen tiptedir.

Tepkimenin Ozeti 559

12.10 Koruyucu Gruplar

Bir koruyucu grup, amaclanan bir doniis.turme i§leminde reaktantm gerekli tepkime
kogullanna uyumsuz bir grup icermesi dummunda, yani amaclanan lepkimeyle yan§an
ba§ka bir tepkime oldugunda kullanilir. Ornegin eger Grignard reaktifinin bir alkol hid-
roksil grubu iceren bir alkil halojeniirden elde edilmesi gerekiyorsa, ilk once alkolun,
Grignard reaktifi varhginda kararh bir fonksiyonel gruba, omegin bir ter-biitildimetil-
silil etere (Altboliim 11.15D) donii§tiiriilerek korunmasindan sonra istenilen Grignard
reaktifi elde edilebilir, Grignard tepkimesi gercekles,tirilebilir ve sonra silil eterin floriir
iyonlanyla boliinmesiyle (Problem 12.25'e bakmiz) alkol grubu serbest hale getirilcbi-
lir. Ayni yol, uyumsuz (tepkimede yans,an) bir grubun varhginda, bir organolityum re-
aktifi veya alkinur iyonu elde edilmesi gerektiginde de kullanilabilir. Bundan sonraki
boliimlerde, degi§ik tepkimeler sirasinda diger fonksiyonel gruplan korumada kullani-
labilen yontemlerle kar§ila§acagiz (Altboltim 16.7D).

[

Tepkimelerirt Ozeti

' Bu boliimde incelenen tepkimelerin ozetleri a§agida verilmis.tir. Ozetlenen tepkime-
lerin aynntth ko§ullan, boltim icindeki incelendikleri kisimlarda bulunabilir.

I. indirgeme Tepkimelerinin (Altboliim 12.3) Genel Ozeti

II

OH

1

OH

1

Aldehitler

R— C— H

R-

-c—

H

H

R— C— H
H

II

R— C— R'

OH

1

OH

KeUmlar

R

1
1

R'

R— C— R'

1
H

H

II

H

1

Esterler

R— C— OR'

II

R— C— OH

1
H

H

1

asifler

R— C— OH

R— C— OH
H

(Mavi renkle gosterilen hidrojenler, tepkime yuruyu§u sirasinda su veya sulu
asitler tarafmdan katilanlardtr.)

560 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bile^iklerinden Sentezi. Yukseltgenme-Jndirgenme ve Organometalik Bilegikler

2. Yukseltgenme Tepkimelerinin (Altbolum 12.4) Gene! Ozeti

H 2 CrQ 4 KMnQ 4

O
II
R — C— OH

o

R— C— R'

O

II
R— C— OH

O
R— C— R'

Reaktant PCC

OH O

Birincil alkoller R— C H R— C — H

H

OH O

Ikincil alkoller R — C — R' R— C R'

H
OH

Oguncul alkoller R C R

R'

3. Organolityum ve Grignard Reaktiflerinin Olu§umu (Altbolum 12.6)

R— X + 2 Li *R— Li + LiX

R— X + Mg *R— MgX

4. Grignard ve Organolityum Reaktiflerinin Tepkimeleri
(Altboliimler 12.7 ve 12.8)

HA

R— M (M = Li veya MgBr) -

■>R— H + M+A"

(1) — C C— ( 2 ) H.O*

(ell az engelli kaibona atak)

O
I

(1) H— C— H (2) H,<)+

-►R— C— C— OH

OH

I
-*H— C— H

o

II

(1) R'— C— H (2) H,n-

R
OH

-+-R' — C— H

(1) R'— C— R" (2) NIip,H,0

O

II

R

OH

I
-*■ R— C— R"
I

r

OH

(1)R ,_ c _ ORM2)N , l i C ,, Hi0 > R ,_ >,_ R + HOR „

R

Ek Problemler 561

5. Corey-Posner, Whitesides-House Sentezi (Altboliim 12.9)

R — X

2 RLi + Cul »R,CuLi

(R =1° veya
2 D hatkali)

+ R— R + RCu + LiX

Vnahtar Terimler ve Kavramlar

Yiikseltgcnme
Yiikseltgen
Indirgenme
Indirgen

Stereosecimli tepkime
Enantiyosecimli tepkime
Diastereosecimli tepkime
Prokiral merkez
Koruyucu grup

Altboliimler 12.2 ve 12.4

Altboliim 12.2

Altboliimler 12.2 ve 12.3

Altboliimler 12.2 ve 12.3

Altboliim 12.3

Altboliim 12.3

Altboliim 12.3

Altboliim 12.3

Altboliimler 11.15C, U.15D ve 12.10

12.11 Izobiltil brornitrun. (CH,) 2 CHCH 2 Br. asagidaki reaktiflerin herbiriyle tepkimesi EK PROBLEMLER

sonunda hangi iiriin (veya Uriinler) olusabilir?

(a) OH-,H 2

(b) CN-, etanol

(c) (CH,),CO. (CH 3 ) 3 COH

(d) CH,0 . CH 3 OH

O

O

(g) Mg, EUO, sonra CH 3 COCrL,, sonra NH 4 C1, H,0

A "

(h) Mg, Et,0, sonra H 2 C — CH 2 , sonra H,0 +
O

i CI H O (i) Mg ' Etl0, sonra H — c— H > sonra NH 4 C1 - H 2°

(e) Li, Et,0, sonra CH,CCH,. sonra NH 4 <

O

|| (j) Li, Et 2 0, sonra CH 3 OH

(f) Mg, Etp, sonra CH 3 CH, daha sonra H 3 + (k) Li, ELO, sonra CH 3 C=CH

12.12 Etilmagnezyum brom iiriin (CH,CH,MgBr) a§agidaki reaktiflerin her biriyle tep-
kimcsinden hangi iiriinlerin olusmasim beklersiniz?

O

(a) H 2

(b) D,0

O

(e) C 6 H 5 COCH 3 , sonra NH 4 C1. H 2

O
II
{f ) C 6 H 5 CCH 3 , sonra NH 4 C1, H,0

O

(c) C 6 H 5 CH, sonra H 3 +

9 (g) CH,CH 2 C=CH, sonra CH,CH, sonra H,0 +

(d) CgHjCGsHj, sonra NH 4 C1, H 2 (h) SiJdopentadien

Yildszla i§aredenmi§ problemler "coziilmesi daJia zor olan problemler"dir.

562 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bilesiklerinden Sentezi. Yiikseltgeume-indiTgenme ve Organometalik Bilesikler

12.13 Propillityumun (CH 3 CH 2 CH 2 Li), asagidaki reaktiflerin her biriyle tepkimesinden

hangi uriinler meydana gelir?
O

1 (d) Etanol

(a) (CH,),CHCH, sonra H,0 + v „ „

v ' K 3 2 3 e Cul, sonra CH,=CHCH,Br

O 2 2

(f ) Cul, sonra siklopentil bromiir

(b) (CH 3 ),CHCCH 3 , sonra NH 4 C1. H,0 (g) CuI sonra (Z)-l-iyodopropan

9 (h) Cul, sonra CH 3 I

(c) I-Pentin, soma CH 3 CCH 3 , sonra NH 4 C1, H,0 (i) CH 3 C0 2 D

12.14 Asagidaki doniisjumleri uygulamak icin hangi yiikseltgen ya da indirgenleri kul-
lanirsiniz?

(a) CH 3 COCH 2 CH 2 C0 2 CH 3 -CH 3 CHOHCH 2 CH 2 CH 2 OH + CH 3 OH

(b) CH 3 COCH 2 CH 2 C0 2 CH 3 ►CH 3 CHOHCH 2 CH 2 C0 2 CH 3

(c) H0 2 CCH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H «-HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH

(d) HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH »■ H0 2 CCH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H

(e) HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH OHCCH 2 CH 2 CH 2 CHO

12.15 Izopropil alkoliin, CH 3 CH(OH)CH 3 , asagidaki iiriinlere doniistiiriildiigii her bir
sentezin turn basamaklanni tasarlayimz,

(a) (CH 3 ) 2 CHCH(OH)CH 3

(b) (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH / v /CH,

(c) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 C1 (f) / V C ?

(d) (CH 3 ) 2 CHCH(OH)CH(CH 3 ) 2 \ / X CH ^

(e) CH 3 CHDCH 3

12.16 Asagidaki tepkimelerin her birisinden hangi organik uriinler elde edilir?

(a) Metiilityum + 1-biitin ►

(b) (a) 'nin iirunii + sikloheksanon, sonra NH 4 C1, H 2 ►■

(c) (b)' nin iirunii + Ni 2 B (P-2) ve H 2 ►-

(d) (b)'ninurunU + NaH, sonra CH 3 CH 2 OS0 2 CH 3 -

(e) CH 3 CH 2 COCH 3 + NaBH 4 -*

(f ) (e)'nin iirunii + mesil kloriir >

(g) (f)' nin iirunii + CH,C0 2 Na >

(h) (g)'nin iirunii + LiAlH 4 , sonra H 2 *

12.17 1-Pentanoliin, a§agida verilen bilefiklere nasil donusturiilebiiecegini gosteriniz.
(Gerekli inorganik reaktifleri kullanabilirsiniz ve bir bile§igin sentezini birden
fazla gostermeniz gerekmez.)

(a)l-Bromopentan (i) 2-Pentanon (CH 3 COCH 2 CH 2 CH 3 )

(b)2-Penten (j) Penianoik asit (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H)

(c) 2-Pentanol (k) Dipentil eter (iki yol)

(d)Pentan (I) 1-Pentin

(e) 2-Bromopentan (m)2-Bromo- 1 -penten

(f) 1-Heksanol (n) Pentillityum

(g) 1-Heptanol (o) Dekan
(h)Pentanal (CH,CH 2 CH 2 CH,CHO) (p) 4-Metil-4-nonanol

12.18 Asagidaki her bir doniisumtin nasil gerceklestirilebilecegini gosteriniz.

(a) Feniletilen ► C 6 H s C=CC(OH)(CH 3 ) 2

(b) C 6 H,COCH 3 ► 1-feniletanol

Ek Problemler 563

(c) Feniletin «- fenileten

(d) Fenileten ►- 2-feniletanol

(e) 2-FeniletanoI ►■ 4-fenilbiitanol

(f) 2-Fenilbiitanol »-l-metoksi-2-feniietan

12.19 Kiillanabileceginiz dort karbon atomundan daha fazla karbon atomu i^ermeyen
alkoUere veya esterlere sahip oldugunuzu varsayarak, a§agida verilen her bir bi-
le§igi nasil sentezleyebileceginizi gosteriniz. Sentezin bir basamaginda bir Grig-
nard reaktifi kullanmalisiniz. Eger gerekirse oksiran ve bromobenzen
kullanabilirsiniz; fakat gerekli olan diger organik bile§iklerin nasil sentezlenece-
gini gostermelisiniz. Gerekli olan coziiciilere, yiikseltgen ve indirgenler de dahil
tiim inorganik reaktiflere sahip oldugunuzu varsayiniz.

(a) (CH 3 ) 2 CHCOC 6 H 5 (e) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 C0 3 H

(b) 4-Etil-4-heptanol (f) l-Propilsiklobtitanol

(c) l-SiklobUtil-2-metil-l-propanol (g) CH 3 CH 2 CH 2 COCH 2 CH(CH 3 ) 2

(d) C 6 H 5 CH 2 CHO (h) 3-Bromo-3-fenilpentan

12.20 Asagida formiilii verilen alkol, parfiim yapiminda kullamhr. Bu alkoliin, bromo-
benzen ve 1-butenden sentezini gosteriniz.

OH

12,21 Agagidaki sentezde bir Grignard reaktifinin nasil kullamlacagim gosteriniz.

AK H 3 C, _OH

12.22 Dort veya daha az sayida karbon atomu iceren bile§iklerle basjayarak, lhmli bir
hipnotik (uyku veren bilesjk) olan rasemik meparfinolun sentezini tasarlayiruz.

CH,

I "
CH,— CH,— C— C=CH

' I
OH
Meparfinol

12.23 Oksiran (oksasiklopropan) ve oksetan (oksasiklobiitan), Grignard reaktifleri ve
organolityum bile§ikJeriyle tepkimeye girerek alkolleri olu§turduklari halde, tet-
rahidrofuran (oksasiklopentan) o kadar istemsizdir ki bu bilejik organometalik
bilesjklerin elde ediliginde coziicu olarak kullandabilir. Bu oksijen iceren hete-
rohalkah bilesjklerin etkinlik farklanni aciklayimz.

12.24 Bir Grignard reaktifinin a§agidaki bile§iklerle tepkimesi sonunda olu§acak iirun-
leri tahrnin ediniz.

O

(a) DietiJ karbonat, C 2 H 5 — O— C— O— C 2 H 5

O

(b) Etil format, H— C— O— C,H,

564 Boliim 12 / Alkollerin Karbonil Bilesiklerinden Sentezi. Yiikseltgenme-lndirgenme ve Organometalik Bilegikler

* 12,25 Asagidaki bilesigi l-bromo-4-hidroksimetiIsikloheksan ve gerekli diger reaktif-
lerden elde etmek icin bir Grignard sentezi tasarlaymiz.

OH

*12.26 2-Feniletanol, 1,2-difeniletanol, 1,1-difeniletanol. 2,2-difeniletanoik asit
(C 6 H 5 ) 2 CHC0 2 H) ve benzil 2-feniletanoati (C 6 H 5 CH 2 C0 2 CH 2 C 6 H 5 ) birbirlerin-
den ayirdetmek icin 'H NMR. L1 C NMR, ve iR spektroskopisinden nasil yarar-
lanabileceginizi agiklaymiz.

12.27 Sukroz (cay sekeri-sakkaroz) asit cozeltisiyle etkilestirildiginde, boliinerek a§a-
gida goriJlen tiirden daha basit sekerleri olu§turur.

CH,OH HC=0

c=o

R

H»~C— OH

I
R

B

Daha sonra incelenecek nedenlerden dolayt, bu islemlerin, sakkaroz gibi sak-
karitlerle ilgili §ekerlerin teshisi icin kullanilmasi durumunda analizden once
iiriin kari^imi cogu kez sodyum borhidriirle etkile§tirilir. Bu durum, baslangi§
sakkaritlerin seker yapi birimlerinin teshisine ne gibi bir suurlama getirir?

*12.28 Bilinmeyen bir X bile§igi, infrared de 3200 - 3550 cm- 1 de genis. bir sogurma
bandi gosterir, fakat 1620-1780 bolgesinde band vermez. Bile§ik sadece C, H
ve O icerir.

116 mg'lik birornek. metilmagnezyum bromiirtin asinsiyla etkilestirildigin-
de, 20°C'da ve 750 mmHg'da civa iizerinde 48.7 mL metan gazi ioplanmi§tir.

X bilesigin kiltie spektrumunda en yiiksek kiitleli pik (zor belirlenebiliyor)
116 m/z'de ve baska bir parca piki de 98'de gozlenmektedir.

Bu bulgular X in yapisi hakkinda hangi bilgileri verir?

Ogrenme Grubu

PROBLEMLERi

Crixivamn (Merck and Company 'nin iimil veren HIV proteaz inhibitorii) halkali olma-
yan merkezi kismini sentezlemek istcdigimizi varsayalim. A§agidaki iki problem. Crixi
van sentezine iliskin bazi kuramsal yollann tasaiianmasi amaciyla yoneltilmifjtir.

C„H,

C(CH,)

Crixivan

Ogrenme Grubu Problemleri 565

1. Crixivan sagdaki kisminin (a§agida gosterilmistir) rasemik alt birimini, sol tarafta-
ki fonksiyonel grup icerrneyen basjangi? maddesinden sentezleyintz, Benzilik ko-
numda (benzen halkasma biti§ik bir sp 3 karbonu) se^imli olarak radikal ve
karbokatyon ara iirlinlerin olugabilecegini goz oniinde bulundurunuz.

H

lndan

Crixivan molekiiluniin
sagdaki kismi

2. Crixivan'in halkah olmayan merkezT kisminin kuramsal sentezini a^iklayan a§agi-
daki tepkime dizisindeki som i^areti bulunan yerlcre uygun bile§ikleri ve reaklifle-
ri yerle§tiriniz. A§agida gosterilen bazi yapilar arasinda birden fazla ara iiriin
olabilecegine dikkat ediniz.

r;n

oh

LG OR
LG = bazi avrilan gruplar

1'

C 6 H ;

O v

H H

OR

( Kaslaiiiiu !a R, H olabilir. Daha sonra bu

hidrojen, burada belirtilmesine gerek

olmayan tepkimelerle bir alkil grubuna

dijniistill Ulebilir.)

1. A§agidaki tepkimeler ifin akla yatkin mekanizmalar oneriniz.
OH CH,

6c-

\ / CH 3

CH 3

H,so a , m
(a) — ►

Br,,H,Q, NaCl ^ /"X^Br

(b) \ ll " — *" \ j + diger iirunler

CI

(c) (b)'de verilen tepkimede ba§ka hangi uriinler elde edilebilir?

2. A§agida verilen bile§ik ciftlerinde hangi bile§ik daha polardir?

(a) CHCI, ya da CC1 4 (b) CI H CI CI (c) CH 3 I ya da CH,Br

C=C veya C=C

H CI H H

3. Her biri aym tiir kimyasal bag i9erdigi halde BF 3 'iin dipol momenti sifir, NF,'iinki
ise 0,24 D'dir. Bu degerler molekiil bicimleri hakkmda hangi bilgiyi verir?

4. (a) H^C — CH 7 bile§iginde karbon atomlarimn melezle§me tiirii nedir?

CH 2

(b) Beklenen metezle§me tiirii goz oniine alindiginda, bu bile§igin bag acilanndaki

olagandi§iIik nedir?

(c) Bu bile§igin karbon-karbon bagimn boliinme kolayligi, CH 3 CH 2 CH 3 bile§igin
dekiyle kar§ila§tinldiginda nasil bir sonuc beklersiniz?

5. A§agidaki degerler verilmi§tir:

CH 2 =CH 2

CH 3 CH 2 C1

C =

— C bag uzunlugu

C — CI bag uzunlugu

1,76 A

1,69 A

C= C bag uzunlugu

1,34 A

1,38 A

C — CI bag uzunlugu

1,54 A

Dipol moment

2,05 D

1,44 D

566

Birinci Karma Problem Takimi 567

Asagidakileri aciklamak i9in rezonans kuramini kullanimz: (a) CH,=CHCI bile§i-
gindeki C — CI baginin, CH 3 CH 2 C1 bile§igindekinden daha kisa olmasi,
(b) CH 2 =CHC1 bilegigindeki C=C baginin, CH 2 =CH 2 bilesigindekinden daha
uzun olmasi, (c) CH 3 CH 2 C1 bile§iginin dipol momentinin, CH,=CHCl bilesiginin-
kinden daha biiyiik olmasi.

6. Kara sineginin cinsel cekici feromonu olan "muskalur" un sentezi a^agida verilmi§-
tir. Her bir ara iirilnun ve muskalurun yapismi belirtiniz.

fT, ,^tj > /-tj o, HC=CNa . /r , tt •> NaNH, _ ,„ u „ „ 1-bromookian
CH 3 (CH 2 ),|CH 2 Br A (C 15 H, S ) — — *■ B (C !; H 27 Na) »

siviNH,

C(C B H44) H - ,N ' 2B(P " 2 l muskalur (C 2 ,H 4f ,)

7. 2,3-Difenil-2-butenin diastereomerlerinin yapilanni yazmiz ve her diastereomeri
(E) ya da (Z) olarak belirleyiniz. Bu diastereomerlerden birinin palladyum katali-
zorii kullanarak hidrojenlenmesi, bir rasemik kans,im olu§turur; digerinin benzertep-
kimesi sonunda bir mezo bilesik meydana gelir, Bu denemelere dayanarak hangi
diastereomerin (E) ve hangisinin (Z) oldugunu belirtiniz.

8. Bir hidrokarbonun (A), molekiil formiilii C 7 H, n 'dur. Katalitik hidrojenlemeyle A, B
(C7H12) bilegigine d6nii§tiiruliiyor. Soguk ve bazik KMn0 4 gozeltisiyle A, C
(C 7 H| 2 2 ) bilesigine dbniisuyor. Bazik cbzeltide Kmn0 4 ile isitildiktan sonra asit-
lendirildiginde hem A hem de C, 1,3-siklopentandikarboksilik asidin (a§agidaki ya-
piya bakiniz) mezo seklini olu§turur. A-C bilesiklerinin yapi formiillerini bulunuz.

1,3-Siklopentandikarboksilik asit

9. Propinle baskyarak ve gerekli olan diger reaktifleri de kullanarak a§agidaki bile-
sjklerin nasil sentezlendigini gosteriniz. Problemin daha bnceki §iklarinda uygula-
diginiz basamaklarin tekrarlanmasina gerek yoktur.

(a) 2-Butin (g) 2-Bromobiitan (rasemik kan§im olarak)

(b) c/.s-2-Buten (h) (2/?,3S)-2,3-Dibromobiitan

(c) mmy-2-biiten (i) (2R,3R)- ve (2S,3S)-2,3-Dibromobiitan

(d) 1-Biiten (rasemik kan§im olarak)

(e) 1,3-Biitadien (j) m£ , zo-2,3-Butandiol

(f) 1-Bromobiitan (k) (Z)-2-Bromo-2-biiten

10. 2-Metilbiitamn bromlanmasi sonunda molekiil formiilii C,H n Br olan temel bir iiriin
olusur. Bu iiriin nedir? Bu bilesjkten as,agidaki biles.iklerin her birinin nasil sentez-
lendigini gosteriniz. (Daha bnceki siklarda uygulanan basamaklarin tekrarlanmasi-
na gerek yoktur.)

(a) 2-Metil-2-biiten (h) l-iyodo-3-metilbiitan

(b) 2-Metil-2-biitanol

(c) 3-Metil-2-butanol j? j?

(d) 3-Metil-l-biitin (j) CH 3 CCH 3 ve CH 3 CH

(e) l-Bromo-3-metilbutan q

(f) 2-Kloro-3-metilbiitan ||

(g) 2-Kloro-2-metilbutan (j) (CH,) 2 CHCH

11. Molekiil formiilii C 6 H I4 olan bir alkan (A), klorla tepkimeye girerek molekiil for-
miilii C 6 H| 3 C1 olan B, C ve D bile^iklerini olu§turmaktadrr. Bunlardan sadece C ve
D etanolde sodyum etoksitle dehidrohalojenlenmeye ugrayarak bir alken olu§tur-

568 Birincil Karma Problem Takimi

rnaktadir. Aynca C ve D ayni alkeni. E(C 6 H ]2 ) vermektedir. E'nin hidrojenlenme-
siyle A olusmaktadir. E HO ile etkile§tirildiginde B, C ve D'nin izomeri olan bir
bilesjk (F) meydana gelmektedir. F, Zn ve asetik asitle etkle§tirildiginde A'nin izo-
meri olan bir bilesjk (G) olu§maktadir. A-G bile§iklerinin yapilanni belirleyiniz.

12. A bilesjgi (C 4 H f ,) platin katalizor varliginda hidrojenle tepkimeye sokuldugunda bu-
tan olusmaktadir. A bilesjgi CC1 4 de Br, ile ve KMn0 4 cozeltisiyle tepkime vermek-
tedir. A'nin IR spektrumunda 2200-2300 cm- 1 bolgesinde bir sogurma
gozlenmemektedir. Hidrojen ve Ni 2 B (P-2 katalizorti) ile etkile^lirildiginde A, B bi-
lesjgine (C 4 H S ) doniJ§mektedir. B. Os0 4 ve ardindan NaHSO, ile etkileslirildiginde
C(C 4 H R ,0 2 )'ye d6nu§mektedir. C bilesrgi enantiyomerlerine aynlamanns.tir. A-C
bile§iklerinin yapilanni gosteriniz.

13. mero-2,3-Dibromobiitan etanolde potasyum iyodiirle etkiles,tirildiginde. dehalojen-
lenme meydana gelir. Uriin, fra«.y-2-butendir. 2,3-Dibromobiitanm her iki enanti-
yomerik seklinin ayni §ekilde dehalojenlenmesiyle m-2-biiten olusur. Bu sonuclara
mekanizmali bir afiklama getiriniz.

14. mezo-l,2-Dibromo-l,2-difeniletanin etanolde sodyum etoksit etkisiyle dehidrohalo-
jenlenmesi sonunda (E)-l-bromo-l,2-difenileten meydana gelir. 1.2-Dibromo-1,2-
difeniletamn diger iki enantiyomerik §eklinin ayni §ekilde dehidrohalojenlenmesi
sonunda da (Z)-l-bromo-l,2-difenileten olu§maktadir. Bu sonijflan aciklayimz.

15. 1-rer-Biitilsikloheksenin a§agida verilen reaktiflerle tepkimesi sonunda olu§acak ana
iiriinlerin konformasyonel yapilanni yazimz. Eger uriin bir rasemik kari§imsa. bu-
nu da belirtmelisiniz.

(a) Br ; ,CCl 4

(b) Os0 4 ; soma NaHSO, cozellisi

(c) C 6 H ? CO,H, sonra H 3 0+, H 2

(d) THF:BH„ sonra H,0 2 , OH-

(e) THF -H 2 icinde H 2 (OAc) 2 ; soma NaBH 4 , OH-
(0 Br„H,0

(g) rci

(h) 0„ sonra Zn, HOAc (konformasyonel yapilar gerekli degildir)

(i) D 2 , Pt

(j) THF:BD,: sonra CH 3 C0 2 T

16. A-C yapilanni yazimz.

CH,

ElCT/ElOH THF:BH,

CH,CCH 2 eH 2 CH 3 ' ► A (C 6 H ]2 ) ana uriin **■

Br

H,0,.OH"

B (C h H 13 ) 2 BH^ ► C (C 6 H H 0)

17. (/f)-3-Metil-l-penten a§agida verilen reaktiflerle ayn ayn etkilestiriliyor ve her i§-
lem sonunda Llrtinler aynmsal damitmayla aynliyor. Her kismmdaki bile§enlerin for-
miillerini yazimz ve her kismm optifce aktif okip ohnadigini belirtiniz.

(a) Br 2 , CC14 THF:BH„ sonra H 2 2 , OH-

(b) H2. Pt (e) Hg(OAc), THF-H,0, sonra NaBH 4 , OH-

(c) Os0 4 , sonra NaHSO, (f) Magnezyum perftalat, sonra H,0+, H 2

18. A Bilesjgi (CgH 15 Cl), bir rasemik kunsmn §eklinde bulunmaktadir. A, Br, / CC1 4 ve-
ya KMn0 4 cozeltisiyle tepkimeye girmemektedir, A bile§igi cinko ve asetik asitle

Birinci Karma Problem Takimi 569

tepkimeye sokultvp. ardmdan kansjm gaz kromatogTafisiyle aynldigmda iki kisim
(B ve C) elde edilmektedir. Her iki kisimm bilc§enlerinin molekiil formiilii de
C g H 16 'dir. B kisimi bir rasemik kan§im icermekte ve enantiyomerlerine ayrilabil-
mektedir. C kisimi enantiyomerlere aynlamamaktadir. A, etanolde sodyum etoksit-
le tepkimeye sokuldugunda D bilesjgine (C 8 H i4 ) donu§mektedir, D'nin bir platin
katalizor kullanilarak hidrojenlenmesiyle C meydana gelmektedir, D ozonlanip, ai-
dindan cinko ve suyla etkile§tirildiginde asagidaki bileyik olnsmaktadir.

O O

CH 3 CCH 2 CH 2 CH,CH,CCH.,
A, B, C ve D bile^ikleri icin stereokimyalanni da belirlcn uygun yapilar yaziniz.

19. Asagidaki spektroskopik verilere sahip bilegigin yapisini aydinlatmiz. Verileri. oner-
diginiz yapiyla iligkilendiriniz.

MS {miz): 120, 105 (temel pik), 77

'H NMR (1): 7,2-7,6 (§, 5H), 2,95 (yedili, 1H), 1,29 (i. 6H)

20. X Bilegigi (C,H m O), yaklasik 1710 cm-' civannda kuvvetli birlR sogurma piki ver-
mektedir. X Biles,iginin genisband proton e§lesmesiz l3 C NMR spektrumu §ekil 1 'de
goriilmektedir. X [qui bir yapi oneriniz.

21. 1,2,3,4,5,6-Heksaklorosikloheksanin dokuz stereoizomeri vardir. Bu izomerlerin ye-
disi mezo bilesjk ve ikisi bir enantiyomer ciftidir. (a) Turn stereoizomerlerin yapi-
larini yaziniz: mezo gekilleri ve enantiyomer q'dti i§aretleyiniz. (b) Bu
stereo izomerlerden birisi, digerlerinden 50k daha yava§ E2 tepkimesi verir. Bu han-
gi izomerdir ve neden bu kadar yavas E2 tepkimesi verir?

22. 2-Metilbiitanin florlanmasi, daha ileri florlanmis iiriinlere ilave olarak, molekiil for-
miilu C 5 H,|F olan bir iirtin kan§imi verir. (a) Stereokimyayi da dikkate alarak, mo-
lekiil formula C S H M F olan kag farkh izomerin olujmasini beklerisiniz? (b) C 5 H n F

x.c 5 H m o

f »m-.»Li « ■■■ ■ n *U mm i'w

CDCh

***-»A»-

CH

CH,

CH 3

TMS

220

200

180

160

140

120 100

80

60

40

20

§ekil I X Bilesiginin genisband proton esle§mesiz "C NMR spektrumu (Problem 20).
DEPT '-'C NMR spektruinundan elde edilen bilgiler, her bir pikin yaninda verilmigtir.

570 Birincil Karma Problem Takimi

izomerlerj kan§imi aynmsal damitmaya tabi turulduklannda, kac kisimin elde edil-
mesini beklersiniz? (c) Hangi optikfe inaktif olabilir? (d) Hangisi enantiyomerleri-
ne aynlabilir?

23. (#)-2-F]orobutanm florlanmasiyla molekiil formula C 4 H g F, olan bir izomer kansi-
mi meydana gelir. (a) Kac farkli izomerin olusmasrni beklersiniz? (c) Bu kisimlarin
hangileri optikce aktif olabilir?

24. 1,3-di-jei-Biitilsikloheksanin iki optikce inaktif (yanlamayan) sekli vardir. Bunla-
nn yapilanni yazmiz.

25. Asagidaki doteryiimla isaretlenmis izomer, aynlma tepkimesine ugrauldiginda trans-
2-biiten ve c/.y-2-buten-2-d olu§turur (bir mrktar da l-biiten-3-d olusur).

CH 3

Hh "C' -D H CH 3 D. .H
C,H 5 OH / \ / \

ur'C^p H 3 C H H 3 C CH 3

Z, /rans-2-Biiten m-2-Biiten-2- d
CH 3

(+ CH,CHDCH=CH 2 )

A§agidaki bilesikler olu§maz:

C=C veya C=C

H 3 C CH 3 D CH 3

ci's-2-Biiteii frans-2-Buten-2-d

Sonuclan aciklaymiz.

Konjuge Doymami; Sistemler

Sentetik Molekullerde Nobel Odulluler

Organik kimyacilar i9in bir 90k organik molekiiliin sentezi 90k biiyiik hedefler ara-
sinda yer alrmstLr. Bu bile§iklerin her birinin sentezi aym soydaki maddelerin senteziy-
le aym genel tepkimeyle ger£eklesir. Bu genel tepkime goriiniis bakimindan aldatici bir
§ekilde basit, fakat basanlmasi bakimindan oldukca zordur. Halkali olmayan bile.$ikler-
den tek bir stereoozgii basamakla, dorde kadar yeni stereomerkeze sahip olabilecek al-
ti iiyeli halka elde edilebilir. Bu siire^ baska islevsillege gefiste kullanilabilecek ikili
bag da olugturabilir. Bu boliimde daha sonra inceienecek olan Diels Alder tepkimesi bu
tiir bir tepkimeye ornek olarak verilebilir. Bu tepkimeyi geli§tirdikleri icin Otto Diels
ve Kurt Alder 1950'de Kimya Nobel Odiilunii kazandilar.

571

CH,OH

c=o

^C f 0H MeO

Kortizon

OCO

Morfin

Diels - Alder tepkimesi kullanilarak seniezlenen molekiillerden morfin (yukanda ve
fotografta), bir9ok cerrahi operasyon sonrasi kullanilan yati§tirici (M. Gates); reserpin
(yukanda), klinik olarak kullanilan bir yiiksek tansiyon onleyici (R. B. Woodward); ko-
lesterol, viicuttaki butiin steroitlerin ba§laticisi; kortizon (yukarida), iltihap onleyici
madde (her ikisi de R. B. Woodward tarafmdan); hoiinon ailesinin iiyelerinden prostog-
landinler F 2 a ve E 2 (Altboliim 13.1 ID), kan basmcim ayarlayan, kas kasilmasini kolay-
la§tiran ve iltihap onleyici (E. J. Corey); Vitamin B 12 (Altboliim 4.20), kan ve sinir
hiicrelerinin iiretiminde bir madde (A. Eschenmoser ve R. B. Woodward) ve bu kitabin
kapaginda yer alan Faksol guclii bir kanser kemoteropi maddesi (K. C. Nicolaou) ola-
rak kullanihrlar. Bu liste sadece biiyiik sentetik ba§anlann bir lekTandir. fakat Diels -
Alder tepkimesi kullanilarak sentezi ba§anlamayan ba§ka bircok molektil vardir, Bu mo-
lekiillerin her birinin sentezinin Nobel odiilune aday oldugu soylenebilir.

13.1 Giri§

13.2 AllilikYer
Degistirme ve Allil
Radikali

13.3 Allil Radikalinin
Kararlihgi

13.4 Alii! Katyonu

13.5 Rezonans
K ii ml Ian mil Ozcti

13.6 Alkadienler ve
Doymamishgi Fa /In Olan
Hidrokarbonlar

13.7 1,3-Biitadien:
Elektron Delokalizasyonu

13.8 Konjuge Dienlerin
Kararliligi

13.9 Ultraviyole-Goriiniir
Bolge Spektroskopisi

13.10 Konjuge Dienlere
Elektrofllik Atak: 1,4
Katilmasi

13.11 Diels-Alder
Tepkimesi: Dienlerinl,4-
Siklokatilma Tepkimeleri

13.1 GiRis

Boliim 8'de alkenlerin tepkimelerini incelerken doymamis, biles,iklerin kimyasim anla-
mada tt baginin ne kadar onemli oldugunu gormus.tuk. Bu bolitmde doymamis. bilesjk-
lerin ozel bir grubunu inceleyecegiz ve molekiiliin onemli kisminin yine Trbagi oldugunu
gorecegiz. Burada. ikiti baga biti§ik atomunda p orbitali ta§iyan tiirleri ele alacagiz. p
Orbitali, allil radikalinde (CH 2 = CH — CH,-) oldugu gibi tek bir elektron iceren bir
orbital (Altboliim 13.2); allil katyonunda (CH 2 = CHCH 2 + ) oldugu gibi bo§ birp orbi-
tali (Altboliim 13.4); veya 1.3-bittadiende (CH 2 = CH— CH = CH,) oldugu gibi di-
ger ikili bagin p orbitali olabilir (Altboliim 13.7). Aynca, ikili baga bitisjk bir atomda
bir p orbitaline sahip olanlarda it baginin iki cekirdekten daha geni§ bir alana yayildi-
gim gorecegiz.

Ikili baga komsu bir atomda bir/? orbitaline sahip sistemler-delokalize (dagilmis) tt
bagh molekiiller-konjuge doymamis, sistemler olarak adlandmlirlar. Bu olay konju-
ge olma olarak isimlendirilir, Gbrecegimiz gibi, konjugasyon bu sistemlere degi§ik ozel-
likler verir, Ornegin, konjuge radikal. iyon veya molekullerin. konjuge olmayanlardan
daha kararh oldugunu gorecegiz. Bunu allil radikali, allil katyonu ve 1,3-btitadien ile
anlatacagiz. Konjuge molekiillerin elektromanyetik spektrumun ultraviyole ve goriiniir
bolgesinde enerji sogurdugunu (Altboliim 13.9), ve bunun icin UV - Vis spektroskopi-
sini kullanabilecegimizi gorecegiz. Konjugelenme; molekullerin, aligilmamis, tepkime-
ler vermesine sebep olur. Bu tepkimelerden biri de halkah bilesjkler olu§turan Diels -
Alder tepkimesidir (Altbolum 13.1 1).

572

13.2 Allilik Yer Degigtirme ve Allil Radikali 573

1 3.2 ALLiLiK Yer DEGiSTiRME ve Alljl Radjkaij

Propen, brom veya klor ile dii§iik sicakhkta tepkimeye girdiginde, tepkime. olagan ola-
rak ikili baga halojenin katilmasi §eklinde gercekle§ir.

diisiik sicaklik . .— - „ TT „ TT

CH 7 =CH— CH, + X, — ► CH,— CH— CH 3

(katilma Lepkimesi)

A A

Bununla birlikte, propen, klor veya bromla 50k yiiksek sicakhklarda veya halojenin de-
ri§iminin 50k az oldugu §arllar altinda tepkimeye girerse olu§an tepkime bit yer degi§-
tirmedir. Bu iki omek, §artlartn degi^tirilmesiyle birorganik tepkimenin yonuniin basitce
nasil degi§tirilebilecegini gosterir. (Deneysel sonuclar ayni zamandabir tepkimenin §art-
lannin dikkatli bir §ekilde belirlenmesinin gerektigini gostermektedir.)

CH,=CH-CH, + X, — gSf= ^CH,=CH-CH,X + HX

- J - veya X, nin du^uk den^imi

rropen {yerdegistirmetepkimesi)

Bu yer degi§tirmede, bir halojen atomu propenin metil grubunun hidrojen atomla-
rindan biri ile yer degi§tirir. Bu hidrojen atomlan allilik hidrojen atomlan olarak ad-
landtnhr ve bu yer degi§tirme tepkimesi bir allilik yer degi§tirme olarak bilinir.

H .C j" Allilik hidrojen atomlan

A I

H Hj

Bir ikili baga biti§ik herhangi bir doymu§ karbon atomunun hidrojen atomlarina allilik
hidrojen atomlan denir.

C = C 1

c—

H

Bir allilik hidrojen atomunun yer degijtirdigi herhangi bir tepkime bir allilik yer degigtirtne
olarak isimlendirilir.

I3.2A Allilik Klorlama (Yiiksek Sicaklik)

Propen ve klor 400"C'da gaz fazinda tepkimeye girdiginde propen, allilik klorlamaya
ugrar. Allil kloriir sentezi icin kullamlan bu yontem "Shell i§lemi" olarak adlandinhr.

CH,=CH— CH 3 + CI, 4 °°° C » CH,=CH— CH,C1 + HC1

3-Kloropropen
(allil kloriir)

Allilik yer degi§tirmenin mekanizmasi Bolu'm 10'da gordugumuz alkanlarm halo-
jenlenmesi icin verilen zincir mekanizmasmm aymsidir. Zincir-ba§lama basamaginda,
klor molekutu klor atomlarina ayn§ir.

574 Boliim 13 / Konjuge Doyrnamig Sistemler

Zincir-Baslama Basamagi

taiai-^-*-2tcii

Birinci zincir-geli§me basamaginda klor atomu allilik hidrojen atomlanmn birini 51-
kanr,

Birinci Zincir-Gelisme Basamagi

H " H f

H
Allil radikali
Bu basamakta olu§an radikal, allil radikali olarak adlandinlir.
\ / genel yapisindaki bir radikale allilik radikal denir,

ikinci zincir-geli§me basamaginda allil radikali bir klor molekiilti ile tepkimeye gi-

rer.

Ikinci Zincir-Gelisme Basamagi

H H

C=C

/ \ ^\-

H CH 7 ; A =C1-CP

c=c

/ \

H CH^CI ; + ; CI-

Allil kloriir

Bu basamak bir allil kloriir molekiilti ve bir klor atomunun olu§masi ile sonuclamr. Bu
klor atomu ilk zincir-gelis.rne basamagrmn tekrarlanmasina yol afar. Zincir tepkimesi,
radikallerin tlikendigi olagan zincir-sonlanma basamagma kadar devam eder.

Bir allilik karbon-hidrojen baginin bag aynsma enerjisini inceler ve diger karbon-
hidrojen baglanmn bag aynsma enerjileri ile kargilagtmrsak, propenin allilik hidrojen
atomlanndaki yer degi§tirme tepkimesinin nedeni daha iyi anlasilacaktir (bkz. cizelge
10.1).

CH 2 =CHCH 2 — H ► CH 2 =CHCH,- + H'

Propen Allil radikal

(CH 3 ) 3 C— H — ► (CH 3 ) 3 C- + H-

izobiitan 3° Radikal

(CH 3 ) 2 CH— H — ► (CH 3 ) 2 CH- + H-

Propan 2° Radikal

CH 3 CH 2 CH 2 — H — ► CH 3 CH 2 CH 2 - + H-
Propan 1° Radikal

CH 2 =CH— H ► CH 2 =CH- + H-

Eten V mi I radikal

DH° = 360 kJ mol"
DH° = 380 kJ mol"
DH° = 395 kJ mol"

DH" = 410 kJ mol"
DH° = 452 kJ mol"

Propenin bir allilik karbon-hidrojen baginin, izobiitamn uciincill karbon-hidrojen ba-
gindan bile daha kolay ve vinilik karbon-hidrojen bagindan cok 50k daha kolay kinl-

13.2 Allilik Yer Degi§tirme ve Allil Radikali 575

CH2 — CHCHg *
Allil radikal

DIP = 360

kJ moH

CHgCCrig

CH 3
3° Radikal

DH° = 380
kJ mor 1

CfigCHCHg
2° Radikal

DH" = 395
kl mor 1

CH 2 =CH-
CH 3 CH 2 CH 2 - Vinil radikal
1° Radikal

Dff° = 410
kJ mol" 1

DH° = K2
kJ mor 1

CH 2 =CHCH 3 CH 3 CHCH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH a CH 2 =CH 2
CH 3

§ekil 13.1 Allil radikalinin 1°,
2°, 3°, ve vinil radikalleri He kar-
§ila§tirilnu§ bagil kararliliktan.
[Radikallerin kararliligi her biri-
nin olu§tugu hidrokarbona bagh-
dir ve toplam kararlihk sirasi allil
> 3° > 2° >1° > vinil §eklindedir).

digi goriilmektedir.

CH,=CH— CrL— H +■ *Xi

-^4 A
■■X- + Hj-CU=Ctt— CH 3

CH 2 =CH— CH 2 • + HX E^ da 5 uk
Allil radikal

■CH=CH— CH 3 + HX
Vinil radikal

Eak, yiiksek

Bir allilik karbon-hidrojen bagimn kolay kinlmasi birincil, ikincil, iigiinciil ve vini-
lik serbest radikallere gore allil radikalinin daha kararh oldugunu gosterir (§ekil 13.1).

Bagil kararlilik allilik veya allil > 3° > 2° > 1 > vinil veya vinilik

I3.2B N-Bromosiiksinimit ile Allilik Bromlama
(Dii§ilk Br, Deri§imi)

Propen, peroksitler veya i§ik varligmda CC1 4 i9erisinde /V-Bromosiiksinimil (NBS) ile
etkileijtiriidiginde allilik bromlama meydana gelir.

CH 2 =CH— CH, +

r ' S ' kveyaROOR > CH -CH-CH,Br + I

CC1,

jV-Bromosii ksiiiimil

(NBS)

3-Brmonopen
(allyl bromide)

Siiksinimit

Tepkime az miktarda Br-'un olu§umuyla ba§latilir (muhtemelen NBS'deki N — Br ba-
gimn aynjmasi ile olu§ur). Bu tepkimenin ba§hca geii§me basamaklan, allilik klorlama
igin olanin aymsidir (Altboliim 13.2A).

CH,=CH— CH,- + HBr
CH,=CH— CH 2 - + Br— Br — ► CH,=CH— CH,Br + Br

576 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

Af-Bromosiiksinimit CCl 4 'te hemen hemen hie coziinmez ve bu da tepkime kansi-
mindaki brom deri§iminin sabit, fakat 50k diisiik olmasim saglar. Bu, yer degistirme tep-
kimesinde olusan HBr ile NBS'nin 90k hizli bir sekilde tepkimesiyle gerceklesir. Her
bir HBr molekiilii bir Br 2 molekiilii ile yer degistirir.

N— Br + HBr — ► = N— H + Br,

Bu sartlar altinda, apolar bir gozuciide ve gok diisiik brom derisiminde , ikili baga
cok az brom katilir; boytece yer degistirme tepkimesi gercekle§ir ve brom bir allilik hid-
rojen atomunun yerine gecer.

ISTEGE BAGLI MADDELER

Nicin dil§uk derisimli bromun katilma yerine allilik yer degistirmeyi tercih ettigini sor-
maliyiz? Bunu anlamak 19m katilma mekanizmasini hatrrlamali ve ilk basamakta brom
molektiluniin sadece bir atomunun tersinir (donusumlii) bir basamakta alkene baglan-
digina dikkat etmeliyiz,

\/ I I

C + SZ— — C— Br

Br— Br + II *=* Bi v I + Br~ — ►

C C— Br— C—

/\ I I

Diger atom (simdi bromiir iyonu) ikinci basamakta baglamr. §imdi, eger brom deri§imi
diisiik olursa, ilk basamaktaki denge sola dogru ilerleyecektir. Ustelik, bromonyum iyo-
nu olu§tugu zaman bile, etrafmda bromiir iyonu bulunma olasiligi da dii§iiktiir. Bu iki
etken katilmayi yavaslatir, bu yiizden de allilik yer degistirme basanli bir sekilde katil-
mayla yan§ir.

Apolar bir cbziicii kullanilmasi da katilmayi yavaslatir, ilk basamakta olusan bro-
miir iyonlanni saracak (ve boylece onu kararli kilacak) polar molekiiller bulunmadigi
zaman, bromiir iyonu yedek olarak bir brom molekulunii kullanir:

A-

V apolar + /V

2 Br, + II ' " Br^ | + Br,"

C cozucii C —

/ \ I

Bu da demektir ki, apolar bir coziiciideki hiz esitligi broma gore ikinci derecedendir,

hiz = k

L/ c=c \_

[Br.

12

ve dii§iik brom derisimi katilma hizim yavasjatmada daha kesin bir etkiye sahiptir.

Yiiksek sicakhgin nicin katilmaya gore, allilik yer degistirmeyi yegledigini anlamak
icin dengedeki entropi degisiminin etkisini goz oniine almak gerekir (Altbolum 3.9). Ka-
tilma tepkimesi, iki molekiilun birle§mesi sebebiyle, ek bir negatif entropi degisimine
sahiptir. Diisiik sicakliklarda, AG = AH° - 7AS°'daki TAS° terimi, AH° terimini uy-

13.3 AMI Radikalinin Kararliligr 577

gun sekilde kar§damak icin yeterince bilyiik degildir. Fakat sicaklik arttinldiginda, TAS"
terimi daha belirleyici hale gelir. AG" daha pozitif olur. ve denge daha istemsiz olur.

13.3 ALLiL RADiKALiNiN KARARLILIGI

Allil radikalinin kararlihgimn aciklamasi. molekiiler orbital teorisi veya rezonans teori-
siyle yapilabilir (AllbolQm 1.8). Her iki yakla§im bize birazdan gorecegimiz gibi allil
radikalinin e§deger tanimlanni verir. Molekiiler orbital yaklaijimi hayalimizde canlan-
dinna bakimindan da kolaydir, bu yiizden onunla baslayacagiz. (Bu boliime hazirhk ola-
rak, Altbolumler 1.11 ve 1.13'te verilen molekiiler orbital teorisinin gozden gecirilmesi
yararli olacaktir).

I3.3A Allil Radikalinin Molekiiler Orbital Tanimi

Propenden bir allilik hidrojen atomu cikanldiginda (asagidaki diyagrama bakimz) me-
til grubunun j/r-melezlesmis karbon atomu, sp 2 — melezle§mis hale donu§iir (bkz. Altbo-
ltim 10.7). Bu yeni sp : — melezlesmis. karbon atomunun/? orbitali. merkez karbon atomunun
p orbitalleri ile ortiisur. Boylece, allil radikalindeki iic p orbitali, U9 karbon atomunun
hepsini kusatmis. it molekiiler orbitallerinin bir takimim olusturmak iizere ortiismtis olur.
Allil radikalinin yeni p orbitallerinin ikili baga konjuge oldugu ve allil radikalinin kon-
juge doymami§ sistem oldugu soylenir.

H*

sp 3 Melezlejmij

Allil radikalinin eslenmemis clcktronu ile Trbagmin iki elektronu, Qc karbon atomu-
nun tamami iizerine dagilmistir. Bu e§lenmemis elektronlann bu delokalizasyonu. birin-
cil, ikincil ve ufiincul radikallerle kai§ila§tirildigi zaman, allil radikaline daha biiyiik bir
kararhlik verir. Birincil, ikincil ve Q£QncQl radikallerde de biraz delokalizasyon olusma-
sma ragmen, delokalizasyon G baglan boyunca olustugu icin etkili degildir.

§ekil 13.2'deki diyagram, allil radikalinin Lie p orbitalinin, Qc it molekuler orbitali
olusturmak icin nasil birlestigini gostermektedir. (Haltrlatma: Molekuler orbitalierin sa-
yisi daima birlesen atomik orbitalierin sayisina esittir, bkz. Altbolum 1.11) Baglayici it
molekuler orbitali en du§uk enerjili olanidtr: Qc karbon atomunun hepsini kusatir ve spi-
ni fiftle§ini§ iki elektron tarafindan doldurulur. Bu baglayici -n orbitali komju karbon
atomlan arasindaki p orbitallerinin aym isaretli loblanmn ortusmesiyle meydana gelir.
Bu tip drtiisme, hatirlayacagimiz gibi, baglanmanin gerceklesecegi atomlar arasindaki bol-
gede gerekli olan elektron yogunlugunu arttrrir. Bag yapmaya kattlmayan it orbitali bir
elektron tasir ve merkez karbon atomunda bir diigiime sahiptir. Bu dugtim, sadece 1 ve
3 karbonlan cevresinde yerlesmis esknmemis elektron demektir. Karsitbaglayici ir mo-
lekiiler orbitalleri, bitisik karbon atomlan arasmda zit isaretli orbital loblanmn girigimi

Bu orbitaller, gosterimi
basitle^tirmek icin kiireler
seklinde cizilmistir.

578 Bolum 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

H,C

Vf-ti

IP

2

Diijfum Dugxim

_L_LjL

tig aynp orbitali
(her bin birelektronlu)

AtDmikorbitaller

V(+)

H,C"

¥ (-)

-CH-

VI+)
film

Kar§itbag1ayici

orbital

3aga katilmayan
orbital

Dugihii

H,C -^x. " ~TCH,

11

Baglayici
orbital

Molekuler orbilaller §emasi

Hesaplanan molekuler orbitaller
V

§el<il I 3,2 Allil radikalinde iuj n molekuler orbitalin olu§masi kin tic atomik /) orbitalinin
birlesmesi. Baglayici v molekuler orbital!, atom diizlemlerinin altinda ve iistiinde brtiigen
aym i§aretli loblara sahip iic, p orbitalinin birie§mesiyle meydana gelir. Baga katilmayan v
molekuler orbitali C2 de bir diigume sahiptir. Kar§itbaglayici 17 molekuler orbitali iki dii-
giime sahiptir: CI ile C2 ve C2 ile C3 arasinda. Allil radikallerinin molekuler orbitalleri-
nin bicimi kuantum mekanigi kurallari kullamlarak hesaplanmistir ve yukandaki molekuler
orbital §emasinda goriilmektedir.

oldugunda meydana gelir: Bu tiir ortlifme, it kar§itbaglayici orbitalde karbon atomlari-
nm her bir cifti arasinda bir dUgiimiin var oldugu anlamindadir. Allil radikallerinin bu
karsUbaglayici orbitalleri en yiiksek enerjilidir ve radikalin temel durumunda bosmr.

Allil radikalinin seklini, molekuler orbital teorisinde verilenden daha basit gekilde
a§agidaki yapi ile gbsterebiliriz.

H

la

x.C Li.

H

H

Karbon-karbon bagimn her ikisindeki kesikli cizgi bize, kismT ikili bagi gbsterir, Bu,
molekuler orbital teorisinin bize soyledigi seylerden biriyle bagda§ir: tig aiomun hepsi-
ni ku§atan bir 77 bagi vardir. Aynca CI ve C3 atomlannin yanina -j-" semboliinii de
yerle§tiririz. Molekuler orbital teorisinin soyledigi ikinci §ey: E§le§memi§ elektronlar
zamanlarim CI ve C3'un qevresinde gegirirler. Sonuc olarak, allil radikali icin mole-
kiiler orbital teorisi ozetle; allil radikalinin iki ucunun e§degev oldugunu ifade eder. Mo-
lekiiler orbital taniminin bu yonii yukanda verilen formulde de belirgindir.

13.3 AUil Radikalinin Kararhhgi 579

I3.3B Allil Radikalinin Rezonans Tanimi

Daha onceki altboliimde allil radikalinin yapisim A olarak yazmi§tik.

H

I

H H

A
Bununla beraber A'ya esdeger olan B yapisi da yazilabilir,

H

I

•c x:

I I

H H

B

B yapisim yazdigimizda, basitce, A yapisini ve onun cevrilmis, halini aldigimizi ima et-
mek istemiyomz. Yaptigimiz sey asagida oldugu gibi elektronlan hareket ettirmektir.

H

I

H H

Atom cekirdeklerinin kendilerini hareket ettirmemetiyiz.

Rezonans teorisi (Altboltim 1.8) bize, bir kimyasal yapi icin sadece elektronlann
yerlerinin farkh oldugu iki yapi yazabilecegimizi; bu kimyasal yapinin, bu yapilann
yalniz ba§ina ikisinden bin ile gosterilemeyecegini, fakat ikisinin bir meiezi oldugunu
soyler. Bu meiezi iki yolla gosterebiliriz. A ve B yapilanrun her ikisini de yazabiliriz
ve bu yapilari, rezonans teorisine ait ozel bir isaretle, onlarin rezonans yapdan oldugu-
nu belirten cift bashkh bir ok ile birle§tiririz.

H H

%\ %\

H H H H

A B

Veya rezonans yapilann her ikisinin ozelliginin bir kansrmi olan tek bir yapi, C, yazabili-
riz.

H

2 '

i.C <-±,

2 I I 2

H H

C

Sonuc olarak rezonans teorisi, molekiiler orbital teorisinden elde edilen allil radika-
linin §eklinin aynisiru bize tarn olarak verir. C yapisi, allil radikalinin karbon-karbon
baglanni, kismi ikili bag olarak gosterir. A ve B rezonans yapilari ayni zamanda bize,
e§lesmemis. elektronlann sadece CI ve C3 atomlan tarafindan paylasildigim belirtir. Biz

580 Bolum 13 / Konjuge Doymamis Sistemler

41111 radikalinin bagil
kararlihgi

bunu C yapisinda, CI ve C3'iin yanina i« yerlestirerek gosteririz. Cunkii A ve B rezo-
nans yapilan, aym zamanda CI ve C3 birbirine egdegerdir.

Rezonans teorisinde bir baska kural da, bir kimyasal tiir iffin esdeger rezonans ya-
pilar yazilahildiginde, bit kimyasal Tiir her zaman herhangi bir rezonans yapidan (yal-
mz basma ahndigtnda) qok daha kararhdir der. A ve B'den her birini yalniz basma
incelersek, onlarm birincil bir radikalc benzedigine karar verebiliriz. Bu yiizden, allil
radikalinin kararlihgini. yaklas.ik olarak bir birincil radikalin kararhhgina benzetebili-
riz. Boyle yapmakla, allil radikalinin kararlihgini bliyiik oranda anlayabiliriz. Rezonans
teorisi bize, A ve B esdeger rezonans yapilar oldugundan, allil radikalinin bir birincil
radikalden cok daha kararh oldugunu soyler. Bu iliskilerin dogrulugu deneylerle gbste-
rilmistir; allil radikali uciinciil bir radikalden bile daha kararhdir.

Problem 13.1 > (a) Birinci karbonu IJ C olarak i§aretlenmis propen, allilik klorlamaya veya bromla-
maya maruz birakildiginda hangi iiriiniin (iiriinlerin) olusacagim umarsmiz? (b) Ce-
vabmizi aciklayimz.

4 CH 2 =CHCH 3 + X 2

yllkseksicaklik

►

veya

diigiik derigimdeX 2

(c) Birden daha fazla iiriin elde edilirse, bunlann bagil oranlanmn nasil olmasini
beklersiniz?

Allil katyonunun bagil
kararliligi

13.4 Alljl Katyonu ck

Allil katyonu (CH 2 =CHCH 2 *) olaganustu kararh bir karbokatyondur (buna ragmen bu-
rada deneysel olarak kamtlayamayiz). ikincil bir karbokatyondan bile daha kararhdir ve
hemen hemen iicuncii] bir karbokatyon kadar kararhdir. Genel olarak karbokatyon ka-
rarhhklannin bagil sirasi asagida verilen sekildedir.

Karbokatyon kararhhgtmn bagil sirasi

C

I I i I 1

— C=C— C— C— > C—C > CH 2 =CHCH, + > C

C

Siibstitiie olmus allilik >

Aim

>

1

c +

>C

1

— c +

>CH

: =CH

1
H

H

t

>

1°

>

Vinil

Bekledigimiz gibi, allil katyonunun ve diger allilik katyonlann olaganustu kararh-
hklan. molekiiler orbital veya rezonans teorisi ile de aciklanabilir.

Allil katyonunun molekiiler orbital tanimi §ekil 13.3'te gosterilmistir.

Allil katyonunun baglayici tt molekiiler orbitali, allil radikalinde oldugu gibi (§ekil
13.2) ciftlesmis spinli iki elektron icerir. Bununla birlikte allil katyonunun bag yapma-
yan 77 molekiil orbitali bostur. Bir allil radikalinden bir elektron cikardigimizda bir al-

* Asagida gosterildigi gibi olan bLr rezonans yapi, ciftiesmemis bir elektronun C2 ile birlestigini belirtir. Bu
yapi uygun degildir, $iinku rezonans teorisi tiim rezonans yapilarm aym sayida ciftle$menii} elektrona sahip
olmust gercktigini belirtir, (bkz. Akbolilm 13.5).

CH : — CH— CH 3 -
{yanlis bir rezonans yapi)

13.4 Allil Katyonu 581

Kar§itbaglayici
orbital

katilmayan
orbital

Baglayici
orbltali

§ekil 13.3 Allil katyonunun it
molekiiler orbitalleri. Allil katyonu
allil radikali gibi konjuge doyma-
mi§ bir sistemdir. Kuantum meka-
nigi prensipleri kullamlarak
besaplanan allil katyonunun mole-
kiiler orbitallerinin §ekilleri ve $e-
matik orbitalleri yanyana
g6sterilmi$tir.

Ma ektiler orbitaller §emasi

Hesaplanan molekiiler orbitaller

111 katyonu elde ederiz ki, bu elektron, baga katilmayan molekiiler orbitalden cikarihr.
CH 2 =CHCHv — "—* CH 2 =CHCH 2 +

Baga katilmayan bir orbitalden bir elektronun uzaklastinlmasi (bkz. §ekil 13.2) icin
gerekli enerjinin bir bag orbitalinden bir elektronun uzaklastinlmasi icin gerekli olan-
dan daha az oldugu bilinmektedir. Bunun yanisira, allil katyonu tizerinde olusan pozi-
tif yiik CI ve C3 arasinda etkili bir gekilde dagttilmaktadir. Boylece, molekiiler orbital
teorisindeki bu iki etken, yani bag yapmamis elektronun uzaklastinlmasinin kolayhgi
ve yiikiin dagilimi, allil katyonunun kararhligim destekler.

Rezonans teorisi, allil katyonunu burada gosterilen D ve E yapilannin bir melezi ola-
rak gosterir.

H H

H v

c<_^c?

I I

H H

D

H v

' C% c'

-H

H H

E

D ve E e^deger rezonans yapilar oldugundan icin, rezonans teorisi lie allil katyonunun
olaganiistii kararli olabilecegi tahmin edilebilir. Pozitif yiikiin D'de C3 iizerine ve E'de
CI iizerine yerlesmesinden dolayi rezonans teorisi bize pozitif yiikiin karbon atomlari-
nin her ikisi iizerine dagilabilecegini soyler. 2. karbon atomu hie pozitif yiik ta§imaz. F
melez yapisi, D ve E'nin her ikisininde bag yapilarmi ve yiikiinu kapsar.

H

H.

\A^' C %^^

H

*+?

*Cj

H

H

582 Boliim 13 / Konjuge Doymarru§ Sistemler

Problem 13.2 >■ (a) Asagida verilen karbokatyon J9in D, E ve F'ye karsikk gelen yapilari yaziniz.

CH 3 — CH— CH = CH 2

(b) Bu karbokatyonun, bir ucunciil karbokatyondan bile daha kararli oldugu goriilur; bu-
nu nasil aciklarsimz. (c) Bu karbokatyon klor iyonu ile tepkimeye girerse hangi tiriiniin
(urunlerin) olnfmasHU beklersiniz?

Rezonans, yapi ve tepki-
meye girme kabiliyeti tar-
tisjldigi zaman sik sik
kullandiginuz onemli bir
aragtir.

OS

I

13.5 Rezonans Kurallarinin Ozetj

Bu boliimiin onceki kisiiniannda. it baglanndaki elektronlann (ve yiiklerin) dagilimi
ile iyonlan ve radikalleri tanimlarken rezonans teorisini oldukca 50k kullannustik. Re-
zonans teorisi bu gibi sistemlerde oldukca faydahdir ve biz bu teoriyi ilerideki boliim-
lerde tekrar tekrar kullanacagiz. Altboliim 1 ,8'de rezonans teorisine bir giris yapmistik
ve §imdi gins, rezonans yapilann yazilmasi ve verilen bir yapinin melez yapiya olan
katkismm tahmin edilmesi icin kurallan ozetlerken yardimci olacaktir.

I3.5A Rezonans Yapilann Yazimi i$in Kurullar

1. Rezonans yapilar sadece kagit iizerinde vardir. Rezonans yapilar gercek olma-
masina ragmen, tek bir Lewis yapisinin yetersiz kaldigi durumlarda, iyon, radikal ve
molekiillerin tanimlanmasinda bize yardimci olduklanndan faydahdirlar. Rezonans ve-
ya rezonansa katkida bulunan yapilar olarak adlandmlan iki veya daha fazla Lewis ya-
pisi yazabiliriz. Bu yapilari cift bashkli ok (■*—*■) ile birlestiririz ve gercek molekiiliin,
radikalin veya iyonun, onlann hepsinin bir melezi oldugunu soyleriz.

2, Rezonans yapdarin yazimmda sadece elektronlann hareketine izin veririz. Atom-
lann cekirdeklerinin yerleri yapilann hepsinde aym kalmak zorundadir. Asagida veri-
len 3 yapisi, allil katyonu icin bir rezonans yapi degildir, ciinkii onu olusturmak icin bir
hidrojen atomunu hareket ettirmek zorundayiz ve buna da izin verilmez.

ck

ca

-CH— CH=CH,

CH 3 — CH=CH— CH,

CH 2 — CH 2 -

CH=CH,

1

Bu yapdar 1,3-biitadienin bir
proton aldigi zaman olusan allil
katyonu ic.in rezonons yapilardir.

j L

J

Bir hidrojen atomu yer

degi?tirdiginden dolavi allilik

katyon i$in uygun bir

rezonons yapi degildir.

Genellikle. elektronlart hareket ettirdigimizde sadece it baglarimn elektronlarmi (yuka-
ndaki ornekte oldugu gibi) ve serbest elektron ciftlerini hareket ettiririz.

3. Turn yapilar Lewis yapilanna uygun olmahdir. Ornegin karbon atomu icin bes
baga sahip oldugu yapilar yazilamaz.

H
H— C=0— H
H

Karbon bes, bag yaptigindan, bu,

metanol icin uygun bir rezonans

yapisi degildir. Periyodik cizelgenin

birinri sirasinin (2. periyot)

elementleri, degerlik kabnklaruida

sekiz elektrondan fazla

bulunduramazlar.

1 3.5 Rezonans Kurallannin Ozeti 583

/J 4. Biitiin rezonans yapilar ayni sayida ciftle§memi§ elektrona sahip olmalidir.

Agagidaki yapi, tic tane elektron i^erdigi icin allil radikali icin bir rezonans yapi degil-

dir ve allil radikali sadece bir elektron bulundurur.

1
CH CH

H,C CH,' 1H 2 C CH,1

Bu yapi, CH 2 =CHCH,Me

oldugu gibi ayni sayida

^iftlesmemis, elektron

bulundurmadigi icin allil

radikali k;m uygun bir

rezonoQS yapi degildir.

5. Delokalize olan sistemin tiim alomlan ayni diizlemde veya diizlem yapiya 50k
yakin bir durumda olmak zorundadir. Ornegin 2,3-di-to-biitiI-l,3-biitadiende ter-bii-
til gruplan 50k hacimli gruplar oldugu igin yapiyi dondiiriirler ve ikili bagin ayni diiz-
lemde bulunabilmesini engellerler, bu yiizden bu bilegik konjuge olmayan bir dien gibi
davramr. C2 ve C3'teki p orbitalleri ayni diizlemde olmadigi icin ortii§mezler ve delo-
kalizasyon (bundan dolayi rezonans) onlenir.

(CH ^ C \

/ C(CH 3 ) 3

H,C 3 3

2,3-Di-ter-butil-l,3-biitadien

6. Gercek molekiiliin enerjisi katkida hulunan rezonans yapilanndan herhangi
birisinin enerjisinden daha azdir, Ornegin, gercek allil katyonu ayn ayn gosterilen 4
veya 5 rezonans yapilarinin herhangi birinden daha kararlidir. 4 ve 5 yapilan birincil
karbokatyona benzer ve allil katyonu ikincil bir karbokatyondan daha kararlidir (du§uk
enerjilidir). Kimyacilar stk sik kararhligin bu cejidini rezonans kararhhgi olarak adlan-
dirirlar.

CH 2 =CH— CH, «— * CH 2 — CH=CH 2
4 5

Boliim 14'te, iki ozdes. yapmin melezi olan, bu nedenle cok fazla rezonans kararhligi-
na sahip olan benzeni inceleyecegiz.

veya

Ben/.enin rezonons Melez gosterimi

yapilan

7. E§deger rezonans yapilar meleze egit katkilarda bulunur ve bunlann tenisil
ettigi bir sistem btiyiik bir rezonans kararliligina sahiptir. 4 ve 5 yapilari e§deger
oldugu icin allil katyonuna katkdan egit olur, Allil katyonunun ali§ihnamis. olciide ka-
rarh olmasi da bu 6zde§ rezonans yapilann cok biiyiik kararlilik katkisi yapmasiyla acik-
lanabilir. Ayni seyler benzenin e§deger yapilan ve allil radikalinin e§deger A ve B yapilan
(Altbolum 13. 3B) tarafindan yapdan katkilar icin de soylenebilir.

8. Bir yapi ne kadar kararli ise (kendisi ele almdigindai meleze katkisi o kadar
biiyukliir. E§deger olmayan yapUar e§it katki yapmazlar. Ornegin, agagidaki katyon, 6

584 Bolum 1 3 / Konjuge Doymami§ Sistemler

ve 7 yapilanmn bir melezidir. 6 yapisi 7 yapisindan daha fazla bir katki yapar, ciinkii 7
yapisi bir birincil karbokatyon iken 6 yapisi daha kararh bir iicunciil karbokatyondur.

CH,

CH 3 — C—CH— CH,^

S+ 6+ "

CH, CH,

I I

CH,— C-t-CH=fCH, «— ► CH,— C=CH— CH,

6 7

6 yapisinin daha biiyiik bir katkida bulunmasinin aniami, meiezin h karbonu iizerinde-
ki kismi pozitif yiikiln d karbonu iizerindeki kismi pozitif yiikten daha biiyiik olabile-
cegidir. Ayni zamanda bunun aniami, c ve d karbon atomlari arasindaki bagin b ve c
karbon atomlari arasindaki bagdan daha fazla ikili baga benzeyebilecegidir.

I3.5B Rezonans Yapilarin Bagil Kararlihklannin Tahmin Edilmesi

Asagidaki kurallar, rezonans yapilann bagil kaTarhliklan hakkinda karar vermemize yar-
dimci olacaktir.

a. Bir yapi ne kadar cok kovalent baga sahip ise o kadar kararhtlir. Bu tama-

men beklenen durumdur, ciinkii bir kovalent bag olusurken atomlann enerjisi du§er. 1,3-
Biitadien icin verilen asagidaki yapilardan 8, birden fazla bag ihtiva ettigi 19m en biiyiik
katki yapan ve en kararh olandir. (Ayni zamanda altta verilecek olan c kuralina gore da-
ha kararlidir.)

CH 2 =CH— CH=CH, «— ► CH 2 — CH=CH— CH, «— ► CH,— CH=CH— CH 2
8 9 10

Bu yapi daha fazla

kovalent bag igerdigi iiin

en kararlidir.

b. Degerlik kabuklari tamameD elektronlarla dolu olan (yani soy gaz yapistnda)
atomlardan olusan yapilar ozellikle kararlidir ve meleze biiyiik katki yaparlar. Bu
sonuc, baglanma hakkinda hildiklerimize gore beklememiz gereken bir sonnctur.

Ornegin, 12 yapisi, biitiin atomlanmn degerlik kabuklari dolu oldugundan 11 yapisina
gore asagidaki katyonun kararlihgina daha biiyiik katki saglar. (12 yapisinin 11 'den cok
daha fazla kovalent baga sahip olduguna dikkat ediniz; bkz. kural a).

+ ft-

CH,— O— CH, «— ► CH,= 0— CH,

11

Burada bu karbun

12

Burada karbun atomu sekiz

atomu sadece alti elektrona sahiptir.

elektrona sahiptir.

c. Yiik ayrimi kararliligi azaltir. Zit yiikleri ayirmak enerji gerektirir. Bu yiizden
zit yiiklii yapilar yiik ayrimi olmamis olanlardan daha biiyiik enerjiye sahiptir (daha az
kararlidir). Vinil kloriiriin a§agidaki iki yapisindan 13 yapisinda yiik ayinmi olmadigi
icin yapiya katkisi 50k biiyiikttir. (Bu, 14 yapisi meleze katki yapmaz anlaminda degil-
dir, 14 yapisinin katkisini 50k az oldugunu ifade eder.)

13.5 Rezonans Kurallanmn Ozeti 585

CH 2 =CH— Cl :

13

CH 2 — CH=C1 :+
14

As.agidakilerin her biri igin onemli olan rezonans yapilan yaziruz
CH,

< Problem 13.3

(a) CH,=C— CH 2 -

(b) CH 2 =CH— CH— CH=CH 2

(c)

(e) CH 3 CH=CH— CH=OH

(f) CH 2 =CH— Br

is)

CH,

O

(d)

(h) " ; CH,— C— CH 3

(j) CH,— S— CH 2 +
(j) CH 3 -N0 2

A§agidaki rezonans yapilann her birisinin meleze en biiyiik katkida bulunanim se- -< Problem 13.4

<;iniz ve seciminizi a5iklayimz.

CH 3 CH,

(a) CH 3 CH 2 C=CH— CH, «-* CH,CH 2 C— CH=CH,

CH,

CH,

(b)

(c) CH— N(CH 3 ), ■*-*■ CH,=N(CH 3 ),

"O- =6=-

(d) CH 3 — C— O— H «— ► CH 3 — C=6— H

(e) CH,CH=CHCH=CH, «-► CH 2 =CHCHCH=CH 2 «-► CH,=CHCH=CHCH 2

+

(f) : NH,— C=N : -*—*■ }^{ 2 =C=N.-

A§agidaki keto ve enol yapilannda elektronlann yerleri farklidir, fakat bu yapilar < Problem 13.5
rezonans yapilar degildir. Nicin? Aciklayimz.

H H

\ /

C=C

/ \

H : Q— H

Enol yapisi

f r
H -?- c \

H -O-

Keto yapisi

586 Bolum 13 /Konjuge Doymarm§ Sistemler

13.6 Alkadienler ve Doymami§ligi Fazla Olan

HiDROKARBONLAR

Bir 50k hidrokarbon birden fazla ikili bag veya iiclii bag icerir. Bir hidrokarbon iki iki-
li bag ihtiva ediyorsa alkadien; uc ikili bag ihtiva ediyorsa alkatrien olarak adlandin-
lir, ve boylece devam eder. Konu§ma dilinde bu bile§ikler cogu kez basitce "dienler"
veya "trienler" olarak ifade edilir. Iki tane iiclii bag iceren bir hidrokarbon alkadiin, ve
bir ikili ve bir iiclii bag bulunduran bir hidrokarbon ise alkenin olarak isimlendirilir.

A§agidaki doymami§ligi fazla olan hidrokarbon orneklerinde bu ozel bile§iklerin na-
sil adlandinldigi gosterilmifjtir.

1 2 3

CH,=C=CH,

1,2-Propadien

(alien)

12 3 4

CH 2 =CH— CH=CH,
1,3-Butadien

\<

.H

H,C

4 3/

c=c

5/ \2 I

CH=CH,

(3Z)-1,3-Pentadien
(cw-l,3-pentadien)

6
H,C H

3 \5 4/

/ \3 2/

H / C=C \

H H

(2Z,4E)-2,4-Heksadien

(«s,fraHs-2,4-heksadien)

1
CH,

6
HiC H

1 \S 4/

C == C V ..H

/ \3 2/

H / c=c \l

H CH 3

^E^El^^-Heksadien
(trans,trans-2,4-heksad\en)

HC=C— CH,CH=CH 2

l-Penten-4-in

3 \2 3/

,C^C. ,H

/ \4 5/

H ,C=C „H

/ \6 7/

h X=a

/ \8

H CH 3

(2E,4E,6E)-2,4,6-Oktatrien

(trans,trans,trans-2,4,6-oktatrien)

1.3-Sikloheksadien

1 ,4-Sikloheksaclien

Doymami§hgi fazla olan bile§iklerin coklu baglan kiimiile, konjuge veya izole ola-
rak smiflandirilir. AUenin (1,2 propadien) ikili baglan, iki ikili baga da bir karbon ato-
mu (merkezi karbon) katildigindan bir kiimiile diendir. Ikili baglan birbirine biti§ik olan
hidrokarbonlar kiimiilenler olarak adlandirdir. Allen ismi (Altboliim 5.17) aym zaman-

13.7 1,3-Biitadien: Elektron Delokalizasyonu 587

da iki biti§ik ikili bagli molekiiller i?in bit sinif ismi olarak kullanilir.

\ /

CH,=C=CH 2 C=C=C

Allen Bir kiimiile

dien

Konjuge dienlerin bir omegi 1,3-biitadiendir. Konjuge polienlerde ikili ve birli bag-

lar zincir boyunca ardigik olarak gelir

\ /

CH 2 =CH— CH=CH 2 / C=C \ /

c=c

/ \

1,3-Biitadien Bir konjuge dien

(2£,4£,6£)-2,4,6-Oktatrien konjuge alkatrienlere bir ornektir.

Eger bir veya daha fazla doymu§ hidrokarbon atomu, bir alkadienin ikili baglan ara-
smda bulunuyorsa, ikili baglarm izole (ayrik) oldugu soylenir. Izole dienlere ornek ola-
rak 1 ,4-pentadien verilebilir.

\ / \ /

,C=Q ,C=C V CH,=CH— CH 2 — CH=CH,

(CH^
Bir izole dien 1,4-Pentadien

(a) Bolum 13.6'daki bile§iklerin hangileri konjuge diendir? (b) Hangi bile§ik izole < Problem 13.6
bir diendir? (c) Hangi bile§ik bir izole enindir?

Boliim 5'te uygun siibstitue kiimiile dienlerin (allenlerin) kiral molekiiller verdigini
gormu^tiik. Kiimiile dienler bazi ticari oneme sahiptir ve kiimiile ikili baglara dogal mo-
lekiillerin yapisinda arasira rastlanir. Genel olarak kiimiile dienler, izole dienlerden da-
ha az kararhdir.

Izole dienlerin ikili baglan, isimlerinde belirtildigi gibi izole "enler" gibi davranir-
lar ve alkenlerin tepkimelerini verirler. Aym tepkimeyi iki kez vermeleri §a§utici degil-
dir. Konjuge dienler oldukca ilginctir, ciinkii ikili baglarm her biri birbiriyle etkile§ir.
Bu etkile§me beklenmeyen ozelliklere ve tepkimelere yol acar. Bu ylizden konjuge di-
enlerin kimyasim aynntih olarak inceleyecegiz.

13.7 I, 3-BOtadIen: Elektron Delokaljzasyonu o<

I3.7A 1,3-Butadienin Bag Uzunluklan

1 ,3-Biitadienin karbon-karbon bag uzunluklan belirlenmi§tir ve a§agida verilmi§-
tir.

12 3 4

CH 2 = CH CH^= CH 2

1,34A 1,47A 1,34A

588 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

Cizelge 13.1 Karbon-Karbon Birli Bag Uzunluklan ve Melezlesme Sekiileri.

Bile§ik

Melezle§me

§ekli

Bag Uzunlugu (A)

H,C— CH 3

sp^-sp 3

1,54

CHf=Cfr-CHj

sp 2 -sp 3

1,50

CH,=€H— CH=CH 2

sp'-sp 1

1,47

HC=C— CH 3

sp-sp 7.

1,46

HC^C— CH=CH 2

sp-sp-"

1,43

HC=C— C^CH

sp-sp

1,37

CI — C2 bagi ve C3 — C4 bagi, etenin karbon-karbon ikili baginda oldugu gibi ayni
uzunluktadir (deneysel hata smirlan icinde). 1 ,3-Biitandienin merkezT bagi ( 1 .47 A) eta-
mn birli bagindan (1,54 A) onemli olcude daha kisadir.

Bu sonuc sa§irtici degildir. 1,3-Butadienin karbon atomlannin hepsi sp 2 melezle§-
mis.tir ve sonuc olarak biitadienin merkezi bagi sp- orbitallarinin 6rtU§mesinin sonucu-
dur. Bildigimiz gibi, bir sigma bagi, yani sp^-sp*, daha uzundur. Gercekten, bagh
atomlann melezle§me durumlannda sp % den jp'ye degisimle birlikte karbon-karbon bir-
li baglannin bag uzunlugunda diizenli bir azalma vardir. (Cizelge 13.1).

I3.7B 1 ,3-Butadienin Konformasyonlari

1,3-Butadienin miimkiin olan iki tane diizlemsel konformasyonu vardir: s-cis ve s-trans
konformasyonlar.

/

donme

1,3-BiitandieniQ
1,3-Biitandienin s-trans konformasyonu

s-cis konformasyonu

1.3-Butadienin s-cis ve s-trans konformasyonlari birli bag cevresinde donmeyle bir-
birlerine doniifebildigi i^in (bundan dolayi s on eki almis,tir, ing. single band) cis ve
trans sekiileri dogru degildir. s-Trans konformasyonu oda sicaktiginda daha baskindir.
Diels - Alder tepkimesinde (Altboltim 13.1 1) 1,3-biitadien ve diger konjuge alkenlerin
s-cis konformasyonunda olmasi gerektigini gorecegiz.

I3.7C 1,3-Butadienin Molekiiler Orbitalleri

1,3-Butadienin merkez karbon atomlari (§ekil 13.4) C2 ve C3'iinp orbitalleri 6rtu§me
icin yeterli derece birbirine yakindir. C2-C3 arasindaki ortii§me CI ve C2 orbitallerin-
deki kadar (veya C3 ile C4 arasindaki kadar) etkili degildir.

Sekil 13.4 1,3-Biitadienin kiireler §eklinde gbs-
terilen p orbitalleri (bkz. §ekil 13.5 . 1,3-Biita-
dien icin hesaplanmi§ molekiiler orbitallerin
sekiileri.)

13.8 Konjuge Dienlerin Kararliligi 589

J__L_L±

Dort izoleporbitali

(her bin birelektronlu)

Kar§itbaglayici
> molekiiler
orbitaller

Baglayici
► molekiiler
orbitaller

Molekuler orbital §emasi

III

Hesaplanan molekiiler orbitaller

Sekil 13.5 Diirt izole p orbitalinden 1,3-biitadienin jt molekuler orbitallerinin olusumu.
Kuantum mekanigi prensipleri kullamlarak hesaplanan 1,3-biitadic
tallerin sekilleri molekiiler orbital soiiinsimii yaninda gosterilmigtir.

Kuantum mekanigi prensipleri kullamlarak hesaplanan 1,3-biitadien igin molekuler orbi- \ " t .

C2 - C3 orbital ortii§mesi ayni zamanda merkezi baga kismi ikili bag karakteri verir ve
1,3-biitadienin dort 7relektronu, dort atomun hepsi iizerine dagdir.

§ekil 13.5, 1,3-biitadiende dortp orbitalinin nasil dort yeni molekiiler orbital takimi
olu§turduklanni gostermektedir.

1,3-Biitadienin tt molekuler orbitallerinin ikisi baglayici molekiil orbitallerdir. Te-
mel halde bu orbitallerin her biri dort it elektronunu, iki§er adet, spini giftlesjnii; elekt-
ronlar §eklinde bulundurur. Diger iki it molekiiler orbital kar§itbaglayici molekuler
orbitallerdir. Temel halde bu orbitaller bo§tur. 1,3-Biitadien, 217 nm dalga boyunda bir
i§ik sogurdugunda bir elektron, en yiiksek dolu molekuler orbitalden (HOMO), en dii-
§uk bo§ molekuler orbitale (LUMO) cikabilir, (Altbolum 13.9'da doymamif molekiiller
tarafindan i§igin sogurulmasim inceleyecegiz.)

1,3-Butadien igin acikladigimiz delokalize bagianma turn konjuge polienlerin bir ozel-
ligidir.

13.8 Konjuge DienlerIn Kararliligi

/

Konjuge alkadienler izomerik alkadienlerden termodinamik olarak dahakararhdir. Kon-
juge dienlerin bu fazladan kararliligi (Jizelge 13.2'deki hidrojenlenme lsilari incelene-
rek aciklanabilir.

590 Boliim 13 / Konjuge Doymamis Sistemler

Cizelge 13.2 Aiken ve Alkedienlerin Hidrojenlenme i Isilai i

Bile§ik

H,

(mol)

(kjmoH)

1-Butan

1

-127

1-Penten

1

-126

fran.s-2-Penten

1

-115

1 ,3-Biltadien

2

-239

trans-\ ,3-Pentadien

2

-226

1 ,4-Pcntadien

2

-254

1,5-Heksadien

2

-253

1 ,3-Biitadien, aym zincir uzunlugundaki izole bir dien ile dogrudan kar§da§tinla-
maz. Bununla beraber, iki e§deger mol 1-biitenin hidrojenlendirilmesinden elde edilen
lsiyla, 1,3-biitadienin hidrojenlenme isisi arasinda bir kar§ilastirma yapilabilir.

A//°(kJmor')

2 CH,=CHCH 2 CH 3 + 2 H 2 >2 CH 3 CH,CH,CH 3 (2 X - 127) = -254

1-Biiten

CH,=CHCH=CH 2 + 2 H, ► CH 3 CH 2 CH 2 CH, = ~239

1,3-Biitadien Fark 15 kj mol" 1

1,3-Biitadiendeki ikili baglann herbiri, l-biitendeki monosiibstitLie ikili bag tiirii ile ay-
ni oldugundan, 1,3-biitadienin hidrojenlenme lsisimn, 1-butenin iki e§deger moliiniin isi
miktan (254 kJ moH) ile aym degerde olmasini bekleriz. Ancak 1,3-biitadienin bekle-
nilen degerden 15 kJ mol" 1 kadar dtistik olan 239 kJ moH'lik bir isi aciga cikardigi go-
riiliir. Bundan dolayi konjugasyonun fazladan bir kararlihk verdigi sonucuna vanlir (§ekil
13.6).

Konjugelenme ile kararh olu§a bir ornek, rrans-] ,3-pentadienin hidrojenlenme isisi-
nin frans-2-penten ve 1-pentenin hidrojenlenme lsilari toplamiyla kar§ila§tinlmasi ile
verilebilir. Bu yolla, kar§ila§tinlabilir tipteki ikili baglan kar§tla§tinyoruz.

CH,=CHCH 2 CH 2 CH 3 AH* = -1 26 kJ mol '

1-Penten

CH 3 CH 2x H

AH°= -115kJmol

/ \ Toplam = -241 kJ mol"

i C

trans-2-Penten

H CH 3

CH 2 =CH ,H

/

XXL

A//° = -226 kJ mol

/ \ Fark = 15kJmol-'

H CH,

rrans-l,3-Pentadien

Bu hesaplamalardan, konjugasyonun, ?ra«j-l,3-pentadiene kazandirdigi 15 kJ
moH'lik fazladan kararlihk degerinin 1,3-biitadien i£in elde edilen degere es.it oldugu-
nu gorilyoruz.

13,9 Ultraviyole-Gorilniir Bolge Spektroskopisi 591

2 CHg — CHCH2CH3 + 2 H2

Fark

15 kl mol" 1

MI° = -ZMUmo\- 1

CH^ — CH CH — CH^

+ 2 H2

§ekil 13.6 1 mol 1,3-butadien ve 2 mol
1-biitenin hidrojenlenme isilari.

AH° = -2Mttmat l

CH 3 CH 2 CH 2 CH 3

Bu gibi hesaplamalar diger konjuge dienler icin yapilirsa, benzer sonuclar elde edi-
lir; konjuge dienler in, hole dienlerden daha karavh oldugu bulunur. Soru §udur: Kon-
juge dienlerle ili§kili olan fazladan kararlihgin kaynagi nedir? Katkida bulunan iki etken
vardir. Konjuge dienlerin fazladan kararhhgi. kismen i£erdikleri daha giiclii merkezi bag-
dan, ve kismen de konjuge dienlerde olu§an ilave tt elektronlarinin delokalizasyonun-
dan kaynaklanir.

13.9 ULTRAViYOLE-GORUNUR B6l_GE
SPEKTROSKOPISi

Konjuge dienlerin, konjuge olmayan dienlerle karsilashnldigmda goriilen fazladan ka-
rarhhgi ultraviyole - guruniir bolge (UV - Vis) spektroskopisinden elde edilen ve-
rilerden de goriilebilir. Ultraviyole ve goriiniir bolgedeki elektromanyetik lsima, coklu
baglar iceren bir bilesigin icinden gectiginde, lsimarun bir kismi genellikle bilesjk tara-
findan sogurulur. Tam olarak ne kadar bir i§imanin soguruldugu i§imanin dalga boyu-
na ve bile§igin yapisina baghdir. (Elektromanyetik is,imanin ozellikleri ile ilgili
Altbolum 9.2'yi gozden gecirebilirsiniz.) UV — Vis spektroskopisinde tsimamn sogu-
rulmasi, daha du§uk enerjili orbitaldeki elektronlann daha yuksek enerjili orbitale uya-
nlmasiyla i§imamn enerjisinde bir azalmaya yol acar. BolLim 13.9B'de ozellikle UV -
Vis spektroskopisinden elde edilen verilerin konjuge dienlerin fazladan kararhhgi ile
iliskisini daha sonra tarti§acagiz. Once UV - Vis spektroskopisinden verilerin nasil el-
de edildigine kisaca bir goz atahm.

1 3.9A UV - Vis Spektrofotometreleri

Bir UV - Vis spektrofotometre, elektromanyetik spektrumun UV ve gdriiniir bolgele-
rinde her dalga boyunda sogurulan i§igin miktarrm olcer. UV ve goriiniir bolge lsima-
si, infrared i§imasi (fR spektroskopisinde kullamlan) ve radyo frekansi igimasmdan (NMR
de kullamlan) daha yuksek enerjilidir. Fakat X-ismlan kadar enerjili degildir (§ekil 13.7).
Standart bir UV - Vis spektrofotometrede bir ifik 151m ikiye yanhr; isjnin bir yan-
si (numune is,mi) dogrudan analiz edilecek bile§igin bir cozeltisini iceren §effaf bir hiic-
reden gecer, ve diger yarisi (referans i§ini) bilesjgi icermeyen, fakat cozuciiyii iceren
benzer bir hiicreden gecer. Qoziiciiler analiz icin kullamlacak spektrum bolgesinde ge-
cirgen olacak sekilde secilir. Alet istenilen dalga boylannda tarama yapmak icin iki isi-
nin sjddetlerinin bir kar§ila§tirmasmi yapacak fekilde tasarlanmistir. Eger bile§ik belirli
bir dalga boyunda i§igi sogurursa, numune lsinrnin s_iddeti (7 S ), referans i§imnin (/ R ) sid-
detinden daha az olur.

592 Boliini 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

Artan v

10 19 Hz

10 15 Hz

10 13 Hz

Kozmik

X-i§mlan

(UV) (UV)

Vakum Yakm

ultraviyole ultraviyole

GorDnur
bolge

Yakin
infrared

in Ira red

Mikrodalga
radyo

0,1 nm

200 nm

§ekil 13.7 Elektromanyetik spektrutn.

UV - Vis spektrofotometreler bu bolgede absorbansa (A) karsi dalga boyu grafigini oto-
matik olarak kaydederler. [Belirli bir dalga boyundaki absorbans 4 A = log (/ R // s ) Esit-
ligiyle belirlenir.] Boyle bir grafik bir absorpsiyon sogurma spektrumu olarak
adlandirihr. (Diyot-dizinli UV - Vis spektrofometrelerin.de analiz bolgesindeki i§igm
biitiin dalga boylarimn absorbansi bir fotodiyot serisi yoluyla aym anda olgiililr. Qozii-
ciiniin sogurmasi ilk olarak biitiin dalga boylan arahgmda olciilur, ve sonra numunenin
sogurmasi aym arahkla kaydedilir. Qoziiciiden elde edilen veriler, numune igin elde edi-
len verilerden elektronik olarak cikanhr. Fark, numune icin sogurma spektrumu olarak
gosterilir.)

Tipik bir UV sogurma spektrumu 2,5-dimetil-2,4-heksadien icin, §ekil 13.8'de ve-
rilmi§tir. 210 ve 260 nm arasindaki bolgede genis bir sogurma bandi gorulmektedir.

0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3

0.2

01

^'Snax

i 1

CH 3 -C— CH— CH=C— CH 3

Abs>

rbans

■

200 210 220 230 240 250 260 270

Dalga boyu (nm)

280

290

300

310

320

Sekil 13.8 1,00-cm'lik bir hiicrede 5,95 X 10 ! M'lik bir derisimde, lnetanol igerisindeki
2,5-dimetil-2.4-heksadienin UV sogurma spektrumu (Sadtler Ara§tirma Laboratuvarlan
Spektrum Bolumii Inc., Philadelphia)

13.9 Ultraviyoie-Goriiniir Bolge Spektroskopisi 593

Sogurma maksimumu 242,5 nni'dir. Bu, kimya kaynaklarinda genellikle A. ma |< s ola-
rak gdsterilen dalga boyudur.

Aynca, maksimum sogurma dalga boyu (X. mflte ) ifadesi, kimyacilar tarafindan sik sik
sogurma giddetini veya giiciinu belirten bir ba§ka nicclik olarak gosterilir ki bu, molar
absorptivite, e* olarak isimlendirilir.

Molar absorptivite, belirli bir dalga boyunda (A ) gozlenen sogurmanm (A), numunc
hiicresinden gecen i§ik lsimnin yol uzunlugu (/) (santimetre olarak) ve numunenin mo-
lar derisjmiyle (C) ili§kisini gosteren sabit bir orandir.

A = e X C X I y-d da e = — - —

CXl

Metanolde coztilmus, 2,5-dimetiI-2,4-heksadien icin maksimum sogurmanm dalga bo-

yundaki (242,5 nm) molar absorptivite, 13.100 M ' cm ''dir. Bu kimya kaynaklannda

a§agidaki gibi gosterilir:

2,5-Dimetil-2,4-heksadien, X™^ 01 242,5 nm (e = 13.100)

I3.9B Konjuge ve Konjuge Olmayan Dienler icin
Maksimum Sogurma

Daha once belirttigimiz gibi, bile§ikler, UV ve goriintir bolgelerde i§ik sogurdugunda
elektronlar daha dii§iik elektronik enerji seviyesinden daha yiiksek enerji seviyelerine
uyarihrlar. Bundan dolayi, UV ve goriintir bolge spektrumlan elektronik spektrumlar
olarak adlandinhrlar. 2,5-Dimetil-2,4-heksadienin sogurma spektrumu tipik bir elektro-
nik spektrumdur, ciinku sogurma bandi (veya piki) cok geni§tir. UV ve goriiniir bolge-
deki pek cok sogurma bandi, her bir elektronik enerji seviyesi titres.im ve donme seviyeleri
ile birlestiginden genistir. Bu yiizden. elektron geci§leri, bir elektronik seviyenin her-
hangi bir titresjm ve donme seviyesinden, daha yiiksek seviyedeki berhangi bir titresjm
ve donme seviyesine olabilir.

Alkenler ve konjuge olmayan dienler genellikle 200 mn'nin altinda bir maksi-
mum sogurmaya sahiptir. Ornegin, eten 171 nm'de; 1,4-pentadien 178 nm'de bir mak-
simum sogurma verir. Bu sogurmalar. bir cok ultraviyale-goriinur bolge
spektrometresinin cahsma bolgesinin disjnda kalan dalga boylannda olur. Cunkii eten
ve 1 ,4-pentadienin sogurma yaptigi bolgede havadaki oksijen de sogurma yapar. Bun-
larm olcumlerinde ozel havasiz ortamh teknikler kullanilmabdir.

Konjuge coklu baglar iceren molekiillerin bilesjkleri 200 nm'den daha uzun dal-
ga boyunda maksimum sogurmaya sahiptirler. Ornegin 1,3-biitadien 217 nm'de so-
gurma yapar. Konjuge dienlerin daha uzun dalga boyundaki bu sogurmasi dogrudan
konjugasyonun bir sonucudur.

Eger Sekil 13.9'u incelersek. coklu baglann konjugasyonunun nasil daha uzun dal-
ga boyunda ts_tk sogurulmasina yol actigint anlayabiliriz.

Bir molekiil, en uzun dalga boyundaki i§igi sogurdugunda, bir elektron, en yiiksek
dolu molekiiler orbitalden (HOMO) en diisiik bos molekiiler orbitale (LUMO) uya-
nhr. Cogu alkenler ve alkadienler icin HOMO bir baglayici it orbitali ve LUMO ise
bir kar§itbaglayici 77* orbitalidir. Maksimum sogurmanm dalga boyu bu iki seviye ara-
sindaki enerji farki tarafindan belirlenir, Etenin HOMO ve LUMO'su arasindaki enerji
farki, buna kars_ihk gelen 1,3-biitadienin orbitalleri arasindaki enerji farkmdan daha bii-
yiiktur.

* Daha eski kaynakiarda, molar absorptivite (£■), stk sik molar sorrme katsayrsr olarak kullamlrr.

594 Boliim 13 / Konjuge Doymami^ Sistemler

§ekil 1 3.9 1,3-Biitadien ve etenin tt
molekiiler orbitallerinin bagil enerjileri
(Boliim 13.7).

m"

ji* (LUMO)

uya

Ima

— T — Jt 3 * LUMO
uyanlma

X

7i (HOMO)

±

Itj HOMO

Karsitbaglayiti
» molekuler
orbitaller

Baglayici
► mo ekdler

orbitaller

CH 2 =CH 2 CH 2 =CHCH=CH 2

Bundan dolayi etenin tt •> tt* elektron gecisi, 1,3-btitadienin tt 2 *■ ir 3 * a karsi-

lik gelen uyanlmasindan daha btiyiik enerjili (daha kisa dalga boylu) lsik sogurulmasi-
m gerektirir. iki bilegigin HOMO ve LUMO 'Ian arasindaki enerji farki onlann sogurma
spektmmlanna yansir. Etenin X. maks degeri 171 nm; 1,3-butadienin X maks degeriyse 217
nm'dir.

1,3-Btitadiendeki HOMO ve LUMO arasindaki arahgin daha dar olmasi irbaglan-
nin konjugasyommdan kaynaklamr. Molekuler orbital hesaplamalan izole alkadienler-
de cok daha biiyiik bir arahgin olmasi gerektigini gostermistir, Bu deneysel olarak da
ispatlanmi§tir. Izole alkadienler alkenlerinkine benzer sogurma spektrumu verirler. Bun-
lann \. maks 'lan daha kisa dalga boylannda, genellikle 200 nm'nin asagisindadir. Bah-
settigimiz gibi, 1 ,4-pentadien 178 nm'de X ma k s 'a sahiptir.

Konjuge alkatrienler, konjuge alkadienlerden daha uzun dalga boylannda sogurma
yaparlar ve bu da molekuler orbital hesaplamalanyla bulunabilir. Bir alkatrienin HO-
MO ve LUMO'su arasindaki enerji arahgi bir alkadieninkinden bile daha kuctiktiir, Ge-
nel bir kural olarak, bir bile^igin igerdigi konjuge coklu baglarm sayismin artmasiyla
bile§igin sogurdugu i$igin dalga boyu da artar denilebilir.

Sekiz ya da daha fazla konjuge ikili bagh polienler spektrumun gdriinur bolgesinde
lsik sogururlar, Omegin, A vitamininin onciisu ve havuca portakal rengini veren bile-
§ik olan /3-karoten gdriinur bolgede 497 nm'de bir sogurma maksimumuna sahiptir. 497
nm'deki lsigin rcngi mavi - yesildir; bu /3-karotcn tarafindan sogurulan lsiktir. Biz ma-
vi - yesil rengin tamamlayicisi olan kirrmzimsi - portakal rengini algilanz.

H,C

P -Karoten

Likopen, krsmen domatesin kirmizi renginden sorumlu olan bir bilesiktir. Aym za-
manda 1 1 konjuge ikili baga sahiptir. Likopen 505 nm'de bir maksimum sogurmaya sa-

13.9 Ultraviyole-Gbriiniir Bolge Spektroskopisi 595

hiptir, ve orada giddetli bir §ekilde sogurma yapar. (Yakla§ik olarak 0,02 g likopen bir
kg taze olgun dometesten elde edilebilir.)

CH 3

Likopen

Qizelge 13.3'te bir9ok doymami§ bile§ik 1501 X maks degerleri verilmistir.
Karbon - oksijen ikili bagh bilesikler de UV boigesinde isik sogururlar. Ornegin,
aseton 280 nm'de geni§ bir sogurma piki verir ve bu pik, ortakla§ilmamis elektron

{konu sayfa 599' da devam ediyor)

Cizelge 13.3 Dovmamis Hidrokarbonlann Uzun-Dalga Boylu Sogurma
Maksimumlan.

fra/is-3-Heksen

Sikloheksen

1-Okten
1-Oktin
1,3-Biitadien

cw-l,3-Pentadien

CH^CI'ysCH — CH.,
CH 3 (CH,) 5 C=CH

rl^L v .CM — {~-J~i-,

c=c

182

223

10.000

7.600

177

12.600

185

2.000

217

21.000

22.600

H

H

H 3 C X

,H

trans-\ ,3-Pentadien

l-Biiten-3-in
1 -Pentadien

1 ,3-Sikiopentadien
1 ,3-Sikloheksadien

/
C=C
/ \

H CH=CH 2

CH 2 =CHC = CH
CH ? = CHCH-.CH &= CH ?

223,5

228

178

239

256

23.000

7.800
17.000

3.400
8.000

f/w7.y-l,3,5-Heksatrien

CH=CK B

i \ /

c=c

/ \

H CH=CH 2

274

50.000

*

imyasi

Gormenin Fotokimyasi

G

loziin retinasina i|ik etki ettigindc olus,an kimyasal degi§iklikler, bizim incelemis.
oldugumuz birkac olayi i^erir. Molekiiler seviyede gorme isteminin anlas^ilmasinda ozel-
likle iki olay esaslir: konjuge polienler tarafmdan i§igin sogurulmasi ve cis-trans izo-
merlerin kar§ilikii donu§umieri.

insan goziinun retinasi iki 9esjt ahci hiicre iferir. §ekillerinden dolayi, bu hiicreler
rod ve kon isimlerini almisjardir, Rodlar ozellikle retinanin gevresinde yerle$mis,tir ve
lo§ i§ikta gormeden sorumludur. Rodlar, bununla birlikte, renk koriidur ve sadece gri
tonlarinda "gQrUr". Konlar en fazla retinanin merkezinde bulunur ve parlak i§ikta gor-
meden sorumludur. Konlar ayni zamanda pigmenllcre sahiptir. Bu yiizden renkli gor-
meden sorumludurlar.

Bazi hayvanlar rod ve konun ikisine birden sahip degildir. Gtivercinlerin retinalan
sadece kon icerir. Bu yiizden giivercinler renkli gordukleri halde, sadece giiniin parlak
i§iklannda gortirler. Bayku^un retinasi ise sadece roda sahiptir; baykus. karanlikta 90k
iyi goriir fakat renk koriidur.

Rodlarda meydana gelen kimyasal degis.iklikler konlarda olanlardan daha iyi anla-
§ihr. Bundan dolayi, burada yalnizca rodla gorme ile ilgilenecegiz.

I§ik rod hticrelerme carptigi zaman, rodopsin olarak isimlendirilen bir bile§ik tara-
fmdan sogurulur. Bu bir seri kimyasal olayi basjatir ki, en sonunda beyine bir sinir diir-
tiisunun iletilmesiyle sonu^lamr.

Rodopsinin kimyasal yapisi ve rodopsinin lsjk sogurdugunda olu§an konformasyo-
nel degi§ikliklerini anlamamiz. $ogunlukla George Wald ve cah§ma arkadasjarimn Har-
vard Universitesindeki arasttrmalan sayesindedir. Wald'in ara§tumalan (933'te Berlin'de
iiniversite ogrencisi iken bas,ladi. Ancak rodopsinlerle ilgili 9ahsjnalar diger laboratu-
varlarda da 90k daha once ba§lami§ti.

Rodopsin 1877'de Alman Fizyolojist Frans Boll tarafmdan ke§fedildi. Boll, kurba-
gamn retinasindaki bir pigmentin basjangi9 kirmizi - mor renginin i§igm etkisi ile "agar-
digi"nin farkina vardi. Agarma is,lemi, ilk olarak sari, daha sonra da renksiz bir retinaya
yol a9iyordu. Bir yil sonra, baska bir Alman bilim adami, Willy Kuhne, kirmizi - mor
pigmenti izole etti ve rengi nedeniyle sehpwpw veya "gorsel mor" olarak isimlendir-
di. Bu isim rodopsin icrin hala yaygm olarak kullamlmaktadir.

Rodopsin
§ekil I3.A 11-cu-Retinal ve opsinden rodopsinin olusunm.

596

Rodopsin

sogurmasi

500 600

Dalga boyu(nm)

700

§ekil I 3.B Rodopsinin goriiniir bulge
sogurma spektrumu ve rod gorme kin
duyarlik egrisinin bir karsda§tirmasi (Hecht;
S; Shlaer, S.; Pirenne M. H. /. Gen. Physiol.
1942, 25, 819-840'den uyarlanmistir.)

1952 de Wald ve ogrencilerinden biri, Ruth Hubbard, rodopsinin kromoforunun (,i§ik-
sogurucu grup) goklu doymami§ bir aldehit olan 11-rw-retinal oldugunu gosterdi. Ro-
dopsin, bu aldehitle opsin olarak isimlendirilen bir proteinin tepkime iirunudur (§ekil
13.A). Tepkime 1 1-ds-retinalin aldehit grubu ve protein zircirindeki bir amino grubu
arasindadir ve bir su molekulii kaybim icerir. Proteinin — SH gmplanni iceren diger
ikincil etkilesjm de muhtemelen cis-retinali orada tutar. Protein zincirinin bir tarafi, cis-
retinallinkinin bir tarafina tam olarak uyar.

ll-c«-Retinalin konjuge coklu doymamis zinciri, rodopsine, goriiniir bolge spektru-
munun genis. bir bolgesinde i§igi sogurma yetenegi verir. §ekil 13.B goriiniir bolgede-
ki rodopsinin sogurma egrisini gostermekte ve insanin rod gorii§u icin duyarlik egrisi
ile sogurma egrisini karsjlas.tirmaktadir. Gergekte birbirine benzeyen bu iki egri rodop-
sinin rod gormedeki i§ik-duyarlik maddesi olduguna giicjii bir kanit saglar.

Rodopsin bir igik fotonu sogurdugunda, 1 l-t«-retinal kromoforu tamamen trans §ek-
line izomerles.ir. Ilk foto iirlin batorodopsin olarak isimlendirilen bir ara iiriindur. Bu bi-
le gik rodopsinden yakla§ik 150 kj mol 1 daha fazla enerjiye sahiptir. Batorodopsin daha
sonra, bir seri basamak sonunda, metarodopsin IFye (tamamen trans) donii§iir. Tama-
men trans kromofor-protein birle§iminin yiiksek enerjisi, seklinin degi§mesine yol a?ar.
Sonuc olarak, enzimatik tepkimelerin aki§i, beyne bir sinir sinyalinin iletilmesinde en
son ulafilan a§amadir. Kromofor en sonunda hidroliz edilir ve tamamen-franj-retinal
olarak cikanhr. Bu basamaklar §ekil 13.C'de gosterilmektedir.

Rodopsin 498 nm'de bir maksimum soguimaya sahiptir, Bu rodopsine kirmizi-mor
rengini verir. Bununla birlikte, trans -retinal ve opsin birlikte 387 run de maksimum so-
gurmaya sahiptir ve bu yiizden saridtr. Rodopsinin tamamen-fra».y-retinale ve opsine
i§ik-etkisi ile d6nii§umti, Boll'un gozlemledigi kurbaga retinalanndaki ilk agarmaya kar-
§ddc gelir. Renksiz bir yapiya dogru daha ileri agarma rranj -retina lin enzimatik olarak
tamamen trans- vitamin A'ya indirgendigi zaman olur. Bu indirgeme, retinalin aldehit
grubunu vitamin A'nin birincil alkol grubuna donii^turiir.

H

c=o

CH 3
tamamen-rrans-Retinal

CH,OH

CH,

tiiiiiniiH'ii-rrv/ff \'- Viiiimin A

qergeve icindeki konu sayfa 598' de devam ediyor

597

H 3 C

Batorodopsin

Enzimatik aki§
ve ainir
durtusti

§ekil I3.C Gornie isjeminin onemli kimyasal basamaklan, Rodopsinin 11-ci's-retinal kismi ta-
rafindan bir i§ik fotonunun sogurulmasi, bir seri basamak sonucunda, metarodopsin H'ye izo-
merltsme sonucu olan bir sinir diirtiisii meydana getirir. Daha sonra metarodopsin Il'nin hidrolizi,
tamamen-trans- retinal ve opsini olusturur. Yukaridaki gosterim rodopsin bicjmini genis olciide
basitlestirir: retinal kismi gergekte cok kompleks bir protein yapisimn merkezine iyice
gomiilmiistur. Rodopsin yapisimn 50k daha ayrmtili gosterimi ve bir sinir sinyalinde bir dizi tep-
kimenin nasil sonucjandigini anlamak kin bkz. Stryer, L., "The Molecules of Visual Excitation",
Sci. Am. 1987, 257(7), 42-50.

598

13.9 Ultraviyole-Goriinur Bolge Spektroskopisi 599

9iftinin bir elektronunun (baga katilmayan bir "n" elektronu) karbon - oksijen ikili ba-
gina ait tt* orbitaline uyanlmasi sonucu olu§ur.

H 3 C H 3 C

H 3 C H^C

Aseton
A ma k S = 280 nm
%.- 15

Karbon — oksijen ikili bagjmn bir karbon - karbon ikili bagina konjugc oldugu bi-

les,ikler tt ►- it* uyanlmasi ve n >■ tt* uyanlmasina kar§ihk gelen maksimum so-

gurmaya sahiptirler. n *"tt* maksimum sogurmasi daha uzun dalga boyunda meydana

gelir, fakat 50k daha zayiftir (yani daha kiigilk molar absorptiviteye sahip).

CH 2 =CH— C=0
CH 3

ff — ► "* A maks = 219 »*,*„*, = 3600

I3.9C UV - Vis Spektroskopisinin Analitik Kullanimlan

UV- Vis spektroskopisi, verilen bir ornekte konjugasyon bulunup bulunmadigim belir-
leyerek organik molekiillerin yapi aydinlatilmasinda kullamlabilir. Bir molekiildeki kon-
jugasyon IR, NMR ya da ktitle spektroskopisindeki verilerle gosterilebilmesine ragmen,
UV - Vis analizleri dogrulayici bilgi saglayabilir.

UV - Vis spektroskopisinin daha genis, bir kullamma da bilinmeyen bir ornegin de-
risimlerinin tayin edilmesidir, Altboliim 13,9A'da bahsedildigi gibi, A = eCl bagintisi,
bir ornegin belirli bir dalya boyunda derisimine bagh olarak yapttgi sogurma miktarim
gosterir. Bu bagmti genellikle analizler i^in uygun derisim arahginda dogrusaldir. Bir
ornegin bilinmeyen deri§imini tayin etmek icin, bilinen deri§imlerde bir seri standart
icin derisjme kar§i absorbans grafigi cizilir. Analiz icin kullamlan dalga boyu genellik-
le numunenin X maks 'idir. Numunenin derisimi, absorbansinm olculmesiyle ve bilinen de-
risimlerin grafiginden kar§ihk geldigi derisim bulunarak tayin edilir. UV - Vis
spektroskopisinin nicel analizde kullanimi biyokimyasal cali§malarda enzimatik tepki-
melerin hizini olcmek icin rutin olarak kullamlir. Tepkimede yer alan bir tiiriin derisj-
mi (UV - Vis sogurmasiyla iliskili olarak) tepkimenin hizini tayin etmek icin, zamana
karsi grafige gecirilir, UV — Vis spektroskopisi, ^egitli metal iyonlannin (bazen metal
iceren organik komplekslerin) deris,imlerim tayin etmek icin cevre kimyasmda ve bir ta-
yin yontemi olarak yiiksek performansh sjvi kromatografisinde (HPLC) dc kullamlir.

Iki bile§ik, A ve B, aym molekul formiiliine sahiptir, C 6 H g . A ve B'nin her ikisi de *< Problem 13.7
sikloheksan vermek iizere platin varhginda hidrojenin iki esdeger molli ile tepki-
meye girer. A bilesjgi geni§band e§lesmesiz L1 C NMR spektrumunda iic sinyal ve-
rir. B bilesjgi ise sadece iki l3 C NMR sinyali gosterir. A bilegigi 256 nm'de bir
sogurma maksimumuna sahiptir, buna kar§in B bilesigi 200 nm'den daha uzun dal-
ga boyunda hie bir sogurma gostermez. A ve B'nin yapisi nedir?

600 Boliim 13 / Konjuge Doymamis Sistemler

Problem 13.8 >■ tic biles.ik. D, E ve F, C 5 H 6 molekiil formulune sahiptir. Uc bile§igin hepsi de pla-
tin varhginda 3 esdeger mol hidrojen sogurur ve pentan olu§turur. E ve F bilegikle-
ri yaklas,ik olarak 3300 cm ' 'de bir IR sogurmasina sahiptir. D bilegigi ise bu bolgede
IR absorbsiyonuna sahip degildir. D ve E bilegikleri UV - Vis spektrumlannda 230
run yakinlannda bir maksimum sogurma gosterir. F bilegigi 200 run nin otesinde
maksimum sogurma gostcrmez. D, E ve F icin yapriar oneriniz.

13.10 Konjuge Djenlere ELEKTROFiLiK
ATAK: 1.4 Katilmasi

Konjuge dienler, konjuge olmayart dienlerden sadece biraz daha kararb olmalan baki-
mindan degil aym zamanda elektrofilik reaktiflerlc tcpkimeye girdiklerinde ozel tepki-
me vermeleriyle de farklilik gosterirler. Ornegin 1,3-biitadien bir e§deger mol hidrojen
kloriir ile tepkimeye girdiginde iki iirun verir: 3-kloro-l-biiten ve l-kloro-2-biiten.

HO

CH 2 =CH— CH=CH 2 "^T> CH 3 — CH— CH=CH, + CH 3 — CH=CH— CH,C1

CI
1,3-Biitadien 3-Kloro-l-biiten l-Kloro-2-biiten

(%78) (%22)

Eger sadece ilk Qriin (3-kloro-l-btiten) olus.saydi, s.as,irmayacaktik. Biz her zamanki yol-
la 1,3-butadienin bir ikili bagina hidrojen kloriiriin katilacagi sonucunu cikarabilirdik.

" ^ _ 1 ,4 katilmasi _, , „ TT „ TT „ T

CH 2 =CH— CH=CH 2 ► CH,— CH— CH=CH 2

+ I I

H CI

H— Cl 3-Kloro-l-biiten

Ikinci iiriin, ah§ilmami§ l-kloro-2-blitendir. Bu bilesjgin ikili bagi merkez atomlar ara-
sindadir, ve hidrojen kloriiriin elementleri Cl ve C4 atomlanna katilmistir.

1,4 katilmasi _ TT „ TT „ TI ,-,.,

CH 2 =CH— CH=CH, ► CH 2 — CH— CH=CH 2

4-

H Cl

H_ Cl 3-Kloro-l-biiten

1,3-Biiladienin bu beklenmedik davrani^i, dogrudan bir aiiiik katyonun delokalize ya-
pisina ve kararlihgina baglanabilir (Altboiiim 13.4). Bunu aciklamak icin, hidrojen klo-
riiriin katildigi bir mekanizmayi ele alahm.

1 . Basamak

CH,— CH— CH— CH 2 'e esdeger

alilik katyon

fi+ 8+

2. Basamak CH 3 CH^CH— CH 2 +// Cl :

^> CH 3 CH-CH=CH 2 1,2 Katilmasi
I
Cl

^> CH,CH=CHCH,CI 1,4 Katilmasi

13.10 Konjuge Dieniere Elektrofilik Atak: 1,4 Katilmasi 601

I. Basamakta, dogal olarak, rezonans kararh alilik katyonu olustarmak iizere 1,3-
butadienin uctaki karbon atomlarmin birine bir proton katilir. Icteki karbon atomiarm-
dan birine bir protonun katilmasi rezonansla kararh olamayan, 50k daha az kararh bir
birincil katyon olu§tururdu.

CH 2 =pCH— CH=CH 2 ^X+ + CH 2 — CH 2 — CH = CH, + Cr

W

rj[ A 1° karbokatvon

2. Basamakta ise bir kloriir iyonu kismen pozitif bh yiik tasiyan allilik katyonun kar-
bon atomlanndan birine baglamr. Karbon atomianndan biriyle olan tepkime 1,2-katil-
ma iiriinu; digerindeki tepkime 1,4-katiIma uriinii verir.

(a) Hidrojen klorur 2,4-heksadien (CH 3 CH=CHCH=:CHCH 3 ) ile, (b) 1,3-pentadi- < Problem 13.9
en, (CH 2 — CHCH=CHCH 3 ) ile tepkimeye girdigi zaman elde cdilmesi beklenen
iiriinler neler olacaklir? (cis,trans izomerisini ihmal ediniz.)

1,3-Btitadien, HCl'den daha elektrofilik olan reaktiflerle de 1,4-katiIma tepkimele-
ri verh. Asagtda. hidrojen bromuriin (peroksit bulunmadiginda) ve bromun katilmasim
gosteren iki brnek verilmistir.

CH 2 =CHCH=CH 2 ~+ CH,CHBrCH=CH, + CH 3 CH=CHCH 2 Br

(%20) (%80)

CH 2 =CHCH=CH, _^ » CH 2 BrCHBrCH=CH, + CH 2 BrCH=CHCH 2 Br

<%54) (%46)

Bu tip tepkimeler diger konjuge dienler icin de gecerlidir. Konjuge trienler cogunlukla
1,6 katilmasi verirler. 1,3,5-siklooktatriene brom katilmasi buna bir ornektir.

I3.I0A Bir Kimyasal Tepkimede Termodinamik ve
Kinetik Kontrol

1 ,3-Biitadiene hidrojen bromur katilmasinin ilginc bir ba§ka yonii daha vardir. Elde edi-
len 1 ,2 ve 1 ,4-katilma urtinlerinin bagil miktarlan, tepkimenin gerceklesUgi sicakhga
baghdir.

1,3-Butadien ve hidrojen bromur, peroksit bulunmayan ortamda, diisiik sicaklikta
(-80°C) tepkimeye girdigindc ana tepkime 1,2 katilmasidir; %80 civannda 1,2 urunii ve
sadece %20 civannda 1,4 urunii elde edilir. Daha yuksek sicaklikta (40"C) sonuc tarn
tersidir. Ana tepkime 1,4 katilmasidir; %80 kadar 1,4 urunii ve sadece %20 1,2 Lirunii
elde edilir. Daha diisiik sicaklikta olusan bir kan§im, daha yuksek sicakhga getirildigin-
de, iki iiriiniin bagil miktarlari da degisir. Bu yeni tepkime kan§imi sonucta, daha yuk-

602 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

sek sicaklikta gercekle§tirilen tepkimenin verdigi iirunleri ayni oranda icerir.

-so°c .

CH,=CHCH=CH 1 + HBr

'-*■ CH 3 CHCH=CH 2 + CH 3 CH=CHCH 2 Br

Br

<%80)

40 C

40"C

(%20)

* CH,CHCH=CH, + CH,CH=CHCH,Br

Br

(%20)

(%80)

Dalia yiiksek sicaklikta ve hidrojen bromiir varhgmda, 1,2-katilma iiruniiniin 1,4 iirii-
niine d6nii§tiigu, ve ikisi arasinda bir dengenin var oldugu da gosterilebilir.

40°C. HBr

CH 3 CHCH=CH 2

Br

1,2-Katilma

"* CH 3 CH=CHCH 2 Br

1,4-Katilma
iiriinii

(^iinkii bu denge daha kararh bir uriin olan 1,4-katilma iiriiniinii tercih eder.

1,3-Btitadien de hidrojen bromiiriin tepkimesi, bir kimyasal tepkimenin yiiriiyecegi
yolun, bir durumda yari§an tepkimelerin bagd hizlan, diger durumdaysa son iiriinlerin
bagd kararldikJari tarafmdan belirlendigini gosteren carpici bir ornektir. Daha diis,Lik si-
caklikta katilma iirunlerinin bagd miktarlan, meydana gelen iki katilmanin bagd hizla-
n tarafmdan tayin edilir; 1,2-katilmasi daha hizli olu§tugundan 1,2-katilma iiriinti ana
iirundiir. Daha yiiksek sicaklikta, iiriinlerin bagd miktarlan, dengenin durumu ile belir-
lenir. 1,4-katilma iiriinii daha kararhdir bu yiizden ana iiriindiir.

1,3-Biitadien ve HBr'nin bu davrams.1 §ekil 13.10'da gosterilen diyagramdan daha
iyi anlasrlabilir.

Tepkime sonucunun belirlendigi basamak, melez alilik katyonun bromiir iyonu ile
birlestigi basamaktu.

CH 2 =CH— CH=

= CH-

HBr

*■ H 3 C— CH— CH— CH 2

CH,— CH — CH=CH,

Br

1,2 Urunu

Br"

* CH 3 — CH=CH— CH 2 Br
1,4 Uriinii

{

Bu basamak

tepkimenin yer

segiciligi belirler.

Bu basamak icin, 1,4 iiriinii daha kararh olmasina ragmen, 1,2-katdma iiruniine yol
acan serbest aktifle§me enerjisinin 1 ,4-katdma iiriiniine yol acan serbest aktifle§me ener-
jisinden daha dii§iik oldugu §ekil 13.10'da goriilmektedir, Diigiik sicakliklarda, ara iiriin
iyonlari arasindaki carpiijmalann daha biiyiik bir kismi, daha kiiciik engeli (1,2 iiriinii-
niin oIu§umuna neden olan) gecmek icin yeteri kadar enerjiye sahipken carpi§malann
sadece cok kiiciik bir kismi daha yiiksek engeli (1,4 iiriiniine gotiiren) asmak icin ye-
terli enerjiye sahiptir. Her durumda da (ve bu anahtar noktadir) uriin olu§umu tersin-
mezdir. C/iinkii her iki uriin, enerji engelini a§ip tepkimeye girenlere donii§mek icin gerekli
enerjiye sahip degildir. 1,2-katilmasi dahahizh olu§tugu icin 1,2 iiriinii baskindir ve tep-
kimeye kinetik kontrollii veya hiz kontrollii denir.

13.10 Konjuge Dienlere Elektrofilik Atak: 1,4 Katilmasi 603

H 2 C= CH— CH =CH 2

H 2 C = CH — CH — CH 2 1, 2 Katilma
I
: ?r: H

CH 2 — CH= CH— CH 2 1, 4 Katilma

:Br: H

Tepkime Koordinati

§ekil 13.10 1,3-Biitadiene HBr'nin 1,2- ve 1.4-kntihiisisimhi serbest enerjiye kar§i tepki-
me koordinati diyagraminin §emasi. Bir alilik karbokatyon diyagramda goriilen iki yolda
da hareket eder. 1,2-Katilma in mm olugturmak icin alilik katyona bromiinin atagindaki
enerji engeli, 1,4-katilma liriinii olu§turmak icin olandan daha azdir. 1,2-katilma iiriinii ki-
netik olarak tercih edilir. 1,4-Katilma uriinii daha kararlidir, bu yiizden termodinamik ola-
rak tercih edilen iiriindiir.

Daha yiiksek sicakhklarda ara iiriin iyonlan her iki engeli agmak icin yeteri kadar
enerjiye sahiptir. Daha onemlisi, her iki tepkime de tersinirdir. Uriinii, alilik katyon ve
bromiir ara iiriinii seviyesine geri getirmek icin yeterli enerji bulunmaktadir. 1,2 uriinii
hala daha hizli olusur, fakat 1,4 uruniinden daha az kararlidir, ve aynca alilik katyona
daha hizli geri donu§iir. Bu gartlar altinda, yani yiiksek sicakhklarda, iiriinlerin bagil
oranlan, alilik katyondan iiriinlerin olu§masma yol acan enerji engelinin bagil yiiksek-
likierini yansitmaz. Bunun yerine, iiriinlerin kendilerinin bagil kararhhklanm ycmsitir.
1,2 uriinunden, 1.4 iiriinune d6nii§iim enerji bakimindan desteklendiginden, 1,4 iiriinii,
1,2 iiriinii harcanarak olugur ve daha kararlidir. Boyle bir tepkimenin termodinamik
kontrollu veya denge kuntrollu oldugu soylenir.

Bu konuyu bitirmeden once son bir noktaya daha deginilmelidir. Bu ornek acikca
gosteriyor ki, yalmzca iiriin kararlihgina dayanan bagil tepkime hiz tahmini yanh§ ola-
bilir. Ancak bu her durumda gecerli degildir, ortak bir ara iiriin iin iki veya daha fazla
uruniin olugumuna yol actigi bir 50k tepkime icin, en kararli iiriin en hizli olu§andir.

(a) 1,3-Biitadien ile hidrojeh bromuriin 1,2-katilma tepkimesinin, 1,4-katilma tep- ■<
kimesinden daha hizli ohi§tugunu gosteren muhtemel bir aciklama onerebilir misi-
niz? (Ipucu: Allilik katyonun rezonans melezini olusturan CH 3 CHCH = CH 2 ve
CH 3 CH = CHCH 2 yapilanmn bagil katkisim goz oniinde bulundurunuz.) (b) 1 ,4-
katilma iiriiniiniin daha kararli olmasmi nasil aciklarsiniz?

Problem 13.10

604 Bolilm 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

Diels-Alder Tepkimesi

A

Diels-Alder tepkimesi
sikloheksan halkalarinin
hazn lanmasinda cok
yararh bir sentetik arachr.

13.11 DiELS-ALDER TEPKIMESi:

DlENLERJN 1,4-SiKLOKATILMA TEPKIMESi

1928'de iki Alman kimyacisi Otto Diels ve Kurt Alder, dienlerin, daha sonralan kendi
adlanyla anilacak olan, 1,4-siklokatilma tepkimesi verdigini buldular. Bu tepkime oyle
biiyiik 90k yonltiliik ve sentetik yarar sagladi ki Diels ve Alder 1950'de Kimya Nobel
odulunii kazandilar.

Diels - Alder tepkimesinin bir ornegi 1.3-biitadien ve maleik anhidritin 100°C'da
birlikle lsitildiklannda olus,an tepkimedir. Uriin kantitatif vcrimle elde edilir.

HC

HC<

»CHt

CH,

HC

HC^

O

//
C

o

V

<

ioo°c

benzen

HC

HC-

/CH 2 \

CH

I
CH

\

.O

C

1,3-Biitadien

I then \

o

Maleik
anhidrit

idienot'ill

CH,

O

Katilma uriinii

(%100)

Bu tepkime daha basit olarak a§agidaki gibi yazilabilir.

O

Genel olarak tepkime, dienofil (dien + yunanca philein. seven) olarak adlandinlan
bir ikili bag iceren bir bilejik {2 -rr-elektron sistemi) ve bir konjuge dien (4 TT-elektron
sistemi) arasindadir. Bir Diels - Alder tepkimesinin uriinii genellikle katilma uriinii
olarak adlandinlir. Diels - Alder tepkimesinde, dien ve dienofilin iki tt bagi harcana-
rak iki yeni crbagi olujur. Katilma uriinii, bir ikili bagi olan alti iiyeli yeni bir halka ice-
rir. <r Baglan genellikle it baglanndan daha kuvvetli oldugundan. iiriiniin olu§umu
genellikle enerji olarak desteklenir, fakat qofu Diels - Alder tepkimesi tersinirdir.

A§agida oldugu gibi, egri oklar kullanarak bir Diels - Alder tepkimesindeki bag de-
gi§melerini gSsterebiliriz.

Dien

Dienofil

Urun

Burada egri aklari mekanizmayi aqiklama amanyla degil sadece elektronlann hareke-
tini gostermek icin kullamyoruz.

Diels - Alder tepkimesine en basit ornek 1,3-biitadien ve eten arasinda olu^an tep-
kimedir. Bu tepkime biitadien ile maleik anhidrit arasindaki tepkimeden cok daha ya-
vas, bir §ekilde olu§ur ve ayni zamanda tepkimenin gercekle§mesi icin basinc gereklidir.

(%20)

13.11 Diels-Alder Tepkimesi: Dienlerin 1 ,4-SiklokatiIma Tepkimesi 605

Bir ba§ka ornek, kansere kar§i bir ilac olarak kullanilan Taksorun sentezindeki bir ara
iiriiniin K. C. Nicolaou (Kaliforniya Universitesi, Scripps Arastirma Enstitusii, San Di-
ego) tarafindan hazirlanmasidrr.

CH 3 0,C

H 3 C CH,

CN

130°C

CH,0,<

H 3 C

(Toksol'un sentezinde kullanilir)

AcQ.

P OH

BzO AcO

Taksol

Bu kitabin on kapagmda
Taksol'un bir molekiiler
grafigi gosterilmis^ir, Tak-
sol'un dogal kaynagi, biyolo-
jik bzellikleri ve sentezi
kitabin arka kapagmda ve-
rilmistir.

13.1 I A Diels - Alder Tepkimesini Destekleyen Etkenler

Alder, Diels - Alder tepkimesinin, dienofildeki elektron cekici gniplann ve diendeki
elektron verici gruplarin variigmda kolaylastigini belirtmistir. Maleik anhidrit, ikili ba-
ga bitisjk karbon atomlan iizerinde elektron ceken iki karbonil grubuna sahip, cok giic-
lii bir dienofildir,

Diendeki elektron veren gruplarin yardimci etkisi de gosterilebilir; ornegin 2,3-di-
metil-l,3-butadien, Diels - Alder tepkimesinde 1 .3-biitadienden yaklasik bes kat daha
fazla etkindir. 2,3-Dimetil-l,3-biitadien, propenal (akrolein) ile sadece 30°C'da tepki-
meye girdiginde, iiriin kantitatif verimle elde edilir.

H,C

H,C

2,3-Dimetil-l,3- Propenal

biitadien

H 3 C

H 3 C

(%100)

Arasttrmalar (Duke Universitesi 'nden C. K. Bradsher tarafindan yapilan) dienofil ve
diendeki elektron cekici ve elektron verici gruplarin yerlerinin, katilma (iriinlerinin ve-
rimlerini azaltmaksizin tersine cevrilebilecegini gosLermistir. Yani, elektron cekici grup-
Iar iceren dienler ile elektron verici gruplar iceren dienofillerin kolayhkla tepkimeye
girecegi bulunmustur.

Elektron salici ve verici ozelliklere sahip olan dienler ve dienofillerden faydalanma-
ya ilave olarak, yiiksek sicaklik ve basinc dahil diger etkerlerin Diels - Alder tepkime-
lerinin hizini arttirdigi bulunmu§tur, Yaygin olarak kullanilan diger bir yontem, Lewis
asit katalizorlerinin kullanimidir. A§agidaki tepkime, bir Lewis asil katalizorii variigin-
da, 90k diisiik sicaklikta kolayhkla Diels - Alder katilma iirunlerini olusturan bir 50k
tepkime orneginden biridir. (Altboliim 13.1 ID'de Lewis asitlerinin, tepkime uriinlerin-
de asimetriye yol acan kiral ligandlarla nasil kullanilabilecegini gorecegiz.)

606 Bolum 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

OCH,

OH H,C

Et,0

25°C

%80

13.1 IB Diels - Alder Tepkimesinin Stereokimyasi

§imdi Diels - Alder tepkimesini stereokimyasal acidan inceleyelim. Asagida, Diels — Al-
der tepkimelerinin sentezlerde nicjn son derece yararh oldugunu agiklayan etkenlerden
bazilan verilmistir.

1. Diels - Alder tepkimesi oklukca stereoozgiidiir. Tepkime bir sin katdmadir ve
dienofilin konfigiirasyonu katilma iirunutide korunur. A§agidaki iki ornek, tep
kimenin bu ozelligini gostermektedir.

O O

II

H

COCH,

COCR

H !1
J,,*COCH 3

o

Dimetil maleat
(bir cis-dienofiD

A 'COCH,
H ||
O
Dimetil 4-sikloheksen-ds-
1,2-dikarboksilat

O

II
CH 3 OC

H

II

COCH,

O
Dimetil fumarat
(bir frans-dienofil)

Dimetil 4-sikloheksen-frans-
1,2-dikarboksilat

Birinci ornekte, cis ester gruplu bir dienofil cis ester gruplu bir katilma iiriinii ver-
mek iizere 1,3-biitadien ile tepkimeye girer. Ikinci ornekte tam tersi dogrudur. Bir
trans -dienofil bir trans katilma iiriinii verir.
Dien, zorunlu olarak, s-trans "dan 50k s-cis konformasyonda tepkimeye girer.

s-cis Konformasyon s-trans Konformasyon

Eger dien, s-trans konformasyonunda tepkimeye girseydi, 50k gergin olan bir trans
ikili baga sahip alti iiyeli bir halka olusurdu. Diels - Alder tepkimesinde bu durum
hi? gozlenmemistir. O

O

-x-»

x^

C— R

A$in gergin

13.11 Diels-AIder Tepkimesi: Dienlerin 1 ,4-Siklokatilma Tepkimesi 607

3.

s-cis Konformasyonunda tutulan ikili bag iceren halkali dienler Diels - Alder tep-
kimesinde oldukca etkindirler. Ornegin, siklopentadien ile maleik anhidrit oda si-
cakhginda kantitatif verimle a^agidaki iiriinii vermek iizere tepkimeye girer.

O O

Siklopentadien oda sicakhginda o kadar etkindir ki yava§ bir §ekilde kendi kcndi-
ne ile Diels - Alder tepkimesi verir.

"Disiklopentadien"

Bununla beraber, tepkime tersinirdir. "Disiklopentadien" damitildiginda iki e§deger
mol siklopentadiene ayn§ir.

Siklopentadienin tepkimeleri Diels - Alder tepkimesinin stereokimyasal bakim-
dan u^iincii bir ozelligini de aciklar.

Diels - Alder tepkimesi kinetik kontrollii oldugunda, ekso uriinunden 50k en-
do iiriinu olusturacak yonde yiiriir (bkz Problem 13.28). Endo ve ekso, bisiklo
[2.2.1]heptan gibi kopriilu halkalann stereokimyasim belirtmek icin kullamlan te-
rimlerdir. Referans nokta en uzun kopriidur. En uzun kopriiye (iki karbonlu kopru)
gore zit tarafta olan bir grup ekso olarak; en uzun kopriiyle aym tarafta olan grup
ise endo olarak adlandinlir.

H^ M

H^ M

13.1 IC Endo Ge$i§ Halinin Yeglenmesinin Molekiiler
Orbitallerle A^iklanmasi

Ekso/Endo Diels-Aider
Tepkimesi

Ekso siibstitiient daima bir
bisikfik yapimn daha uzun
kopriisiinim zit tarafinda-
dir. (Ekso, di§; endo i$).
Ornegin,

ekso \^-endo

ekso

ekso

endo

Siklopentadienin maleik anhidrit ile Diels - Alder tepkimesindeki ana uriinde anhidrit
baglantmnin ( — C — O — C — ) endo konfigurasyonda oldugu kabul edilir. Stereokim-

O O

yasal olarak endo iiriinuniin yeglenmesinin, dienofilin doymamis, grtiplannin ir elekt-

ronlan ile dicnde gelis,cn ikili bagin 17 elektronlan arasindaki etkile§imlerden kaynak-
landigi gorulmektedir. Sekil I3.ll'de, iki molekiil endo yonelmeyle birbirlerine
yaklaftiginda, maleik anhidritin LUMO orbitalleri ile siklopentadienin HOMO orbital-
lerinin, olu§acak yeni sigma bag] karbonlannda etkile§tigini gorebiliriz (§ekil 13. 1 1 'de,
bu orbitallerin etkiles.imleri mor renkle gosterilmistir), Aym yonelme (endo), maleik an-
hidritin karbonil gruplanndaki LUMO loplan ile siklopentadienin HOMO loplan ara-

608 Boliim 13 / Konjuge Doymamis Sistemler

§ekil 13.11 Sikiopentadien ve
maleik anhidritin Diels - Alder
tepkimesi. (a) Dienin (sikiopentadi-
en) en yuksek dolu molekiiler orbi-
tali (HOMO) dienofilin (maleik
anhidrit) en dii.siik bo§ molekuler
orbitali (LUMO) ile etkile§ir, di-
enofilin orbitallerini iceren uygun
ikincil orbital etkilesimleri olusur.
(b) Bu etkiiesim mor diizlem ile
gosterilmigtir. ikincil orbitallerin
(ye§il diizlem ile gosterilen) uygun
sekilde drtusroeleri yukanda goste-
rildigi gibi yeglenen endo geci§ ha-
lini uliist iii-iii".

Siklopentadienin
HOMIO'su

Maleik anhidritik
LUMO'su

(a)

Birincll orbital
etkilejimleri (Burada
baglanma olu^acak)

ikincil orbital
etkilegimleri

m

H

Gegijhali

Diels-Alder katilma iiriinii

sindaki ortiismeden de goriilebilir (Bu orbitallerin etkilesimi yesil renk ile gosterilmis-
tir.)

Bu, ikincil orbital etkilesjmi diye adlandinlan etkilesim de yeglenebilir ve dienofi-
lin endo yaklasmasma yol acan oyle ki dienofilin doymamis gruplari, ekso yonelmede
dtsan cikmaktan ve uzaklasmaktan daha 90k, dienin icine ve altma yonelir.

Yukanda tanimlanan uygun orbital etkile§imlerinden dolayi endo iiriin icin gecis du-
rumu daha diisiik enerjilidir ve bu yiizden endo sekli, bu Diels - Alder tepkimesinin ki-
netik (ve ana) uriinudiir. Ekso sekli termodinamik tiriindur, giinkii sterik etkilesimler ekso
Qruntinde, endo iiriiniinden daha azdir (§ekil 13.12). Bundan doiayi ekso iiriin daha ka-
rarlidir, fakat daha yava§ bir sekilde olustugu icin ana iiriin degildir.

Goruldugii gibi, Diels - Alder tepkimesi stereoozgiidiir, cunkii (1) dienofilin konfi-
giirasyonu iiriin icinde korunur ve (2) kinetik kontrollii tepkimede endo katilma yeglenir.
Yukanda anlatilanlar, bir stereoizomerik yapinin (baslangic dienofilin konfigiirasyonunun
korunmasiyla, endo) basltca olu§masma sebep olmasina ragmen, iiriin yine de rasemik
bir karisim olarak olusur. Bundan dolayi, dienin herhangi bir tarafi dienofil ile etkile-
§ebilir. Dienofil, dienin bir yiizii ile bag yaptiginda iiriin bir enantiyomer olarak olusur
ve dienofil, dienin diger yiizii ile bag yaptiginda olusan urunse diger enantiyomerdir.
Kiral etkilerin yoklugunda dienin her iki tarafina olacak ataklar muhtemelen esjttir.

Problem 13.11 > Siklopentadienin dimerlesmesi de endo seklinde olusur. (a) Bunun nasil oldugunu
gosteriniz. (b) Hangi 7relektronlan etkilesir? (c) Uriinun iic boyutlu yapisi nasildtr?

13.1 1 Diels-Alder Tepkimesi: Dienlerin 1,4-Siklokatilma Tepkimesi 609

en do

yakla§imi

ekso
yakla§imi

H^H

H

H
=

to

o

(ana iiriin)

H^H

£.

,o

C^f^o

M
(yan uriin)

Sekil 13.12 Siklopentadien ve maleik
anhidritin Diels-Alder tepkimesiride en-
do ve ekso iiriin olusumu.

Asagidaki tepkimelerden beklediginiz ilrilnler nelerdir?

O

H,C

H,Cs

(b)

H,C

HjC^^ CH

(a) +

CCH q

(c)

,/% CH,

O

o

H^ C0CH 3

C

II —*

H COCH3

A§agidaki bile§igi sentezlemek i^in hangi dien ve dienofili kullanirsiniz?

< Problem 13.12

< Problem 13.13

610 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler
Problem 13.14

> Diels - Alder tepkimeleri L19 bagli (asetilenik) dienofillerle de olusur. Asagidaki bi-
lesjgi hazirlamak icin hangi dien ve dienofili kullamrsiniz?

~-C0 2 CH,
C0 2 CH 3

Problem 13.15

^ 1,3-Butadien ve a§agida gosterilen dicnofil, B 12 vitaminin sentezinde A. Eschenmo-
ser ve R. B. Woodword larafmdan kullanilmistir. Bu tepkimede olu§abilecek Diels
- Alder enantiyomerlerinin yapisini ciziniz ve onlann olusumuna yol acan iki gegis.
durumunu gosteriniz.

CH,

1 3. 1 I D Asimetrik Diels - Alder Tepkimeleri ^

Diels - Alder lepkimelerinde enantiyoseciciligi tesvik etmek icin ge§itli yontemler ge-
li§tirilmistir. Bu yontemlerden biri kiral yartlimcilarin kullanimim kapsar. Birkiral yar-
dimci, sadece bir enantiyomerik yapida olan, yani tepkimenin yuruyiisu iizerine bir kiral
etki saglamak icin dienofil veya diene bir fonksiyonel grup tarafmdan takilmis olan grup-
tur. Tepkime bittikten sonra ve kiral yardimcinin etkisine artik ihtiyac duyulmadiginda,
uygun bir tepkimeyle uzakla§tinhr.

Daha iyi bir yaklasim, kiral yardimciyi eklemek veya cikarmak icin ayn bir tepki-
menin gerekmedigi, bir kiral Lewis asit katalizoriiniin kullanimidir. F 2 a ve E 2 prostag-
ladinlerin orijinal sentezinin iyilestirilmesinde E. J. Corey ve arkadaslan tarafmdan
kullanilan tepkime buna iyi bir ornektir.

HO

CO,H

HO HO H HU HO H

PGF,„ PGE,

Prostaglandinler

Burada, kiral Lewis asit katalizoru, sadece olagantistii etkili enantiyomerik iiriin olusu-
muna sebep olmaz, aym zamanda geri kazamhr ve sonraki tepkimelerde tekrar kullam-
hr.

Plu Jh

PhCH,0

Vf

OCH 2 Ph

+

CF.SO,N s ^NSOXF,

I

CH 3
(Bi r Lewis asil kaializorii olarak "k 1 mni I

CH,CL, -7S°C

Tepkimelerin Ozeti 611

Bu ornekte, kiral katalizorii iceren ge^i§ duramu, dienofilin, dienin eter fonksiyonel gru-
buna zit olan tarafindan yaklagmasim kuvvetlice destekler.

Enantiyosecicilige yol acan diger yontem "kiron yakla§imi"dir. Bu yontemde Di-
els - Alder reaktifleri secilirken tek bir enantiyomerle basjanir ve sentezi hedeflenen
molekiildeki stereomerkez bu secilen enantiyomerden olu§ur. "KirorTdaki stereomerke-
zin kiral etkisi dien ve dienofilin enantiyosecici etkile§imine neden olur. Bu yakla§imui
bircok ornegi kimya kaynaklarrnda bulunabilir.

13.1 IE Molekiil j^i Diels - Alder Tepkimesi

Dien ve dienofilin aym molekiilde oldugu Diels - Alder tepkimeleri de vardir. Boyle
bir tepkime molekiil ici Diels - Alder tepkimesi olarak adlandinlir. Bu tip reaktantlar,
istenilen iiriiniin yapisi bu starejiye uygun oldugunda bircok kompleks molekiiliin sen-
tezinde kullanihr, A§agidaki tepkime, K. C. Nicolaou (Scripps Ara^tirma Enstitiisu, Ka-
liforniya Universitesi, San Diego) ve cah§ma arkada§lan tarafindan yapilan endiantrik
asitlerin (A - D) eldesinde ara iiriin olarak kullanilan maddenin sentezini gostermekte-
dir.

OSi(ter-Bu)Ph,

H
H

OSi(ft?r-Bu)Ph,

%100

Tepkimeierin Ozeti

1. Dii§iik deri§imde X 2 (X = Br veya CI) ile allilik holojenleme (Altboliim 1 3.2).

H X

I I
r — c

\ / \ \, (diijUk derijim -^ / \

,C == C yiikset sicaklik C == C

/ \ / \

2. W-Bromosiiksinimit kullamlarak allilik halojenleme (Altboliim 13.2B).
H Br

\ _ / c \ m >\ _ /y

t, — t, peroksitier veya 151k C — C

612 Boliim 13 / Konjuge Doymamis Sistemler

3. Konjuge katilma: 1,4 ve 1,2 katilmasi (Altbolum 13.10)

Br i

II I \ •

Kinetik kontrol
ulusiik sicaklik)

Termodinamik kontrol
(daha viiksek sicaklik)

H

1,2 katilma in ui ill
Cok

Az

Br 'V c \i„

1,4 katilma uriiiui
Az

Cok

4. Diels - Alder tepkimesi (Altboliim 13.1 1)

Dien

Dienofil

Katilma iirinui

i:ar Terimler ve Kavramlar

Konjuge sistem
Allilik radikal
Allilik katyon
Allilik yer degigtirme
Rezonans yapilar (katki saglayicilar)
Ultraviyole-goriiniir bolge (UV-Vis)
sogurma spektruinu
HOMO
LUMO

Kinetik i hi/i kontrol
Termodinamik (denge) kontrol
Dien
DienofO
Katilma uriinii
Endo ve ekso gruplar
Kiral yardimci
Kiron

Altboliim 13.1
Altboliimler 13.2A ve 13.3
Altbolum 13.4
Altbolum 13.2
Altboliimler 13.3B ve 13.5

Altbolum 13,9
Altbolum 13.9B
Altbolum 13.9B
Altboliim 13.10A
Altbolum 13.10A
Altboliim 13.11
Altbolum 13.11
Altbolum 13.11
Altboliimler 13.11B ve 131 1C
Altbolum 13.1 ID
Altboliim 13.1 ID

EK PROBLEMLER 13.16

Agagidakilerden fikarak 1,3-blitadienin sentezini tasarlayiniz.

(a) 1,4-Dibromobiitan (e) CH 2 =CHCHC1CH,

(b) HOCH,(CH 2 )CH 2 OH (f) CH 2 =CHCH(OH)CH 3

(c) CH 2 =CHCH 2 CH 2 OH (g) HC=CCH=CH 2
(d)CH 2 =CHCH 2 CH 2 Cl

Yildizla i§aretleiimi§ problemler ''ffciziilmesi daha zor olan probLeml.er"dir

Ek Problemter 613

13.17 A§agidaki tepkimede hangi Liriiniin olu§masini beklersiniz?

(CH,),C— C(CH,)' + 2 KOH eta ° 01 »

* I J - [SI

CI CI

13.18 A§agidaki reaktiflerin her biri ile 1,3-biitadienin 1 moliiniin tepkimesinden han-
gi iirunlerin olu§masini beklersiniz? (Eger tepkime olmuyorsa o §ekilde belir-
tiniz.)

(a) Bir mol C 1 2 (e) H 2 da bir mol C 1 2

(b) Iki mol Cl 2 (f) Sicak KMn0 4

(c) Iki mol Br 2 (g) H 2 S0 4 , H,0

(d) iki mol H 2 , Ni

13.19 A§agidaki d6nu§iimlerin her birinin nasil gercekle§ebilecegini gosteriniz.
(Bazi d6niis,umlerde birkac basamak gerckcbilir.)

(a) 1-Biiten ► 1,3-biitadien

(b) 1-Penten ► 1,3-pentadien

(c) CHjCHjCH.CHjOH ► CH,BrCH=CHCH, Br

(d) CH 3 CH=CHCH 3 ►CH 3 CH=CHCH 2 Br

Br

13.20 Konjuge dienler serbest radikaller ile 1 ,2 ve 1 ,4 katilma tepkimesinin her iki-
sini de verirler. Buna gore, bir ornek olarak. peroksitli ortamda
1,3-biitadiene HBr'nin bir egdeger moliiniin katilmasini gosteriniz.

13.21 UV— Vis, IR, NMR ve kiitle spektrometresi spektroskopik aletlerdir ve
bile§ikler hakkinda yapisal bilgileri elde etmek ifin kullaniriz. Ajagidaki
bilegik ciftlerinden, bir ciftteki bir bile§igi digerinden ayirdedebilecek bir
spektroskopik yontem (UV - Vis, 1R, NMR ya da kiitle spektroskopisi) belir-
tiniz.

(a) 1.3-Biitadien ve l-btitiin

(b) 1,3-Biitadien ve biitan

(c) Butan ve CH 2 =CHCH 2 CH 2 OH

(d) 1,3-Butadien ve CH 2 =CHCH,CH 2 Br

(e) CH 2 BrCH=CHCH 2 Br ve CH 3 CBr=CBrCH 3

13.22 (a) 1 ,4-Pentadienin C3'iine baglanan hidrojen atomlan nadiren radikaller
tarafindan cikanlabilir. Bu durumu nasil agiklarsimz? (b) 1,4-Pentadienin
C3'Qne baglanan protonlann propenin metil hidrojen atomtanndan daha
asidik olacagi gercegine bir acjklama getirebilir misiniz?

13.23 2-Metil- 1,3-biitadien (izopren) hidrojen kloriir ile 1 ,4 katilmasi verdiginde ana
iiriin l-kloro-3-metil-2-biitendir. l-Kloro-2-metil-2-biiten ya 90k az olugur ya
da hie olu§maz. Bu durumu nasd aciklayabilirsiniz?

614 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

13.24 Asagidakilerin her birinin sentezinde, hangi dien ve dienofili kullamrsiniz?

(a)

(b)

(c)

O
CH

O

H J C ^^\^ COCH 3

(e)

CH 3 p

CN

13,25 Agagidaki bilegiklerin her ikisinin de maleik anhidrit ile Diels-Alder tepkimesi
veremeyecek olmalarimn sebebini aciklayiniz.

HC=C— C=CH veya < )=CH 2

rv<

13.26 Asetilenik bilesikler Diels-Alder tepkimesinde dienofil olarak kullanilabilir-
ler (Problem 13.14'e bakiniz). 1,3-Biitadienin asagidaki reaktifler ile tep-
kimesinden elde edilmesi beklenen uriinlerin yapilarini yazimz.

O

II II

(a) CH 3 OCC= CCOCH,

(dimetil asetiiendikarboksilat)

(b) CF 3 C = CCF 3

(heksafloro-2-butin)

13.27 Siklopentadien eten ile 1 60-1 80°C'dabir Diels-Alder tepkimesi verir. Bu tep-
kime iiriinuniin yapisini yaziniz.

13.28 Furan ve maleimit 25°C'da Diels - Alder tepkimesi verdiginde ba§lica endo
iiriin G olusur. Tepkimesi 90'Cda gercekle§tirildigi zaman, baslica iiriin izo-
mer H'dir. Endo uriin 90"C'a tsitddigi zaman ekso iiriine izomerlesir. Bu so-
nuclar icin bir aciklama getiriniz.

Ek Problem 615

-H

Furan Maleimit

13.29 Aldrin vc dieldrin 90k tarti§ilan iki "sert" bocek oldiiriiciidQr (a§agiya baki-
mz). [Cevre Koruma Komitesi (EPA) bu bocek olduruculerin kullanimini muh-
temel yan etkileri ve biyolojik olarak aynsamamalan nedeniyle durdurmustur.]
Aldrinin ticari sentezi norbornadien ve heksaklorosiklopentadien ile ba§lar. Di-
eldrin ise aldrinden sentezlenir. Bu sentezlerin nasil yapilabilecegini gosteri-
niz.

Dieldrin O

CI CI

Heksaklorosiklopentadien

Norbornadien

13.30 (a) Aldrinin sentezi icin kullanilan norbornadien, asetilen ve siklopentadien-
den hazirlanabilir (Problem 13.29). Ilgili tepkimeyi gosteriniz.
(b) Bu Qriin, siklopentadienin vinil kloriirle tepkimeye sokulup olusan Qriiniin
bir bazla etkilestirilmesiyle de elde edilebilir. Bu sentezi tasarlayiniz.

13.31 Diger iki giiclii bocek oldiirucii (Problem 13.29'a bakimz) kiordan ve heptak-
lordur. Bunlarin ticari sentezi siklopentadien ve heksaklorosiklopenladien ile
ba§lar. Bu sentezlerin nasil yapilabilecegini gosteriniz.

616 Bbliim 13 / Konjuge Doymamis, Sistemler

13.32

13.33

13.34

KJordan

Heptaklor

Aldrinin bir izomeri olan isodrin, burada gosterildigi gibi, siklopentadien,
heksaklorobomadien tie tepkimeye girdiginde olu§ur. isodrin icin bir yapi one-
riniz.

r\

Isodrin

CH 3 CH=CHCH : OH derisjk HC1 ile etkile§tirildiginde iki tiriin.
CH 3 CH=CHCH 2 C1 ve CH 3 CHC1CH=CH 2 , olupr. Bunu a§lkky«l bir me-
kanizma oneriniz.

1,3-Biitadienin CH 3 OH'deki bir cozeltisi klor ile etkiles.tirildiginde, iiriinler

C1CH 2 CH=CHCH 2 0CH 3 <%30) ve C1CH 2 CHCH=CH 2 (%70) dir. Bunlann olu-

sumunu gosteren bir mekanizma yazimz,

OCH 3

13.35 AwjKM-Dihalojentirlerin dehidrohalojenlenmesi (iki es,deger mol HX'in cika-
nlmasi) normal olarak bir konjuge dienden daha 50k bir alkini verir. Halbuki,
1,2-dibromosikloheksan dehidrohalojenlendiginde 1,3-sikloheksadien iyi bir ve-
rimfe elde edilir. Bunu etkileyen etken nedir?

13.36 1-Penten, W-bromosiiksinimii ile tepkimeye girdiginde, C 5 H Q Br formullii iki
iiriin elde edilir. Bu Qriinler nelerdir ve nasil olu§urlar?

13.37 l-Kloro-3-metil-2-bilten veya 3-kloro-3-metil-l-buten su igerisinde Ag 2 ile
etkile§tirildiginde alkollerin aym kans,imini (AgCl'e ek olarak) verir:
(CH 3 ) 2 C=CHCH 2 OH (%15) ve (CH,) 2 CCH=CH 2 (%85). (a) Bu iiriinlcrin

OH

olu§umunu gosteren bir mekanizma yazimz. (b) Olu^an iki alkenin bagil oran-
lan nasil aciklanabilir?

13.38 Allenin hidrojenlenme isisi 298 kJ mol 'dtir, halbuki propininki 290 kJ
mol ''dir. (a) Hangi bile§ik daha kararlidir'.' (b) Allen ile kuvvctli bir bazin et-
kilestirilmesi propine izomerles.mesine yol acar. Nigin? Acjklaymiz.

13.39 Dictil eter icerisindeki maleik anhidrit ile furanin (Problem 13.28)
kan§tmlmasi crime noktasi 125"C olan kati bir kristal verir. Bu bile§ik
eridigi zaman bir gaz Cikj§) oldugunu goriirsiiniiz. Eger erimig madde tekrar
katilasjnaya birakilirsa, erime noktasi arttk 125"C yerine 56"C bulunur. Uygun
bir kimya el kitabtna bakarak, neler oldugunu actklayan bir aciklama oneriniz.

Ek Problemler 617

13.40 1,3-Biitadien asagidakilerin lier biri ile tepkime verdiginde olusabilecek
iirunlerin yapilanm yaziniz.

(a) (£)-CH,CH=CHC0 2 CH 3 (c) (E)-CH,CH=CHCN

(b) (Z)-CH 3 CH=CHC0 2 CH 3 (d) (Z)-CH 3 CH=CHCN

13.4) BUtil bromiir ve 4-bromo- 1 -biltenin her ikisi de birincil halojeniirler oldugu
haldc. ikincisi daha hizli ayrdma verir. Bu davramg asil aciklanabilir?

13.42 Asagida gosterilen molekiil bir konjuge dien olmasma ragmen, nigin bir
Diels - Alder tcpkimesi vermez?

13.43

Asagidaki tepkimede olu§an iiriiniin yapisini ciziniz (K. C. Nicolaou
tarafindan endiandrik asitlerden birinin sentezi esnasmda olustu).

C^M-UtC

OSi(fer-Bu)Ph,

Coluen
110°C

*13,44 Tetrafenilsiklopentadienon (A) maleik anhidrit (B) He isittldiginda. A' nin
koyu eflatun rengi kaybolur. karbon monoksit cikar ve son iiriin olarak C
olusur. Tepkime bir Diels - Alder ara iiriinu iizerinden yiiriir. C bilesigi 5 3,7;
7,1 ; 7,3 ve 7,4'de birli 'H N"MR piklerine sahiptir (alan oranlari 1:2:4:4).

C bir e^deger mol bromiirle tepkimeye girerse. iki hidrojen alomunun
yukseltgenme sonucu gikmasiyla iki e§deger mol HBr olu§ur. Meydana gelen
iiriin D'dir. D sadece 5 7,2: 7,3, ve 7,5 "dc 'H NMR pikleri verir (alan oranlari
1:2:2).

C ve D'nin yapilan nasildir?

s 13.45 (a) Siklopentadienle ilgili bir calismada siklopenladien ile BrCl (piridinin
katilma iiriinii seklinde I, /V-bromopiridinyum klorur olarak tepkimeye sokul-
dugunda baskin olarak BrCl'nin 1,2-katdma iiriinii olustu. Katilma markovni-
kov katilmasidir ve basit alkenlere bromiir katilmasinin stereokimyasina benzer,
Uriiniin yapisini ciziniz. (b) BrCl'nin kendinr serbest olarak kendi kendine kul-
lanildigi zaman (yani pridin katilma kompleksi olarak degil) cis- 1 ,4-katilmasi
baskmdir. Bu iiriiniin yapisini ciziniz. (c) Yukandaki iki katilma iiriiniiniin me-
tilen gruplari 'H NMR spektrumlan ile ayirdedilebilir ki bunlar:

cr

Br

A'-Bromopiridrnyium
kloriir

618 Boliim 13 / Konjuge Doymami§ Sistemler

izomer 1 icin:
CH 2 'nin H a 'si: S 2,57 (cift &$<&, J degerleri 2,5 ve 16 Hz)
CH 2 'run H b 'si: S 3,14 (cift iiclii, J degerleri 6,6 ve 16 Hz)

tzomer 2 icin:
CH 2 'nin H a 'si: 8 2,76 (geni§ ikili, J degeri 18 Hz)
CH 2 'nin H b 'si: S 3,35 (gift ikili, J degerleri 5,5 vc 18 Hz)
Hangi izomer hangisidir?

Q

^S^i»EuuE /-t>iir>n 1- A§agida "yol haritasi" verilmi§ problemde A'dan I'ya kadar olan bilesiklerin

Problemleri

A +

(C 5 H S )

Br,, llik ( 1 e§deger mol)

F

I CHjONa (2 e§de|er mol)

G

I HBr(ROORyok)

H

I KOC(CH,) 3 ,lsi

(C 7 H 14 2 )

reaktifler?

yapisini aydmlatmiz. Verilmeyen her bir reaktifi belirtiniz

CH

B

(CgH |0 )

e

MMPP

(yadaRC0 3 H)

■+■ a

] Nai

C 6 H 5

.OEi, IS]

E

NBS, ROOR. isi

D

(C 9 H 12 )

Y OCH,
k^OCH 3

2. (a) 2-Metil-2-biitenin, 2-metil-l,3-biitadiene nasil d6nii§tiigunu gosteren
tepkimeleri yaziniz.
(b) Etilbenzenin a§agidaki bilesige nasil donustiigunii gosteren tepkimeleri yaziniz.

,CN

C 6 H,

(c) (b)'de gosterilen bile§ik ile 2-metil-l,3-biitadienin tepkimesi sonucunda
olu^abilecek Diels - Alder Uriinlerinin yapilarim yaziniz.

Aromatik Bile§ikler

Te§il" Kimya

Yirmibirinci yiizyilda, kimyacilann, acil olarak 9evre dostu "yesil" yontemler geligtir-
me zorunlulugu ortaya cikmi§tir. Cevre bakimindan iyi olan kimya, ozellikle, diinya 9a-
pinda yillik milyarlarca tona varabilen bilesjik sentezi yapan kimya sanayinde onemlidir.
Biiyiik olgekli bir siirecin cevreye etkisini azaltacak pek 90k yol dii^iinebiliriz. Tepki-
meyi tehlikeli olabilecek organik coziiciiler yerine daha guvenli su-esash sistemlerde
yapabilir, isi vererek yapma yerine ortam sicakhginda yiiriitebilir ve geri dongiilii ola-
bilecek maddeleri kullanabiliriz. Aynca, zehirli maddelerin kullanimini icermeyen ve
bunlan siirec icerisinde iiretmeyen yollan kullanabiliriz. Bunlann hepsi, kaynaklann tii-
ketilmesini veya siirecin §evredeki kirlenmeye yol afan etkisini azaltabilir. Bilinen bir
karsinojen madde olan benzenin yerine daha guvenli olanlann kullamldigi iki yeni ola-
siligi ele alalim. (Benzenin bir molekiiler modeli, yeniden dongtiye giren maddelerin fo-
tografimn iist kisminda gosterilmis.tir.)

Kimya sanayinde, polistiren (ve bilesjminde stiren olan diger polimerlerin) ilretiminde
monomer olarak her yd biiyiik miktarlarla stiren kullanilir. Benzeni stirene doniistur-
mek 15m halen kullamlan endiistriyel yontem iki basamak iferix: Friedel- Crafts alkil-

619

lemesi (Altboliim 15.6) ve ardindan bunu izleyen bir dehidrohalojenleme. Kaliforniya
Universitesi'nden O. L. Chapman (Los Angeles) tasanmi iyi (daha zararsiz) yeni bir
stiren sentezi gel istirmi stir. Chapman'in yonteminde, ksilen kgnfimlan (karsinojen ol-
mayan bilesikler) tek bir basamakta stirene donustiirulur. Bu yeni yontem her yd mil-
yarlarca ton benzenin kullanilmasim onleme potansiyeline sahiptir.

Benzene dayah sanayiyi terketmeye firsat saglayacak bir baska yontem, adipik asitin
farkli biryolla iiretiminin gelistirilmesiyle ortayacikabilecektir, Giiniimiiz sanayisi ytlda
hemen hemen 1 milyon ton gibi 50k biiyiik miktarda adipik asiti naylon uretimi icin kul-
lanmaktadir. Adipik asit, yaygin olarak, benzenden cikilarak iiretilmektedir. Giiniimuz-
de Michigan Eyalet Universitesi'nden J. W. Frost, genleri amaca uygun sekilde
degistirilmis bakteriler kullanarak adipik asit tiretimini gerceklestirmek icin arastirmalar
yapmaktadir. Bu yontem benzene olan ihtiyaci yok edebilecegi gibi aym zamanda benze-
nin yer aldigi siirecte istenmeyen yan iiriin olarak olusan nitroz oksitin meydana gelmesi-
ni de onlemis olacaktir. Nitroz oksit ozon tabakasini tahrip ettigi gibi sera etkisi de yaratir.

Bu ornekler, ogrencilere. gelecekte karsilacaklan bu tiir sorunlara karsi hazir olmalan
ve bu tiir problemleri cozme konusunda kendilerini 50k iyi egitilmis kimyacilar olarak
yetistirmeye zorunlu olduklanni gosterme acismdan onemlidir.

14.1 Girig

14.2 it i-ii zt'ii
Tiirevlerinin
Adlandmlmasi

14.3 Benzenin
Tepkimeleri

14.4 Benzenin Kekule
Yapisi

14.5 Benzenin
kararliligi

14.6 Benzenin Yapisiyla
ilgili Modern Teoriler

14.7 Hiickel Kurali:
(4w + 2)77 Elektron Kurali

14.8 Diger Aromatik
Bile;ikler

14.9 Heterohalkah
Aromatik Bilesikler

14.10 Biyokimyada
Aromatik Bilesikler

14.11 Aromatik
Bilesiklerin Spektroskopisi

14. 1 GiRi§

Organik kimyacdann aromatik bilesikler olarak siniflandirilan (Altboliim 2.20) bilesik-
ler uzerinde cahsmalan, ingiliz kimyaci Michael Faraday (Kraliyet Enstitusii) tarafin-
dan 1 825 yilinda yeni bir hidrokarbonun bulunmasi ile basjamistir. Faraday, giiniimiizde
benzen olarak adlandirdigimiz bu yeni hidrokarbonu "hidrojenin bikarbiireti" olarak isim-
lendirmistir. Faraday, benzeni. balina yagimn piroliz edilmesiyle elde edilen sikistinl-
mis aydinlatma gazindan elde etmistir.

Benzenin it molekiiler orbitallerinden birisinin van der Waals yiizeyindeki elektrostatik po-
tansiyelinin ag seklindeki gosterimi arasindan gtiriim'isii.

1834'tc Alman kimyacisi Eilhardt Mitscherlich (Berlin Universitesi) benzeni, ben-
zoik asiti kalsiyum oksitle lSltarak sentezlemis ve buhar yogunlugu olciimlerini kulla-
narak benzenin molekiil formiiltiniin C 6 H 6 oldugunu gostermistir.

C f ,H 5 CO,H
Benzoik asit

CaO

C 6 H 6 + CaC0 3
Benzen

Benzenin molekiil formiilii cok sa§irlici idi. Benzende sadece karbon atomu kadar
hidrojen atomu vardi. O zamana kadar bilinen bilesiklerin pek eogundaki hidrojen atom-
larmin karbon alomlanna orani gogunlukla iki kat veya daha fazlaydi. C 6 H 6 (veya
C„H 2 „_ 6 ) formiiliine sahip olan benzen, hidrojen eksikligi indeksi dort oldugundan ol-
dukca doymami§ yapida bir bile§ik olabilirdi. Sonucta, kimyacilar, benzeni ilgi cekici

620

14.2 Benzen Tlirevlerinin Adlandinlmasi 621

ve alj§ilmami§ ozelliklerinden dolayi yeni smif bir bile^ik olarak algilamaya basjadilar.
Altboliim 14.3 'te gorecegimiz gibi benzen, oldukca doymamis, yapida olmasina ragmen
bu bilesjklerden beklenen davranisjan gostermez.

Ondokuzuncu yuzyilm sonlannda Kekule— Couper-Butlerov degerlik teorisi; siste-
matik olarak, bilinen biitiin organik bilesiklere uygulandi. Bu calisma sonuclanndan bi-
ri. organik bile§ikleri iki geni§ siniftan birisine yerlegtirmek oldu. Bile§ikler alifatik ya
da arumatik olarak siniflandinldi. Bir bile§igin alifatik olarak siniflandinlmasi. onun
"yaga benzer" kimyasal davranis gosterdigi anlamina geliyordu. (Giiniimuzde ise bile-
sigin alkan, alken, alkin veya tUrevlerinden birisi gibi tepkimeye girdigi anlamina ge-
lir.) Birbile§igin aromalik olarak siniflandinlmasi, onun hidrojen/karbon oramnin dusiik
ve "giizel kokulu" olmasi demekti. Ilk aromatik bilesiklerin cogu balzam, reeine veya
ucucu yaglardan elde edildi. Bunlar arasinda benzaidehit (aci badem yagmdan), benzo-
ik asit ve benzil alkol (benzoin sakizindan) ve toluen (tolu balzammdanj yer aliyordu.

Ilk bulunan aromatik bilesiklerin alti karbon atomu icerdigi ve bu bilesiklerin kim-
yasal donii§umleri ve bozulmalannm cogunda bu alti karbon biriminin korundugunu ilk
farkeden Kekule oldu. Benzen bu yeni serinin temel bilesigi olarak tammlandi.

Bu yeni bilesik grubunun kokularindan cok daha onemli olan ayirdedici ozellikleri-
nin oldugunun bulunmasi, "aromatik" teriminin daha cok kimyasal anlam kazanmasi-
nin basjamasina yol acti. Bu boliimde aromatik teriminin anlamimn, kimyacilann
aromatik bilesiklerin ozelliklerini ve tepkimelerini daha aynntili ogrenmeleriyle ortaya
ciktigini gorecegiz.

14.2 Benzen TurevlerInIn Adlandirilmasi

■

Monosiibstittie benzenlerin adlandinlmasinda iki sistem kullamhr. Bazi bilesjklerde ben-
zen temel ad olarak altnir ve siibstituent, basitce bir on ek ile belirtilir. Ornegin,

NO,

Florobenzen

Klorobenzen

Bromobenzen

Nitrobenzen

Diger bile§ikler icin, siibstituent ve benzen halkasi birlikte yeni bir temel ad olustu-
rurlar. Metilbenzen genellikle toluen. hidroksibenzen hemen hemen daimnfenol, ami-
nobenzen cogu zaman anilin olarak adlandmlir. Bu biles.ik!er ve diger ornekler asagida
verilmi§tir.

CH, :0 N

Toluen Fenol

SO.H COJJ

Anilin

enzensiilfonik asit

Benzoik asit

Asetofenon

Anizol

622 Boltim 14 / Aromatik Bile§ikler

IF-

Rakamlar, iki veya daha
fazla siibstituent icin kul-
lamlabilir fakat orto, meta
ve para terimleri ikiden
fazla siibstituent kin asla
kullanilmamalidir.

Iki siibstituent varsa bunlann bagil konumlan orto, meta ve para (o-, m- ve p- ola-

rak kisaltihr) on ekleri ile veya rakamlarla belirtilir. Dibromobenzenler icin;

o

Br

Br

1,2-Dibromobenzen

(u-dibromobenzen)
orto

1,3-Dibromobenzen

(m-dibromobenzen)
meta

Br

1,4-Dibromobenzen

(p-d ibromobenzen)

para

ve nitrobenzoik asitler icin:
CO,H

CO,H

2-Nitrobenzoik asit 3-Nitrobenzoik asit

(o-nitrobenzoik asit) (m-nitrobenzoik asit)

CO,H

NO,

4-Nitrobenzoik asit
(p-nitrobenzoik asit)

Dimetilbenzenler siklikla ksilenler olarak adlandmlirlar.

CH,

CH 3

or

^^ CH 3

^^ CH 3

6

CH 3

1,2-Dimetilbenzen
(o-ksilen)

1,3-Dimetil benzen

(m-ksilen)

1,4-Dimetil benzen

(p-ksilen)

Benzen halkasinda ikiden fazla grup varsa, bunlann konumlan rakamlar kullanila-
rak belirtilir. Ornek olarak asagidaki iki bilesrgi ele alahm.

1,2,3-Triklorobenzen

1,2,4-Tribromobenzen
(1,3,4- tri bromobenzen elegit )

Benzen halkasi, substituentlerin oldugu yerlere mumkiin olan en ku$iik numaralar

verilecek sekilde numaralanir.

Ikiden fazla siibstitiient varsa ve substitlientler farkli ise alfabatik sirada yazihrlar.

14.3 Benzenin Tepkimeleri 623

Bir siibstitiient, benzen halkasi ile yeni bir temel adi olusturdugunda. substitiientin
1 konumunda oldugu varsayilir ve yeni ternel ad kullanilir.

CO,H

O.N'

3,5-Dinitrobenzoik asit 2,4-DiflorobenzensiiIfonik asit

C 6 H 5 grubu siibstitiient olarak isimlendirildiginde fenil grubu olarak adlandinbr. Bir
doymus grup ve bir benzen halkasindan olusan bir hidrokarbon daha biiyiik olan yapi-
sal birimin bir tiirevi olarak isimlendirilir. Ancak, zincir doymamis bir yapidaysa bile-
§ik halka biiyiiklugiine bakilmaksizin zincirin tiirevi olarak adlandinlabilir. A§agida bazi
ornekler verilmi§tir:

CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 CH— C=CH— CH 3

Biitilbenzen 2-Fenil-2-biiten

CH 3 CHCH 2 CH,CH,CH 2 CH 3

2-Fenilheptan

Fenil grubu £ogu zaman C 6 H 5 — , Ph — veya (j> — olarak kisaltilir.

Benzil adi fenilmetil grubu yerine kullamlan bir isimdir ve bazen kisaltilmig §ekli

olan Bz kullanilir.

CH r

Benzil grubu
(Fenilmetil grubu)

CH n Cl

Benzil kluriir
(fenilmetil kloriir)

^

Yaygin aromatik gruplar
iein olan kisaltinalara dik-
kat ediniz.

14.3 BENZENlN TEPKJMELERi

Ondokuzuneu yiizy llin ortalannda benzen, kimyacilara gerc, ek bir bilmece olmu^lu. For-
miiliinden (Altboliim 14.1) benzenin olduk^a doymamis. yapida oldugunu biliyor ve doy-
mamis, bilegikler gibi tepkimeye girmesini bekliyorlardi, Alkene karbon tetrakloriir
iijerisinde brom katilmasinda oldugu gibi bromun rengini gidermesini beklediler, yiik-
seltgenerek sulu potasyum permanganatm rengini degistirecegini ve kuvvetli asitlerin
varhginda su katabilecegini umdular.

Benzen bunlann hiqbirini yapmaz. Benzen karanhkta karbon tetrakloriir icerisinde
bromla veya sulu potasyum permanganatla ya da seyreltik asitlerle etkilesbrildiginde

624 Bolum 14/ Aromatik Bile§ikler

Problem 14.1

beklenen tepkimelerin hicbiri olmaz. Benzen, 50k ince ogutulmiis nikelin varliginda, an-
cak yuksek sicaklikta ve yiiksek basing altinda hidrojen katar.

Benzen

Br,/CCI_,

kaianlik,25 C
KMntyH 2

25 C

H,(T/H ;

H 3 /Ni

liriiin katilmasi olmaz
Yiikseltgenme nlmaz

Su katilmasi olmaz

Yuksek sicaklik w
basmcta 50k yavas
katilma ulur.

Benzen bromla, sadece ferrik kloriir gibi bir Lewis asit katalizorii esliginde tepki-
meye girer. Ancak, sasirtici bir sekilde katilma degil yer degislirme tepkimesi — ben-
zende yer degistirme verir.

Yer degistirme

QHs + Br, ^V C 6 H,Br + HBt

Gozlenir

Katilma

C 6 H 6 + Br 2 *— * Cf,H 6 Br 2 + C 6 H fi Br 4 + C 6 H fi Br 6 Gozlenmez

Benzen bromla tepkimeye girdiginde sadece bir monobromobenzen olusur. Yani,
iirunler arasinda formiilii C 6 H 5 Br olan yalmzca bir bilesik vardir. Benzer sekilde ben-
zen klorlandiginda sadece bir monoklorobenzen elde edilir.

Bu gozlemler igin iki miimkiin acjklama getirilebilir. ilki, bu reaktiflere karsi alti
hidrojen atomundan sadece birisi etkindir. ikincisi, benzendeki alti hidrojen atomunun
tiimii ozdes oldugu icin bunlardan birinin bir siibstitiientle yer degistirmesi her zaman
aym uriinii verir. Daha sonra gorecegimiz gibi ikinci aciklama dogrudur.

>■ Asagida molekiil formiilii Cf,H 6 olan dort bilegik verilmistir. Bir hidrojen bir brom-
la yer degistirirse. bu bilesjklerden hangisi sadece bir tane mono-yer degistirme iiru-
nii verir?

(a) CH 3 C=C— C=CCH,

(b)

(c)

(d)

14.4 BENZENiN Kekule Yapisi

1865 yihnda yapi teorisini (Altboliim 1.3) ortaya atan Kekule, benzen* i§in gunumiiz-
de halen kullamlan ilk belirgin yapiyi onermistir (daha sonra da gorecegimiz gibi, biz.
Kekule'nin verdigi anlamdan farkh bir anlam verecegiz). Kekule, benzendeki karbon
atomlanmn halkada birbirlerini izleyen birli ve ikili baglarla bagh olarak yer aldigi ve
her bir karbon atomuna bir hidrojen atomunun bagli oldugu bir yapi ileri siirmiistiir. Bu

*1861'de Avusturyali kimyaci Johann Josef Loschmidt, benzen haLkasini daireli olarak go'stermis, ancak kar-
bon atomlarinm halkada gercek olarak nasrl diizenlendiklerini belirtmek icin bir giri§imde bulunmami§tir.

14.4 Benzenin Kekule Yapisi 625

yapi, karbon atomlanmn dott bag yaptigi ve benzendeki hidrojen atomlarmin tiimuniin
e^deger oldugu yapi teorisinin gereklerini saglamaktadir.

H

C C

H^C^H

vcya

H
Benzenin Kekule fonniilii

Ancak kisa bir siire sonra Kekule yapisi ile ilgili bir problem ortaya cikti. Kekule
yapisi iki farkli, 1 ,2-dibromobenzenin olmasi gerektigini onerir. Bu hayati bilesiklerin
(asagida) birinde brom iceren karbon atomlan bir birli bagla, digerinde ise bir ikili bag-
la aynlir. Ancak, §imdive kadar sadece bir tane 1 ,2-dibromobenzen bidunmu§tur.

ex ■ a"

^ Br ^"^ Br

Kekule, bu kar§i gikisi uygun bir sekilde aciklamak icin, benzenin (ve benzen tii-
revlerinin) bu iki seklinin bir denge halinde bulundugunu ve dengenin. bunlarm ayri
bilesikler seklinde aynlmasim onleyecek kadar yiiksek bir hizla olustugunu ileri siirdu.
Bundan dolayi bu iki 1 ,2-dibromobenzen cok hizh bir sekilde dengeye gelecekti ve bu
da kimyacilarin neden bu iki yapiyi ayri ayri elde edemedigini acikliyordu.

. Br ^\/Br

Br v B

Bu onerinin dogru olmadigim ve boyle bir dengenin var olmadigwi biliyoruz. Bu-
nunla birlikle, benzen yapisi icin Kekule formiilu ilerisi icin onemli bir adimdir ve pek
§ok pratik nedenle giiniimiizde halen kullamlmaktadir. Ancak anlamimn farkh oldugu-
nu biliyoruz.

Benzenin katilma yerine yer degistirme ile tepkimeye giime egilimi aromatiklik kav-
ramina yeni bir anlayis getirir. Bir bilesjgin aromatik olarak adlandinlmasi ic,in yiiksek
derecede doymamis olmasina karsin deneysel olarak katilma tepkimelerinden cok yer
degistirme tepkimeleri vermesi gerekir.

1900'den once kiinyacilar. aromatikligi saglayan yapi ozelliklerinden birisinin. hal-
kali bilesiklerin birbirini izleyen birli ve ikili baglara sahip olmasi gerekliligi oldugunu
kabul etmislerdi. O yillarda sadece benzen ve benzen tiirevleri (yani alti uyeli balkah
bilesikler) bilinen aromatik bilesikler oldugundan. kimyacilar. dogal olarak baska or-
nekler aradilar, siklooktatetraen bilesigi en yakin aday olarak goriildii.

Siklooktatetraen

191 1 yihnda. Richard Willstatter, siklooktatetreni sentezlemeyi ba§ardi. Bununla bir-
likte Willstatter, bu bilesigin tarn olarak benzene benzemedigini buldu. Siklooktatetra-

626 Boliim 14 / Aromatik Bilegikler

en bromla katilma tepkimesi veriyor, hizla hidrojen katiyor, potasyum permanganat 90-
zeltileriyle ytikseltgeniyordu ve bundan dolayi da a$ik bir gekilde aromatik olmadtgi an-
lasihyordu, Bu bulgular Willstatter'de buyiik bir hayal kmkligina sebep olmu§tu. Ancak,
bu bilesigin aromatik oldugunu kanitlayamayan bu sonuflar oldukga onemliydi. Sonu?
olarak, kimyacilarm, benzenin aromatikliginin kaynagini anlayabilmek igin 90k daha ay-
nntili arastirmalar yapmasi gerekiyordu.

14.5 Benzenjn Kararliligi

Benzenin Kekule yapisina dayanarak katilmaya ugramasim umarken, beklenmedik bir
sekilde yer degistirme tepkimesi verdigini gormtistiik. Benzen bir baska durumda da bek-
lenmeyen bir davrams sergiler: Kekule'nin onerdigi yapidan daha kararhdir. Bunun na-
sil oldugunu gormek iyin asagida verilen termokimyasal sonuglari goz onune alaltm.

Bir tek ikili bag i^eren alti iiyeli bir halka olan sikloheksen, kolayhkla hidrojenlene-
rek sikloheksana donusturiilebilir. Bu tepkimenin AH degeri Qlgiildiigiinde -120 kJ mol -1
oldugu bulunmu^tur; bu deger, siibstittie alkenler i^in bulunan degerlere 90k yakindir.

+ H,

Pt

A//° = -120kJmol"

Sikloheksen Sikloheksan

1,3-Sikloheksadien hidrojenlendiginde yaklasik iki kat fazla lsinin a9iga fikmasi ge-
rekir ki bu durumda AH° yakla§ik -240 kJ mol _l 'e egit olmabdrr. Boyle bir deney ya-
pildiginda ise sonu9 AH° = -232 kJ mol"''dir. Bu sonu9 hesapladigimiz degere 90k
yakmdir ve fark, konjuge ikili baglarm izole (aynk) ikili baglardan daha kararh oldugu
ger9eginin dikkate ahnmasiyla a9iklanabilir (Altboliim 13.8).

Hesaplanan

PL

+ 2 H,

1,3-Sikloheksadien

Sekil 14.1 Sikloheksan, 1,3-siklo-
heksadien, 1,3,5-sikloheksatrien
(hayali) ve benzenin bagil kararh-
liklari.

Sikloheksan

AH° = (2 x

Gozlenen

AH = -232 kJ mol

+ 3H 2

120)= -240kJmol-

+ 2H,

+ H„

Benzen + 3 H 2

Rezonans

(kararhhk)

enerjisi = 152 kJ

moT 1

&H° = -360
kJ mol" 1

AH = -232
kJ mol -1

iff =-120
kl mol" 1

AH = -208
kJ mat 1

Sikloheksan

14.6 Benzenin Yapisiyla ilgili Modern Teoriler 627

Bu diisiinceyi genisjeterek benzeni basitce 1,3,5-sikloheksatrien olarak diisuniirsek,
bu bilesigin hidrojenlenmesinden yaklasik 350 kJ mol _l enerjinin afiga ^lkmasim bek-
leriz. Bu deney ge^eklestirildiginde ise sonu9 sasirtici bi9imde farkhdir. Tepkime ek-
sotenTiiktir fakat sadece 208 kJ mol -1 isi a^iga cikar.

+ 3H,

Pi

Hesaplanan

A//° = (3 X -120)= -360 kJ mol"'

Gozlenen AH° = -208 kJ mo|-'

Fark

152 kJ mol-

Benzen Sikloheksan

Sonuflar §ekil 14.2'deki gibi gosterildiginde benzenin hesapladigimiz degere gore
olmasi gerekenden 50k daha kararh oldugu a^ikca goriiliir. Hayali olarak var saydigi-
miz 1,3,5-sikloheksatrienden 152 kJ mol" 1 daha kararhdir. Ger^ekte a§iga gikan ve Ke-
kule yapisina dayanarak hesaplanan isi miktarlan arasindaki farka bilesigin rezonans
enerjisi denir.

14.6 Benzenin Yapisiyla IlgIlI Modern Teorjler

1920'lerde kuanturn mekaniginin geli§imine kadar benzenin olagan di§i davranisj ve ka-
rarlihgi anla|ilamamistir. Kuanturn mekanigi, daha once gordiigiimtiz gibi, molekiiller-
deki baglann a9iktanmasmi iki yolla yapar: rezonans teorisi ve molekiiler orbital teorisi.
§imdi bunlann her ikisinin de benzene uygulam§ma bakalim.

I4.6A Benzenin Yapismtn Rezonansla A;iklanmasi

Rezonans teorisi (Altboliimler 1.8 ve 13.5), bir molekiil iq'm sadece elektronlarmm ko-
nwnlarmm farkli oldugu iki veya daha fazla Lewis yapisi yazilabildiginde, bu yapila-
nn hie birisinin bilesigin kimyasal ve fiziksel ozellikleri ile tam bir uyum icerisinde
olmadigi esasina dayamr. Eger bunu kabul edersek, benzen i9in olan iki Kekule yapisi-
mn (I ve II) dogasim anlayabiliriz. Iki Kekule yapisi sadece elektronlarmm konumlan
bakimmdan farkhdir. Bu yiizden, I ve II yapilan, Kekule'nin onerdigi gibi dengedeki
iki farkli molekulii temsil etmezler. Oysa bu yapilar, klasik degerlik teorisi kurallarina
gore molekiiler formiiliin kisitlamalan iginde benzen icin ulasabilecegiz en yakin yapi-
lardn ve alti hidrojen atomu da kimyasal olarak esdegerdir. Kekule yapilan ile ilgili so-
run, bu yapilann Lewis yapilan olmasi ve Lewis yapilanmn da elektronlari yerlesik olarak
gostermesidir. (Halbuki daha sonra gorecegimiz gibi, benzendeki elektronlar yerle§ik
degil dagilmistir.) Rezonans teorisi bize bu tur zoriuklarla karsilastigimizda ne yaptna-
miz gerektigini ve giki| yolunu gcisterir. Rezonans teorisi aynca bize, benzenin gercek
molekiil yapisim gostermek i^in yapiya katkida bulunan I ve II rezonans yapilanm kul-
lanmamizi belirtir. I ve II yapilan, aralanna cift bash bir ok konularak birle§tirilmeli
araya iki ayri ok konulmamahdir (iki ayn ok, kimyasal dengenrn belirtilmesi icin kul-
lanilan bir semboldiir). Tekrar vurgularsak I ve II yapilan denge halinde degildir. On-
lar, gergek molekLillerin yapilan da degildir; degerlik teorisinin basit kurallanyla
ula§abilecegimiz en yakin yapilardir, fakat gercek molekiilii bir melez olarak dtisunme-
mize 90k yardimci olacaklardir.

I II

Yapilara daha dikkatli bakalim. Yapi I'deki butiin birli baglar yapi H'deki ikili bag-
lardir. I ve II yapilanm kanjtinrsak yani, onlann bir melezini olus,turursak zaman

Benzende Rezonans

628 Boliim 14/ Aromatik Bile§ikler

H H

\ /

C C^^ijo"

C — -c 120 °

/ 1.39A \

H H

§ekii 14.2 Benzendeki
bag acilan ve bag ti/.im-
luklan. (Yalnizca a bagla-
n gosterilmiijtir.)

benzendeki karbon-karbon baglari ne birli ne de ikili bag olacaktir. Bag dereceleri bir-
li bag ile ikili bag arasmdadir. Bu sonuc, deneysel olarak buldugumuzla lam olarak ay-
a nidir. Spektroskopik blcuniler. benzen molekuliiniin diizlemsel ve biitiin karbon-karbon
baglannin e§il uzunlukta oldugunu gostermigtir. Aynca benzendeki karbon-karbon ba-
gi uzunlugu (§ekil 14.2) 1 .39 A'dur ve bu deger sp 2 melezlesmis, atomlardaki karbon-kar-
bon birli baglari icin olan degerle (1,47 A) (bkz Qizelge 13.1) karbon-karbon ikili baglari
icin bulunan deger (1,33 A) arasmdadir.

Melez yapi, diizgiin altigen icine bir daire cizilerek gosterilir ve bu yeni formiil (III)
benzen icin giiniimiizde en 90k kullanilan formiil diir. Ancak, elektronlarin goz bniine
alinmasinm gerekli oldugu durumlar vardir ve bu amacla Kekule yapilanndan herhan-
gi birini kullanabiliriz. Kekule fonniiliinde elektronlar gayet acik olarak secilirken bir
daire veya dairenin bir kismi ile gosterilen elektronlarin sayilan belirsizdir. Benzenin
formiilundeki daire alti elektronun benzen halkasindaki alti karbon atomu uzerinde da-
gildigim gdsterir. Diger aromatik sistemlerde ise daire, altidan farkh sayida elektronun
halkada dagildigtni gostcrcbilir.

Problem 14.2 >■ Benzen 1.3,5-sikloheksatrien olsaydi. karbon-karbon baglan. a§agidaki yapilarda
belirtildigi gibi doniisiimlii olarak bir uzun bir kisa olurdu. Bununla birlikie, bu ya-
pilari rezonans yapilan olarak dii§iinmek (ya da bunlan iki ba§li okla birle§tirmek)
rezonans teorisinin temel ilkelerine aykindir. Aciklayimz.

Rezonans teorisi (Altbbliim 13.5) aynca, bir molekul icin e§deger rezonans yapilar
yazilabildigi durumlarda molekuliin (veya melezin). ayn ayri rezonans yapilann
(var olsalardi) her birinden cok daha kararli oldugunu bclirtir. Rezonans teorisi, hayali

§ekil 1 4.3 Benzende stilize edilmi§ p orbi-
talleri. Orbital ortiismesi, loblar arasindaki
kirmizi noktalarla gosterilmigtir.

C H

14.6 Benzenin Yapisiyla ilgili Modern Teoriler 629

,-V4'

Kar§itba|layici

MO'ler
— Vs

Alti izole/? orbitali
(alti elektronlu)

Atomlk orbitaller

1 1

¥ 3

Baglayici
MO'ler

§ekil 14.4 Alti p orbitalinin (her bin benzendeki farkli karbondan) alti n molektil orbi-
talini olusturmak if in nasil birlestigi. Molekiiler orbitallerden iiciiniin enerjisi izole p orbi-
tallerinin enerjisinden daha diisiiktiir; bunlar baglayici molekiiler orbitallerdir.Molekii-
ler orbitallerden iiciiniin enerjisi izole p orbitallerinin enerjisinden daha yiiksektir; bunlar
karsitbaglayici molekiiler orbitallerdir. *F 2 ve ^3 orbitalleri aym enerjilidir ve bunlar de-
jenere (yozlasnus) olarak adlandirihr. Aym durum H' 4 ve f 5 orbitalleri icin de gegerlidir.

olarak varoldugu kabul edilen 1,3,5-sikloheksatrien ile karsdastinldiginda benzenin da-
ha fazla kararli olmasmi acjklar. Bu nedenle, benzen ile birlikte anilan bu fazladan ka-
rarldiga rezonans enerjisi denir.

t

I4.6B Benzenin Yapisimn Molekiiler Orbital Teorisiyle A^iklanmasi

Benzen lialkasuidaki karbon alomlannin bag acilanmn 120° olmasi, karbon atomlannin
sp- meleziesmis oldugunu belirtir. Bu dii§unceyi kabul edersek, ve §ekil 14.3'te goste-
rildigi gibi sp 1 karbon atomlanndan alti Liyeli diizlemsel bir halka olu§lurursak, benze-
nin ba§ka bir sekli ortaya cikmaya ba§lar. Karbon karbon bag uzunluklannin tamami
1,39 A oldugundan/? orbitalleri, etkili bir jekilde 6rtu§mek icin gercekten yeterince ya-
kinlardir (kirmizi kesikli cizgilerle gosterihni§tir). /; Orbitalleri turn halka etrafinda e§-
deger bigimde ortii^urler.

Molekiiler orbital teorisine gore, ortii§en alti p orbitali alti it molekiiler orbitali ta-
kimini olusturmak iizere birle§ir, Aynca molekiiler orbital teorisi, it molekiiler orbital-
lerinin bagil enerjilerini hesaplamamiza da imkan saglar. Bu hesaplamalartartismamizin
disindadir fakat bu enerji seviyeleri Sekil 14,4'te gristerilmistir.

Bir molekiiler orbital, gordiigumuz gibi, spinleri zit iki elektron barmdirabilir. Bu
yiizden, benzenin lemel halinin elektronik yapisi, Sekil 14.4'te gosterildigi gibi, en dii-
siik enerji seviyesine sahip olandan basjayarak ir molekiiler orbitallerine alti elektron
eklenerek elde edilir. Benzende biitiin baglayici orbitallerin dolu olduguna. elektronla-
rm tamamimn spinlerinin e§le§mi§ olduguna ve karsitbaglayici orbitallerde elektron bu-
lunmadigina dikkat ediniz. Bundan dolayi, benzenin, dagilmis tt elektronlannin bag
yapmaya karp kapah bir kahuguimn oldugu soylenir. Bu kapali baglayici kabuk, kis-
men, benzenin kararli hgmdan sorumludur.

Benzenin molekiiler orbitallerini inceledikten sonra, gimdi, benzen ifin kuantum me-
kanigi ilkeleriyle hesaplamnis van der Waals yiizeyinin elektrostatik potansiyel harita-
sina bir goz atmak yararh olacaktu - (§ekil 14.5). Bu gosterimin, benzenin irelektronlannin
yerlesik olmadigi hakkindaki bildiklerimizle uyumlu oldugunu, ancak. benzendeki kar-
bon halkasintn iist ve ait yiizeyi (g6sterilmemi§) c,evresinde e§it olarak dagitildigini go-
rebiliriz.

Son zamanlarda bulunan kristal benzenin, benzen halkalan arasinda, iistte ve altta
dizilen benzen molekullerinin kismen negatif yiizeyiyle bir digerinin kismen pozitif dis
sininni birlestirecek sekilde dikey etkilesimler icerdiginin aciklanmasi ilgi cekicidir.

Benzenin molekiiler orbi-
talleri

§ekil 14.5 Benzenin

elektrostatik potansiyel
haritasi.

630 Boliim 14 / Aromatik Bile§ikler

14.7 hockel kurali: (4/1 + 2) 7t
Elektron Kurali

1931 Yilmda Alman Fizikcisi Eric Hiickel, §imdi aciklayacagimiz teoriye dayanan ma-
tematiksel hesaplamalar yapmistir. Hiickel kurali, benzende oldugu gibi her atomu bir
p orbitaline sahip olan bir diizlemsel halka iceren bile§iklerle ilgilidir. Hiickel'in he-
saplamalari (An + 2) sayida (n - 0,1,2,3, . . . , vb) 77 elektronu iceren (yani 2,6,10,14, .
. . , vb sayida trelektronu olan) diizlem yapidaki tek halkali bilesjklerin benzen gibi ka-
pab dagdmis elektron kabuguna sahip olduklanni ve bunlartn onemli ol^ude rezonans
enerjilerinin olmasi gerektigini goslermistir. Baska bir deyi§Ie, 2,6,10,14, . . . , dagil-
mis it elektronuna sahip diizlem yapidaki tek halkali bilesjkler aromatiktir.

Hiickel hesaplamalan konumuzun di§inda olmasina ragmen, tek halkali konjuge sis-
temlerin 77 molekiiler orbitallerinin bagil enerjilerinin bir seklini elde edebiliriz. Bash
olarak. bir dairenin icerisine, cokgenin bir kosesi aha gelecek sekilde, ele ahnan bile-
sigin halkastna karstlik gelen dihgUn bir gokgen giieriz. Qokgenin kosclerinin daire-
ye degdigi noktalar sistemin 77 molekiiler orbitallerinin enerji seviyelerine karsilik
gelir. Bu yontem, benzen icin (§ekil 14.6, a§agida), daha once Sekil I4.4'te gordiigii-
miiz kuanfum mekanigi hesaplamalanna dayali olarak bulunan enerji seviyeleri ile ay-
m sonucu verir.

— _ 1 Karsjtbagiayicuiofbitallei

(Bagyapmayan rcorbitalleri)

Baglayici k orbitallari

§ekil 14.7 Siklooktatetra-
en diizlemsel olsaydi sahip
olmasi gereken 7rorbitalleri
boyle olurdu. Benzenin ak-
sine bu molekiiliin iki bag
yapmayan orbitale sahip ol-
duguna ve bu bilegigin sekiz
elektronu oldugundan iki
bag yapmayan orbitalin her
birinde ciftlesmemi§ birer
elektron bulunduguna dik-
kat ediniz. Boyle bir siste-
min aromatik olmasi
beklenmez.

Daire iginde
gokgen

O'lerin enerji
seviyeleri

n Orbital tlirii

Sel<il I 4.6 Benzendeki tt molekiiler orbitallerinin bagil enerjilerinin tiiretilmesinde gok-
gen ve daire yontemi. Dairenin ortasindaki yatay eizgi baglayici nrbitalleri karsitbaglayici
orbitallerden ayirir. Bu cjzgide bir orbital varsa bag yapmayan orbitaldir. Bu yontem C. A.
Coulson Oksford Dniversitesi) tarafindan gelistiiilmisdr.

Simdi siklooktatetraenin neden aromatik olmadigini anlayabiliriz. Siklooktatetraenin
toplam 8 77 elektronu vardir. Sekiz, bir Hiickel sayisi degildir; An sayisidu, An +2 sa-
yisi degildir. Qokgen ve daire yontemini kullanarak (Sekil 14.7) siklooktaletraen icin §u
sonuclan bulabiliriz: Siklooktatetraen diizlemsel olsaydi, benzeninkine benzeyen kapa-
h bir 7T elektron kabuguna sahip olamayacak, bag yapmayan iki orbitalin her birinde bi-
rer cililesmemis, elektron bulunacakti. Ciftle§memis. elektronu olan molekiiler (radikaller)
"alisilmamis kararhliga" sahip degildir: bunlar oldukca etkindirler ve kararsizdirlar. Bu
nedenle, siklooktatetraenin, diizlem seklinin benzene lamamen benzemesi ve aromatik
olmasi miimkiin degildir.

Siklooktatetraen diizlemsel hale gelerek kararhlik kazanamayacagindan, a§agida gos-
terilen ttip seklini alir. (Altbolum l4.7D'de siklooktatetraenin diizlemsel hale geldigin-
de gercekten kararhligmi kaybettigini gorecegiz.)

Siklooktatetraenin baglannin birer atlayarak kisa ve uzun oldugu bilinmektedir. X-
lsini cahsmalan bu baglann 1,48 ve 1,34 A oldugunu giistermistir.

I4.7A Anulenler

Anulen adi, halkada birer atlayarak birli ve ikili baglar ta§iyan tek halkali bilesikler icin
genel bir isim olarak bnerilmistir. Bir anulenin halka biiyiiklugii parantez icindeki bir

14.7 Hiickel Kurah: (4n + 2) ir Elektron Kurah 631

sayiyla belirtilir. Buna gore benzen bir [6]anulen, siklooktatetraen ise [8]anulendir. Hiic-
kel kurah (An + 2) w elektronlu ve karbon isteletinin duzlemsel yapida oldugu anulen-
lerin aromatik oldugunu soyler.

Benzen

([6]anu[en)

Siklooktatetraen
([SJanulen)

1960'dan once Hiickel'in tahminlerini kontrol etmek icin kullamlan anulenler yal-
mzca benzen ve siklooktatetraendi. 1960'lara gelindiginde, biiyiik cogunlugu F. Sond-
heimer tarafindan olmak iizere pek 50k buyuk h alkali anulen sentezlendi ve boylece
Hiickel kurah da dogrulandi.

Ornek olarak [14], [16], [18], [20], [22] ve [24]anulenleri ele alahm. Bunlar arasin-
da Hiickel kuralmm ongordiXgu gibi, [14], [18] ve [22]anulenlerin (sirasiyla n - 3,4,5
oldugunda An + 2) aromatik oldugu bulunmustur. [16]anulen ve [24]anulen aromatik
degildir. Bunlar An + 2 bile^ikleri degil An bile§ikleridir.

1 141 Aiiiilt-n
(aromatik)

[16]Anulen
(aromatik degil)

[lS]Anulen
(aromatik)

[10] ve [12]anulen ornekleri de sentezlenmi§tir ve hicbiri aromatik degildir.
[12]Anulenlerin 12 7relektronu oldugundan aromatik olmalarim bekleyemeyiz, bunlar
Hiickel kurahna uymazlar. Elektron sayilanna gore a§agidaki [10]anulenlerin aromatik
olmalan beklenir ancak halkalan diizlemsel degildir.

4 5 6

llOJAnulenler
Diizlemsel olmadiklarmdan higbiri aromatik degildir.

[10]Anulenin (4) iki trans ikili bag) vardir. Bag acilari yakla§ik 120°'dir, bu neden-
le hissedilebilinir bir aci gerginligi yoktur. Ancak. halkanin karbon atomlanmn, halka-
nin merkezindeki iki hidrojen atomunun birbirini itmesi nedeniyle duzlemsel hale
gelmeleri onlenir. Halka duzlemsel olmadigindan, karbon atomlannin p orbitalleri pa-
ralel degildir ve bu yuzden bir aromatik sistemin tt molekiiler orbitallerini olusturmak
icin halkanin etrafinda etkili bir §ekilde 6rtii§emezler.

Biitiin ikili baglan cis konumda olan [10]anulen (5) duzlemsel olsaydi ic bag acila-
ri 144° olacagindan kaydedeger bir aci gerginligi olacakti. Bunun sonucunda, bu izo-
merin aromatik olmasiyla kazanacagt kararhhk, artan aci gerginliginin kararsiz kihci
etkisinden daha fazla olmayacakti. Benzer bir problem, ikili baglanndan birisi trans olan

^

Bu isimler cogu kez 10 veya
daha fazla karbon atomlu
konjuge halkalar icin kulla-
mlir, ancak benzen ve siklo-
oktatetraen icin nadiren
kullanihr.

[18]Anulen

632 Boliim 14 / Aromatik Bilegikler

flO]anulen (6) izomerinde de goriiliir. Bu yapi diizlemsel olsaydi 90k biiyiik bir a§3 ger-
ginligi ortaya gikardi. Bu da aromatik olusu engeller.

Uzun yillardan beri pek 90k basansiz giri§imden sonra 1965 ydinda [4]anulen (ve-
ya siklobiitadien), Teksas Universitesi nden (Austin) R. Pettit ve cahjma grubu tarafm-
dan sentezlendi. Siklobiitadien bir4n molekiiliidur. 4» + 2molekulii degildir. Beklendigi
gibi oldukca kararsiz bir bilejiktir ve aromatik degildir.

D

Siklobiitadien
veya [4]anulen
(aromatik degil)

Problem 14.3 ► Siklobutadienin Trmolekiiler orbitallerini tasarlamak i§in eokgen ve daire yontemi-
ni kullamniz ve buna dayanarak onun nifin aromatik olmasim beklemezsiniz, a9ik-
layimz.

14.76 NMR Spektroskopisi. Aromatik Bile§iklerde
Elektron Dagilimimn Kamti

Benzenin 'H NMR spektrumu 8 7,27'de yanlmamis tek bir sinyal iferir. Yalmzca ya-
nlmamts. bir tek sinyalin goriilmesi benzendeki biitiin hidrojen atomlannin e§deger ol-
dugunun baska bir kamtidir. Sinyalin bu kadar dii§uk manyetik alan siddetinde 9ikmasi
benzendeki tt elektronlannin yerle§ik olmadigim. dagildigini kabul etmemizi gerekti-
ren bir sonugtur.

Altboliim 9.5 'te C — H baglanmn u elektronlannin dola§tminin, NMR spektromet-
resinde alkan protonlanna uygulanan manyetik alana karsj bir perdeleme olusturdugu
ve bunun sonucu olarak da bu protonlann daha yiiksek manyetik olan kuvvetinde so-
gurma yaptigini ogrenmis,tik. S, imdi ise, benzen protonlannin daha dti§iik alan §iddetin-
de sogurma yapmalannm sebebini, benzenin tt elektronlannin hatha boyunca
danmelerinden kaynaklanan perdelemetne etkisine dayandirarak a^iklayacagiz. Daha son-
ra gorecegimiz gibi, bu aciklama it elektronlannin dagilmis olmasim gerektirir,

Benzen molekiilleri NMR speklrometresinin giiclii manyetik alamna yerle§tirildigin-
de elektronlar Sekil 14.8'de gosterildigi yonde dola§im yaparak bir haiku akiini olus,-

•lnduklenmi| manyetik alan
Sekil 14.8 Benzenin tt elektron-
lannin induklenmis manyetik ala-

ni benzen protonlanni perdelemez. ,-— £-• -«. fc " k > / Induklenmi? alan tarafindan

protonun perdelenmemesi

tc Elektronlarm doiasimi

Perdeleineme, protonlann bulun-

dugu konumdaki indiiklenmi§

manyetik alanm uygulanan man- \^ '• f f f \'^f^ <halka akimi)

yetik alanla aym yonde olmasin- ,, .

J J Uygulanan

dan kaynaklamr. manyetik '

alan B Q

14.7 Hlickel Kurali: (An + 2)n Elektron Kurali 633

tururlar. (Fizik cali§mi§saniz, elektronlann nicin bu yolda dolasim yaptiklanm anlaya-
caksiniz.) Bu irelektronlannin halka boyunca donmesi indiiklenmis. bir manyetik alan
yaratir. Bu alan, benzen piototilarmin bulimduktan konuma uygulanan manyetik alam
kuvvetiendirir ve bu kuvvetlendirme, protonlarin kuvvetle perdelenmemesine neden olur.
"Perdelememe" ile protonlarin iki alanin toplamim hissettiklerini belirtmek istiyoruz ve
bundan dolayi uygulanan manyetik alan kuvveti. indiiklenmis alanin yoklugunda gerek-
li oldugu kadar yuksek olmayaeaktir. Yer!e§ik olmayan, dagtlmi§ irelektronlannin olus-
turdugu halka akrmina dayandirdigimiz bu kuvvetli perdelememe aromatik protonlarin
neden cok diisiik manyetik alan siddetinde sogurma yaptiklanm aciklar.

Halka akimindan kaynaklanan di§ protonlarin perdelenmeme etkisi, aromatik halka-
lardaki tt elektronlannm dagihmi icin en iyi fiziksel kanitlardan biridir. Aslinda dii§iik
alan siddetindeki proton sogurmasi cogu zaman, yeni sentezlenmis olan konjuge halka-
h bilesiklerin aromatikligi icin bir kriter olarak kullamhr.

Ancak, biitiin aromatik protonlar dti§uk alan jiddetinde sogurma yapmazlar. Halka
merkezinde (it elektron boslugunda) hidrojeni olan biiyiik halkah aromatik bilesiklerin
icteki protonlan beklenmedik sekilde yuksek alan siddetinde sogurma yaparlar. ciinkii
bunlar, halkanm merkezindeki zit indiiklenmis manyetik alan tarafindan oldukga fazla
perdelenirler (Sekil 14.8). Buna bir ornek [18|anulendir (§eki1 14.9). [l8]Anulenin ic-
teki protonlan TMS sinyalinin yukansinda, oldukca yuksek alanda. 8 -3,0"da sogurma
yaparlarken distaki protonlar cok diisiik alanda, 5 9,3'te sogurma yaparlar. ll8]Anule-
nin (4n + 2) tt elektronunun oldugunu goz oniine alarak bu sonucun, aromatiklik igin
bir kriter olan tt elektronlarinin dagilmasimn kaniti icin oldukca onemli bir destek ol-
dugunu soyleyebiliriz. Bu ornek Hiickel kuraltntn tahmin giictinu de gosterir.

§ekil 14.9 f!8]Anulen. igteki
protonlar (kirmm) oldukca
fazla peidcli'iimislir ve 5
-3,0'da sogurma yaparlar.
Distaki protonlar (mavi) ise
oldukca fazla perdelenmemi§-
lerdir ve 6 9,3'te sogurma ya-
parlar.

I4.7C Aromatik iyonlar

§u ana kadar tartisltgtmiz notr molekiillere ek olarak, bir pozitif ya da bir negatif yiik
tasiyan cok sayida tek halkah tiir vardtr. Bu iyonlardan bazilari aromatik olduklari sek-
linde onerilmelerine yol acan beklenmedik kararlilik gosterirler. Hiickel kurali bu iyon-
larin bzelliklerinin belirlenmesinde de yararlidrr. §imdi iki ornegi inceleyecegiz:
siklopentadienil anyonu ve sLkloheptarienil katyonu.

Siklopentadien aromatik degildir ancak bir hidrokarbon icin beklenmeyen oiciide asi-
diktir. (Siklopenladienin pK a 'si 1 6, sikloheptatrienin ise. aksine, pK a '&i 36'dir.) Bu asil-
liginden dolayi, siklopentadien orta kuvvelleki bir bazla etkilestirilerek anyonuna
doniistiiriilebilir. Aynca, siklopentadienil anyonu umulmadik oiciide kararlidir ve NMR
spektrumu, siklopentadienil anyonundaki bes hidrojen atomunun tamaminin e§deger ol-
dugunu ve diisiik alanda sogurma yaptiklanm gosterir.

n k ,. r\

kuvveTlh

baz
H H

Siklopentadien Siklopentadienil anyonu

Siklopentadienin orbital yapisi (§ekil 14.10) siklopenladienin kendisinin nicin aro-
matik olmadigini gostermektedir. tt Elektronlarinin saytsinin uygun olmamasi yauinda,
p orbitali olmayan sp 1 nrelezlesmesi yapmis bir — CH 2 — grubunun araya girmesi ne-
deniyle tt eleklronlan halkanin tamamina dagilamaz.

Diger taraftan. — CH 2 — karbon alomu bir proton kaybettikten sonra sp 1 melezles-
mis hale gelirse (§ekil 14.10) geride kalan iki elektron, heniiz olusan yeni p orbitalini
isgal edebilir. Bundan baska, bu yeni/j orbitali yanlannda bufunan diger/? orbitalleriy-

634 Boliim 14 / Aromatik Bile^ikler

§ekil 14.10 Siklopentadi
en ve siklopentadienil an-

% Dii l ji stilize edilmis p

orbitalleri.

veya

Siklopentadien

Siklopentadienil anyonu

le Qrtiisebilir ve boylece alti dagilmi§ w elektronuna sahip bir halkaya doniistir. Elekt-
ronlar dagildigindan, hidrojen atomlannin tumii esdegerdir ve bu durum NMR spekt-
roskopisinden elde edilen verilerle uyumludur. Siklopentadienil anyonunun hesaplanmis
elektrostatik potonsiyel haritasi (§ekil 14.1 1) negatif yiiktin halka icine simetrik dagih-
sini ve halka yapistnm toplam simetrisini gosterrnektedir.

Alti, Hiickel rakamidir {An + 2, burada n = Tdir) ve siklopentadienil anyonu ger-
cekte bir aromatik anyondur. Siklopentadien in beklenmedik olgiideki asitligi anyonu-
nun 50k kararli olmasindan ileri gelir.

Problem 14.4 >

§ekil 14.1 I Siklopentadi-
enil anyonunun elektrosta-
tik potansiyel haritasi.
Siiphi'si/. iyonun her yeri
negatif yiikludur, ancak
daha fazla negatif potansi-
yele sahip yerler kirimizi,
daha az negatif potansiyele
sahip yerler mavi ile gbste-
rilmistir. En list ve en alt
yiizlerin (sekilde gorulmii-
yor) merkezlerindeki nega-
tif potansiyel yogunlugu,
iyondaki fazladan olan
elektronun aromatik 77
elektron sistemi i^inde ol-
dugunu gosterir.

(a) Daire i^erisine diizgiin be§gen cizerek siklopentadienil sisteminin 7rmolekiil or-
bitallerini gosteriniz ve siklopentadienil anyonunun nicin aromatik oldugunu a£ik-
layiniz. (b) Siklopentadienil katyonu icin elektron dagihmi nasil olmahdir? (c) Bu
katyon sizce aromatik midir? Cevabmizt aciklaymiz. (d) Huckel kuralmi esas aldi-
ginizda siklopentadienil katyonunun aromatik olmasim bekler misiniz?

Sikloheptatrien (§ekil 14.12) (yaygin adi tropilidendir) 6 77 elektronuna sahiptir an-
cak sikloheptatriende kullarulabilir p orbitalleri olmayan — CH 2 — grubunun varhgi do-
layisiyla 6 7relektronu halka boyunca tamamen dagilamaz (§ekil 14.12).

Sikloheptatrien, hidriir iyonu uzaklasnrabilen bir reaktifle tepkimeye sokuldugunda,
sikloheptatrienil katyonuna donustir. Sikloheptatrienden hidriir iyonu kaybi beklenme-
dik sekilde kolayca ger^eklesir ve olusan sikloheptatirienil katyonu olaganiistii kararh-
dir. Sikloheptatrien katyonunun NMR spektrumu, yapisinda bulunan yedi hidrojenin de
ozdes oldugunu gosterir. §ekil 14.12'yi iyi inceledigimizde bu durumu kolayca acikla-
yabiliriz.

H H
Sikloheptatrien

Sikloheptatrienil katyonu
(tropiliyutn iyonu)

Sikloheptatrienin — CH 2 — grubundan bir hidriir iyonu uzakla§tmldiginda bo§ bir p
orbitali olusur ve bu karbon atomu sp 1 melezlesmis hale gelir. Olusan katyon alti dagil-
mis 7relektronu iceren yedi ortiismiis p orbitaline sahiptir. Sikloheptatrienil katyonu bun-
dan dolayi bir aromatik katyondur ve hidrojenlerinin tamami esdegerdir; bu da yine
deneysel olarak bulunanla aymdrr.

14.7 Hiickel Kurah: (An + 2) ji Elektron Kurali 635

Sikloheptatrien

§ekil I 4. 1 2 Sikloheptatrien ve sikloheptatrienil (tropiliyum) katyonunun stilize edilmis p
orbitalleri.

Sikloheptatrienil (tropiliyum) katyonunun hesaplanan elektrostatik potansiyel hari-
tasi, bu iyonun simetrisini de gosterir. Aromatik sistemdeki it elektron larinin elektros-
tatik potansiyeli kirmiziyla gosterilmistir ve karbon iskeletinin en list yiizeyi ( ve sekilde
goriilmeyen en alt yiizeyi) etrafinda dagdmistir. Iyonun tamami pozitif yiikludiir ve en
fazla pozitif ytik tasiyan kisim iyonun cevresi etrafinda mavi renkle gosterilmis olan ki-
sirndir.

§ekil 1 4. 1 3 Tropiliyum
katyonunun elektrostatik
potansiyel haritasi. Iyon
her yerinde pozitif yiik ta-
sir ancak halkamn en list
ve en alt yiiziinde (sekilde
gdriilmiiyor) bagd olarak
daha fazla negatif elekros-
tatik potonsiyel vardir. Bu
bolgelerde elektronlar aro-
matik halkamn Trsistemine
olusiuriirlar.

(a) Sikloheptatrien katyonunun 7T molekiiler orbitallerinin bagil enerjilerini §ekille -< Problem 14.5
gostermek icin cokgen ve daire yontemini kullanmiz ve nicin aromatik oldugunu
aciklaytmz. (b) it Molekiiler orbitallerinin elektron dagilimini esas aldigmizda, sik-
loheptatrienil anyonunun aromatik olmasim bekler misiniz? (c) Hiickel kurahni esas
aldigmizda sikloheptatrienil anyonu aromatik midir?

1,3,5-Sikloheptatrien (sayfa 634), 1,3,5-heptatrienden daha az asidiktir. Bu deney- < Problem 14.6

sel gozlemin, onceki problemdeki (b) ve (c) siklarmdaki cevaplarimzi destekledigi-
ni nasil aciklarsimz?

1,3,5-Sikloheptatrien CC1 4 icinde 0°C'da, bir esdeger mol bromla tepkimeye girdi- < Problem 14.7
ginde 1 ,6 katilmasi verir. (a) Olu^an iirunun yapisini yazimz (b) Meydana gelen 1,6
katilma iiriinii isitildiginda HBr kaybederek molekul formiilii C 7 H 7 Br olan tropili-
yum bromuru olustumr. Tropiliyum bromiir polar olmayan cdziiculerde coziinmez-
ken suda coziinur ve erime noktasi oldukca yiiksektir (en 203 C C). Bu bilesigin sulu
cozeltisi giimu§ nitratla etkile§tirildiginde AgBr coker. Bu deneysel sonuclar tropi-
liyum bromiirun baglanma tiirii hakkinda neyi belirtir?

I4.7D Aromatik, Antiaromatik ve Aromatik Olmayan
(nonaromatik) Bilefikfer

Bir bilesjgin aromatik oldugunu soyledigimizde ne ifade etmi§ oluruz? Bu bilesjgin it
elektronlanmn tiim halka boyunca dagildigim boylece it elektron lannin bu dagihmiyla
kararh kihndigmi belirtmis oluruz.

636 Boliim 14 / Aromatik Bile§ikler

Halkali bir sistemin 77 elektronlannin dagilip dagilmadigim anlamanin en iyi yolu
NMR spektrumuna bakmaktir. NMR spektroskopisiyle 77 elektronlannin delokalize olup
olmadigi kolayca anla§ilir.

Bir bile§igin Trelektronlan dagilimtyla kararli oldugunu soylememiz neyi ifade eder?
Bu konuda daha once, benzenin hidrojenlenme isisini, hayali 1 .3,5-sikloheksatrienin hid-
rojenleme lsisiyla kar^ilajtirdigimizda bilgi sahibi olmugluk. 77 Eleklronlan delokalize
olan benzenin 1,3,5-sikloheksatrienden (Trelektronlan delokalize olmayan model) 90k
daha kararli oldugunu gormiistuk. Bu iki bile§ik arasindaki enerji farkini rezonans ener-
jisi (delokalizasyon enerjisi) veya kararhhk enerjisi olarak adlandirmi§tik.

Diger aromatik bilesjklerden ayni kar§ila§tirmayi yapabilmek icin uygun modeller
secmemiz gereklidir. Bu modeller nasil olmahdir?

Onerilerden bir tanesi, halkali sistemin 77 elektronlannin enerjisini ayni bilesjge kar-
sjlik olan acik zincirli bilesjgin tt elektronlannin enerjisiyle kar§ila§tirmaktir. Bu yak-
la§im sadece anulenler icin degil, aromalik katyon ve anyonlar icin de bir model
olustadugu icin oldukca yararlidir. (Halkali sistem gergin yapida oldugunda siiphesiz
diizeltme yapilmasi gerekir.)

Bu yaklasim kullamldiginda halkali bilesikle ayni sayida tt eleklronlan iceren kar-
51 Ilk gelen acik zincirli bile§ik alinir. Bu bilegigin uq karbon atomlanndan iki hidrojen
atomu cikararak halkali bilesjige ula§ildigmi kabul ederiz. Eger halkali yapi. karsjlik ge-
len halkali olmayan, acik zincirli yapidan daha as. tt elektron enerjisine sahipse halka
aromatik, eger aym tt elektron enerjisine sahipse aromatik degildir (nonaromatik). Eger
halka daha fa zi a tt elektron enerjisine sahipse halka antiaromatiktir denir.

tt elektronlannin enerjilerinin deneysel olarak ve hesaplamalarla nasil bulundugu bi-
zim amacmnzin disindadir, ancak bu yaklasjmm nasil uygulandigini dort Qrnekle gos-
terecegiz.

Siklobiltadien Siklobiitadien icin, a§agidaki oldugunu varsaydigwu: doniigiimde 77
elektron enerjilerinin nasil degistigini ele alalim.

_£ ; eleklnin_
enerjisi artar

+ H,

1,3-Butadien Siklobiitadien

4 it elektronlu 4 tt elektronlu (anlianmialikl

Hesaplama ve deneysel sonuclar siklobiitadienin enerjisinin, karsjhgi olan acik zincirli
bilc§ikten (1.3-biilad.ien) daha fazla oldugunu gostermistir. Bunun sonucu olarak siklo-
butadien antiaromatik olarak siniflandinlir.

Benzen Agagida verilen ve oldugu varsayilan donusumii ele alalim.

"-elektron ^ [ill

enerjisi azalir Lx_VJ "^ Hi

1,3,5-Heksatrien Benzen

6 tt elektronlu 6 Trelektronlu (aromatik)

Hesaplamalar ve deneysei sonuflar benzenin 77 elektron enerjisinin 1,3,5-heksatrienin-
kinden daha az oldugunu gbsterir. Bu kargila^tirma sonucu benzen aromatiktir denir.

14.8 Diger Aromatik BilesOder 637

Siklopentadienil Anyonu A§agidaki hayali donu§um icin bir dogrusal anyon kul-
lanahm.

HC: -JtftH55L-»

\ enerjisi azalir

6 ir elektronlu Siklopentadienil anyonu

6 it elektronlu (aromatik)

Hesaplamalar ve deneysel sonuclar halkali yapidaki anyonun, karsiligi olan acik zincir-
li yapidan daha az enerjili oldugunu gbstermisUr. Bunun sonucu olarak siklopentadienil
anyonu aromatik olarak tantmlanir.

Siklooktatetraen Siklooktatetraen igin asagidaki hayali donusiimii ele alahm.

Jr-elektrou

enerjrsi arrar L "i

8 77 elektronlu Siklooktatetraen

8 77 elektronlu (antiaromatik)

Hesaplamalar ve deneysel veriler diizlem yapida oldugu varsayilan siklooktatetraenin tt
elektron enerjisinin, kar§ihgi olan acik zincirli yapmmkinden daha fazla oldugunu gos-
lermistir. Bunun sonucu olarak siklooktatetraen diizlem yapida olsaydi bile antiaroma-
tik olacakti. Daha bnce de ifade ettigimiz gibi siklooktatetraen diizlem yapida degildir
ve basit halkali bir polien gibi davramr.

Hesaplamalar, asagida verilen alii) katyonunun siklopropenil katyonuna hayali do- < Problem 14.8

niisiimunde. elektron enerjisinin azaldigini go s term i stir.

CH 2 =CH— CH, + ► Z=A + H 2

Bu sonuc bu bilesigin aromatikiigiyle ilgili hangi bilgiyi verir? (Bu katyon icin Prob-
lem 14.10'da daha fazla ayrinti verilmistir.)

Siklopentadienil katyonu antiaromatiktir. Bu sonuc halkali yapidaki ve bunun acik < Problem 14.9

zincirli karsihgi olan bilesik hakkmda hangi bilgileri verir?

1 967 yilinda R. Breslow (Columbia Uruversitesi) vecalisrnaarkadaslan, CH 2 Cl 2 'li, < Problem 14.10
ortamda 3-klorosikIopropene SbC 1 5 ilave ettiklerinde beyaz renkte C 3 H 3 + SbCl 6 -'nin
cbktugiinu gozlemislerdir. Bu tuz cozeltisinin NMR spektrumu hidrojen atomlan-
nin ozdes oldugunu gbstermigtir, Breslow ve calisma arkadaslannin elde ettigi aro-
matik iyon nedir?

14.8 DIger Aromatik Bjle§ikler

I4.8A Benzenoit Aromatik Bilefikler

Buraya kadar gordiiklerimize ilave olarak bircok aromatik bilesjk daha vardir. Benze-
noit aromatik bile§Iklerin genis bir smifi cok halkali benzonoit aromatik hidrokar-

638 Boltim 14 / Aromatik Bilesjkler

§ekil 14.14 Benzenoit aro-
matik hidrokarbonlar.

Naftalin

5 10 4

Antrasen

Penantren

Piren

Benzo[a]piren

bonlar olarak adlandmlir. §ekil 14.14'te ornekler verilmi^tir, Turn bu molekiiller bir-
birine bitifik (kayna§tk) iki veya daha fazla benzen halkasma sahiptir. Bunlardan biri-
ni, ornegin naftalini alarak benzenoit kelirnesiyle ne ifade ettigimizi daha iyi inceleyelim.

Rezonans teorisine gore naftalin molekulii, tic Kekule yapismm melezi olarak kabul
edilebilir. Bu Kekule yapilanndan birisi Sekil 14.15'te gosterilmi§tir. Naftalin halka-
lannda iki ortak karbon atomu vardir (C4a ve C8a). Bu iki atoma halka hirle^me (kay-
na§ma) noktalan denir. Bu iki atom dogrudan dogruya diger halka atomlarina
baglanmis.tir ve hidrojen ta§imazlar.

Naftalinin molekiiler orbital hesaplamalan §ekil 14.16 baz alinarak ba§latihr. p Or-
bitalleri her iki halkamn cevresi etrafinda ve halkalann birlesme noktalan boyunca 6r-
tii§iir.

§ekil 14.16'da verilen model kullamlarak naftalin 19m molekiiler orbital hesaplama-
lan yapildiginda, hesaplama sonuclan naftalin igin deneysel olarak bulduklanmizla uyum
saglar. Hesaplamalar, iki halka boyunca 10 tt elektronun delokalizasyonuyla elde edi-
len yapinin, her bir Kekule yapisi icin hesaplanandan daha az enerjili oldugunu goster-
mis,tir. Sonuc olarak naftalin, rezonans enerjisine sahiptir. Benzen icin bildiklerimizi
temel alarak, naftalin katilma tepkimeleri vermeyip yer degiftirme tepkimeleri verir di-
yebiliriz. Diger ozelliklerinin de aromatik biles,iklerle aym oldugunu soyleyebiliriz.

Antrasen ve fenantren izomer iki bile§iktir. Antrasende iic halka dogrusal §ekilde,
fenantrende ise 35111 bir molekiil meydana getirecek §ekilde birlesmislerdir. Her iki mo-
lekiil de cok buyiik rezonans enerjisine sahiptir ve kimyasal ozellikleri aromatik bile-
§iklerinkine benzer.

Piren de aromatiktir. Piren cok uzun zamandir bilinen bir bilesjktir. Piren tiirevle-
rinden birisi, Hiickel kuralmm bir ba§ka ilgi cekici uygulamasmi gostermek amaciyla
ara§tirma konusu olmusjur.

§ o k i I 14.15 Naftalinin Kekule yapilann-
dan birisi.

H

H

? ¥ | 2

veya

H

H

14.8 Diger Aromatik Bilefikler 639

§ekil 14. 1 6 Naftalinin stilize edilmi^/j
orbitalleri.

S ^':- B

Bu ozel ara§tirmayi anlayabilmemiz i^in pirenin Kekule yapisini (Sekil 14.17) ince-
lememiz gerekir. Pirenin toplam tt elektronlan sayisi 1 6'dir (8 ikili bag = 16 it elekt-
ronu). 16 Hiickel sayisi degildir ancak Hiickel kurahnmn yalniz tek halkali bilesiklere
uygulanmasi amaclanrni^tir. Piren ise acikca goruldugu gibi dart halkali (tetrasiklik) bir
bile§iktir. Eger pirenin ijteki ikili bagim dikkate almazsak ve di§ yliziinden bakarsak.
di§ ylizeyinin diizlem yapida oidugunu ve 14 77-elektronu icerdigini goriiriiz. Dis yiizey
[I4]anulene 90k benzer. Ondort Hiickel sayisidir (4« + 2, burada n = 3'tiir). Pirenin i9-
teki ikili bagimn olmadigi kabul edilirse ve dig yuziinden bakihrsa aromatik kabul edi-
lebilir.

[l-4|Anulen

fra™-15,16-Dimetildiliidropiren

Sekil 14.17 Pirenin
Kekule yapdarmdan birisi.
Icteki bagi gostermek kin
bag, daire irine alinmistir.

V. Boekelheide (Oregon Universitesi'nden) trans-\5, 1 6-dimetildihidropireni sentez-
lemi§ ve bu bile§igin aromatik oidugunu g6stermi§tir.

fra/ii-l5J6-Dimetildihidropirenin 'H NMR spektrumunda dii§uk alandaki sinyale ■< Problem 14.1 I
ilave olarak S-- 4,2'de bir sinyal daha gozlenir. Yiiksek alandaki bu sinyalin var-
ligini nasil aciklarsiniz?

14.88 Benzenoit Olmayan Aromatik Bile$ikler

Benzenoit aromatik bilesiklere ornek olarak naftalin, fenantren ve antrasen verilebilir.
Siklopentadienil anyonu. sikloheplatrienil katyonu, f/ww-15,I6-dimetildihidropiren ve
aromatik anulenler ([6]anilen disjnda) benzenoit olmayan aromatik bilesikler olarak

smiflandirilir.

640 Bdliim 14 / Aromatik Bilesikler

§ekil 1 4. 1 8 Azulenin hesaplanan
elektrostatik potansiyel haritasi.
(Kirmizi bolgeler daha negatif, mavi
bolgelerse daha az negatiftir.)

\zulen

Benzenoit olmayan aromatik bilesiklere bir baska omek de azulendir. Azulenin re-
zonans enerjisi 205 kJ mol "dir. Azulende halkalar arasinda onemli olciide yiik ayruni
vardir. Bu yiik ayrimi Sekil 14.18"de elektrostatik potonsiyel haritasiyla gosterilmistir.
Aromatiklikle ilgili kurallar azulenin bu ozelligini aciklar (Bkz Problem 14.12).

Problem 14.12

> Azulen kayda deger dipol momente sahiptir. Azulenin aromatikligini ve dipol mo-
mente sahip olusunu aciklayan rezonans yapilari yazimz.

I4.8C Fulerenler

1990 yihnda; W. Kratschmer (Max Planck Enstitusii. HeidelbeTg). D. Huffman (Arizo-
na Universitesi) ve cahsjna arkada§lan. futbol topuna benzeyen, "buckminsterfulleren"
olarak adlandmlan C 60 molekuliinu sentezlediler. Soy atmosferde grafitin lsitilmasiyla
elde edilen C 60 molekiilii, fulerenler olarak adlandmlan yeni bir aromatik bilegikler si-
nifinintn bir uyesidir. Fulerenler tepesi kesilmis. ikosahedran veya jeodezik kubbe ge-
ometrisine sahip kales biciminde molekiillerdir. Jeodezik kubbeli yapilari geli§tirmesiyle
unlii mimar Buckminster Fuller'in anisina bu isim verilmi§tir, C 60 'in yapisi 5 yd once
H. W. Krolo (Sussex Universitesi), R. E. Smalley ve R. F. Curl (Rice Universitesi) ve
cahsma gruplannca bulunmu§tur. Kroto, Curl ve Smalley grafiti lazerle buharlastirarak
oldukga kararh karbon demetleri kan§uni olan C 60 ve C 70 (Sek 14.19) bilesMerini bul-
musjardir. 1990*dan beri kimyagerler daha kucuk ve daha biiyiik molekiil kutleli fule-
renleri sentezlemigler ve bu bileseklerin ilgi cekici kimyasal ozelleklerini incelemege
bajlamisjardir.

§ekil 14.19 C M ve C 7{l 'in
yapilari. [ Diederich, F.;
Whetten, R. L. Ace. Chem.
Res, 1992, 25, 119-126'dan
uyarlannusjir.]

o 8 o

cv, o ° ° o ,o

cP 9 % %
° ft o

Ho

* ° Q ° «

& <h cP §

rj O-. ° ~c °

>o 6 c

°o,

o a
Op ° o c r Q
O T^O Cr

CP o

o o

o Q o

*

imyasi

Nanotiipler

N.

anotiipler, buckminsterfullerenlerle ilgili karbon esasJi malzemelerin olujtur-
dugu yeni bir siniflir, Bir nanotiip, grafit tiirii karbon tabakalannin (biti§ik ben-
zen halkalannin civciv kafesine benzeyen diizlemsel bir ag orgiisii §eklinde} bir
tup §ekline yuvarlanmasiyla ve her bir ucun bir "bucky topu"nun yansiyla
kapatilmasiyla olu§mu§ gibi goriinen bir yapidadir. Nanotiipler 50k serttir. Qelik-
le kar§ila§lmldigindacelikten !00 katdahakuvvetlidir. Kompozit malzemeler igin
saglamla§tinci ozelliklerinin yamnda, bazi nanotiipler, kusursuz yapdanyla yan
iletken veya elektrik iletkeni olarak kullanihr. DNA ve proteinlerin atomik kuv-
vet mikroskopisi (AFM) ile analizinde prob ucu olarak da kullanilirlar. Nanotiip-
ler icin, motekiiler biiyiikliikte deney tupleri olarak ve ilaclarrn ta§inmasi amaciyla
kapsiiller olarak kullanilmasi gibi, pek cok kullamm alani tasarlanmi§tir.

goriintusiinde goriildiigii gibi nanotiiplerin dig yiizeyi benzen halkalanndan meydana getmistir ve bu durum resimde
siyah renkle gosterilmigtir. Goriintu C. VI, I ieberin (Harvard Universitesi) izniyle kullaiiilinisiir.

Taramali mikroskop

Bir jeodezik kubbeye benzer §ekilde bir fuleren, be§gen ve altigenlerin bir ag orgii-
siinden meydana gelmi§tir. Fulerenin kiiresel yapiya d6nii§mesi ifin, tarn 12 adet be§
iiyeli halkaya sahip olmasi gereklidir. Ancak alii Qyeli halkadan oilman yiizeylerin sa-
yisi 90k degi§kendir. Omegin C 60 yapisinda 20 adet altigen yiizey varken C 7n yapisinda
25 tane altigen yiizey vardir. Fulerende her bir karbon atomu diger uc karbon atomuna
baglidir ve karbonlar sp- melezle§mi§lerdir. Her bir karbondaki diger elektronlar mole-
ktiler orbital sistemlerine ve molekule aromatik ozellik kazandinrlar.

Fulerenlerin kimyasi sentezlerinden cok daha ilgi cekicidir. Fulerenlerin elektron il-
gileri 90k fazladir. Alkali metallerden kolayca elektron alarak yeni bir metal fazi (bir
"bakiir" tuzu) olu^lururlar. Bu tuzlardan biri de K 3 C 60 'tir ve bu tuz, aralarmda potas-
yum atomlan olan yiizey merkezli kiibik yapib "bucky toplan" olarak adlandinlan ka-
rarh metalik kristallerden meydana gelmi§tir. Bu tuz 18 K'nin altma kadar
sogutuldugunda siiper iletken hale gelir. Karbon atomu kafesinin icerisinde metal atom-
lan bulunan fulerenler de sentezlenmi§tir.

1996 Yilinda Kimya Dalm-
da Nobel Odiilii fulerenleri
bulan Profesorler Curl,
Kroto ve Smalley'e veril-
miitir.

Robert F. Curl

Harold W. Kroto

Richard E. Smalley

641

642 Boliim 14/ Aromatik Bilesikler

Seki I 1 4.20 Piridinin stilize edilm is p orbital-

leri.

H C

14.9 Heterohalkali Aromatjk Bilesikler

Buraya kadar inceledigimiz halkah molekiillerin hepsinde halka uzerinde karbon atom-
lan vardi. Halka uzerinde karbon atomundan ba§ka elementlerin de bulundugu halkah
bile§ikler de vardir. Bu bile§iklere heterohalkali bilejikler denir. Heterohalkali mole-
kiillere dogada sikca rastlamr. Bu molekiillerin yapilan buraya kadar inceledigimiz bi-
le§iklerin yapilanyla cok benzerlik gosterdigi icin §imdi bazi ornekler verecegiz.

Heterohalkali bile§iklerden, halka iizerinde; azot, oksijen veya kiikiirt i9erenleri cok
yaygindir. Bunlardan onemli olan dort tanesinin Kekule yapilan a§agida verilmi§tir. Bu
dort bile§igin hepsi aromatsktir.

Piridin

V

H
Pirol

Furaii

S

1

Tiyofen

Bu yapilan inceledigimizde piridinin yapisimn elektronik olarak benzene; pirol, fu-
ran ve tiyofenin yapilannin ise siklopentadienil anyonuna benzedigini goriiriiz.

Piridin ve piroliin molekiillerindeki azot atomlan sp 1 melezlesmistir. Piridinde (§e-
kil 14.20) sp- melezle§mis azot atomu, bag elektronlanndan birini ir sistemine verir. Bu
elektron ve bes karbon atomunun her birisinden gelen birer elektron piridinin elektron
sayisini benzende oldugu gibi altiya tamamlarlar. Piridinde azot atomu Qzerindeki or-

§ekil 14.21 Piroliin stilize edilmisporbitalleri.
(§ekil 14.10'daki siklopentadienil anyonunun
orbital yapisiyla karsilaftirmiz.)

14.10 Biyokimyada Aromatik Bile§ikler 643

§ekil 14.22 Furan ve ti-

v o fen in stilize edilmis p
orbitalleri.

^~ ♦

taklas.ilmam]§ iki elektron, halkadaki atomlarla ayni dQzlemde bulunan sp 2 orbitalinde-
dir. Bu sp 2 orbitali halkadaki p orbitalleriyle ortiismez (Bu nedenle onun, p orbitalleri-
ne gore ortogonal oldugu soylenir), Azof atomunun ortakla§dmamis elektron cifti tt
sisteminin bir parcasi degildir ve bu eiektronlar piridine zayif baz ozelligi kazandrnr-
lar.

Pirolde (§ekil 14,21) eiektronlar farkh §ekilde duzenlenmi§tir. Pirol halkasmm kar-
bon atomlan dorl elektronla katkida bulundugu L^in, sp 1 melezlesmis, azot atomu iize-
rindeki iki elektronun da katkisiyla aromatik alti elektronlu yapiya ulasilir. Bu
eiektronlar aromatik yapinin bir parcasi oldugu icin, poroton almada kullarulamaz. Bu
bakimdan, sulu cozeltilerde pirol yeterli derecede bazik ozellik gostermez,

Furan ve tiyofen yapisal olarak pirole cok benzerler. Furanda oksijen atomu, tiyo-
fende kiikiirl atomu sp 2 melezle§mi§tir. Her iki bilesikte de heteroatomun p orbitali, iki
eleklronunu tr sistemine verir. Furan ve tiyofende, oksijen ve kiikurt atomlan ortakla-
§ilmami§ birer elektron ciftlerini 77 sistemine ortogonal konumda olan sp 2 orbitalinde
bulundururlar (§ekil 14.22).

14.10 Biyokimyada Aromatik BiLE§iKLER cA

Aromatik halkali bile§ik]er, canlt organizmalardaki tepkimelerde 50k onemb' rol oynar-
lar. Bu bolumde turn bu tepkimeleri anlatmak miimkiin degildir. Bu tepkimelerle ilgili,
burada, az da olsa ornek verecegiz, Diger tepkimeleri daha deride gorecegiz.

Protein sentezlerinde gerekli olan amino asitlerden benzen halkasi iceren iidsi asa-
gida verilmi§tir.

(C_J)— CH 2 CHCOr HO ^(fj/ - CH 2 CHCO

NH, + NH, +

Fenilalanio Tirosin

Uciincii bir aromatik amino asit, pirol halkasina bitigik benzen halkasi iceren triptofan-
dir (Boyle aromatik halkali sisteme indol sistemi denir, bkz. Altbolum 20. IB).

CH 2 CHCO : -

'2

NH 3 '
N' ^ "N

7

I

H H

Triptofan indol

644 Boliim 14/ Aromatik Bile§ikler

Evrimin seyri nedeniyle insanlar benzen halkasini sentezleyecek yelenege sahip de-
gildir. Bunun sonucu olarak fenilalanin ve triptofan tiirevleri, insanin beslenmesinde
temel amino asitlerdir. Tirosin, fenilalanin hidroksilaz olarak bilen bir enzimin katali-
ziyle fenil alaninden sentezlenebildigi icin, fenilalanin var oldukca, beslenme i9in te-
mel madde degildir.

Bir 50k biyokimyasal sistemde heterohalkali aromatik bilesikler bulunur. Piirin ve
pirimidin tiirevleri DNA ve RNA'nin temel kisimlanm olu§tururlar.

>'N'

N'
3

Piirin

7

N

H

1

Pirimidin

DNA molekiilii genetik bilgilerin depolanmasindan sorumludur, RNA ise enzimlerin ve
diger proteinlerin sentezinde baskin sekilde rol ahr (Boliim 25).

Problem 14.13

>- (a) — SH gTubu bazen merkapto grubu olarak da adlandinlir. 6-Merkaptopiirin akut
kan kanseri (losemi) tedavisinde kullamlir. Yapisini yazmiz. (b) AUopiirinol 6-hid-
roksipurin, gut hastaligimn tedavisinde kullanilan bir bilesjktir. Yapisini yaziniz.

Bir piridin tiirevi (nikotinamit) ve bir piirin tiirevi (adenin), biyolojik yiiksellgenme-
lerde yer alan en onemli koenzimlerden birinde (Altboliim 24.9) bulunur. Bu molekiil
nikotinamit adenin diniikleotitlir (NAD+, yiikseltgenmis seklidir ve Sekil 14.23'te ve-
rilmi§tir). Indirgenmis yapisi ise NADH'dir.

NAD\ alkol dehidrojenaz olarak adlandinlan karaciger enziminin bir kismidir ve al-
kolleri aldehitlere yiikseltgeyebilir. Toplam degisjm 50k karmasjk olmasina karsin bir
durumda, aromatik halkamn kazandirdigi fazladan kararhligin (rezonans veya delokali-
zasyon enerjisi) biyolojik bir kullammuu gorebiliriz.

Alkollerin aldehitlere yiikseltgenmesinin basit gosterilisi bundan sonraki sayfamn ba-
§mda verilmi§tir.

SekM 14.23 Nikotinamit ade-
nin diniikleotit (NAD*).

Nikotinamit

Adenin

Riboz
(bir §eker)

Pirofosfat

OH HO

v

Riboz

4,10Biyokimyada Aromatik B il e§ikler 645

O

H

| + RCOH

H

I
R

NAD+

(yiikseltgenmij
hali)

H O

I
-CNH,

-H + [| J " +

6

1° Alkol

Aldvhit

R

NADH

(indirgenmi;
hali)

NAD + 'daki aromatik piridhi halkasi (ger9ekte pozitif yuklti oldugu icin piridinyum hal-
kasi) NADH'deki aromatik olmayan balkaya dontisGr. Piridin halkasinin ekstra kararli-
Ligi bu degisimle kaybolur. Sonuc olarak NADH'deki serbesl enerji NAD +, dekinden daha
biiyiiktiir. Bununla birlikte. alkollin aldehite doniisumiinde serbest enerji azalir. Bu tep-
kimeler biyotojik sistemlerdekine esjik ettigi icin (§ekil 14.24) alkoliin igerdigi serbest
enerjinin bir kismi NADH'ye transfer olmus olur. NADH'deki depolanmi§ enerji, ener-
ji gerektiren ve hayat icin gerekli olan diger biyokimyasal tepkimeleri saglamak icin
kullanilrr.

Yasam icin bircok aromatik bile§ik 50k gerekli olmasina ragmen, bazilan da tehli-
kelidir. Bircogu zehirli ve benzen de dahil olmak tizere bazi benzenoit biJe§ikler karsi-
nojendir, Karsinojen bilesiklere ornek olarak benzo[c?]piren ve 7-metilbenz[fl]antrasen
verilebilir.

Benzo[a]piren

CH,
7-Metilbenz[a]antrasen

Benzo[«]piren, sigara dumani ve otomobil eksoz gazlannda bulunmustur. Fosil ya-
kitlarmin tarn yanmamasi sonucu da bu bilesik meydana gelir. Aynca komiirde yapilan
izgara etlerde ve yaz giinlerinde asfalt caddelerde asfalttan gelen sizintilarda da buiun-
mustur.

•j|v

Bu ezimatik tepkimeler
hakkindaki Have bilgiler
Boliim 12 girisinde "Koen-
zim NADH'nin iki
Durumu"nda verilmistir.

/^•v

Benzo[a]piren gibi bilesik-
lerin karsinojenik etkileri-
nin mekanizmasi Altbolum
11.18'de "Epoksifler, Kar-
sinojenler ve Biyolojik
Yiikseltgenmenin Kimya-
a" kismuida tartif ilnustir.

I

H H

RCOH —

1

— -i

/X^CNHj,

1
H

■

' Kenettenme <

.

.

N

1

R NADH

x—

RC— H —

1

R NAD +

§ekil 14.24 Bir alkoliin yiikseltgenmesi ve
nikotinamit adenin diniikleotitin biyolojik
kenetlenmesi icin serbest enerji diyagrami.

646 BSliim 14 / Aromatik Bi]e§ikler

Benzo[a]piren son derece karsinojen bir maddedir. Bunu gb'zlemek igin bir farenin vii-
cudunda belirli bir bolgedeki tiiyleri tra§ ettikten sonra bu bolgeyi benzo[a]pirenle kap-
lamak yeterlidir. Fare deri kanserine yakalanacaktir.

14. 1 I Aromatik Bile^jklerIn SpektroskopisI

14.1 1 A 'H NMRSpektrumu

Boliim 9'da gordiigumiiz gibi benzen tiirevlerinin hidrojenleri, dii§iik alanda, S 6,0—9,5
bolgesinde elektromanyetik i§imayi sogururlar. Altboliim 14.7B'de gordugiimiiz gibi ben-
zen halkasi tarafindan olugturulan halka akimi bir manyetik alan meydana getirir. Bu
alan halka iizerinde protonlann bulundugu bolgede uygulanan manyetik alani kuvvet-
lendirir ve "indiiklenmis, alan" olarak adlandinhr. Bu kuvvetlendirme benzen protonla-
nnin oldukca dii§uk alanda sogurma yapmalanna sebep olur.

Altboliim 14.7B'de goriildiigii gibi [18]anulen gibi biiyiik halkah aromatik bilegik-
lerde ic kisimdaki hidrojenler, konumlari dolayisiyla, bu indiiklenmis, alan tarafindan
oldukca fazla perdelenir. Bu bakimdan bu protonlar ali§ilmadik olcitde yiiksek alanda,
hatta cogu zaman negatif delta degerlerinde sogurma yapariar.

1 4. 1 I B "CNMR Spektrumu

Benzen halkasi iizerindeki karbon atomlan ,: 'C NMR spektrumunda 5 100-170 bolge-
sinde sogurma yapariar. §ekil 14.25'le 4-W,W-dimetilaminobenzaldehitin, geni§band pro-
ton e§le§mesiz "C NMR spektrumu goriilmektedir. Bu spektrumdan hem aromatik hem
de alifatik karbon atomlan iceren bir bilesigin "C sogurma degerlerinin analizi icin ya-
rarlamlabilir.

DEPT spektrumu (yerden kazanmak icin verilmemigtir) S45'teki sinyalin CH-,. 8
13'teki sinyalin ise CH 3 karbonuna ait oldugunu gbsterir. Bu iki sinyal etil gruplanmn
iki karbon atom una aittir.

120 100

6 e (ppm)

Sjekil 14.25 4-/V,iV-dietilaniinobenzaldehithi genisband proton e$lesmesiz '-'C NMR spekt-
rumu. DEPT bilgileri ve hangi pikin hangi karbona kar.silik geldigi her bir pik iizerinde ve-
rilmistir.

14.1 1 Aromatik Bile§iklerin Spektroskopisi 647

DEPT spektrumundaki 8 126 ve 8 153'teki sinyaller hidrojen icermeyen (b) ve (e)
karbon atomlanna aittir (bkz §ekil 14.25). Azot atomunun daha btiyiik olan elektrone-
gatifligi (karbona gore) (e) karbonuna ait sinyalin oldukca duguk olana (8 153) kayma-
sma sebep olur. DEPT spektramunda 8 190"da gozlenen CH karbonuna ait sinyal aldehit
karbonuna aittir. Aldehit karbonu. oksijen atomunun 50k kuvvetli elektronegatif ozelli-
gi ve karbonil grubundaki rezonans yapilardan ikinci yapinin meleze katkisinin 50k faz-
la olmasi nedeniyle biitiin sinyallerden daha diisiik alanda yer ahr. Her iki etki nedeniyle
bu karbonun elektron yogunlugu 90k du§uktiir, bunun sonucu olarak oldukca du§Qk ala-
na kayar.

O* = 6'-

II I

IT" ^ H^

Bir aldehit grubu kin rezonansla katkida bulunan yapilar

8 1 12 ve 8 133'teki sinyaller benzen halkasinda bulunan (c) ve (d) olarak etiketle-
nen iki karbon atomu takimtna aittir. DEPT spektrum Linda da bu sinyallerin CH grup-
lanna ait oldugu verilmigtir. Fakat bu sinyaller karbon atomlarinm bang] takimina aittir?
Burada rezonans kuramtnin ilgi cekici bir uygulamasi da goriilmekledir.

Amino grubunun ortakla.^tlmami^ elektron ciftinin yer aldigi A-D rezonans yapila-
nni yazarsak, meleze katkida bulunan yapdardan B ve D yapilanmn (d) karbonunda
elektron yogunlugunu artirdigim gortiruz. Diger taraftan

O
A B C D

aldehit grubunu da iceren E-H rezonans yapilan yazildigmda, F ve H yapilarinda, (c)
olarak gosterilen karbon takimmda

tK NK Nr"

c c

G H

elektron yogunlugunun azaldigi goriiliir. (Baska rezonans yapdar da yazilabilir. Ancak
burada tartismamizin konusu degildir.)

Karbon atomunda elektron yogunlugunun artmasi onun perdelenmesini artinr ve sin-
yali yiiksek olana kaydinr. Bunun sonucu olarak 8 112'deki sinyal. (d) olarak isaretle-
nen karbon atomlan takimina aittir. Karbon atomu cevresinde elektron yogunlugunu
azaltan elkiler ise bu karbonun sinyalinin diis.uk alana kaymasma yol afar. Bbylece, so-
nucu 8 133'teki sinyal (c) olarak etiketlenen karbon atomlan takimina aittir.

Karbon-13 spektroskopisi 90k fazla simetriye sahip bilesjkleri tammada oldukca ya-
rarhdir. Asagida bununla ilgili bir ornek problem verilmistir.

648 BolUm 14 / Aromatik Bilegikler

Ornek Problem

Tribromobenzenin (C 6 H 3 Br 3 ) genisband proton e§le§mesiz ! C spektrumu §ekil 14.26'da
verilmi§tir. Bu hangi tribromobenzendir?

220

CDCh

jl L

200

180

160

140

1 20 1 00

5 C (ppm)

80

60

40

20

Sekil 14.26 Bir tribromobenzenin genisband proton eslesmesiz ,3 C spektrumu.

Cevap:

Tribromobenzen'in fl£ farkh yapida yazilmasi miimkiindiir:

1 ,2,3-Tribromobenzen

Br
1,2,4-Tribroinobeiizen

1,3,5-Tribromobenzen

Spektrumumuzda (Sekil 14.26} sadece iki pik vardir. Yani iki farkli karbon atomu ol-
masi gerekir. Bu yapdarda sadece 1,3,5-tribromobeiizen oldukca simetrik bir yapidadir
ve yalmzca iki sinyal verebilir. Dogru yapi 1 ,3,5-tribromobenzendir. 1 .2.3-Tribromo-
benzen dort, 1,2,4-tribromobenzen ise alti sinyal verir.

Problem 14.14 >■ Orto-, meta-, ve pc/ra-dibromobenzen izomerini "C spektroskopi verilerini kullana-

rak nasi! ayirt edebilirsiniz?

14.1 IC Substitiie Benzenlerin Infrared Spektrumu

Benzen tiirevleri kendilerine ozgii 3030 cm '"de C — H gerilme piki verirler (£izelge 2.7).
Benzen halkasmdaki karma§ik seri hareketler 1450-1600 cnr 1 bolgesinde dort pik ve-
rebilir. Bu piklerden ikisi 1500 ve 1600 crrr''dedir ve kuvvetli band olarak gozlenir.

Benzen bile§iklerinde hangi konumlarda substitiient bulundugunu anlamak icin cogu
zaman (fakat her zaman degil) 680-860 cm ' bolgesindeki sogurma pikleri kullanihr

14.11 Aromatik Bile§iklerin Spektroskopisi 649

Cizelge 14.21 680-860 cm"' Bolgesindeki Infrared Sogurmalan"

11

12

13

14 15Mm

Monosiibstitiie

Orto-disubstitiie

Meta-disubstitiie

Para-disubstitLie

ck

I 5 k

900

800

700

cm

" k, kuvvetli: ?k, ?ok kuvvetli

(fjizelge 14.1). Monosiibstitiie benzenler 690-7 10 cm ''deve 730-770 cm ''deiki kuv-
vetli pik verirleT.

Orto-disiibstitiie benzenler 735-770 cnr 'de C — H egilme hareketlerinden kay-
naklanan kuvvetli bir sogurma piki verirler. Bu absorpsiyon C — H egilme hareketindert
kaynaklamr. Meta-disiibstitiie benzenler 680-725 cm ' arasinda kuvvetli, 750-810
cm -1 arasinda 50k kuvvetli oltnak iizere iki pik verirler. Para-disiibstitiie benzenler ve
800-860 cm ' arasinda tek bir kuvvetli sogurma gosterirler.

Formulu C 7 H 7 Br olan dort benzenoit bilesjk 680-860 cm ' bolgesinde asagidaki IR <
piklerini verir.

A, 740 cm 1 (kuvvetli) C, 680 cm ' (kuvvetli) ve 760 cnr 1 (cok kuvvetli)

B, 800 cnr 1 (50k kuvvetli) D, 693 cnr'(cok kuvvetli) ve 765 cnr 1 (50k kuvvetli)
A, B, C, D kin yapdar oneriniz.

Problem 14.15

14.1 ID Aromatik Bile§iklerin Goriinur-Ultraviyole Spektrumlan

Benzen halkasimn konjuge 7relektronlan ultraviyole bolgede benzen halkasina ozgii bir
sogurma yapar. Bilinmeyen bir bilesikte, benzen halkasi olup olmadigi kolayca anlasi-
labilir. 205 nm'de orta §iddette bir sogurma demeti, 250-275 nm'de ise sjddeti daha az
olan bir baska sogurma demeti gdzlenir. Benzen halkasimn dismda konjugelenme var-
sa baska dalga boylarinda da sogurma vardtr.

T5~

imyasi

Gunef Koruyuculari (Gune§ Ifinlanna
Maruz Kalma ve Bunun Etkileri)

G 6

Giines koruyuculanndan
UV-A ve UV-B aktif mad-
de olarak aktil metoksisi-
namat ve oksibenzon
iferir.

iineg koruyuculannin kullammi, son zamanlarda, deri kanseri riskinin UV istnla-
nna maruz kalmayla iligkili olmasi nedeniyle artmistir. Ornegin ultraviyole lsinlan
DNA'da bitisik timin bazlanmn rnutajenik dimerleri olusturmasina yol agar. Giines ko-
ruyuculan, UV bolgesindeki elektromanyetik isimayi soguran aromatik molekiiller icer-
digi icin deriyi giine§ lsinlanndan korurlar. UV lsinlan bu molekiiller tarafindan
soguruldugunda n elektronlan ve baga katilmayan elektronlar yiiksek enerji seviyesi-
ne uyanhrlar (Altboliim I3.9B). Daha sonra durulmayla, enerji, titresjmlerle molekiil-
den etrafa yayihr. Boylece UV lsimasi lsiya (IR lsimasina) doniisturiilur.

Giines koruyuculan, UV spektrumundaki maksimum sogunna degerlerine gore si-
mflandtnhrlar, Tipik olarak UV spektrumun iic bolgesi goz online alimr, 320—400 nm
bolgesi UV-A, 280-320 nm bolgesi UV-B ve 100-280 nm bolgesi UV-C olarak ta-
ntmlanmtstir. En tehlikeli bblge, en kiiciik dalga boyuna sahip olan UV-C bolgesidir.
Bu bolge en fazla enerjilidir. Yeryiizii atmosferindeki ozon ve diger bilesenler UV-C
daigalanm sogururlar. Atmosfer tabakasi, ozonu tahrip eden kirleticilerce bozulmadik-
ca, spektrumun bu bolgesindeki lsinlardan korunmamiz dogal olarak devam edecektir.
UV-A bolgesindeki iginlann ^rogunlugu ve UV-B bolgesindeki isinlann bir kismi at-
mosferden bize utasacagi icin, bu isinlardan korunma amaciyla giines koruyuculari bu-
lunmustur, Giineste esmerlesme ve giines yamklan UV-B isimasiyla meydana gelir. Deri
kanseri riski, bazi UV-A dalga boylannda da onemli olmasina ragmen baslica UV-B
isimasiyla ilgilidir.

Giines koruyuculannin koruma alanlari, yapilannda bulunan UV-sogurucu grupla-
ra baglidir. Giines koruyuculann yapilan a§agidaki temel bilesiklerden olusur: p-ami-
nobenzoik asit (PABA), sinamik asit (3-fenilpropenoik asit) benzofenon (difenil keton)
ve salisilik asit (o-hidroksibenzoik asit). Cok yaygin olarak kullamlan giines koruyu-
culanndan birkacimn yapilan ve A m;lks degerleri asagida verilmisOr. Bu yapilardaki or-
tak taraf, aromatik halkayla konjuge diger fonksiyonel gruplan icermeleridir.

O *$ CHjCHj

OCH,(CH,) 6 CH 3

(CH 3 ) 2 N

Oktil 4-N,N-dtmetilaminobenzoat
(PadimatO) A mlts 310nm

CH 3

OCH.CHCH^CHjCH^CH

O OH

OCH 3

2-Hidroksi-4-metoksibenzofenon
(Oksibenzon) A ]fflk! 288 ve 325 nm

CH,

OH H CH 3

Homomentil salisilat

(Homosalat) A mats 309 nm

jV.lljl.lijVll,

2-Etilheksil p-metoksisinnamat A nlaks 310 nm
O

CH 2 CH 3
OCH,CHCH,CH,CH,CH,

2-Etilheksil 2-siyano-3,3-difenilakrilat
(Oktokrilen) A makJ 310 nm

650

Ek Problemler 651

14.1 IE Aromatik Bileflklerin Kiitle Spektrumu

Alki l grubu takili benzenlerin kiitle spektrumunda temel iyon, halkaya bagli alkil gru-
bunun birinci ve ikinci karbon atomlan arasindaki bagimn kopmasiyla olusur ve sikga
mlz 91'de gozlenir. Iyon once benzilik katyon olarak meydana gelir ve cevrilme sonu-
cu tropilyum katyonuna (C 7 H 7 *. Altboliim 14. 7C) donii§iir. Monoalkilbenzen bilesikle-
rinin kiitle spektrumunda 50k sik goriilen diger bir iyon da C 6 H 5 + 'dir ve ml: 77 'de gbruliir.

e Kavramlar

Alifatik bilesikler

Aromatik bilesikler

Benzende yer degistirme

Rezonans enerjisi

Hiickel kurali

Anulenler

Aromatik iyonlar

Benzenoit aromatik bilesikler

Benzenoit olmayan aromatik bilesikler

Heterohalkali aromatik bilesikler

Fulerenler ve nanotupler

Altboliim 14.1
Altbolumler 14.1 ve 14.7D
Altboliim 14.3
Altboliim 14.5
Altbolum 14.7
Altboliim 14.7A
Altboliim 17.7C
Altbolumler 14.7D ve 14.8A
Altbolumler 14.7D ve 14.8B
Altbolum 14.9
Altbolum 14.8C

14.16 Asagidaki bilesiklerin yapi formullerini yaziniz.

14.17

14.18

Ek Problemler

(a) 3-Nitrobenzoik asit

(b) /?-Bromotoluen

(c) o-Dibromobenzen

(d) m-Dinitrobenzen

(e) 3,5-Dinitrofenol

(f) p-Nitrobenzoik asit

(g) 3-Kloro-l-etoksibenzen
(h) p-Klorobenzensiilfonik asit
(i) Metil /7-toluensulfonat

(j) Benzil bromtir

(k) ;;-Nitroanilin

(1) o-Ksilen

(m) ter-BUtilbenzen

(n) /?-Krezol

(o) p-Bromoasetofenon

(p) 3-Fenilsikloheksanol

(q) 2-Metil-3-Fenil-l-butanol

(r) o-Kloroanizol

A§agidaki her bir isim \qm kaf bile§ik yazabilirsiniz? Her biri icin yazabile-
ceginiz bilesjklerin acik formiillerini ve adlarini yaziniz.

(a) Tribromobenzenler (d) Metilbenzensulfonik asit

(b) Diklorofenoller (e) C 6 H 5 — C 4 H 9 izomerleri

(c) Nitroanilinler

Hiickel kurali (Altbolum 14.7) tek halkah bilesiklere kesin uygulanmasina kar-
§in, naftalinde oldugu gibi turn cevresindeki ikili baglar boyunca rezonans ya-
pilar yazilabilen bisiklik bilesiklere de uygulanabilir.

* Yildizla L^aretleruni^ problemler "^oziilmesi daha zor a!an problemler"'dir.

652 Boliim 14/ Aromatik Bile^ilder

Naftalin (Altboliim 14.8A)ve azulenin (Altboliim 14.8B) her ikisi de 10 it
elektronuna sahiptir ve her ikisi de aromatiktir. Pentalen (a§agida verilmis^ir)
oldukca antiaromatiktir ve -100°C'da bile kararsizdir. Heptalen elde edilmi§tir
fakat brom bu bile§ige katilabilir. Heptalen asitlerie tepkime verir ve diizlem
yapida degildir. Bu bile§ige Hiickel kurah uygulanabilir mi? Hiickel kurah uy-
gulanabilirse aromatik olmayijini nasil aciklarsiniz?

Pentalen Heptalen

14.19 (a) I960 yihnda T. Katz (Columbia Universitesi), siklooktotetraenin potasyum
metaliyle isitildiginda, kararh bir dianyon olan dtizlem yapidaki C S H 6 2 'yi (di-
potasyum tuzu olarak) meydana getirdigini ve bu degis.im olurken de siklook-
tatetraenin iki elektron kazandigini gostermis.tir,

§ekil 14.7'deki molekliler orbital diyagramini kullanarak bu sonucu aciklayt-
mz. (b) 1964 yihnda Katz a§agidaki bile§ikten iki proton uzakla§tirarak (baz
olarak biitillityum kullanarak) C 8 H 6 2 " kararh dianyonunu elde etmistir

^T// + 2 C 4 H q Li — * 2 Li + CgHj 2 " + 2 C 4 H 10

Problem 14.18'deki cevabmizi dikkate alarak burada ne oldugunu aciklayimz.

14.20 Altboliim 14.7A'da verilen [lOJanulenlerin hicbirisinin aromatik olmamasma
karsm a^agida verilen 10 77elektronlu sistem aromatiktir.

Hangi etkenler bu bilesjgin aromatik olmasim saglamaktadir?

14.21 Sikloheptatrienon (I) oldukca kararhdir. Siklopentadienon (II), aksine olduk-
ca kararsizdir ve oldukca htzli bir jekilde Diels-Alder tepkimesi verir (a) Bu
iki bilesjgin farkh kararlihklaii icin bir aciklama getiriniz. (b) Siklopentadi-
enonun Diels-Alder katilma iiriiniinun yaptsmi yaztntz.

O

O

I

14.22 5-Kloro-l,3-siklopentadienonda (asagida) klor atomu her iki ikili baga gore
de allilik konumda olmasina kar^in, bu bile^ik gumii$ iyonu varhginda olduk-
ca yavas. S N I tepkimesi verir (Altboliim 15.15). Bu davramsj actklayimz.

CI

Ek Problemler 653

14.23 Asagidaki sonuclan aciklayimz: (a) Sikloheptatrienil anyonu antiaromatik iken
siklononatetraenil anyonu diizlem yapida (aci gerginligine sahip olmasina rag-
men) ve aromatiklir. (b) [16]Anulen aromatik olmamasina kar§in kolaylikla
iki elektron alu ve aromatik dianyon ohisturur.

14.24 Rezonans enerji olcumlerinden de (furan icin rezonans enerjisi 96 kJ mol~',
benzen icin 151 kJ mol 1 ) anlasilasilacagi gibi furamn aromatik ozelligi ben-
zenden daha azdir, Furamn, benzenden aromatikligmin daha az olu§unu daha
once hangi kimyasal olayla incelemistik?

14.25 §ekil 14,27 (s. 654)'de 'H NMR spektrumlan verilen A, B, ve C bilesjkleri-
nin her birinin yapilanm bulunuz.

14.26 Siklooktatetraenin 'H NMR spektrumu S 5,78*de tek bir pik icerir. Bu sinya-
lin yeri siklooktatetraenin elektron delokalizasyonu hakkinda nasil bir acikla-
ma getirir?

14.27 §ekil 14.28'de (s. 655) 'H NMR ve IR spektrumlan verilen F bilesigi icin bir
yapi yazimz.

14.28 Molekiil kiitlesi C y H LU olan bir bile§ik (L) karbon tetraklorurlii orlamda brom-
latepkimeye girer. L Bilesiginin IR spektrumu asagidaki sogurma piklerini ice-
rir: 3035 cm-' (o), 3020 cnr' (o), 2925 cm ' (o), 2853 cm ' (z), 1640 cm ' (o),
990 cnr 1 (k), 915 cm ' (k), 740 cm" 1 (k), 695 cm" 1 (k). L'nin H NMR spekt-
rumu asagidaki verileri icerir:

8 3, 1 (2H), ikili 8 5, 1 gokfa 8 7, 1 (5H) coklu

S4.8coklu 8 5,8 §ofcta

UV Spektrumu 255 nm'de maksimum sogurma gosterir. L Bilesigi icin bir ya-
pi oneriniz ve her bir IR pikini yorumlaymiz.

14.29 M Bilesiginin molekiil ktitlesi C 9 H| 2 'dir. M'nin 'HNMR spektrumu §ekil
14.29 (s. 655) ve IR spektrumu §ekil 14.30 (s. 656) 'da verilmistir. M icin bir
yapi oneriniz.

14.30 Molekiil formulii C y H ltl O olan bilesik (N), soguk sulu potasyum permanganat
ile tepkime verir. N bilesiginin 'H NMR spektrumu §ekil 14.3 l'de (s. 656) IR
spektrumu ise §ekil 14.32'de (s: 656) verilmistir. N icin bir yapi oneriniz.

14.31 X bilesiginin (C 8 Hi ) IR ve 'H NMR spektrumlan Sekil 14.33'de fs. 657) ve-
rilmistir. X bilesigi icin bir yapi oneriniz.

14.32 Y bilesiginin (C 9 H l2 0) IR ve 'HNMR spektrumlan §ekil 14,34'de (s. 658)
verilmistir. Y bilesigi icin bir yapi oneriniz

14.33 Kafeinin 'H NMR spektrumunda kac tane pik olusmasim beklersiniz?

O CH,

CH,
Kafein
(b) Kafeinin IR spektrumunda bu bilesige ozgii hangi pikleri beklersiniz?

A.GjH l2

r

3,0 2,8 1,4 1,2

5 4

5 H tppm)

B,CgH u N

J

I

(111

4,2 4,0

1

1 ,4 1 ,2

4
5 H (ppm)

j B

TMS

C. CcjHio

r

"

^

r

TMS

J

1

1 — ;

1

_J

I

i ., ji

I * „

2,2 2,0 — -^

.

654

8 7 6 5 4 3 2 1

§H (PP m )

§ekil 14.27 Problem 14.25 igin 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin genijletilmis
§ekilleri kaydinlmi§ olarak aynca verilmistir.

Dalga boyu turn)
6 7

8 9 10 12 15 20 30 40

4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 500 400 200

Dalga sayisi (cm -1 )

F,C 10 H ]4

• ' I

'

T- ■ —

r

1

1

TMS

l_ -

_J

L

_J

k

i

.J

3,0

2,8

1,4 1,2

'.....

i i

i.

4
S H (ppm)

§ ekil I 4.28 Problem 14.27'deki F bile§iginin 300 MHz 'H NMR ve IR spektrumu. Sinyal-
lerin genisletilmi§ §ekilleri kaydinlmi§ olarak ayrica verilmistir.

1 . . - - , .

N, C 9 H 10 O

i ■ ■ . .

1 )

■ i •

Li

\

_J

.

i

TMS

1

f 7,6 7,4 7,2

7,0

6,2 6,0 5

2

5,0

4
5 H (ppm)

§ekil 1 4.29 Problem 14.29'daki M bile§igi i^in 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin
geni§letilmi§ gekilleri kaydirilmi§ olarak ayrica \ i-riliuistir.

655

656 Boliim 14 / Aromatik Bile§ikler

4000
100

3000 2500

2000

Dalga sayisi (cm ! )
1500 1300 1100

1000 900

800 650 625

80
| BO
I 40

20

->-*■■ - 1 - V

r^^r

M, CgH^

2,5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Dalga boyu (/Jm)

§ekil 14.30 Problem 14.29'daki M bilesiginin IR spektrumu (Aldrich Chemical Co., Mil-
wauke, Wl.'nin izniyle).

M, Ct,H 12

,,,..,

r

"

}

J

i. .

J

L r

J

J.

TMS

\\

2,7 2,5

« » ji

i ... i ... i .... i .... i ... i ,i

1

8 7 6 5 4

6h (ppm)

Seki! I 4.3 I Problem 14.30'daki N bilesiginin 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sinyallerin

geni$letilmis seklleri kaydirilmis olarak ayrica verilmiftir.

Dalga sayisi (cm -1 )
4000 3000 2500 2000 1500 1300 1100 1000 900 800 650 625

100

B?

2.5 3

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Dalga boyu (^m)

§ ekil 14.32 Problem 14.30'daki N bilesiginin IR spektrumu (Aldrich Chemical Co., Mil-
woukee, Wl.'nin izniyle).

Ek Problemler 657

100

90

80

70

§ 60

1 50

1 40

30

— r— ■ ■

% aT" **~

VW\

1

1.A /•T j-vo i

\4

r\ f 1

u \

1

1

' w

/

kr

V

vy

i

_il

A. v-B n 10

i

i

20

10

4000 3600 3200

2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 650
Dalga sayisiUm -1 )

§ekil 14.33 Problem 14.31'deki X bile^iginin IR ve 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sin-
yallerin geni§letilmi§ §ekilleri kaydinlmis olarak aynca verilmi§tir.

* 14.34 Asagida verilen verilere gore, p-klorostirenin vinil hidrojenleri 'H NMR spekt-
rumunda nasil gbzlenecektir?

Halkamn indliklenmis manyetik alan tarafindan yapilan perdelememe etkisi
en fazla (c) protonunda (8 6,7) en az ise (bj protonunda (55,3) hissedilir. faj'nin
kimyasal kayma degeri yakla§ik 5 5,7'dir. E§le§me sabitleri yakla§ik oiarak
J ac = 18 Hz, J hc = 11 Hz, ve J ah = 2 Hz'dir. (Bu esksme sabitleri vinilik
sistemlere bzgiidur. Trans hidrojenlerin esksme sabitleri eis hidrojen atom-

658 Boliim 14 / Aromatik Bile§ikler

2,5

3

I

1 !

Dalga boyu l/jm)
6 7

8

9 10 12

15

20

30 40

05

i

[

i 1 II 1 1 1

II 1

1 1

10

(\ Aiflz

I —

\

20

V,

Ail

\ ft "

rv

0.30

0.40
0.50
0.60
80

i /

Uj Y,C 9 H ia O

w

f

V

t_

1.0

2.0

4000 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 120D 1000 800

Dalga sayisi (cm -1 )

400 200

r — ^ — " — i ' "T^ " • i ' 'i ■ i

V. C y H !2

,,,... .,,.,,,,

^

-

J

_J

J

4.6

L7L

4,4

IL J

1 ,6 0,9

l(

0,8 i

TMS

I .

5 4

5h (ppm)

Seki I 1 4.34 Problem 14.32'deki Y bile§iginin IR ve 300 MHz 'H NMR spektrumu. Sin-
yallerin geni§letilmi§ sekilleri kavdinlmis olarak aynca verilmi§tir.

lannin e§le§me sabitlerinden daha biiyiiktur, tkiz vinilik hidrojeiilerin e§le§me
sabitleri olduk£a kilgiiktiir.)

* 14,35 A§agidaki tepkimeyi ele ahniz.

0»»* + 0~K>

BuOK

► A

-KC1

HBr

A ► B

A -r-BuOH D

A ara Lirunii kovalent bagli bir bilegiktir. Bu bile§igin H NMR spektru-
munda aromatik halka protonlan i§in olanlara ek olarak 5 1 .21 'de bir pik daha
vardir ve bu sinyallerin alan orani 5 : 3'tiir. En son iiriin olan B, iyonik yapi-
dadir ve sadece aromatik hidrojen sinyalleri vardir,

A ve B nin yapilanni bulunuz.

Ogrenme Grubu Problemleri 659

* 14.36 A§agidaki verilen sentezde son iiriin D, kirmizi renkli kristal yapida olup eri-

me noktasi 174° ve kiitlesi 186'dir.

SikJopentadien + Na * C + H 2

2 C + FeCU D + 2 NaCl

D uruniiniin 'H ve IJ C NMR spektrumu bu bile§igin tek tip karbon ve tek
tip hidrojen atomuna sahip oldugunu gostermi§tir.

C'nin yapisini bulunuz. D'nin simetrisinin 50k fazla olu§unu yapiyla nasil
aciklarsiniz? (D, ogle yemeginden sonra yiyebilecegimiz tat veren bilegikler
grubundan olan bir bilesjktir.)

* 14.37 E bile§iginin spektrum verileri a§agida verilmi§tir Yapisini bulunuz.

MS (m/z): En agir pik 202'dedir.

tR (cm 1 ): 3030-3080, 2150 (cz), 1600, 1490, 760 ve 690

'H NMR (5): merkezi 7,34'de olan bir coklu.

UV (nm): 287 (e = 25.000), 305 (e = 36.000) ve 326 (e = 33.000)

1. Kalistefui kloriir, eflatun-ktrmizi yddiz ciceginden ahnan bir kirmizi cicek pig-
mentidir. Bu biles,igin sentezindeki basamaklardan birisi a§agida verilmi§tir. Bu
basamaktaki mekanizmayi oklarla gosteriniz. Bu doniisumiin nicin uygun bir siirec
oldugunu aciklayiniz.

Z^^OAc c ,_ ^^^OAc

HO (I

Ogrenme Grubu

Problemleri

OCOPh

OAc
Kalistefin kloriir

Prostoglandin F 2a ve prostoglandin E 2 sentezlerinin ba§langicinda, E, J. Corey {J.
Am. Chem Soc. 1969, 91 9675-5677) a§agidaki tepkime serisini kullanmi^tir. Bu
tepkimeyi gosteriniz ve bu tepkimenin nicin mantikh bir islem oldugunu aciklayi-
ruz.

CH 2 OAc
OAc

(2) CICH 2 OCH 3

Metil p-hidroksibenzoatin aromatik hidrojerderine ait L H NMR sinyalleri 7,05 ve
8,04 ppm'de (8) iki ikili §eklinde gozlenir. Her bir sinyalin hangi hidrojenlere ait
oldugunu bulunuz, Katkida bulunan rezonans yapilan cizerek cevabinizi bagd elekt-
ron yogunlukJarina gore aciklayiniz.

660 Boliim 14 / Aromatik Bile§ikler

DNA'nm yapismda bulunan bir heterohalkah aromatik bile§ik olan adeninin yapi-
sini ciziniz. Adenin halkasimn aromatik sistemine ait olmayan elektronlarim be-
lirtiniz. Halka iizerindeki azot atomlanndan hangisi en kuvvetli bazik, hangisi en
az bazik ozellik gosterir?

NADH ve NAD^'da bulunan nikotinamit halkasimn yapismi ciziniz. NADH'nin
NAD +, ya donu§umiinde, NAD +, daki aromatik piridinyum iyonu olu§urken hangi
hidrojen transfer olur?

Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

Tiroksinin Biyosentezi:
lyot l^eren Aromatik Yer Degi§tirme

Tiroksin (yukandaki sekilde gosterilen) metabolik hizi dtizenlemede rol alan anahtar hor-
monlardan birisidir. Tiroksin, pek 50k dokuda oksijen tiiketiminde genel bir artisa ne-
den oldugu gibi, karbohidratlann, proteinlerin ve lipitlerin metabolizmasmda da bir arti§a
neden olur. Dii§uk tiroksin seviyeleri (hipotiroidizm) sismanhga ve uyusukluga yol a9a-
bilir. Yiiksek tiroksin seviyeleri (hipertirokdizm) ise zit etkilere neden olabilir. Tiroit
bezi, troksini, beslenmemizdeki iki gerekli bile^en olan iyot ve tiroksinden yapar. Bazi
kiiltiirlerde deniz yosunundan eide edilen (yukandaki fotografa bakimz) gida ve katki
maddelerinin iyotun ana kaynagi olmastna ragmen, cogumuz iyotu iyotlanmis tuzdan
aiinz. Bununla birlikte, tiroit bonnununun anormai seviyesi yaygin bir hastahktir, Kro-
nik olarak diisiik tiroksin seviyeleri (tedavi ediJmezse) tiroit bezinin biiyiittiigti guatir
olarak bilinen rahatsizhga neden olabilir. Dii§iik tiroksin seviyeleri hormon ilavesi ile
kolaylikla diizeltilebilir.

661

HO

Tiroksin biyosentezi igin, yukanda belirtildigi gibi. tirosin ve iyot gereklidir. Tiroid be-
zi, iyot ve tirosini, tiroglobulin olarak adlandinlan bir protein (amino asitlerin bir poli-
meri) §eklinde depolar. Her bir tiroglobulin molekiilii 140 tirosin birimi(bircok diger
amino asit ile birlikte) icerir. Iyot, tiroglobuliindeki tirosin birimlerinin yakla§ik %20'si-
ne girer. iyotun tiroglobuline ginnesini saglamak icin, iyodoperoksidaz denilen bir.enzim
yiyeceklerimizdeki (orn. iyotlu sofra tuzundan) ntikleofilik iyodiir anyonlanni elektro-
filik iyot tiirlerine donu§turiir. iyotun bu elektrofilik §ekli, tiroglobuliindeki tirosin ile,
bu boliimiin konusu olan elektrofilik aromatik yer degi§tirme olarak isimlendirilen bir
mekanizma ile tepkimeye girer. Elektrofilik aromatik yer degi§tirmeyi inceledikten son-
ra, bu boliimde sonraki bir kisimda "Tiroksin Biyosentezine Iyotun Katiliminin Kimya-
si"nda tiroksine tekrar donecegiz.

I 5. 1 ELEKTROFiLlK AROMATiK YER DEGifTJRME
TEPKiMELERJ

Aromatik hidrokarbonlar genellikle arenler olarak bilinirler. Bir aril grubu arenden bir
hidrojen atomu cikanlmasi ile olu§ur ve sembolii Ar — dir. Bundan dolayi arenler, al-
kanlarm RH olarak gosterilmesi gibi ArH olarak gosterilirler.

Benzenoit arenlerin en karakteristLk tepkimesi, elektrofilik reaktiflerle tepkimeye gir-
digi zaman verdigi yer degi§tirme tepkimeleridir: Bu tepkimeler as,agida genel olarak
verilen tipteki tepkimelerdir.

Elektrofiller ya pozitif bir iyon (E T ) ya da biiyiik kism! pozitif ytike sahip elektron
eksikligi olan diger bazi tiirlerdir. Atbolum 15.3'te ogrenecegimiz gibi, benzen, FeBr,.
varligmda bromla tepkimeye girdiginde bromlanabilir. Brom ve FeBr 3 pozitif brom iyo-
nunu (Br + ) olu§turmak iizere tepkime verirler. Bu pozitif brom iyonlari elektrofil olarak
davramr ve benzen halkasma atak yaparak bir hidrojen atomuyla yer degi§tirir. Bu tep-
kimeye elektrofilik aromatik yer degistirme, (EAS) denir.

Elektrofilik aromatik yer degi§tirmeler aromatik bir halkaya degigik gruplarin dog-
rudan girmesini saglar. Bu bakimdan bircok onemli bilesigin elde edilmesinde sentetik
bakimdan onemli bir yoldur, Be§ temel elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesi
§ekil 15.1'de verilmi§tir. Altboliim 15.3 ve 15.7'de tepkimelerin her birinde elektrofi-
lin ne oldugunu da ogreneeegiz.

662

15.2 Elektrofilik Aromatik Yer Degi§tirme icin Genel Bir Mekanizma: Arenyum Iyorlan 663

(X = CI, Br > <S~yJ

HONO

+ HX

u 2 (i~\\ 2

H 3 SOj ^3^ 2

SO,

H,SO,

RC1, AlCl a

(R gevrilmeye
ugrayabilir)

O

II
RC — C1,A1C1 3

+ HC1

+ HC1

Haiojenleme

(Altboliim 15.3)

Nitrolama

(Altboliim 15.4)

Sillfolama

(Altboliim 15.5)

Friedel-Crafts Alkillemesi

(Altboliimler 15.6 ve 15.8)

Friedel-Ci'afts Acillemesi

(Altboliimler 15.7 ve 15.9)

§ekil I 5. 1 Elektrofilik aromatik yer degigtirme tepkimeleri.

15.2 ELEKTROFiLlK AROMATIK YER DEGJ§TIRME \g\H

Genel Bir MekanIzma: Arenyum Iyonlari

Benzen esasen iijerdigi tt elektronlanndan dolayi elektrofilik ataga kar§i duyarhdir. Bu
bakimdan, benzen bir alkene benzer ve bir alkenin bir elektrofille tepkimesinde oldugu
gibi atak yapiian yer tt bagidir.

Ancak Boliim 14'te, aromatik biles, iklerin tepkimelerinin alkenlerinkinden cok fark-
h oldugunu gordiik. Benzenin halkadaki alti TrelektronLiiiLiri olu§turdugu kapah kabuk.
benzene ozgli bir kararhlik saglar. Boylece, benzen elektrofilik ataga kar§i hassas olma-
sina kar§in katrtma tepkimelen'nden cok yer degigtirme tepkimelerine ugrar. Yer degis-
tirme tepkimelerinde elektrofil ile tepkime olduktan sonra, 6 irelektronlu aromatik sistem
yeniden saglanir. Elektrofilik aromatik yer degistirme icin genel bir mekanizmayi ince-
lersek bunun nasil oldugunu anlayabiliriz.

Bircok deney sonucu. elektrofillerin benzenin tt sistemine, arenyum i\ onu (veya
bazen bir a kompleksi) olarak bilinen aromatik olmayan bir karbokatyon olugturmak
uzere atak yaptigini gosterir. Bu basatnagi gosterirken tt elektronlannin hareketini da-
ha iyi izlemek icin Kekule yapilanni kullanmak daha uygundur.

/ . Basamak

E— A

Arenyum iyonu

(<r kompleksi)

1. Basamakta elektrofil, benzen halkasinin bir karbonuyla bir erbagi olusturmak icin
alti-elektronlu 7r-sisteminden iki elektron alrr. Bu bagin olusunui halkah yapidaki tt elekt-
ron sistemini bozar, ciinkii, arenyum iyonu olu^umunda elektrofille bagi olu§turan kar-

15.1 Elektrofilik
Aromatik Yer Degistirme
Tepkimeleri

15.2 Elektrofilik
Aromatik Yer Degistirme
icin Genel Bir
Mekanizma: Arenyum
iyonlari

15.3 Benzenin
Halojenlenmesi

15.4 Benzenin
Mtrolanmasi

15.5 Benzenin
Siilfolanmasi

15.6 Friedel-Crafts
Alkillemesi

15.7 Friedel-Crafts
Acillemesi

15.8 Friedel-Crafts
Tepkimelerinin Kisitla-
malan

15.9 Friedel-Crafts
Agillemelerinin Sentetik
Uygulamalan:
Clemmensen Indirgemesi

15.10 Etkinlik ve
Yonlendirmc tjzerine
Substitiient Etkileri

15.11 Elektrofilik
Aromatik Yer
Degistirmede Substitiient
Etkileri Teorisi

15.12 Alkilbenzenlerin
Yan Zincir Tepkimeleri

15.13 Alkenilbenzenler

15.14 Sentetik
liygulainalar

15.15 Niikleofilik Yer
Degistirme

Tepkimelerinde Benzilik
ve Allilik Halojeniirler

15.16 Aromatik
Bile;iklerin Indirgenmesi

S&

Resonans yapiian (burada
arenyum iyonlari igin kul-
lamlanlarda oldugu gibi)
elektrofilik aromatik yer
degiftirmeyi gormeniz icjn
onemli olacaktir.

664 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

1^

Kimyasal formiiller kin
olan renkli semamizda,
mavi renk genellikle elek-
trofilik veya elektron cekici
karakterdeki gruplan "os-
ier ir. Kirmizi renk Lewis
bazi veya elektron verici
karakterdeki ya da dyle
olabilen gruplan belirtir.

bon atomu sp' melezlesmis yapiya donu§mii§tiir ve bu nedenle artik kullamlabilir/i or-
bitali kalmami§tir. §imdi halkanin yalnizca sp 2 melezlesmis bes karbon atomu vep or-
bitalleri vardir. Bu bes p orbitali boyunca arenyum iyonunun dort trelektronu delokalize
olur. Bromun benzene elektrofilik katilmasi ile olusan arenyum iyonu icin hesaplanmis
elektrostatik potansiyel haritasi, arenyum iyonu halkasindaki pozitif yiik dagilimmin (§e-
kil 15.2) katkida bulunan rezonans yapilannda gosterildigi gibi oldugunu belirtir.

2. basamakta arenyum iyonunun elektrofili bulunduran karbon atomundan bir pro-
ton cikartihr. Bu protonu karbona baglayan iki elektron tt sisteminin bir parcasi hali-
ne gelir. Elektrofili iceren karbon atomu tekrar sp 2 melezlesir ve alti tarn delokalize tt
elektronlu benzen tiirevi olu§ur. 2. basamagi, arenyum iyonlanni temsil eden rezonans
yapilarmdan herhangi biri ile gosterebiliriz.

2. Basamak

■A-

(Proton, ortamdaki herhangi bir baz ile, ornegin, elektrofilden tiiremis anyon ile uzak-
lastinhr.)

Problem 15.1

Sekil 10.2 Bromun benze-
ne elektrofilik katdinasi ile
olusan arenyum iyonu ara
iirnnii icin hesaplanarak
bulunan yapi i ..All boliim
15.3). Bag yapan elektronla-
iiii temel konumu icin olan
elektrostatik potansiyel ha-
ritasmdan {iic boyutlu yii-
zeyle gosterilmistir) pozitif
yiikiin (mavi) baslica elekt-
rofilin baglandigi karbona
gore orto ve para karbon-
larda oldugu gorulmektedir.
Yiikiin bu dagilimi arenyum
iyonu icin olan rezonans
modeli ile uyum icindedir.
(van der Waals yiizeyi tel
orgiiyle gosterilmistir.)

>■ Arenyum iyonu icin olan tig rezonans yapidan her birisini kullanarak bir proton ci-
kigmm nasil oldugunu ve her bir gosterilism tig konjuge ikili baga sahip (yani. alti
tarn delokalize olmus tt elektronu olan) benzen halkasim nasil olusturdugunu gos-
teriniz.

Kekule yapilan, elektrofilik; aromatik yer degistirme tepkimelerinde (biraz ileride in-
celeyecegimiz, anlamamiza yaptigi katkidan dolayi 50k degerli olan rezonans teorisinin
kullaniminina izin verdiginden) tepkime mekanizmalarimn yazilmasi icin 50k uygun-
dur. Mekanizma, ktsa ve 6z §ekliyle benzenin modern formiilii kullanilarak asagidaki
sekilde yazilabilir,

E

B + : A"

1 . Basamak

2. Basamak

+ E-

Arenyum iyonu

QT-

— A

Elektrofilik aromatik yer degistirme tepkimelerinde arenyum iyonunun gercek bir
ara iiriin oldugunu gosteren kesin deneysel kanit vardir. Ara iiriin bir gec,is hali degil-
dir. Arenyum iyonu, serbest enerji diyagraminda (§ekil 15.3) iki gecis halinin enerji va-
disinde bulunur.

Benzen ve elektrofilden, E\ arenyum iyonu olus.turan tepkime icin serbest aktifles-
me enerjisi, AG\ t } , arenyum iyonundan son iiriine neden olan tepkimenin aktifle^me ener-
jisinden, A(?n\, buyiiktiir. Bu bekledigimiz bir sonuijtur. Benzen ve elektrofilden arenyum
iyonunu veren tepkime, benzenin rezonans enerjisini kaybetmesinden dolayi, olduk^a
endotermikdir. Tersine. arenyum iyonundan substitiie benzeni veren tepkime, benzen
halkastnin rezonans enerjisini tekrar kazanmasmdan dolayi olduk9a eksotermiktir.

I

+ e!Lh K+Tl e "h

2

15.3 Benzenin Halojenlenmesi 665

§ekil I 5.3 Elektrofllik aromatik yer de-
gigtirme tepkimesi igin serbest enerji diyag-
rami. Arenyum iyonu 1. ve 2. gecjs.
hallerinin arasinda bulunan gercek bir ara
uriindiir. Geei§ halinde, elektrofil ve benze-
nin bir karbon atomu arasindaki bag kis-
men olusur. Gecis. hali 2'deyse, ayni benzen
karbon atomu ve hidrojen atomu arasindaki
bag kisrnen kirilir.

Tepkime hoordinati

Asagidaki iki basamaktan birincisi — arenyum iyonu olu§um basamagi — elektro-
filik aromatik yer degi|tirmede genellikle hiz belirleyici basamaktir.

1 . Basamak

2. Basamak

+ E— A

+ :A"

Yava§, hiz belirleyici

H E

t^O + H-

Hizll

Ikinci basamaktaki bir protonun cikisi, l.basamaga gore daha hizh olur ve toplam tep-
kime hizina bir etkisi yoktur.

15.3 Benzenin Halojenlenmesi

Benzen, kan§imda bir Lewis asidi bulunmadikca brom veya klorla tepkime vermez. (So-
nuc olarak, benzen karbon tetrakloriir icerisindeki bromun rengini gidermez.J Ancak Le-
wis asitleri bulundugunda benzen, brom veya klorla hemen tepkimeye girer ve
tepkimeler, iyi verimlerle, strasiyla bromobenzen ve klorobenzeni verir.

- 25 c

o

CI

Klorobenzen (%90)
Br

0-^ Qf

+ HCI

+ HBr

Bromobenzen (%7S)

666 Boliim 15 / Aromatik Biie^iklerin Tepkimeleri

Aromatik halkanin klorlanmasi ve bromlanmasmda kullanilan en etkin Lewis asit-
leri susuz FeCl 3 , FeBr 3 ve AlCl 3 'tiir. Ferrik klorur ve ferrik bromur genellikle tepkime
ortamina demir eklenerek olusturulur. Demir, ferrik halojeniirti olusturmak iizere halo-
jenle tepkimeye girer,

2 Fe + 3 X 2 » 2 FeX 3

Aromatik bromlama icin mekanizma a§agidaki gibidir.

Tepkime \g\r\ Bir Mekanizma

11^

Bu arenyum iyonu
kin bir elektrostatik
potansiyel haritasi
§ekil 15.2'de gosteril-
mistir.

' Aromatik Bromlama

l.Basamak Br — Br: + FeBr 3 ► : Br -i-Br— FeBr, ► 'Br 4 + = Br— FeBr 3

Brom, 1< elir, ile ctkileserek bir kompleks olusturui . Bu kompleks de
po^itif brom iyonu ve FeBr^ - olusturmak iizere ayngir.

2. Basamak

l/^ 5 * '" yavas
4- Br:- — -*■

Arenyum iyonu
Pozitif brom iyonu bir arenyum iyonu olusturmak iizere benzene atak yapar.

3. Basamak

H • : Br— FeBr,

+ H— Br ; +

FeBr 3

Bromobenzeni olusturmak if in arenyum iyonundan bir proton cikariln .

1h

Tiroksin biyosentezindeki
elektrofilik iyotlama tep-
kimesinde bu boliimun
a^dis. kismmda bahsedil-
misti. Aym konu Altbblum
lS.UF'den sonra
"Kimyasi..." adli cergeveli
kisimda tartisilmiftir.

Lewis asidinin gorevi, 1 . basamakta gorulebilir. Ferrik bromiir; bir pozitif brom iyo-
nu, Br*, (ve FeBr " 4 ) olugturmak iizere brom ile tepkimeye girer. 2. basamakta bu Br"
iyonu, bir arenyum iyonu olusturmak iizere benzen halkasma atak yapar. Son olarak 3.
basamakta FeBr 4 ile arenyum iyonundan bir proton uzaklastmlir. Bu tepkime, tepkime
iirunleri olarak bromobenzen ve hidrojen bromuriin olusumuyla sonuclanir. Aym zaman-
da bu basamakta FeBr 3 katalizorii tekrar geri kazamhr.

Benzenin, ferrik kloriirlii ortamda klorlanma mekanizmasi, bromlanma igin olan me-
kanizmaya benzer. Ferrik klorur aromatik klorlamada, aromatik bromlamada ferrik bro-
miiriin yapttgi ile aym §ekilde davramr. Pozitif halojen iyonunun olusumuna ve
aktanlmasina yardim eder.

Flor, benzen ile cok hizli tepkimeye girdigi icin. aromatik florlama ozel kosul ve
ozel tipte diizenek gerektirir. Hatta, tepkimeyi monoflorlamayla kisitlamak zordur. An-
cak, florobenzen Altboliim 20.8D'de gorecegimiz dolayb bir yontemle sentezlenebilir.

Diger taraftan iyot, aym tepkimeyi verecek kadar etkin degildir. Etkili bir iyotlama
icin ozel bir teknik kullamlmali: tepkime nitrik asit gibi bir yiikseltgen madde varligin-
da yapilmahdir.

15.4 Benzenin Nitrolanmasi 667

(%86)

15.4 Benzenin Njtrolanmasi

Benzen, steak deri§ik nitrik asitle yavas, bir sekilde etkile§erek nitrobenzen verir. Tep-
kime, derisik nitrik asit ve derijik siilfiirik asit karis_irm kullamhr ve lsitihrsa 90k daha
hizli yitriir?

-NO,

+ HNO, + H,S0 4

50-55

ho

+ H 3 + + HS0 4

(%85)

Deri§ik siilfiirik asit, a§agidaki mekanizmanin ilk iki basamaginda gosterildigi gibi,
elektrofilin (nitronyum iyonunun, N0 2 *) derisimini artirarak tepkimenin hizini artirir.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

Benzenin Sulfolanmasi

O

H

£9 yr ^. +< /
LBasamak HO,SO— H + H— 0— IV

(H 2 S0 4 ) .d;

.0:

►/

H— O— N. + HS0 4 "

.o'r

Hu basamakta nitrik asit, daha kuvvetli asit olan siilfiirik asitten prutun alir.

H

o :

LBasamak H — O — R

H,0

o-

N +
.0,

Nitronyum iyonu
Simdi, protonlanims nitrik asit, nitronyum iyonu vermek iizere ayrisabilir.

3. Basamak

^

().

H
NO,

I?

H
NO,

H
NO,

^

L

Arenyum i vunu
Nitronyum iyonu nitrolamada gereek eletrofildir; ve rezonans kararli
arenyum iyonu vermek iizere benzen ile tepkimeye girer.

4. Basamak

*^ H ^ ! ? H A/Na H _ 6 ^ H

NO, + H —♦II + I

■u

Arenyum iyonu bir Lewis hazina proton verir ve nitrobenzen olusur.

668 Bfjliim !5 / Aromatik Bilesiklerin Tepkimeleri

Problem IS. 2 > H 2 S0 4 'iin pK u degeri -9, HN0 3 'un \>K U degeri -1,4'tiir. Nitrolarnamn neden deri-
§ik nitrik ve stilftirik asit kan§iminda, sadece derigik nitrik asitle yapilana gore da-
ha hizli gercekle§tigini a9iklayimz.

15.5 BENZENiN SClLFOLANMASI

Benzen dumanh stilfurik asitle oda sicakhginda benzensiilfonik asit vermek iizere tep-
kimeye girer. Dumanh siilfiirik asit. ilave edilmis, kiikiirt trioksit (S0 3 ) iceren suLfiirLk
asittir. Sulfolama, derijik stilfurik asitle de gercekle§ir, ancak daha yavas, olur.

o,

KtikUrt

Benzensiilfonik asit
(%56)

Iki tepkimede de elektrofil kiikiirt trioksittir. Derisjk siilfiirik asitte, kiikiirt trioksit,
H 2 S0 4 'iin hem asit hem baz olarak davrandtgi bir denge tepkimesiyle olusur (a§agida-
ki mekanizmanm 1 . basamagina baktntz).

i Tepkime ifin Bir Mekanizma

' Benzenin Siilfolanmasi

1 . Basamak 2 H 2 S0 4 <=* S0 3 + H a O + + HS0 4 ~

Bu denge. derisik H ; S0 4 iccrisinrtc SO,olusturur.

2. Basamak

o- + 0'

f 7+ .-S-Jy * -\ A — S — O- •* — ► diger rezonans yapilan

\ / (V ^O v \=/„ II

ft.

SO,, arenyum iyonu olusturmak iizere benzen ile tepkimeye gircn gereek elektrofilclir.

+ O*

3. Basamak HS0 4 " + ( P"if~^ :;i==t \ / S $' + B * S0 *

\ Wm 1 \=/

\__^ H .ft. .ft.

Benzensiill'onat iyonunu olusturmak iizere arenyum iyonundan bir proton cikai ilu .

O"

4. Basamak f Vj-ofl^H^/ Vs-Q-H + H 2
ft. H ft.

Benzensiil tonal iyonu. benzen sulfosiik asit olusturmak iizere bir proton alir.

15.6 Friedel-Crafts Alkillemesi 669

Ktikiirt trioksitin siilfiirik asitten olu§umunu iceren 1 . basamak dahil biitiin basamak-
lar denge tepkimeleridir. Dolayisiyla toplam tepkime de bir denge tepkimesidir. Deri-
§ik siilfiirik asit icerisinde toplam denge 1—4 basamaklannin toplamidir.

+ H 2 S0 4

o

SO-H

+ H,0

Dumanh siilfiirik asitte coziinmii§ ktikiirt trioksit dogrudan tepkimeye girdiginden,
1. basamak onemli degildir.

Butiin basamaklar dengede oldugundan, denge konumu uyguladigimiz ko§ullardan
etkilenebilir. Benzeni sulfolamak istedigimiz zaman deri§ik siilfiirik asit — veya daha iyi-
si dumanh siilfurik asit — kullaninz. Bu ko§ullarda denge saga kayar ve benzen siilfo-
nik asidi iyi bir verimle elde ederiz.

Diger taraftan, bir benzen halkasindan siilfonik asit grubunu cikarmak isteyebiliriz,
Bunu yapmak 19111, seyreltik siilfurik asit kullaninz ve kansjmindan genellikle buhar ge-
ciririz. Bu ko§ullarda — yiiksek su deris,imi ile — denge sola kayar ve desiilfolama olur.
Aromatik bilesjgin ufucu ozellikte olinasi durumunda, bu bilesMerin buharla damita-
labilmesi nedeniyle denge daha da sola kayar.

Daha ileride. siilfolama ve desiilfolama tepkimelerinin sentetik cahsmalarda sik kul-
lanildigim gorecegiz. Ornegin, bazen tepkimenin seyrini etkilemek icin siilfonik asit gru-
bunu benzen halkasma baglariz. Sonra da desiilfolama ile siilfonik asit grubunu
cikarabiliriz.

Sulfolama-desiilfolama
elektrofilik aromatik yer
degigtirmeyi iceren sentez-
lerde yararh bir aragtir.

15.6 Friedel-Crafts Alkillemesi

1877 yilinda Fransiz kimyasi Charles Friedel ve Amerikah cahsma arkadas.i James M.
Crafts alkil benzenlerin (ArR) ve acil benzenlerin (ArCOR) hazirlanmasi icin yeni yon-
temler buldular. Bu tepkimeler Friedel-Crafts alkilleme ve acilleme tepkimeleri olarak
bilinir. Burada Friedel-Crafts alkillemesi tartisriacak, Friedel-Crafts acillemesi ise Alt-
boliim 15.7'de ele alinacaktir.

Bir Friedel-Crafts alkillemesi icin genel es,itlik a§agidaki gibidir.

Charles Friedel

+ R— X

^0r R

+ HX

Tepkime icin mekanizma (R — X olarak izopropil kloriir ahndigmda. a§agidaki basamak-
larla gosterilmistir) karbokatyon olu§umuyla (1. basamak) basjar. Daha sonra, karbo-
katyon bir elektrofil olarak davranir (2. basamak) ve bir arenyum iyonu oIu§turmak
iizere benzene atak yapar. Arenyum iyonu (3. basamak) daha sonra izopropil benzeni
vermek iizere bir proton kaybeder.

James Mason Crafts

670 Boliim 15 / Aromatik Bilesiklerin Tepkimeleri

Tepkime ifin Bir Mekanizma

Friedel-Crafts Alkitlemesi

/ . Basamak

H,C

H,C

Bu bir Lewis asit— baz
tepkimesidir I Altholiim J.2B'ye bakimz).

2. Basamak

H,C

pi + I

,CH— CI— AI— CI-

/ I

■■CI'

CH +=C1— Al— Cl =

/ " | "

H 3 C :Q =

Bu kompleks, bir karbokatyon ve AIC1 7 verntek iizerc ayri§ir

CHj + CH,

CH ■* — ► diger rezonans yapilan

CH, H CH 3

Elektrofil olarak davranan karbokatyon, bir arenyum iyonu
olusturmak iizere benzenle tepkimeye girer.

3. Basamak

r^pS + ^L~.^r\

CH 3

CH + HC1 + AIC1,

;ch,

: ci :

CH,

Izopropilbenzen olusturmak i<;in arenyum iyonundan bir proton cikui ilir.
Bu basamak AlCl-'ii yeniden olusturur ve HC1 aciga eikar.

R — X, bir birincil halojeniir oldugunda, muhtemelen basit bir karbokatyon olug-
maz. Bunun yerine. aliiminyum kloriir. alkil halojeniir ile bir kompleks olusturur ve bu
kompleks elektrofil olarak davramr. Bu komplekste karbon-halojen bagi kinlmaya ha-
zirdir ve karbon atomu da belirgin bir pozitif yiik tasir.

RCH, --CHAlClj

Hatta bu kompleks. basit bir karbokatyon olmamasma kar§in basit bir karbokatyon gi-
bi davramr ve aromatik halkaya bir pozitif alkil grubu aktanr. Altkisim 15.8'de gorece-
gimiz gibi, bu kompleksler bir karbokatyona oyle benzer ki onlar gibi tipik karbokatyon
cevrilmelerine de ugrarlar.

Friedel-Crafts alkillemeleri, alkil halojeniir ve aliiminyum kloriir kullammi ile ki-
sitlt degildir. Karbokatyon (veya karbokatyon benzeri bilesikler) olusturan diger pek cok

15.7 Friedel-Crafts Acillemesi 671

reaktif giftleri de kullamlabilir. Ornegin bir alken ve bir asit karisirmnin kullanilmasi da
miimkundiir.

^2\^CH(CH 3 ) 2

+ CH,CH=CH 2 -^ (OJ

Propen

izopropilbenzen (kumen)

(%84)

^(o

Sikloheksen

Sikloheksilbenzen

(%62)

Bir alkol ve bir asit kansimi da kullamlabilir.

+ HO

+ H,0

Sikloheksanol

Sikloheksilbenzen

(%56)

Friedel-Crafts tepkimesinin bazi onemli kisttlamalan vardir. Bunlar Kisim 15.8'de
tarti§ilmi§tii.

Sivi HF icerisindeki benzen ve propenden (yukanda gosterilen) izopropil benzen ■<
o1u§umunu gosteren tepkime icin mantiga uygun tiim basamaklan iceren bir meka-
nizma yaziruz. Mekanizmaniz iiruniin nicin propilbenzen olmayip izopropilbenzen
oldugunu aciklamalidir.

Problem 15.3

15.7 Friedel-Crafts A^iLLEMESi

o

RC gmbuna acil grubu denir ve agil grubunun bir bilesige baglanmasi acilleme tep-
kimesi olarak bilinir. Iki uygun acil grubu, asetil ve benzoil grubudur, (Benzoil grubu,
benzil grubu — CH 2 C 6 H 5 ile kanstinlmamalidir, Altboliim 14.2'ye bakmiz).

O

II
CH,C—

Asetil

grubu

(etanoil grubu)

o- 1

Benzoil
grubu

Friedel-Crafts agilleme tepkimesi, aromatik bir halkaya bir acil grubunun baglan-
masimn etkili bir yoludur. Tepkime genellikle aromatik bilesjgin bir acil halojenur ile
etkile§tirilmesiyle yapilir. Aromatik bilegigin etkinligi yliksek olmadikga, tepkime en

672 Boliim 15 / Aromatik Bilesiklerin Tepkimeleri

azindan bir esdeger Lewis asidi (A1C1 3 gibi) ilavesini gerektirir. Tepkime urtinii bir aril
ketondur.

O

II

Oil rP :: \Y' CCRi

+ CH,C-C1 "^ QJ + HC.

80°C
Asetil Asetofenon

kloriir (metil It-nil keton)

(%97)

Asit klorurler olarak da bilinen a?il kloriirler, karboksilik asitlerin tiyonil kloriir
(SOCl 2 ) veya fosfor pentakloriir (PC1 5 ) ile etkile§tirilmesi ile kolayhkla sentezlenirler.

O O

CH,COH + SOC1, ► CHjCCl + S0 2 + HC1

Asetik Tiyonil Asetil

asit kloriir kloriir

(%80-<>0)

o o

j\-COH + PCI, > (C -CCI + POCL3 + HCI

Benzoik Fosfor Benzoil

asit pentokloriir kloriir

(%90)

Friedel-Crafts acillemeleri, karboksilik asit anhidritleri kullanilarak da yapilabilir.
O O

II II

/\ CH,C X /^/CCH 3 J

IV^yj / asm benzen L\. J)

\-^ CH,C so°c \^

"II

Asetik anhidrit Asetofenon

(karboksilik (%82-85)

asit anhidrit)

Pek <jok Friedel-Crafts agillemesinde elektrofil. a^ilyum iyonudur ve acil haloje-
niirden a§agtdaki verilen mekanizrnayla olusur.

II .. ^ II * -

1. Basamak R— C~ Cl ! + A1C1 3 «=* R— C~ C1-A1C1 3

O

2. Basamak R-C^CUMCh s=* R-C^Q 4-»R-C=6= + AlCl 4

'-■

Bir acilyum iyonu
(rezonans melezi)

Friedel-Crafts Tepkimelerinin Kisitlamalan 673

AICI3 varhginda. Asetik anhidritten, a^ilyum iyonunun nasil olustugunu gosteri- < Problem 15.4
niz.

Benzenin Friedel-Crafts a^illemesinde diger basamaklar a§agidaki gibidir:
Tepkime i^in Bir Mekanizma

Benzenin Siilfolanmasi

5. Basamak

H

3. Basamak + C * \[ + ,

o +

*\

.0 :

Arenyum iyonu

H

4. Basamak { +

■9+ A1C1.

\

.-ox

>+HCl + A1C1,

Or

R

.p : + A1C1 3 «=*I( )\ .P : A1C1 3

Son basamakta, aliiminyum kloriir (bir Lewis asidi) keton (bir Lewis bazi) ile bir komp-
leks olusturur. Tepkime tamamlandiktan sonra, kompleksin su ile etkile§tiriimesi keto-
nu verir.

6. Basamak \

C=0:A1C1^ + 3H 2

QH 5

R

\

/
C 6 H 5

C=d; + Al(OH) 3 + 3 HC1

Friedel-Crafts tepkimesinin bazi onemli sentetik uygulamalan Altboliim 1 5 '9 da be-
lirtilmistir.

15.8 Friedel-Crafts TEPKiMELERiNiN

KlSITLAMALARI

Friedel-Crafts tepkimelerinin kullaniminda ge^itli kisitlamalar vardir.

1. Bir iilkil halojeniir, bir alken veya bir alkolden bir karbokatyon olustugu
zainan, bu karbokatyon daha kararh karbokatyona d6nii§ebilir, Tepkimeden
elde edilen ana iiriin genellikle daha kararh karbokatyondan elde edilen iiriin-
diir.

674 Boliim 15 / Aromatik Bile§iHerin Tepkimeleri

Ornegin, benzen biitil bromiir ile alkillendiginde, olu§an biitil katyonlan bir hidriir
kaymasi ile 1° karbokatyondan (a§agidaki tepkimelere bakiniz) daha kararh olan 2° kar-
bokatyona cevrilir. Sonra, benzen, biitil benzen ve seA _ -butilbenzeni olusturmak iizere
her iki karbokatyonla da tepkimeye girer:

A1C1 s+ 5_

CH 3 CH 2 CH 2 CH,Br *-*■ CH.,CH,CHCH 2 ---BrAlCi3

H

(-BrAlCl 3 -)

+ CH,CH,CHCH,

(-A1C1,)
(-HBr)

CH,CH,CH,CH,

Biitilbenzen
(kansimin % 32-36)

seft-Biitilbenzen
(karismin % 64-68)

2.

Friedel -Crafts tepkimeleri, aromatik halkada kuvvetli elektron cekici grup
(Altbolum 15.11) bulundugunda veya halka bir — NH 2 , — NHR veya — NR 2
grubu icerdiginde genellikle cok dusiik verimlidir. Bu hem alkilleme hem de
a^llemelerde boyledir.

NO,

N(CHj) 3

OH

SOjH

NH 2

o o

1 I

Bu bile§iklerin Friedel -Crafts
tepkimeleri genellikle dusiik verimlidir.

Altbolum 15.10'da, aromatik halkadaki gruplann halkanin elektrofilik aromatik yer
degi§tirmesinde tepkime hizina biiyiik etkilerinin olacagini ogrenecegiz. Elektron-ceki-
ci gruplar halkayi elektronca eksik yaparak halkayi daha az etkin kilarlar. Halojenden
daha fazla elektron-cekici (veya pasiflegtirici) bir siibstitiient, yani her hangi bir me-
ta-yonlendirici grup (Altbolum 15.1 1C), aromatik halkayi Friedel-Crafts tepkime-
sini veremeyecek kadar elektronca eksik yapar. Amino gruplan — NH 2 , — NHR ve
— NRj, Friedel-Crafts tepkimelerini katalizlemede kullamlan Lewis asitleri ile etkile-
serek kuvvetli elektron-cekici gruba donii§iirler. Asagida, buna bir ornek verilmi§tir.

H

I

H — N:

+ A1CI,

H

H^N— AJCI,

Friedel-Crafts
tepkimesi vermez

15.9 Friedel-Crafts Afillemelerinin Sentetik Uygulamalari: Clemmensen tndirgemesi 675

Aril ve vinilik halojeniirler kolay karbokatyon olu§turamadiklanndan
halojeniir bileseni olarak kullamlamazlar (Altboliim 6.15A'ya bakiniz).

Qf a

~* Friedel-Crafts tepkimesi vermez

\ /
/ C=C \

"*■ Friedel-Crafts tepkimesi vermez

Cl

Siklikla polialkilleme olur. Alkil gruplari elektron verici gruplardir ve bir
tanesi halkaya baglanir baglanmaz halkayi yeni bir yer degistirmeye kar§i etkin
hale getirirler (Altboliim 15,10'a bakiniz).

H,C

\hoh-^>

/ 60 c

H,C

CH(CH 3 ) 2

IzopropiJ-
benzen

(%24)

CH{CH,),

p-Diizopropilbenzen

(%14)

Ancak, Friedel-Crafts acjllemelerinde polia^illeme sorunu yoktur. Afil gru-
bunun (RCO — ) kendisi elektron-cekici gruptur ve tepkimenin son basamaginda
A1C1 3 ile bir kornpleks olu§turur (Altboliim 15.7) ve bu durum daha fazla elekt-
ron cekilmesine neden olur. Bu da daha ileri bir yer degi§tirmeyi engeller ve mo-
noac.illemeyi kolayIa§tjnr.

Benzen, aliiminyum klorurlii ortamda neopentil kloriir ile tepkimeye girdiginde ana "^ Problem IS. 5

iiriin neopentilbenzen degil, 2-metil-2-fenilbutandir. Bu sonucu a^iklayimz.

Benzen bor triflorurlii ortamda propil alkolle tepkimeye girdiginde iirtin olarak pro- ■< Problem 15.6
pilbenzen ve izopropilbenzen elde edilmi§tir, Bu sonucu gbsteren bir mekanizma

yazrruz.

15.9 Friedel-Crafts Acjllemelerinjn Sentetik
uygulamalari: clemmensen jndjrgemesj

Friedel-Crafts a^illemelerinde karbon xincirinde gewilme olmaz. Acilyum iyonu rezo-
nans kararh oldugundan, diger pek 50k karbokatyondan daha kararlidir. Bu yiizden qev-
rilme icin itici bir kuvvet yoktur. (Jevrilme olmadigi icin Friedel-Crafts acillemesini
izleyen karboni! grubunun CH 2 'ye indirgenmesi, dailanmamis. alkilbenzenlerin sentezi

676 Boltim 15 / Aromatik Bilesiklerin Tepkimeleri

icin Friedel- Crafts alkillemelerinden daha iyi bir yontemdir.

Ornek olarak, propilbenzenin senteziyle ilgili problemi (Problem 15.6) ele alahm.
Bu sentezi Friedel- Crafts alkillemesi ile yapmaya kalkis,irsak bir cevrilme olur ve ana
i'triin izopropilbenzendir (Problem 15,6'ya bakiniz).

CH(CH,), CH,CH 2 CH,

CH,CH 2 CH,Br ^^

HBr

Izopropilbenzen

Propilbenzen

Tersine, benzenin propanoil kloriir ile Friedel - Crafts acillenmesi. karbon zinciri qev-
rilmeye ugramadan, mukemmel bir verimle bir keton verir

O

ajri

+ CH,CH,CC1 L *

Propanoil
kloriir

cr

X

CH 2 CH,

+ HCI

Etil fenil keton
(%90)

Bu keton daha sonra cesjtli yontemlerle propilbenzene indirgenebilir. Clemmensen in-
dirgemesi olarak bilinen bir yontem, ketonun amalganlanmis. cinko igeren hidroklorik
asitte geri sogutucu altinda kaynatilmasini icerir. [Uyari: Daha sonra (Altboliim 20.5B)
tarti§acagirmz gibi 9inko ve hidroklorik asit nitro gruplanni da amino gruplarina indir-
ger.]

O

CCH,CH,

aeri ^ v ^-^

CH 1 CH 1 CH,

Etil fenill
keton

HCl,

geri

sogutucu

sllmda

kaynatma

Propilbenzen
(%80)

O

ArCR

Zn(Hg)

> ArCH,R

HCl, geri

sogutucu

aitmdii

kaynatma

Halkali anhidritler kullanildiginda Friedel-Crafts acillemesiyle bir aromatik bilesj-
ge yeni bir halka ilave edilebilir. Bununla ilgili bir ornek a§agida gdsterilmi§tir. Clem-
mensen indirgeme basamagmda yalmzca ketonun indirgendigine dikkat ediniz.
Karboksilik asit etkilenmez.

o o o

v o-^^ ( )
c r^

CCH,CH,COH

Benzen

Sijksinik

(asjri)

anhidnt

3-Benzoilpropanoik asit

Zn(Hg). HCl

geri

sogutucu

altirida

kaynatma

(%83-9Q)

15.10 Etkinlik ve Yonlenme Uzerine Siibstitiient Etkileri 677

o

O

CH,CH,CH,COH

SOCI,

soc

(>%95)

0r>

AJClj, CS

4-Fenillbiitanoik
asit

.CH>
CIC

II

o

4-FenilTbiitanoil
kloriir

«-Tetralon

Benzen ve uygun a9U klorur veya asit anhidritten baslayarak asagidakilerm her bi- < Problem 15.7
rinin sentezini ozetleyiniz.

(a) Btitilbenzen

(b) (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH,C 6 H 5

(c) Benzofenan (QH 5 COC 6 H 5 )

(d) 9.10-Dihidroantrosen

H H
9,10-Dihidroanthrasen

15.10 ETKiNLlK VE YONLENDiRME

UZERINE SUBSTITUENT ETKiLERi

Siibstitiie benzenler elektrofilik ataga ugradiginda halkada bulunan gruplar tepkimenin
hizi ve atak bblgesini etkilerler. Bu yiizden siibstitiientlerin, elektrofilik aromatik yer
degistirme tepkimelerinde hem etkinligi hem de yonlenmeyi etkiledigini soyleriz.

Siibstitiient gruplar, halkanin etkinligi iizerindeki etkilerine gore iki sinifa ayrihr-
lar, Halkayi benzenden 50k daha etkin yapan siibstitiientlere etkinlestiren gruplar, hal-
kayi benzenden daha az etkin yapan siibstitiientlere ise etkinlik azaltici gruplar denir.

Siibstitiient gruplan aynca gelen elektrofilin atak yoniine etkilerine gore de iki sini-
fa ayirabiliriz. Bir simftaki siibstittienler, elektrofilik yer degistirmeyi baslica, kendile-
rine gore orto ve para konumlanna yonlendirme egilirnindedirler. Bu gruplan, gelen
gruplan orto ve para konumlanna yonlendirme egilimlerinden dolayi orto- para yon-
lendiriciler olarak isimlendiririz. Ikinci simftaki stibstitiientler gelen elektrofili meta
konumuna yonlendirme egilimindedir. Bu gruplan da meta yonlendiriciler olarak ad-
landmnz.

Bu terimlerle neyi ifade etmek istedigimizi cesitli omekler acik olarak gosterecektir.

I5.I0A Etkinleftirici Gruplar: Orto - Para Yonlendiriciler

Metil grubu etkinlegtirici, ve orto -para yonlendici bir gruptur: Toluen biitiin elekt-
rofilik yer degistirmelerde benzenden belirgin bir sekilde daha hizla tepkimeye girer.

Bir etkinlestirici
grup

Elektrofilik yer degi§tirmeye
kiii-vj benzenden daha etkindir.

678 Boliim 15 / Aromatik Bile^iklerin Tepkimeleri

Toluenin daha biiyiik olan etkinligini birkac yolla gozleriz. Ornegin toluen ile olan
elektrofilik yer degi§tirmede. benzenle olandan daha olumlu ko^ullar — du§iik sicaklik
ve elektrofilin daha dtlgtlk derif imleri — kullanilabilir. Aym ko§ullarda toluenin benzen-
den daha hizli tepkime verdigini de buluruz. Ornegin, nitrolamada, toluen benzenden
25 kat hizli tepkime verir.

Aynca toluen elektrofilik yer degi§tirmeye ugradiginda yer degi§tirmenin cogunluk-
la orto ve para konumlannda oldugu goruliir. Tolueni nitrik ve siilfurik asitle nitrolla-
digimizda a§agidaki bagil oranlarda mononitrotoluenler elde ederiz.

CH,

UNO.

4

H-.SO,

NO,

+

o-Nitrotoluen

(%59)

Para

o

NO,

p-Nitrotoluen

(%37)

NO,

m-Nitrotoluen

f%4)

Tepkimeden elde edilen mononitrotoluenlerden %96'si (%59 + %37) orto ve para ko-
numunda nitro grubu icerir. Yalmzca %4'iinde nitro meta konumundadtr.

Problem 15.8

^ Metil grubunun gelen elektrofile hie bir etkisinin olmadigim varsaydiginizda yuka-
rida verilen bile§iklerin olu§ma yiizdeleri nasil olurdu? Aciklaymiz.

2,4,6-Tri bromoanilin

Toluenin orto ve para konumlannda baskin yer degi§tirmesi nitrolama tepkimeleri
ile kisitli degildir. Ayni davrani§ halojenleme, siilfolama ve ba§ka tepkimelerde de goz-
lenir.

Biitun alkil gruplan etkinlejtirici gruplardir ve orto- para yonlendiricidirler. Metok-
si grubu (CH 3 — ) ve asetamido grubu (CH 3 CONH — ) kuvvetli etkinle§tiren ve orto-pa-
ra yonlendiren gruplardir.

Hidroksit ve amino grubu 50k giiclii etkinle§tiren ve orto-para yonlendiren gruplar-
dir. Fenol ve anilin, sulu ortamda bromla (katalizore gerek yoktur) 50k hizli tepkimeye
girerek her iki orto konumunda ve para konumunda yer degi§tirmeye ugrami§ iiriinler
verirler. Bu tribromo uriinleri hemen hemen kantitatif verimle olu§ur.

OH

OH

2,4,6-Tribromonilin

(~%100)

2,4,6-Tribromofenol

<~%100)

15.10 Etkinlik ve Yonlendirme Uzerine Siibstitiient Etkileri 679

15. 1 OB Etkinlik Azaltici Gruplar: Meta Yonlendiriciler

Nitro grubu 90k kuvvetli etkinlik azaltici bir gruptur. Nitrobenzen. benzenden 10 -4
defa daha yavas. bir hizla nitrolamaya ugrar. Nitro grubu meta yonlendiricidir. Nitro-
benzen nitrik asit ve siilfiirik asit ile nitrolandiginda yer degi§tirmenin %93'ii meta ko-
numunda olur.

NO,

NO,

(%93)

Karboksil grubu ( — C0 2 H), sulfo grubu ( — S0 3 H) ve triflorometil grubu ( — CF 3 )
da etkinlik azaltici ve meta-yonlendirici gruplardir.

1 5, IOC Halojen Substituentler: Etkinlik Azaltici Orto-Para Yonlendiriciler

Kloro ve bromo gruplan zayif etkinlik azaltici gruplardir. Klorobenzen ve bromoben-
zen, nitrolamaya, benzenin nitrolama hizindan, sirasiyla, 33 ve 30 kat daha yava§ ug-
rar. Ancak kloro ve bromo gruplan orto -para yonlendiricidir. Klorobenzen klorlandigi.
bromlandigi, nitrolandigi ve siilfolandigi zaman elde edilen monosubstitlie iirunlerin ba-
gil ytizdeleri cizelge 15.1'de verilmi§tir.

Bromobenzenin eiektrofilik yer degi§tirme tepkimelerinden de benzer sonuflar elde
edilir.

Cizelge 15.1 KJorobenzede Eiektrofilik Yer Degi§tirme

Para
tlriin

(%)

Tepkime

Klorlama

39

55

94

6

Bromlama

11

87

98

2

Nitrolama

30

70

100

Siilfolama

100

100

15. I0D Substitiientlerin Siniflandinlmasi

Bu altbolumde gosterdigimiz gali^malara benzer 9ah§malar pek cok sayida siibstitiie ben-
zelerle de yapilmi§tir. Bu substitiientlerin etkinlik ve yonlenme uzerine etkileri Cizelge
15.2'de verilmi§tir.

A§agidaki tepkimelerdeki ana iiriinleri Cizelge 15.2'den yararlanarak yazmiz.

(a) Toluen siilfolamyor.

(b) Benzoik asit nitrolaniyor.

(c) Nitrobenzen bromlamyor.

(d) Fenol Friedel- Crafts tepkimesiyle acilleniyor.

Eger ana uriinler orto ve para izomerlerinin bir kansimi oluyorsa onu da belirtiniz.

< Problem 15.9

680 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

^izelge IS. 2 Elektrofilik Aromatik Yer Degi§tirme
tfzerine Substitiient Etkileri

Orto-Para Yonlendiriciler

Meta Yonlendiriciler

Kuvvetii Etkinle§tiriciler
— NH 2 , — NHR, — NR,
—OH, —6:

Ilimli Etkinle$tiriciler

— NHCOCH,, — NHCOR

— OCH.„ —OR

Zayif Etkinlestiridler
— CH,„ — C,H ; , — R
— C H ;

Zayif Etkinlik Azalticilar
— Fs, — Cl:,— Br:, —I:

llmili Etkinlik Azalticilar

— C=N

— SO,H

— C0 2 H, — CO.R

— CHO, —COR

Kuvvetii Etkinlik Azaltici

—NO,

— NR.,

— CF„ — CCI 3

I 5. II ELEKTROFiLiK AROMATIK YER DEG!§TIRMEDE
SUBSTlTUENT ETKILERi TEORISi

15. 1 1 A Etkinlik: Elektron £ekici ve Elektron Verici Gruplann Etkisi

Elektrofilik aromatik yer degistirmeye kargi belirti gruplann benzen halkasim etkinle§-
tirdiklerini, oysa diger gruplann etkinlik azaltttklanni hentiz ogrendik. Bir grubun hal-
kayi etkinleshrdigini soyledigimiz zaman, s,iiphesiz grubun tepkimenin bagil hizina
etkisini kastederiz. Etkinle§tirici bir gruba sahip aromatik bir bilegigin elektrofilik yer
degi§tirrne]erde benzenden daha hrzh tepkime verdigini soyleriz. Bir grubun halkamn
etkinligini azalttigim soyledigimiz zaman ise etkinlik azaltici bir gruba sahip aromatik
bir bile§igin benzenden daha yavas tepkimeye girdigini belirtiniz.

Aynca, hiz belirleyici basamaklann gecis halini inceleyerek bagil tepkime hizlan
hakkinda bir§eyler soyleyebilecegimizi ogrendik. Gecis halinin enerjisini reaktantlann-
kine gore artiran herhangi bir etkenin tepkimenin bagil hizini azaltacagmi da biliyoruz.
Bu sonuc, bu etkenin. tepkimenin aktiflesme serbest enerjisini artirmasindan kaynakla-
mr. Aym yolla, gecis halinin enerjisini reaktantlannkine gore azaltan herhangi bir etken
aktiflegme serbest enerjisini ve tepkimenin bagil hizini artinr,

Stibstitiie benzenlerin elektrofilik yer degi§ tirmelerinde hiz belirleyici basamak aren-
yum iyonunu olusturan basamaktir. Halkadaki herhangi bir siibstitilenti. hidrojen dahiL
gostermek i9in Q harfini kullamrsak stibstitiie bir benzen igin genellestirilmis. bir for-
miil yazabiliriz. (Q hidrojense bile§ik benzenin kendisidir.) Arenyum iyonu icin de ya-
piyi burada gosterildigi gibi yazabiliriz. Bu formulle Q'nun elektrofile, E, gore orto-meta
veya para konumlanndan herhangi birinde oldugunu soyleriz. Bu formiillemeyi kulla-
narak, elektrofilik aromatik yer degi§tirme igin hiz belirleyici basamagi as.agidaki, gibi
genel bir sekilde yazabiliriz.

15.11 Elektrofilik Aromatik Yer Degistimiede Siibsiituent Etkileri Teorisi 681

+ £+■

E H
( jtryh hali Arenyum iyonu

Cok fazla sayida tepkime icin bu basamagi inceledigimizde tepkimelerin bagil hiz-
larinin Q'nun elektron cekmesine veya elektron vermesine bagh oldugunu anlanz. Q,
elektron verici bir grupsa (hidrojene gore), tepkime benzenin verdigi tepkimeden daha
hizhdir. Q, elektron cekici bir grupsa, tepkime benzeninkinden daha yavashr.

Q elektron
verir

+ E +

Q elektron
<;eker

H J

( rt-cis hali
kararlidir

Gecis, hali
kararsizdir

E H

Arenyum iyonu
kararlidir

Q

E H

Arenyum iyonu
kararsizdir

Tepkime

daha

hizlidir

Tepkime

daha
yavagtir

Sonuc olarak, siibstittientin (Q). reaktantlannkine gore gecis halinin kararhligina da-
ha cok etki ettigi aciga cikar. Elektron verici gruplar gecis halini daha kararli kilarken
elektron cekici gruplar daha az kararli yapar. Gecis. hali arenyum iyonuna benzedigin-
den ve delokalize olmu§ bir karbokatyon oldugundan bu aciklama mantiga uygundur.

Bu etki Hammond-Leffler varsaytminin baska bir uygulamasim gosterir (Altboliim
6.14A). Arenyum iyonu ytiksek enerjili bir ara uriindur ve arenyum iyonunu olusturan
basamak oldukca endotermik bir basamaktir. Bu ytizden Hammond-Leffler varsayi-
mina gore, arenyum iyonu ve onu olusturan gecis hali arasinda kuvvetli bir benzerlik
olmalidir.

Arenyum iyonu pozitif yiiklii oldugundan elektron verici bir grup; arenyum iyonu-
nu ve arenyum iyonuna ula§tiran ge^i§ halini, gecis hali delokalize karbokatyon oldu-
gu icin, kararli kilar. Ayni tartismayi elektron ceken gruplann etkisi icin de yapabiliriz.
Elektron ceken bir grup arenyum iyonunu daha a: kararli yapmali ve arenyum iyonu-
na yol acan gecis halini daha az kararli kilmalidir.

§ekil 15.4. substitiientlerin elektron cekme ve verme yeteneklerinin. elektrofilik aro-
matik yer degistirme tepkimelerinin bagil serbest aktiflesme enerjilerine nasil etki etti-
gini gostermektedir.

682 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

§ekil I 5.4 Uc tiir aro-
matik elektrofilik yer
degistirmede arenyum
iyonu icin bagil enerji
kesitleri (l)'de Q, elektron
cekici bir gruptur. (2)'de
Q=H'dir. (3)'de Q elektron
verici bir gruptur. AGji, >
AG* 2) >AGf 3 ,

Tepkimetoordinati

Elektron verici metil grubunun yiikii kararli kihci etkisi ile elektron cekici trifloro-
metil grubunun kararsiz kiiici etkisini karjilasuran iki arenyum iyonu icin hesaplanmi§
elektrotatik potansiyel haritalari §ekil 15.5'te gosterilmi^tir. Soldaki arenyum iyonu (§e-
kil 15.5a) bromun metilbenzene (toluen) para konumundan katilmasiyla olu§ur. Sagda-
ki arenyum iyonu (§ekil 15.5b) ise bromun triflorometilbenzene meta konumundan
katilmasiyla olusur. §ekil 15.5^'da halka uzerindeki atomlann daha az pozitif oldugu-
nu ve halkamn daha kararli kilmdigini gosteren, halka atomlanyla birlesen rengui 50k
daha az mavi olduguna dikkat ediniz.

15.1 IB induktif ve Rezonans Etkiler: Yonlendirme Teorisi

Gruplann elektron- cekme ve elektron-verme ozelliklerini induktif ve rezonans etkiler
olmak iizere iki etkene dayanarak afiklayabiliriz. Bu iki etkenin aromatik yer degigtir-
me tepkimelerinde yonlenmeyi belirledigini de gorecegiz.

la)

m

§ekil 15.5 Bromun (a) metilbenzene (toluen) ve (b) triflorometilbenzene elektrofilik katil-
masindaki arenyum iyonlan icin hesaplanmis. elektrostatik potansiyel haritalari. Trifloro-
metilbenzenin (b) arenyum iyonundaki pozitif yiik triflorometil grubunun elektron cekici
etkisi ile artarken metilbenzenin halkasinm (a) arenyum iyonundaki pozitif yiik, metil gru-
bunun elektron verme yetenegiyle dagibr. (Bu iki yapi icin olan elektrostatik potansiyel ha-
ritalannda, dogrudan karsitastirilabilmeleri icin potansiyele gore ayni renk olcegi
kullamlmistir.)

15.11 Elektrofilik Aromatik Yer Degi^tirmede Siibstitiient Elkileri Teorisi 683

Substitiient Q'nun indiiktif etkisi, halka elektrofilin atagina ugrarken halkada olu-

gan pozitif yukle Q'ya bagli polarIas,mj§ bagin elektrostatik etkilegiminden olusur. Or-

negin, Q karbondan daha elektronegatif bir atomsa (veya grupsa) halka dipolun pozitif

ucundadir.

s- *+//^a\

(Ornegin, Q = F, CI, veya Brl

Bu dipollesme ilave bir pozitif yiike sebep olacagi icin elektrofilin atagi gecikecektir.
Halojenlerin hepsi karbondan daha elektronegatiftir ve elektron cekici indiiktif etkiye
neden olurlar. Halkaya dogrudan bagli atomlan tamamen veya kismen pozitif yiik ice-
ren diger gruplann da elektron ijekici indiiktif etkileri vardir. Asagida bunlarla ilgili 6r-
nekler verilmi§tir.

x»- o o-

K - ' L

>NR, (R = alkil veva H) ^C S+ ^X»- 9-N + >S^oh

t. \ II

x*^ o o

2-11 I

->-C— G«— ►-^C + — G (G = H, R, OH, veya OR)

Halkaya bagli atomlan uzerinde tarn veya kismi
yiike sahip elektruD cekici gruplar

Siibstitiient Q'nun rezonans etkisi, Q'nun varhginin ara vJriin arenyum iyonunun re-
zonans kararlihgtni artrrma veya azaltma olasiligmi gosterir. Ornegin Q siibstitiienti aren-
yum iyonu icin, rezonans melezine katkida bulunan tic rezonans yapidan bir tanesinin
Q'nun hidrojen oldugu durumdan daha iyi ya da daha kotii olmasina yol acabilir. Ay-
nca, Q, bir veya daha fazla baga katilmayan elektron ciftine sahip bir atom oldugunda,
pozitif yiikiin Q'da oldugu dorduncti bir rezonans yapisi saglayarak arenyum iyonuna
fazladan bir kararhlik verebilir.

H H

Bu elektron verme etkisi a§agidaki siralamada azalan kuvvete gore verilmistir.

En fazla elektron verenler | — NH 2 , — NR, > — OH, — OR > — X=| En az elektron verenler

Yukandaki siralama bu gruplann etkinlestirme yeteneklerinin de bir sirasidir. Ami-
no gruplan oldukca etkinle§tirici, hidroksil ve alkoksil gruplan bir dereceye kadar daha
az etkinle§tirici ve halojen siibstitiientleri zayif etkinlik azalticilardrr. X = F oldugunda,
bu siralama, baga katilmayan elektron cifti tasiyan atomlarin elektronegatiflikleri ile ilis-
kili olabilir. Atom ne kadar fazla elektronegatif ise pozitif yiikii kabul etme yetenegi

kadar du§iiktiir (flor en elektronegatif. azot en az elektronegatiftir). X = CI. Br, ya da

1 oldugunda halojenlerin rezonansla elektron verme yeteneklerinin bagil olarak zayifligi
basit bir temel iizerinden anlasjlabilir. Bu atomlar (CI, Br ve I) karbondan daha biiyiik-
tiirler, ve, bu yiizden baga katilmayan elektron ciftlerini iceren orbitaller cekirdekten uzak-
tirlar ve karbonun 2p orbital! ile iyi 6rtii§emezler. (Bu genel birolgudur: Rezonans etkileri,
periyodik cizelgedeki farkli periyot atomlari arasinda iyi bir sekilde iletilemezler.)

684 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

IF^

Meta-yonlendirici grupla-

i in ozellikleri.

15.1 IC Meta-Yonlendirici Gruplar

Biitiin meta-yonlendirici gruplann, halkaya dogrudan bagh atoraunda kismi veya
tam pozitif yiikii vardir. Tipik bir ornek olarak triflorometil grubunu ele alahm.

Triflorometil grubu. elektronegatifligi yiiksek ilc flor atomundan dolayi kuvvetlice
elektron ceker. Kuvvetli etkinlik azaltici bir gruptur ve elektrofilik aromatik yer degi§-
tirme tepkimelerinde kuvvetli bir meta yonlendiricidir. Triflorometil grubunun bu iki
bzelligini a§agidaki gibi aciklayabiliriz.

Triflorometil grubu arenyum iyonunun olu§umuna yol a9an geci§ halini cok fazla
kararsiz kilarak etkinlige etki eder. Bunu, olusan karbokatyondan elektron cekerek ve
boylece halkadaki pozitif yiikii artirarak yapar.

Trifloromet ilbenzen

E H
Arenvum ivonu

Triflorometilbenzeninin orto, meta ve para konumlarma bir elektrofii atak yaptigin-
dan olu§an arenyum iyonlan icin olan rezonans yapilanni incelersek triflorometil gru-
bunun yonlenmeye nasil etki ettigini anlayabiliriz.

Ortoya atak
CF

OI<lukc;i kararsiz
katki saglayici

Metaya atak
CF

Paraya atak

H E

Oldukca kararsiz
katki saglayici

Orto ve paraya atakla olu§an arenyum iyonu icin olan rezonans yapilanndan birisi,
pozitif ytik elektron gekici gruha bagh halka karbanunda oldugu icin digerlerine gore
cok kararsizdir. Metaya atakla olu§an arenyum iyonu rezonans yapilanndan hi? birin-

15.11 Elektrofilik Aromatik Yer Degijtirmede Siibstituent Etkileri Teorisi 685

de bu denli kararsiz bir yapi yoktur. Bu durum, metaya atakla olu§an arenyum iyonu-
nun diger konumlara etkiyle olu§anlara gore daha kararli oldugunu gosterir. Normal bir
muhakemeyle de meta-siibstitiie arenyum iyonuna gotiiren geci§ halinin en kararli ola-
cagini ve bundan dolayi metaya atagin yeglenecegini umabilirdik. Bu, deneysel olarak
bulunanla tamamen uyumludur. Triflorometil grubu 50k kuvvetli bir meta yonlendirici-
dir.

fa <rT,

U~j\ + HNO, -3^%

Triflorometilbenzen

NO,

(~%100)

Ancak, meta yer degi§tirmesinin tig yeglenmeyen yoldan en az yeglenmeyeniyle ala-
m oldugit unutulmamalidir. Triflorobenzenin meta konumuridaki yer degi§tirme tepki-
mesinin serbest aktiflegrne enerjisi, orto ve para konumlarmdaki yer degi§tirme icin
olandan daha azdir, ancak benzenin elektrofilik yer degisjirme tepkimesinin serbest
aktifle§me enerjisinden buyiiktur. Triflorometilbenzenin meta konumunda yer degistir-
me, orto ve para konumlarmdaki yer degistirmelerden daha hizhdir fakat benzen ile olan
yer degistirmeden daha yava§trr.

Nitro grubu, karboksil grubu ve diger meta yonlendirici gruplar kuvvetli elekt-
ron cekici gruplardir ve benzer sekilde davramrlar.

X^V

Meta yonlendirici grup-
larui diger ornekleri.

1 15.1 ID Orto -Para Yonlendirici Gruplar

Alkil ve fenil substitiientleri di§inda, (Jizelge 15.2 'deki biitun orto-para yonlendirici
gruplar a§agidaki genel yapidadir.

katilmayan bir
elektton cifti

Anilin

Fenoi

Bu yapisal ozellik — halkaya bagli atomda ortakla§dmami§ bir elektron cifti — elektro-
filik aromatik yer degi§tirmede etkinligi etkiler ve yonlenmeyi tayin eder.

Ortakla|ilmami§ elektronu olan bu gruplann yonlendirme etkileri btiyiik ol^iide
elektron verici rezonans etkiden ileri gelir. Rezonans etkisi, aynca, dzellikle arenyum
iyonunda, dolayisiyla bu arenyum iyonunu veren gecis. halinde etkilidir.

Halojenler disjnda, bu gruplarm etkinlik iizerindeki ba§hca etkileri, elektron verici
rezonans etkiden ileri gelir. Bu etki yirie ozellikle arenyum iyonunu veren geci§ hali
iizerinde etkilidir.

Bu rezonans etkilerini anlamak icin, elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimele-
rinde amino grubunun etkisini inceleyelim. Amino grubu sadece kuvvetli bir etkinles,-
tirici grup degil aym zamanda kuvvetli bir orto-para yonlendiricidir. Daha once
(Altbolum 15.10A) anilinin sulu cozeltide bronda oda sicakliginda tepkimeye girdigini
ve katalizorsiiz ortamda her iki orto ve para konumu siibstitiie olmu§ bir iiriin verdigiru
ogrenmi§tik.

S&

Biitiin orto-para yon-
leixlii idler, benzen
halkasina liiiisik atomlan
uzerinde en azindan baga
katilmayan bir elektron
cifti bulundururlar.

686 Boliim 15 / Aromatik Bile^iklerin Tepkimeleri

Problem 15.10

Amino grubunun indiiktif etkisi onu zayif elektron 9ekici yapar. Bildigimiz gibi azot
karbondan daha etektronegatiftir. Anilinde karbon ve azot arasindaki elektronegatiflik
farki biiyiik degildir, bununla birlikte, benzen halkasindaki karbon s;r melezles,tiginden
bu karbon sp- melezle§mi§ halinden daha fazla elektronegatif olacaktir.

Elektrofilik aromatik yer degisjirmede amino grubunun rezonans etkisi indiiktif et-
kisinden daha onemlidir ve bu rezonans etki amino grubunu elektron verici yapar, Ani-
linin orto, meta ve para konumlanna elektrofilin atakla olu§an arenyum iyonlarinm
rezonans yapilanm yazarsak bu etkiyi anlayabiliriz.

Ortoyo atak

Metaya atak
NH, : NH 2

Oldukca kararli
katki saglayici

: NH,

= NH,

Oldukga kararli
katki saglayici

Orto ve paraya atakla olu§an arenyum iyonlan 15111 dort mantikli rezonans yapi, oy-
sa metaya atakla olu§an arenyum iyonu icin iic rezonans yapirun yazilabildigini gorii-
yoruz. Bunun sonucu olarak orto ve para-siibstitiie arenyum iyonlan daha kararhdir
diyebiliriz. Ancak daha onemli olan orto ve para-siibstitiie arenyum iyonlan ijin olan
meleze katki saglayan nispeten kararli yapilardir. Bu yapilarda azottaki, baga katilma-
yan bir elektron cifti halkamn karbon uyla fazladan bir bag olugturur. Fazladan olan bu
bag — ve yapilardaki her bir atomun dig kabugunun elektron oktetinin tarn olmasi ger-
cegi — bu yapilan diger rezonans yapilarma gore en kararli kilar. Bu yapilar beklenme-
dik o^tide kararli oldugundan meleze biiytik — ve karali kiha — katkida bulunurlar, Bu
siiphesiz, orto ve para-siibstitiie arenyum iyonlanmn, metaya atak ile olu§an arenyum
iyonlarmdan beklenilmedik olciide kararli olmasi demektir. Orto ve para-siibstitiie aren-
yum iyonlanni veren geci§ halleri olduk9a dii§iik serbest enerjilerde bulunurlar. Sonuc
olarak elektrofiller orto ve para konumlannda cok hizli tepkimeye girerler.

>• Rezonans teorisini kullanarak fenoldeki hidroksil grubunun nicin etkinlegtirici ve
orto-para yonlendirici bir grup oldugunu aciklayiniz. Aciklamamzi, fenol, Br + ile
orto, meta ve para konumlannda tepkimeye girdiginde olu§an arenyum iyonlanni
gostererek orneklendiriniz.

15.11 Elektrofilik Aromatik Yer Degi§tirmede Siibstituent Etkileri Teorisi 687

Fenol, sodyum asetat varligmda, asetik anhidritle tepkimeye girerek bir ester, fenil -< Problem 15.11
asetat, verir. ~

ch^*©^

-C— CH 3

Fenol Fenil asetat

Fenil asetatm CH 3 COO — grubu, fenoldeki — OH grubu gibi (Problem 15.10) orto-pa-
ra yonlendiricidir. (a) CH 3 COO — grubunun hangi yapisal ozelligi bu durumu aciklar?
(b) Fenil asetat ove p konumlanndan tepkimeye girmesine karsjn elektrofilik aromatik
yer degi§tirmeye kargi fenolden daha az etkindir. Bunun sebebini aciklamak icin rezo-
nans teorisini kullammz. (c) Anilin cogu zaman elektrofilik aromatik yer degislirme tep-
kimesinde cok etkindir ve istenmeyen tepkimeler de olusur (Altboliim 15.I4A). Bu
istenmeyen tepkimeleri onlemenin bir yolu; anilini, asetil kloriir veya asetik anhidrit ile
etkile§tirerek asetanilite (a§agida) donii§tiirmektir.

O

<Q^NH 2 ^£22^ ^)_ NH _ |_ C h 3

Anilin Asetanilit

Asetamido grubunun (CH 3 CONH — ) ne tiirbiryonlendirici etkiye sahip olmasmi bek-
lersiniz? (d) Asetamido grubunun neden amino grubundan ( — NH 2 ) daha az etkile§tiri-
ci oldugunu aciklaytniz.

Halo substitiienlerinin yonlendirme etkileri ve etkinlikleri once ters gelebilir. Halo
gruplan orta-para yonlendirir (Qizelge 1 5.2) ancak etkinlik azalnasi gruplardir. [Bu
davrani§lanndan dolayi halojen siibstituentlerini kirmizi (elektron-verici) veya mavi
(elektron-cekici) yerine yesil renkte yazdik.] Diger biitiin etkinlik azaltici gruplar meta
yonlendiricidir. Ancak, halo substitiientleriniii elektron cekici indiiktif etkilerinin etkin-
lige ve elektron-verici rezonans etkilerinin yonlenmeye etki ettigini varsayarsak bu siibs-
tituentlerin davramslarim hemen aciklayabilixiz.

Bu varsayimlan ozellikle klorobenzene uygulayalim. Klor atomu oldukca elektro-
negatif bir atomdur. Bu yiizden klor atomunun benzen halkasmdan elektron cekmesini
ve boylece benzen halkasimn etkinligini azaltmasini bekleyebiliriz.

Klor atomunun indiiktif etkisi
halkanin etkinligini azaltir.

Diger taraftan. elektrofilik atak meydana geldiginde klor atomu; orto ve paraya atak
sonrasi olu^an arenyum iyonlannt, metaya atak ile olu^an arenyum iyonundan kararh
kdar. Klor atomu bunu amino ve hidroksil gruplannin yaptigi sekilde ortakla$iImami$
bir elektron giftini vererek yapar. Bu elektronlar, orto ve para siibstitiie arenyum iyon-
lan icin melezlere katktda bulunan kararli rezonans yapilann olu§masini saglarlar (Alt-
boliim 15.1 ID).

Ortoyo atak +

icv- -a-

W^ +H

Nispeten kararli
katki saglayici

688 Boliim 15 / Aromatik Bilesikierin Tepkimeleri

Metaya atak
"CV- tCl

EH EH

Nispeten kararli
katki saglayici

Klorobenzen i^in acikladiklanmiz siiphesiz bromobenzen icin de dogrudur.

Halo siibstituentlerinin indiiktif ve rezonans etkilerini asagidaki gibi ozetleyebiliriz.
Halo gruplan, elektron cekici indiiktif etkileri ile halkayi benzenden daha pozitif yapar-
lar. Bu, herhangi birelektrofilik aromatik yer degistirme tepkimesi icin olan serbest ak-
tiflesme enerjisinin benzen i^in olandan daha biiyiik olmasina ve bundan dolayi da halo
gruplannin etkinlik azaltici olmalanna neden olur. Ancak elektron verici rezonans etki-
leri de. orto ve para konumlarinda yer degi^tirmeye yol acan tepkimelerin serbest aktif-
iesme enerjilerinin, meta yer degistirmesine yol agan tepkimenin serbest aktiflesme
enerjisinden daha diisiik olmasini saglarlar. Kisaca, halojenlerin rezonans etkileri bu tiir
yer degi§tirmelerde onlari orto-para yonlendirici yapar:

Halojenlerin beklenmeyen etkileri icin verilen aciklamalar ve daha once amino ve
hidroksil gruplan icin verilen aciklamalar arasinda belirgin bircelijki oldugunu far-
kedebilirsiniz. Yani oksijen, klor veya bromdan (ve ozellikle iyottan) daha elekt-
ronegatiftir. Halojenler etkinlik azaltici gruplarken hidroksil grubu etkinle§tirici bir
gruptur. Bu durum, benzen halkasina dogrudan bagh olan ve benzen halkasina bir
elektron cifti verebilen bir grup ( — Q) iceren ( — Q ~ — NH,, — O — H, — F : .
— CI:. — Br:, — I : ) rezonans yapilar tarafindan, arenyum iyonunu olu§turan
geci$ lialine yapilan bagil kararh kilici katkilar ile aciklanabilir. Q, — OH ya da
— NH 2 ' se - bu rezonans yapilar oksijen ve azotunkiyle karbonun 2p orbitalinin
brtusrnesinden ileri gelir. Boyle bir ortusme, atomlar hemen hemen aym biiyiik-
liikte oldugundan yeglenir. Benzen halkasina elektron cifti vericisi klor oldugun-
da, karbonun 2p orbitalinin klorun 3p orbitali ile ortu^mesi gerekir. Klor atomu
daha buyiik ve 3p orbitali gekirdekten daha uzak oldugundan bbyle bir ortusme
fazla etkili degildir. Brom ve iyotta brtil§me daha da az etkilidir. Flor halojenle-
rin en elektronegatif olmasina karsrn. florobenzen (Q = — F: ) halobenzenlerin en
etkin olamdir ve — F : halojenler icinde en kuvvetli orto-para yonlendirici olan
gruptur. Flordaki elektron ciftinin halkaya verilmesi, florun 2p orbitalinin kar-
bonun 2p orbitaliyle ( — NH 2 ve — OH'de oldugu gibi) ortii§mesinden kaynak-

lanir Bu 6rtu§me =£ ve — F: orbitallerinin hemen hemen ayini biiyuklukte
\

olmasindan dolayi etkilidir.

15.1 1 Elektrofilik Aromatik Yer Degi^tirmede Siibstituent Etkileri Teorisi 689

Hidrojen kloriir kloroetene, etene katildigindan daha yavas katilir ve ilriin, 1,1-dikJo- "^
roetandir. Rezonans ve indiiktif etkileri kullanarak bu sonucu nasil aciklarsmiz?

HCl

Problem 15.12

CI— CH=CH,

-►Cl-

-CH-

I

CI

H

15.1 IE Alkilbenzenlerin Orto-Para Yonlendirme Etkileri Ve Etkinlikleri

AIki! gruplan hidrojenden daha iyi elektron verici gruplardir. Bu nedenie, arenyum iyo-
nunu veren geciij halini kararli kilarak, benzen halkasini, elektrofilik aromatik yer de-
gi§tirmeye kar§i etkinlestirebilirler.

+ E +

R

\(

T)\

L ^

..\j

5+

_E

H _

< !egi§ hali kararli
kilinir.

E H

Arenyum iyonu
kararli kilinir.

Bir alkilbenzen icin arenyum iyonunu veren basarnagin serbest aktiflejmesi enerjisi
(heniiz gosterildi) benzeninkinden daha dii§uktur ve alkilbenzenler daha hizh tepkime
verirler.

Alkil gruplan orto-para yonlendiricidirler. Alkil gruplannm bu ozelligini elektron
verme yetenekleri ile agiklayabiliriz. Alkil gruplarinin etkisi ozeliikle, alkil gruplan po-
zitif karbon atomuna dogrudan bagh oldugunda onemlidir (Altboliim 6.12 ve Sekii 6.9'da
alkil gruplannm karbokatyonlan nasil kararli ktldigini tarti§mistik.)

Ornegin, toluen elektrofilik aromatik yer degi§tirmeye ugradigi zaman olu§an aren-
yum iyonu icjn rezonans yapilan yazdigimizda, asagidaki ve sayfa 691'deki sonu§lan
elde ederiz.

Ortoya atak
H

H— C— H

Metaya atak
H

H— C— H

Nispeten kararli katki
saglayici

K

imyasi

Ttroksin Biyosentezine iyotun Katilimi

A iroksinin biyosentezi, tiroglobulinin (bu boliimun giri§ine bakiniz) tirosin birimleri-
ne iyot atomlarimn baglanmasim icerir, Bu siire<j elektrofilik aromatik yer degiftirmenin
biyokimyasal bir uyarlamasiyla olur. iyodoperoksidaz enzimi, elektrofilik iyotu (I — OH
gibi bir tiir olarak varsayilabilir) olu§turmak icin iyodiir anyonlari ve hidrojen peroksit
arasindaki tepkimeyi katalizler. Tirosinin aromatik halkasinin elektrofilik iyota nilkleofi-
lik atagi tiroglobulindeki tirosin halkalannin 3 ve 5 konumlarina iyotun baglanmasina
neden olur. Bu konumlar, ttrosinde elektrofilik aromatik yer degistirmenin olmasini bek-
ledigimiz, fenol hidroksil grubuna gore orto konumlardir. (Hidroksil grubuna gore para
konumu kapab oldugundan, hidroksile gore para yerinde yer degi§tirme olamaz ve alkil
gruplanna gore orto yer degi§tirme hidroksilin orto konumundan daha az yeglenir.)

iyodoperoksidaz
I-+H 2 2

T~

I-+H 2 2

TLroglobulin (Iki tirosin grubu

gosterilmistir, Tiroglobulin proteinin geri

kalan kismi golgelenmi§ kisimla

belirtilmistir.)

H,N— CH — C — 0"

protein
hidrolizi

Tiroit bezindeki tiroksinin biyosentezi, tiroglobulindeki Tyr u^larinm

iyotlanmasi, sevrilmesi, hidrolizi (proteoliz) ile olur. Nispeten nadir

olarak aciga §ikan I" tiroit hormonu tarafindan etkin bir sekilde tutulur.

690

Elektrofilik iyot, tiroksinin biyosentezini tamamlamada gerekli olan iki tirosin birimi-
nin esjesmesinde de yer ahr.

Elektrofilik aromatik yer degistirme, 1927'de C. Harrinton ve G. Barger'in labo-
ratuvarda gercekle§tirdikleri tiroksin sentesinde de onemli rol oynamistir, G. Harring-
ton ve G. Barger'in sentezleri, sentetik bilegigin dogal tiroksin ile kars,ilasUnlmasi ile
bu onernli hormonun yapisinin ortaya cikanlmasma yardim etmistir. Harrington ve Bar-
ger, tiroksinin fenol halkasimn orto konumlanna iyotu baglamak icin elektrofilik aro-
matik yer degistirmeyi kullanrmsjardir. Ancak, diger tiroksin halkasina iyotu baglamak
icin farkh bir tepkime (niikleofilik aromatik yer degistirme, Boliim 21'de inceleyecegi-
miz bir tepkime) kullanmi§lardir.

Paraya atak

E H

Nispeten kararli katki
saglayici

Orto ve para konumuna atak oldugunda, metil gnibunun halkarun pozitif yiiklii kar-
bonuna dogrudan bagli oldugu rezonans yapilanni yazabilecegimizi goriiriiz. Bu yapi-
lar digerlerine oranla daha kararhdir. ciinkii onlarda metil gnibunun (elektron vererek)
kararli kilma etkisi en etkindir. Bu nedenle bu yapilar, orto- ve para-siibstitiie arenyum
iyonlarimn melezine daha biiyiik (kararli kdici) katkida bulunurlar. Meta-siibstitiie aren-
yum iyonu icin boyle bir bagil kararli yapi yoktur ve sonucta meta siibstitiie arenyum
iyonu orto- veya para-siibstitiie arenyum iyonundan daha az kararhdir. Orto- ve
para-arenyum iyonlan daha kararli oldugundam bunlan olusturan gecis halleri de daha
dii§iik enerjidedir ve orto ve para yer degistirmeleri daha hizh ger^eklesn.

Etilbenzen, Br f iyonu (Br 2 /FeBr 3 'ten olu§ur) ile tepkimeye girdiginde olusan orto ^
ve para arenyum iyonlan icin rezonans yapilanni yaziniz.

Problem 15.13

Bifenil (C 6 H 5 — C 6 H 5 ) nitrolandiginda benzenden daha hizh tepkimeye girer ve ana ■<
iiriinler l-nitro-2-fenilbenzen ve l-nitro-4-fenilbenzendir. Bu sonuclan aciklayiruz.

Problem 15.14

15.1 IF Yonlendirme ve Etkinlik Uzerine Substituent Etkilerinin Ozeti

Gruplann yonlendirme ve etkinlik uzerine etkilerini asagidaki gibi (Cizelge 15.3) ozet-
leyebiliriz.

691

692 Boliim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

^izeige 15.3 Yonlenme Ozerinde Siibstitiieiil Ft kill ;rinin O/efi

Dogrudan Bagb Halkaya dogrudan bagh atomu iizerinde en az AJkil

Tan? hir eift baga katilmayan elektronu bulunan grup veya

feya bfsm«a(+i — NH„ OH vs. J ^ r ' 1

meta yonlendirici — n

etkinlik azallici-

-orto-para yonlendirici -

-►«-

-etkinlestirici-

15.12 ALKiLBENZENLERiN

Yan ZiNciR Tepkimeleri

Hem alifatik hem de aromatik gruplar iceren hidrokarbonlar arenler olarak da bilinir.
Toluen, etilbenzen ve izopropilbenzen alkilbenzenlerdir.

H,CH,

;h{ch,),

O

=CH,

Metilbenzen

Etilbenzen

Izopropil-

Fenileten

(toluen)

benzen

(stiren veya

(kiimen)

vinilbenzen)

Qogunlukla stiren olarak bilinen fenileten, alkenilbenzenlere bir ornektir. Bu bilegik-
lerin alifatik kisimlan cogu kez yan zincir olarak bilinir.

I5.I2A Benzilik Radikaller ve Katyonlar

Metilbenzenin (toluen) metil grubundan hidrojen cikanlmasi benzil radikali olarak bi-
linen bir radikal olustarur:

<S^-

R1I ,

Benzilik
karbon

Benzilik

hidrojen

Metilbenzen
(toluen)

Benzil
radikali

Bir benzilik
radikal

Benzil radikali bu tepkimede olu§an radikal icin kularulan bzel bir isimdir. Benzilik ra-
dikal adi, benzene dogrudan bagh yan zincir karbonundaki ciftlesmemis bir elektronu
bulunan butiln radikallere verilen bir isimdir. Benzen halkasina dogrudan bagh karbon
atomundaki hidrojen atomlan benzilik hidrojen atomlan olarak adlandinlirlar.

Bir benzilik konumdan bir aynlan grubun (AG) ciki§i bir benzilik katyon olustu-
rur.

Benzil katyon

*

imyasi

Endustriyel Stiren Sentezi

Otiren en onemli endustriyel kimyasallardan biridir — her yil 5 milyon tondan fazla
iiretilir, Stirenin ba§hca ticari sentezlerinden birinin baslangic maddesi, benzenin Fri-
edei-Crafts alkillemesi ile olusturulan etilbenzendir:

^CH,CH 3

+ CH,=CH,

•.-ErtX

Etilbenzen

Daha sonra, etilbenzenden, bir katalizor (cinko oksit veya krom oksit) varhginda.
stiren oiusturmak iizere hidrojen cikartilir. Stiren sentezi icin bir diger yontem Boliim
14'iin giri§inde tartigilmi^tir.J

^\^CH->CH, ^2^/CH=CH,

H,

u

63Q C
katalizor

+

Stiren
(%90-92 verimlel

Stirenin biiyiik bir kismi, 90k bilinen bir plastik olan polistirene polimerlestirilir (Ozel

Konu A). katalizor

— ► — CH,CH— (CH,CH>„— CHjCH—

C fft C 6 H S C (. H 5

Polistiren

CtH 5 Cr

Benzilik radikaller ve benzilik katyonlar konjuge doymami§ sistemlerdir ve her iki-
si de oiaganustii kararlidu: Bunlar allilik radikaller ve katyonlar ile yaklasik aym ka-
rarliliktadtrlar. Benzilik radikal ve katyonlarm bu olaganilstii kararhhgi rezonans
teorisiyle aciklanabilir. Her iki durumda, halkanm orto veya para karbonu iizerinde cift-
lesmemis bir elektron (radikal olmasi durumunda) veya pozitif yuk (katyon olmasi du-
rumunda) bulunduran rezonans yapilan yazilabilir (asagidaki yapilara bakiniz). Boylece
rezonans ciftlegmemis bir elektronu veya ytikii delokalize eder ve bu delokalizasyon,
radikal veya katyonun oldukca fazla kararh olmasina neden olur.

Benzilik radikaller
rezonans ile kararh kilimrlar.

Benzilik katyonlar rezonans ile
kararh kilimrlar.

Benzil radikali ve benzil katyonu icin hesaplanmis yapilar Sekil 15.6'da gosterilmis-
tir. Bu yapilar, radikaldeki ciftlesmemis elektron yogunlugunun ve katyondaki pozitif
yiikiin. yukandaki rezonans yapilan ile uyumlu bir sekilde, orto ve para konumlannda
bulundugunu gostermektedir.

693

694 Bolum 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

,-.:-.--- --

Benzil ratlikali

Benzil katyonu

Sekil 1 5.6 Benzil radikali icjn hesaplanmij yapida gri loblar (solda\ ciftlesmemis elektron-
dan gelen yogunlugun yerini gostermektedir. Bu model benzilik konumdaki ciftlesmemis
elektronun daha once benzilik radikal icjn tartijdan rezonans modeli ile uyumlu olan orto
ve para konumlarinda bulundugunu gostermektedir. Benzil katyonunda (sagda) baglayici
elektronlar icin hesaplanmis elektrostatik potansiyel haritasi, pozitif yukiin (mavi bolgeler)
baslica benzilik, orto ve para karbonlarmda oldugunu gosterir. Bu da benzilik katyon icjn
olan rezonans modeliyle uyum icjndf:dir. Her iki yapinin van der Waals yiizeyi tel orgiiyle
gosterilmistir.

15. I2B Yan Zincirin Halojenlenmesi Benzilik Radikaller

Brom ve klorun bir Lewis asit varliginda tepkimeye girdiginde toluen halkasindaki hid-
rojen atomlanmn yerini aldigini 6grenmi|tik. Halkahalojenlenmesinde elektrofiller, po-
zitif k\or veya brom iyonlan ya da pozitif holajenleri olan Lewis asit kompleksleridir.
Pozitif elektrofiller benzen halkasimn jr elektronlanna atak yapar ve aromatik yer de-
gi§tirme gerc^eklesjr.

Klor ve brom, toluenin metil grubundaki hidrojenlerinin yerine de ge^ebilir. Tepki-
me Lewis asitleri olmadan ve radikal olusuniiinun yeglendigi ko§ullarda yapildigin-
da yan-zincir veya benzilik halojenlenme olur. Ornegin, toluen, W-bromosiksinimit (NBS)
ile i§ikli ortamda tepkimeye girer ve ana iirtin benzil bromiirdiir. /V-Bromosiksinimit dii-
siik derisimde Br 2 saglar ve tepkime Altboliim l3.2B'de allilik bromlama i^in tarti§ilan
tepkimeye benzer. q q

CH,

"I
H,C-

^C^ ch -

Br +

H,C

NH

O
NBS

Benzil bromiir
(a-bromotoluen)

(%64J

C

II

o

Toluenin yan-zincir klorlanmasi gaz fazinda 400-600"C veya UV tsigi varliginda
olur. Asm klor kullanildiginda yan zincirde coklu klorlama gerceklesk.

ci.

veya i§lk

H,C1

Benzil

klnriir

CI,

veya 151k

HC1,

CI,

veya 151k

xu

O

Diklorometil-
benzen

Triklorometil-
benzen

15.12 Alkilbenzenlerin Yan Zincir Tepkimeleri 695

Bu halojenlemeler AltbolQm 10.4'te alkenler ic,in ogrendigimiz radikal mekanizrnayla
ayni mekanizma Qzerinden yiiriir. Halojenler, halojen atomlan olusturmak iizere aynsir
ve sonra halojen atomu metil gmbundan hidrojen alarak zincir tepkimelerini baglatir.

Tepkime i<-in Btr Mekanizma

Benzilik Halojenleme
Zincir Baglamasi

1. Basamak

Zincir Geli§mesi

2. Basamak

3. Basamak

peroksitler,

tsi
veya i§ik

+ 2X-

(_. fi ricLxiT' ~r X*

-* QH 5 CH 2 - + HX
Benzil
radikali

C 6 H 5 CH 2 ' + X *QH S CB,X + X

Benzil Benzil

radikali halojenurii

Toluenin metil grubundan bir hidrojenin cikarilmasi bir benzil radikali olusturur.
Benzil radikali, daha sonra bir halojen molekiiliiyle tepkimeye girerek bir benzil halo-
jeniir ve bir hidrojen atomu verir. Halojen atomu 2. basamagin tekrarma yol acar, sonra
3. basamak tekrar olur ve bu boyle devam eder.

Benzilik halojenlenine olaganustti kararh radikaUer olusumunu iceren allilik halo-
jenlenmeye benzer (Altboiiim 15. 12 A) Benzilik ve allilik radikaller iigtincul radikaller-
den daha kararhdir.

Benzilik radikallerin bu kararhligi etilbenzen halojenlendiginde ara iiriiniin 1-halo-
1-feniletan olma nedenini aciklar. Benzilik radikal 1° radikalden cok daha hizh olusur.

r^O^ HCH ^ O"

Or

CH 9 CH.

x-

(-HX)

CHCH, + X '

Benzilik radikal
(daha kararh)

1-Halo-l-feniletan

(ana iiriin)

V ^> (C~^)

CH-jCH-,

^<fV

CH,CH,X +X'

1° Radikal
(daha az kararh)

l-Halo-2-feniletan
(yan iiriin)

Propilbenzen UV i§im varhginda klor ile tepkimeye girdiginde, ana iiriin 1-kloro- -<
1-fenilpropandir. 2-Kloro-l-fenilpropanve3-kloro-l-fenilpropanyanurunlerdir. Her
bir iiriinu veren radikalin yapisini yazimz ve 1-kloro- 1-fenilpropanin ana iiriin ol-
ma nedenini aciklayimz.

Problem 15.15

696 Bolum 15 / Aromatik Bileijiklerin Tepkimeleri

Ornek Problem

Qok Basamakli Bir Sentezin GosteriJfji

Etilbenzenden baslayarak fenilasetilenin (C 6 HjC=CH) sentezini tasarlaymiz.

Cevap:

Geriye dogru gelerek, yani retrosentetik analizi kullanarak, fenilasetileni, asagidaki
bilesiklerin her birisinden, mineral yag! icerisinde sodyum amit kullanarak hidro-
halojeniir cikisi ile yapabilecegimizi buluruz (Altbolum 7.10).

(1) NaNH 2 , mineral yag, tsi

CsHjCBrjCH! -^ H Q _ ► C 6 H 5 C=CH

(1) NaNH-.. mineral yag. isi „ .. _ __.

C 6 H 5 CHBrCH 2 Br ^ Q , " — ► C 6 H,C=CH

Ilk bilesigi etilbenzenin 2 mol NBS ile lepkimesinden elde edebiliiiz.

NBS. istk:
C fi H 5 CH,CH, ca * > C 6 H ; CBr 3 CH 3

ikinci bile^igi etilbenzenden olusturabilecegimiz stirene brom katarak a§agidaki gibi
yapabiliriz , r

J r NBS, lsik _ KOH. isi

C<,H 5 CH,CH, CC1 ' ► C 6 H,CHBrCH 3 ►

Rt CCI

C f ,H 5 CH=CH I — *-► C 6 H 5 CHBrCH 2 Br

Problem 15.16 >• Fenilasetilen (C fi H 5 C=CH) ile baslayarak fa) 1-fenilpropin, (b) 1-fenil-l-bLitin,

(c) (Z)-l-fenilpropen ve (d) (£)-l-fenilpropenin sentezlerini tasarlaymiz.

15.13 ALKENiLBENZENLER

I5.I3A Konjuge Alkenilbenzenlerin Kararhligi

Yan zincirlerinde benzen halkasiyla konjugelenmi§ ikili bag tasiyan alkenilbenzenler di-

ger alkenil benzenlere gore daha kararhdirlar.

sagda gosterilenden
daha kararli

QtfC^

Konjuge Konjuge olmayan

sistem sistem

Konjuge alkenilbenzenlerin kararli olusunun bir kaniti da bildigimiz, alkollerin asit ka-
talizli dehidrasyon tepkimelerinde en kararli alkeni olusturmalandir (Altboliim 7.8). 6r-
negin asagida verilen alkoliin dehidrasyonu tamamen konjuge sistemi verir.

15.13 Alkilbenzenler 697

Konjugasyon her zaman tt elektronlannin dagilmasina izin veren doymarms, bir sis-
temin enerjisini dii§uriir, bu bekledigimiz bir davrani§tir.

15.138 Alkenilbenzenlerin ikili Bagina Katilmalan

Hidrojen bromiir, peroksitli ortamda, ana iiriin olarak 2-bromo-l-fenilpropan vermek iize-
re 1-fenilpropenin ikili bagina katihr.

(Q^ CH = CHCH,-^-^ <^j>- CH 2 CHCH,

Br

1-Fenilpropen 2-Bromo-l-fenilpropan

HBr, peroksitlerin yoklugunda tam tersi yoldan katilir.

<^)-CH = CHCH Mpero ^; yok) > <Q^CHCH 2 CH,

Br

1-Fenilpropen 1-Bromo-l-fenilpropan

Hidrojen bromiiriin 1-fenilpropene katilmasi; peroksitlerin varhginda benzilik radikal
iizerinden, peroksit yoklugundaysa benzilik katyon iizerinden olur (bkz. Problem 15.17
ve Altboliim 10.9).

HBr'nin 1-fenilpropen ile (a) peroksit varligmdaki, (bj peroksitsiz ortamdaki tepki- •< Problem 15.17
meleri kin mekanizmalar yaziniz. Her bir durumda katilmamn yer seciciliginin se-
bebini aciklaymiz (yani, peroksit varken 2-bromo-l-fenilpropanm peroksit yokken
1-bromo-l-fenilpropamn ana iiriin olmasinin nedenini aciklaymiz).

1-Fenilpropenin a§agidaki tepkimelerdeki ana iiriiniiniin ne olmasini beklersiniz (a) ■< Problem 15.18

HCI ile tepkimeye girdiginide (b) Oksiciva katilmasi-civa atilmasina aynlmasina

ugradiginda.

I5.I3C Yan Zincirin Yiikseltgenmesi

Kuvvetli yiikseltgen reaktifler tolueni benzoik asite yiikseltgerler. Bu yiikseltgeme sicak
bazik potasyum permanganatm etkisiyle yapilabilir. Bu yontem hemen hemen kantitatif
verimle benzoik asit verir.

O

/^~\\ (1) KMnO,, OH", isi />~n\

£r CH '^^ Cr COH

Benzoik asit
(~%100)

698 Bolum ! 5 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

Yan-zincir ytikseltgenmelerinin en onemli ozelligi yiikseltgenmenin benzilik karbon-
da olmasidir. Alkil grubu metilden daha uzun olan benzenler de sonunda benzoik
asite pargalamrlar. o

CH,CH 2 CH 2 R

(l)KMn0 4 ,OH-
m

(2) H.,0 +

OH

Bir alkilbenzen

Benzoik asit

Yan-zincir yukseltgenmelerinde ilk basamakta yiikseltgeyici madde bir benzilik hid-
rojen cikartir. Bu tepkimeler bu bakimdan benzilik halojenlenmeye benzerler, Benzilik
karbonda yiikseltgenme bir kere ba§ladigmda o bolgede devam eder ve sure? icinde yiik-
seltgen madde yan zincirin geri kalan karbon atomlarmi ayirarak uzaklastinr; sonunda
benzilik karbonu bir karboksilik aside yiikseltger (ter-Butilbenzen yan zincir yiikselt-
genmesine kar§i direnclidir. Ni^in?)

Yan-zincir yiikseltgenmesi sadece alkil gruplanyla sinirh degildir. Alkenil, alkinil ve
acjl gruplari da sicak bazik potasyum permanganat ile ayni sekilde yiikseltgenirler.

C 6 H,CH=CHCH ;

veya

veya

O

(l)KMn0 4 , OH.bp

(2) H,0 '

o

> C 6 H 5 COH

CLH^C CH ? CH^

1 5. 1 3D Benzen Halkasinin Yukseltgenmesi

Bir alkilbenzenin benzen halkasi ozonlamayi izleyen hidrojen peroksit etkilegtirilmesi
ile karboksil grubuna d6nti§tiiriilebilir.

(l)Q,,CH,CO,H ^

R-QH ; (2)H0 ► R-

O

II
-COH

15.14 Sentetik Uygulamalar

Aromatik halkalarin yer degi§tirme tepkimeleri ve alkil ve alkenilbenzenlerin yan-zin-
cir tepkimeleri. birlikte ele ahndiginda, organik sentezler icin zengin bir tepkime seti
sanarlar. Bu tepkimeleri ba§anli bir sekilde kullamrsak, oldukca fazla sayida benzen tii-
revini sentezleyebiliriz.

Organik bir sentezi planlamada hiiner, tepkimelerin sirasim diizenleyebilmektir, Or-
negin o-bromonitrobenzeni sentezlemek isteyelim. Brom orto-para yonlendirtci oldu-
gundan, halkaya once bromun yerle§tirilmesi gerektigini kolayca gorebiliriz.

Br Br Br

o-Bromonitro-
benzen

p-Bromonkro-
benzen

1 5 . 1 4 Sentetik Uy gul amalar 699

Uriin olarak elde ettigimiz orto ve para bile§ikler degi§ik yontemlerle aynlabirler.
Ancak nitro grubunu once baglasaydik ana iiriin olarak o-bromonitrobenzeni elde eder-
dik.

Tepkimeler icin uygun srranin secjlmesiyle ilgili diger onemli ornekler orto-, me-
ta-, ve /jara-nitrobenzoik asitlerin sentezidir. Orto- ve para- Nitrobenzoik asitleri; once
tolueni nitrolayarak, sonra orto- ve para- nitrotoluenleri ayirarak ve daha sonra da metil
gruplarim karboksil gruplanna yiikseltgeyerek sentezleyebiliriz.

CH, CO,H

(1) KMnOj, OH", isi

(2) H,0 +

o

NO,

p-Nitrotoluen
(ortho ve para iirununii ayirimz)

CH,

NO,
p-Nitrobenzoik

NO,

(1) KMn0 4 , OH", isi

(2) H,0 +

NO,

<j-Nitrotoluen e-Nitrobenzoik asit

m-Nitrobenzoik asiti, tepkime sirasim tersine cevirerek sentezleyebiliriz.

CH,

CO,H

:o,h

(1) KMn0 4 , OH", isi

(2) H.O*

A7J h,so 4 \XJ)

Benzoik asit

NO,

m-Nitrobenzoik
asit

Ornek Problem

Toluenden baslayarak (a) l-bromo-2-triklorometilbenzen, (b)l-bromo-3-trikloroben-
zen ve (c) l-bromo-4-triklorobenzenin sentezlerini tasarlayimz.

Cevap:

(a) ve (c) bilesiklerinin sentezi, toluenin halka bromlanmasmi ve ardmdan 3 e§deger
mol klor kullanilarak yapilan yan-zincir klorlanmasini igerir.

700 Boliim 15 / Aromatik Bilesjklerin Tepkimeleri

(b) Bilesigini sentezlemek icin onceki tepkime sirasmm tersi izlenmelidir. Once yan
zincir, meta yonlendirici bir grup yapmak icin — CCl 3 'e doniisturiiliir ve boylece brom
istenilen konuma sokulur.

CO cc\

CC13 CC13

Problem 15.19 >■ Benzenden m-kloroetilbenzen sentezlemeniz gerektigini varsayiniz.

CI

O-O

CH^CH^

Benzeni klorlayarak baslayabilir ve sonra CH 3 CH 2 C1 ve A1C1 3 kullanarak Fri-
edel-Crafts alkillemesi yapabilirsiniz veya once Friede I -Crafts alkillemesi sonra
da klorlama yapabilirsiniz. Ancak iki yontem de istenen iirunii vermez.

(a) Nicin iki yontem de istenen tiriinu vermez?

(b) Basamaklar dogru sirada yapilirsa bunu bagarabilecek ilq basamakli bir yontem
vardir. Bu yontem nedir?

I5.I4A Koruyucu ve Kapatici Gruplarm Kullanimi

Amino ve hidroksil gruplan gibi qok kuvvetli etkinle^tirici gruplar benzen halkasini
istenmeyen tepkimeler verecek kadar etkin yaparlar. Nitrik asit gibi elektrofilik yer de-
gi§tirme icin kullanilan bazi reaktifler kuvvetli yiikseltgeyici madde olarak da kullani-
krlar. (Hem eiektrofiller hem de yiikseltgeyici maddeler elektron ararlar.) Bu yiizden
amino ve hidroksil gruplan, halkayi sadece elektrofilik yer degistirmeye karsi etkinles-
tirmezler, yiikseltgenmeye kargi da etkinle§tirirler. Ornegin anilinin nitrolanmasi, ben-
zen halkasmin nitrik asit ile yiikseltgenmesinden dolayi onemli bir bozunma ile
sonuclanir. Sonuc olarak o- ve p-nitroanilinin hazirlanmasi icin anilinin dogiudan nit-
rolanmasi uygun bir yontem degildir.

Anilini asetil klorur, CH3COCI, veya asetik anhidrit CH 3 CO) 2 0, ile etkilegtirmek
anilini asetanilite dontisjiirur. Amino gurubu, yalnizca lhmli bir etkin le§tirici olan ve
halkayi yukseltgenlere karsi daha hassas yapmayan asetamido ( — NHCOCH 3 ) grubuna
doniistiiruliir (Problem 15.1 1'e bakmiz). Artik asetanilit ile dogrudan nitrolama miim-
kiin hale gelmistir.

15.14 Sentetik Uygulamalar 701

NH,

NHCCH,

O
NHCCH,

CH.COCI

1

baz

O &U + LQ

Aniliii

Asetanilit

p-Nitro-

asetanilit

(%90)

o-Nitro-
asetanilit
(eok az)

Bu basamak

II

CHjC — «r ii h n !le bir
— H'yi yer degi§tirir.

(1) H,0. H,S0 4 , isi

(2) OH"

p-Nitroanilin

Asetanilitin nitrolanmasi sadece cok az orto izomeri ile miikemmel bir verimle/j-nitro-
asetanilit verir. p-Nitroasetanilitin asidik hidrolizi (Altboliim 18.8F) asetil grubunu uzak-
lastmr ve iyi bir verimle de/7-nitroanilini verir.

Ancak o-nitroaniline iritiyacimiz oldugunu varsayalim. Actkladigimiz sentezin, nitro-
lama tepkimesinde yalmzca eser miktarda o-nitroanilit elde edildigi ic.in iyi bir sentez
yontemi olamayacagi aciktir. (Asetamido grubu pek 50k tepkimede sadece para yonlen-
diricidir. Ornegin asetanilitin bromlanmasi tamamen p-bromoasetaniliti verir.)

Bununla birlikte, o-nitroanilini asagidaki tepkimeler iizerinden sentezleyebiliririz:

NHCOCH,

NHCOCH,

der.

H,S0 4

NH,

HNO

NHCOCH,

(2) OH"

Asetanilit

0-Nitroanilin

(%56)

Burada bir siilfonik asit gurubunun nasil "kapatici grup" olarak kullanildigini gordiik.
Siilfonik asit grubunu daha sonraki bir basamakta desiilfolama ile uzaklagtirabiliiiz. Bu
ornekte desiilfolama icin kullanilan reaktif (seyreltik H 2 S0 4 ) benzen halkasini nitrik asit
yiikseltgemesinden "korumak" igin kullanilan asetil grubunu da halkadan cikanr.

1 5. MB Disiibstitue Benzenlerde Yonlenme

Benzen halkasmda ikifarkli grup butundugunda genellikle, dahafazla etkinleftiren grup
(C/izelge 15.2) tepkimenin sonucunu belirler. Bir ornek olarak, /j-metilasetanilitin elekt-
rofilik yer degistirme tepkimesindeki yonlenmeyi ele alalim. Asetat grubu metil grubun-
dan cok daha kuvvetli etkinlestirici gruptur. Asagidaki ornek asetamido grubunun

702 Bolum 15 / Aromatik Bilqiiklerin Tepkimeleri

tepkimenin sonucunu belirledigini gostermektedir. Yer degistirme asetamido grubuna
gore baglica orta konumda olur.

NHCOCH

NHCOCH,

(ana iiriin i (yan uriin)

Biitun orto- para yonlendiriciler meta yonlendiricilerden daha etkitilepirici grup-
lar olduklanndan, orto-para yonlendiriciler, girecek olan grubun yonlenmesini belir-
lerter.

Aromatik yer degi§tirmelerde sterik etkiler de bnemlidir. Meta substituentler ara-
sinda, baska Mr konum agiksa, onemli olctide yer degistirme olmaz. Bu etkinin iyi bir
Qmegi, m-bromoklorobenzenin nitrolanmasinda gomlebilir.

CI CI CI CI

^^ Br J^ Br Br Br

NO,

(%62) (%37) (%D

Brom ve klor arasinda nitro grubu iferen mononitro iirtinu sadece % 1 oraninda olu§ur.

Problem 15.20 >■ Asagidaki bilesiklerin her birisi nitrolandigmdan elde edilebilecek ana uriinti {veya

iiriinleri) belirtiniz.

OCH,

SO a H

NO,

CH,X

\ /

C=C

/ \

1° Allilik

15.15 NUKLEOFiLlK YER DEGi§TiRME TepkImelerInde
ALLiLIKVE BENZJLiK Halojenurler

Allilik ve benzilik halojenurler diger organik halojeniirlerin sintflandmldigi gibi

smiflandirilabilirler:

R R'

H\ / R\ / H R

C\ C s ||

\ / X \ / X Ar— CH n X Ar— C— X Ar— C— X

c=c c=c

/ \ / \ R R'

2° Allilik 3° Allilik 1° Benzilik 2° Benzilik 3° Benzilik

Bu bilesiklerin hepsi niikleofilik yer degi§tirme tepkirnesine ugrar. Diger iiciinciil
halojeniirlerde oldugu gibi (Altboliim 6. 14) halojen ta§iyan karbonda bulunan tic hacim-
li grubun olu§turdugu sterik engel iiciincul alilik ve benzilik halojeniirlerin S N 2 mekaniz-
rnasiyla tepkime vermelerini onler. Bunlar niikleofillerle, yalmzca S N 1 mekanizmasiyla
tepkime verifier.

15.15 Niikleoftlik Yer Degistirme Tepkimelerinde Allilik ve Benzilik Halojeniirler 703

Gizelge 15.4 Alkil, Allilik ve Benzilik Halojeniirlerin S,.
Tepkimelerindeki Davi aiiislarmin Mir Gzeti

Bu halojeniirler baslica S N 2 tepkimeleri

Bu halojenurler

verirler.

baslica S N 1

CH,— X R-

-CH-,— X R—

CH— X

1

tepkimeleri verirler.

R'

f

Bu lialojeniirler S N 1 va da S N 2 tepk

imeleri

R'— C— X

verebilirler.

1

Ar— CH,— X

Ar— CH — X

R"

1
R

R

1

Ar— C— X

1

CH,— X

C^

R'

\ / -

\ / ^X

C=C

C=C

R'

/ \

/ \

R -cC

W x

/ \

Birincil ve ikincil allilik ve benzilik halojeniirler. asidik olmayan normal coziiciilerde
S N 1 mekanizmasiyla ya da S N 2 mekanizmasiyla tepkime verebilirler. Bu halojeniirlerin,
yapisal olarak birincil ve ikincil alkil halojeniire benzediklerinden, S N 2 mekanizmasi ile
tepkimeye girmelerini bekleyebilirdik. (Halojen tasiyan karbona bagli sadece bir veya
iki grubun bukinmasi S N 2 atagim engellemez) Ancak, birincil ve ikincil allilik ve ben-
zilik halojeniirler nispeten kararh karbokatyon olusturabildiklerinden S N 1 mekanizma-
si ile de tepkimeye girebilirler ve bu acidan binned ve ikincil alkil halojenlerden
farkhdirlar.

Alkil, allilik ve benzilik halojeniirlerin etkinlikleri iizerindeki yapisal etkenleri, Qi-
zelge 15.4'de gosterildigi gibi ozetleyebiliriz.

Ornek Problem

3-Kloro-l-biitenin [(/?) veya (S)'\ herhangi bir enantiyomeri hidrolize ugradiginda, tep-
kime iirunleri optikce aktif degildir. Bu sonuclan aciklaymiz.

Cevap:

Solvoliz tepkimesi S N l'dir. Ara iiriln allilik katyonu kiral degildir ve bu nedenle su
ile, esit miktarlarda enantiyomerik 3-biiten-2-olleri ve bir miktar da kiral olmayan 2-
biiten-1-olti vermek iizere tepkimeye girer.
CI

h,o

(R) veya (S)

Akiral

Rasemik

HO'^

Akiral
(ancak iki diastereomer
oliisiniiii mumkiindiir I

* 2° alkil halojeniirlerin su ve atkol kansjmlan veya aseton gibi asidik olmayan normal cozellilerde S N 1
mekanizmasiyia tepkimeye girip girmedigi konusunda bazi tartijmalar vardir: ancak biitiin pratik amaflar
i{in S N 2 mekanizmanm cok dalia onemli bir yol oldugu aciktrr.

704 Boliim 15 / Aromatik Bilqiklerin Tepkimeleri

Problem I 5.2 I > A§agidaki gozlemleri acridayimz: (a)l-Kloro-2-btiten etanollii ortamda derisjk sod-

yum etoksit cozeltisi ile tepkimeye girdiginde tepkime hizi allilik halojenuriin ve
etoksit iyonunun derisjmine baglidir. Tepkime iiriimi olarak yiiksek verimle
CH,CH=CHCH 2 OCH 2 CH 3 elde edilir. (b) l-Kloro-2-buten etanol icerisinde cok
seyreltik sodyum etoksit cozeltisiyle (veya sadece etanol ile) tepkimeye girdiginde
tepkimenin hizi etoksit iyonunun deri§imine bagli degildir, sadece allilik halojenu-
riin derisjmine baglidir. Bu kogullarda tepkimede CH 3 CH=CHCH 2 OCH 2 CH 3 ve
CH,CHCH=CH,. kansjrm olusur.

OCH,CH,

(c) Eser miktarda su varliginda l-kloro-2-buten yava§ca I -kloro-2-btiten ve 3-klo-
ro-1-biiten kan§imina donii§ur.

Problem 15.22 > l-Kloro-3-metil-2-biitensu ve dioksan kan§iminda l-kloro-2-biiteninkinden bin kat

daha hizli hidrolize ugrar. (a) Etkinlikteki bu farklihginnedeni nedir. (b) Hangi uriin-
leri elde etmeyi beklersiniz? [Dioksan suyla her oranda kans,an halkah (a§agtda) bir
eterdir ve buna benzer tepkimeleri yapmak icin yararh bir yardimci cozuciidiir. Di-
oksan kanserojendir (yani kansere neden olur) ve bununla birlikte pek cok eter gi-
bi peroksitleri olugtorma egilimindedir.]

Dioksan

Problem I 5.23 >- Pek 50k birincil alkil halojenur S N 1 tipi tepkimeye ugramazken, ROCH 2 X tipinde-

ki birincil alkil halojentirler S N 1 tipi tepkimeye ugrarlar. ROCH 2 X tipindeki halo-
jeniirlerin S N 1 tepkimesine ugramasi icin birrezonans aciklamasionerebilirmisiniz?

Problem I 5.24 > Asagidaki klomrler, etanol icerisinde, bagil hizlan parantez i^inde verilen solvoii-

ze ugrarlar. Bu sonuclan nasil aciklarsiniz?

C e H,CH 2 Cl (C fl H 5 ),CHCH 3 (C,H S ) 2 CHC1 (C 6 H 5 ) 3 CC1

CI
(0,08) (1) (300) (3 X 106)

15.16 Aromatik BiLEsiKLERiN (ndirgenmesI

Benzenin basinc altinda nikel gibi bir metal katalizbr kullamlarak yapilan hidrojenlenme
tepkimesi 3 es,deger mol hidrojenin katilmasi ve sikloheksan olus.umuyla sonuclanir (Alt-
boltim 14.3). Ancak ara iirtin olan sikloheksadienler ve sikloheksen benzenden cok da-
ha hizli katalitik hidrojenleme verdigi icin izole edilemezier.

SikloiR'ksull

15.16 Aromatik Bilegiklerin indirgenmesi 705

I5.I6A Birch indirgemesi

Benzen sivi amonyak ve alkol kanjimi icjerisinde bir alkali metal (sodyum, lityum ve-
ya potasyum) ile etkile§tirilerek 1,4-sikloheksadiene indirgenebilir.

Nil

NH,. EtOH

Benzen

1,4-Siklohefesadien

Bu, baska bir ijoziinen metal indirgemesidir ve mekanizma, Altboliim 7.15B'de in-
celedigimiz alkinlerin indirgenme mekanizmasina benzer. Alkali metalden elektron ak-
tanmi ve ardindan alkolden proton aktanmi gerceklesir.

"Tepkime i^in Bir Mekanizma

Birch Indirgemesi

Benzen

H.

W

Benzen radikal anyonu

EtOH

H

H H

Sikloheksadienil radikall

Na-

H.

H-

vb.

H H

Sikloheksadienil anvonu

ElOII .

1,4-Sikloheksadien

Ilk elekdon aktarimi
bir delokalize benzen
radikal anyonu
oluslurur.

Protonlanma bir
sikloheksadienil radikali
(ayni zamanda delokalize
olmus bir tiir) olusturur.

Bir baska elektron aktanmi, bir
delukalize sikloheksadienil anyonu ve
bunun protonlanmasi da 1,4-
sikloheksadienin oliisunuina vol acar.

1 .4-Sikloheksadienin bu tip bir tepkimeyte olusumu oldukca yaygindir. fakat daha kararh
olan konjuge 1,3-sikloheksadienin yerine 1,4-sikloheksadien olu^umunun yeglenmesi
anla§ilamamisur.

Bu tiir metal indirgenmesi Australyali kimyact A. J. Birch tarafindan yapildigi icin
onun adiyla. Birch indirgemesi olarak bilinir.

Benzen halkasi iizerindeki grupiar tepkimenin seyrini etkiler. Metoksibenzenin (ani-
zol) Birch indirgemesi 1-metoksi- 1,4-sikloheksadien verir. Bu bilesjk seyreltik asitle

706 Boltim 15 / Aromatik Bile§iklerin Tepkimeleri

2-siklohek.senona hidroliz edilebilir. Bu yontem 2-sikloheksenonlann sentezinde olduk^a
yararlidir.

Li
sivi NH,. EtOH

H,0*
H 2

Metoksibenzen

(anizol

l-Metoksi-1,4-
sisloheksadien

(%84)

2-Sikloheksenon

Problem 15.25

► Toluenin Birch indirgenmesi molekiiler formulii C 7 H 10 olan bir iiriin verir. Ozonlama
ve ardmdan cinko ve suyla indirgeme bu iiriinu CHjCOCH 2 CHO ve OHCCH 2 CHO
ya doniistiirur. Birch indirgenme iiriiriiinUn yapisi nedir?

Aromatik Bilesjklerin Anahtar
Tepkimeleri i$in Mekanizma Ozetleri

§ekil 15.1 (sayfa 663) bu bolumde tarti§ilan elektrofilik aromatik yer degistirme tep-
kimelerini ozetlemekte ve aynntili olarak tartisUan her bir kisma ait kaynaklan vermek-
tedir. Cizelge 15.2 (sayfa 680) ve 15,3 (sayfa 692) stibstitiientleri siniflandirmakta ve
bunlarin elektrofilik aromatik yer degi§tirmede benzen halkalannin etkinliklerine ve yon-
lenmeye etkilerini belirtmektedir. Cizelgel5.4 (sayfa 703) alkil. allilik ve benzilik halo-
jenurlerin niikleofilik yer degistirme tepkimelerindeki etkinliklerini ozetlemektedir.
Bunlara ek olarak burada, asagida verilen tepkimeleri de inceledik.
1. Friedel -Crafts Acillemesi i^in Asit Kloriirlerin Elde Edilmeleri (Altboliim

15.7)

O O

SOC1-, veya PC],

R

OH

CI

2. Clemmensen indirgemesi (Atbbliim 15.9).

O

I Zn t H g ,HO tAr _ c ^_ R

Ar R

3. Fenoller ve Aromatik Aminler icjn Koruyucu ve Kapatici Gruplar
(Altboliim 15.14A).

Ar _ QH CH 3 COa baZ ve yat CH,CO) 2 Q > Ar _ _ COCHj

Ar _ NHj CH3cac 1 , baZ v eya( CH 3 C0KO > Ar _ NH _ COCH3

4. Benzilik Halojenleme (Altboliim 15.12B).

H

X

X, (veya NBS), ve peroksitler, ssit. veya 151k I

Ar— C ■ ► Ar— C—

X = Br veya CI

Ek Problemler 707

5. Yan-Zincir Yiikseltgenmesi {Altbdliim 15.13C).

„ (1)KMn0 4 .HO , isi FT

Ar— R— ► Ar— CO,H

(2) H,o ■

6. Bcnzen Halkasinm Yiikseltgenmesi (Altbdliim 15.13D).

(I)0,,CH,CO,H

7. Birch Indirgemesi (Altbdliim 15.16A).

Na

NH,.CH,CH,OH

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Elektrofilik aromatik yer Altbdliimler 15.1 ve 15.2

degistirme
Arenyum iyonu Altbdliim 15.2

Etkinleslirici grup Altbdliim 15.10A

Etkinlik azaltici grup Altbolumler 15.10B, 15.10C, ve 15.11A

Orto-para ydnlendirme Altbdliimlerl5.10A, 15.10C, 15.11D ve 15.11E

Meta ydnlendirme Altbolumler 15.10B ve 15.11C

Allilik karbokatyon Altbdliimler 13.10 ve 15.15

Benziltk karbokatyon Altbdliimler 15.12A ve 15.15

Altbolumler 15.12A ve 15.15
Koruyucu ve kapatici gruplar Altbdliim 15.14A

15.26 A§agida verilen her bir bile§ik Cl 2 ve FeCl 3 ile halka klorlanmasina EK PROBLEMLER
ugratildiginda elde edilebilecek ana uriinii (veya uriinleri) yaziniz.

(a) Etilbenzen (e) Nitrobenzen

(b) Anizol (C 6 H,OCNH 3 ) (f) Klorobenzen

(c) Florobenzen (g) Bifenil (C 6 H 5 — C 6 H 5 )

(d) Benzoik asit (h) Etil fenil eter

15.27 A§agidaki her bir bile§igin halka nitrolanmasinda olu§an ana uriinii (veya
uriinleri) yaziniz.

(a) Asetanilit (C 6 H 5 NHCOCH 3 )

(b) Fenil asetat (CH.CO.CjH;)

(c) 4-Klorobenzoik asit

(d) 3-Klorobenzoik asit

(e) C 6 H 5 COC 6 H 5

*YiIdizla i§aretlenmi§ problemler '"foziilmesi daha zor okin problemier'dir.

708 Boliim 15 / Aromatik Bilesiklerin Tepkimeleri

15.28

15.31

15.32

15.33

Asagidaki tepkimelerin ana ilriinlerini belirtiniz.

a) Stiren + HC1 — ►

b) 2-Bromo-l-fenilpropan + C 2 H 5 ONa — ►

c) CaHsCHsCHOHCH.CH; HA ' IS V
.... , lr „ peroksiller

d) (c) nin urumi + HBr ►

e) (c)*nin iiriinii + H 2

15.29 Benzenle baslayarak, asagidaki bilesjklerin her birinin sentezini tasarlayiniz.

ha

f) (c)'nin iiriinii + H 2 (1 esdeger mol) :^+

g) (f)'nin iiriinii

(nKMnOj.HCr.isi_
(2) H,0*

a) Izopropilbenzen

b) rer-BQtilbenzen

c) Propilbenzen

d) Biitilbenzen

e) l-te/-Biitil-4-klorobenzen

f) 1-Fenilsiklopenen

g) fra«.y-2-Fenilsiklopentanol

(h) m-Dinitrobenzen
(i) m-Bromonitrobenzen
(j) p-Bromonitrobenzen
(k) o-Klorobenzensiilfoik asit
(I) o-Kloronitrobenzen
(m)m-Nitrobenzensiilfoik asit

15.30 Stirenle baslayarak, asagidakilerden her birinin sentezini tasarlayiniz.

a)C 6 H 5 CHClCH 2 CI

b) C 6 H 5 CH 2 CH 3

c) QH,CHOHCH,OH

d) C 6 H 5 C0 2 H

e) C„H 5 CHOHCH,

f) C fi H 5 CHBrCH,

g) Cf,H s CH : CH,OH

(h) C 6 H,CH 2 CH 2 D
(i) C 6 H 5 CH,CH 2 Br
(j) QH 5 CH 2 CH 2 I
(k) C 6 H 5 CH : CH 2 CN
(1) C (i H,CHDCH 2 D
(m)Sikloheksilbenzen
(n) C 6 H s CH 2 CH,OCH,

Toluenle baslayarak, asagidakilerin her birinin sentezini tasarlayiniz.

a) m-Klorobenzoik asit (f) p-izopropiltoluen (p-kiimen)

b) p-Metilasetofenon (g) l-Sikloheksil-4-metilbenzen

c) 2-Bromo-4-nitrotoIuen (h) 2,4,6-Trinitrotoluen (TNT)

d) p-Bromobenzoik asit (i) 4-Kloro-2-nitrobenzoik asit

e) l-Kloro-3-triklorometilbenzen(j) l-Biltil-4-metilbenzen

Anilinle baslayarak. asagidakilerin 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 basansiz olacaktir. Her birinde neyin yanhs oldu-
gunu aciklayiniz.

NO,

(1)HN0 3 /H,S0 4

Q~] (2) CH.COCl/AlCl,
J (3)Zn(Hg). HCI

CH,CH,

CH,CH,
= CH,

(llNBS. CO,. 151k

(2) NaOEl. ElOH. isi

(3) Br,, FeBr,

Ek Problemler 709

15.34

Fenilbenzoatin bir halkasi digerinden daha kolay elektrofilik aromatik yer
degistirmeye ugrar. (a) Bu halka hangisidir? (b) Cevabinizi aciklayiniz.

O

c-

CH 1 ^

Fenil benzoat

15.35 Asagidaki bile§ikler Br ; ve FeBr 3 ile halka bromlamasrna ugratildiklannda
hangi Uriinun (veya iiriinleri) olusmasini beklersiniz?

O

<•> q-^q

15.38

(b) <Q^NH-C^Q>

15.36 Pek 50k polisiklik aromatik bilesik Bradsher tepkimesi veya aromatik

siklodehidrasyon olarak bilinen hafkala§ma tepkimesi ile sentezlenmis.tir. Bu
yontem 9-metilfenantrenin asagidaki sentezi ile gosterilebilir.

9-Metilf'enantren

Bu tepkimede arenyum iyonu bir ara iiriindiir ve son basamak alkollin
dehidrasyonunu icerir. Bradsher tepkimesi icin verilen yukandaki omek icin
mantikli bir mekanizma oneriniz.

G-I Bile§iklerinin yapilanni bulunuz.

der H,S0 4
60-65°C

derHNO,
der H,SOj

H

H,CT. H,0

SI

OH

(OH^On)

CC«H s N^O u )

(CcH s N04)

2,6-Diklorofenol iki kene tiiriiniin (Amblyomma americamtm ve A. macula-
turn) disilerinden izole edilmistir ve bu maddenin bir seks cekicisi oldugu bi-
linmektedir. Her bir disj keneden yakla§ik 5 ng 2,6-diklorofenol elde edilir.
Bu miktardan daha fazlasina ihtiyaciniz oldugunu varsayiruz ve bunun icinde
2,6-diklorofenolun fenolden baslayan bir sentezini tasarlayiniz (Ipuvu: Fenol
100°C'da siilfolandiginda iiriin basJicay7-hidroksibenzensiilfonik asittir.)

710

Bolum 15 / Aromatik Bilegiklerin Tepkimeleri

15.39

15.40

15.41

Hidrojen halojeniiriin (hidrojen bromui veya hidrojen kloriir)
l-fenil-l,3-btitadiene katdmasi (sadece) l-fenil-3-halo-l-buten verir. (a) Bu
uruniin olugumunu aciklayan bir mekanizma yazimz. (b) Bu, biitadien
sistemine 1.4 veya 1.2 katilmasi midir? (c) Tepkimenin urtinQ en kararh
karbokatyon ara iiriinii olu§umu ile uyumlu mudur? (d) Tepkime kinetik
kontrollli mii yoksa denge kontrollu miidiir? Aciklayimz,

2-Metilnaftalin toluenden a§agidaki tepkime sirasi ile sentezlenebilir. Her bir
ara iiriinun yapismi yazimz.

A1C1,

Toluen + siiksinik anhidrit ►

A

(C„H 12 0.,)

Zn(Hg)
HCI

B

(C„H 14 2 )

SOCf

c

(CnH^ClO)

Aicn

D

(C u H,,0)

NaBH 4

E
(C„H i4 0)

H,SO,

IS]

NBS

(C„H,;

CCU, istk

(CiHuBr)

NaOEt
EtOH

► 2-Metilnaftalin

Dimetilbenzenin (bir ksilen) halka nitrolanmasi sadeee bir nitrodimetilbenzen
verir. Bu dimetilbenzenin yapisi nedir?

15.42 Asagidaki tepkimeleri aciklayan mekanizmalan yazimz.

H,C

(-H,0)

*■ fenantren

(b) 2CH3— C— CH,

HA t

CH,OH

H,C

15.43 a-Tetralon ile ba§Iayarak a§agidakilerin her birini nasil sentezleyeceginizi gos-
teriniz (Altboliim 15.9).

(a)

OH

C 6 H 5

15.44 Fenilbenzen (C 6 H 5 — C 6 H 3 ) bile§igi bifenil olarak isimlendirilir ve halkalar
a§agidaki gibi numaralandinhr.

5 6 6' 5'

SUbstitiie bifeniller hakkinda a§agidaki sorulari cevaplamak icin modeller
kullammz. (a) Belirii biiytik gTuplar orto konumlannin iic veya dordiinde
bulunursa (yani. 2, 6, 2' ve 6') siibstittle bifenil enantiyomerik yapilarda bu-
lunabilir. Enantiyomerik yapilarda bulunan bifenil lere ornek, 2-NO,, 6-C0 2 H,
2'-N0 2 . 6'-C0 2 H siibstittientleri bulunduran bifenildir. (b) Bundan sorumlu
olan etkenler nelerdir. (b) 2-Br, 6-C0 2 H, 6'-H bulunduran bifenilin enanti-
yomerik yapilarda bulunmasmi bekler misiniz? (c) 2-NO-,. 6-N0 2 , 2'-C0 2 H.
6'-Br bulunduran bifenil enantiyomerik yapdara aynlamaz (yanlamaz) Nicin?
Aciklayimz.

EkProblemler 711

15.45 A-G Bilesjklerinin yapilarim (uygun oldugunda stereokimyasiyla) yazimz.

O

A1C1, PCI, 2 NaNH,

(a) Benzen + CH,CH,CC1 -* A ~^* B <C„H,„CL,) ~ — T*

DC ' > i« .' mineral yag.

isi
H z . Ni,B (P-2)

C <C,H 8 ) — ► D (C a H l0 )

(ipucu: C bilesjginin 'H NMR spektrumu S 7,20'de bir coklu (5H) ve S 2,0'da
bir birfi (3H) i^erir,

(11 Li. siviNH,

(b) C ^^5 ► E (C 9 H I0 )

Br,, CC1 4

(c) D ? _,o r * F + enantiyomer (ana liriinler)

Br,, CC1 4

(d) E i_ 5 ° c * G 4- enantiyomer (ana iiriinler)

15.46 Sikloheksenin asetil kloriir ve A1C1, ile etkilegtiriLmesi molekiil formiilti
C 8 H 13 C10 olan bir iiriin verir. Bu tirtintin bir baz ile etkile§tirilmesi ise
1-asetilsiklohekseni olu§turur. Bu tepkime siralannin her iki basamagi igin
mekanizma oneriniz.

15.47 fcr-Biitil grubu, bazi aromatik biles.iklerin sentezlerinde bir kapatici grup
olarak kullanihr. (a) rer-Blitil grubunu nasil katarsimz? (b) Nasil cikanrsiniz?
(c) Bir kapatici grup olarak ter-Mtil grubunun S0 3 H gi'ubuna gore olumlu yan-
lan nelerdir?

15.48 Toluen oda sicakhginda sulfolandiginda (derisjk H 2 S0 4 ile) tepkime iiriiniiniin
yaklasik %95'i orto ve para yer degi§tirme iirunleridir. Daha yiiksek sieaklik
(150-200°C) ve daha uzun tepkime surest uygulantrsa. iiriiniin yaklasjk %95'i
meta (baslica) ve para yer degigtirme iiriiniidiir. Bu farkliligintn nedenini acik-
layiniz. (Ipucu: m— Toluensiilfonik asit en kararh izomerdir).

15.49 Bir C — D baginin kinlmasi bir C — H baginin kinlmasindan zordur ve sonuc-
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§trsimz.

15.50 Benzil bromiir veya allil bromiirden basjayarak a§agidaki bile§iklerin her bi-
rini nasil sentezleyeceginizi gosteriniz,

(a) QH 5 CH 2 CN (d) C 6 H 5 CH 2 I

(b) C 6 H 5 CH,OCH, (e) CH 2 =CHCH 2 N 3

(c) C 6 H s CH 2 2 CCH 3 (f) CH 3 =CHCH 2 OCH 2 OCH 2 CH(CH 3 ) 2

15.51 A, B ve C Bile§iklerinin yapilarim bulunuz?

Na NBS (CH,).CuLi
BenZe " „v.NH„ElOH » A ( ^) W B ^ Br > " ^ (C 7 H, )

15.52 1,1,1-Trifeniletanolii eser miktarda kuvvetli asit i9eren etanolle lsittigmizda
l-etoksi-l,l,l-trifenilmetan olusur. Bu uruniin olusumunuaciklayanakla yatkin
bir mekanizma yazimz?

15.53 (a) Bir S N 2 tepkimesinde a§agidaki halojeniirlerin hangisinin en etkin olmasi-
ni beklersiniz? (b) S N 1 Tepkimesinde hangisi en etkindti?
Cevaplannizi aciklaytntz.

CH 3 CH 2 CH=CHCH 2 Br CH 3 CH=CHCHBrCH 3 CH 2 =CHCBr(CH 3 ) 2

712 Boliim 15 / Aromatik Bilegiklerin Tepkimeleri

15.54 Asetanilit asagidaki sirada bir seri tepkimeye sokulmu§tur. (a) der, H 2 S0 4 :
(b) HN0 3 , isi; (c) H 2 0, H 2 S0 4 , isi soma OH-. Son iiriiniin "CNMR
spektrumu alti sinyal verir. Son iiriiniin yapisim yaziniz.

* 15.55 Ligninler dogal bilegiklerle seluloz liflerinin baglandigi pek 50k tipteki
kerestenin esas bile§enleri olan makromolekiillerdir. Ligninler degisik kiiciik
molekiillerden (pek cogunda fenilpropan iskeleti olan) olusur. Bu oncti mole-
kiiller degisjk §ekillerde kovalent baglarla baglanmi§ olarak bulunurlar ve
karmasik olan ligninleri olustururlar. Lignin ozonlandigmda bircok iiriin elde
edilir, Bu bilesiMerden biri ohm B bilesjginin olusumunu aciklamak icin A,
lignin bilesigi modeli olarak almarak asagidaki tepkimelere maruz brrakilmis,-
tir. B nin yapisi nasi! olabilir?

llNaBI^ 2)0, 3)H,0

► -+ » B

Gaz kromolografi-kiitle spektroskopisi (GC/MS) icin B'yi yeteri kadar ucucu
yapmak amaciyla (Altboliim 9,17) B once, M + . 308 m/z olan tris(0-trimetilsi-
lil) tiirevine doniigturiiliir ["Tris". belirtilen kompleks grubun (ornegin, bura-
da trimetilsilil gruplan) iic tane oldugu anlamina gelir. Italik buyiik O bunlarm
esas bilesjgin oksijen atomlarina baglandigi ve hidrojen atomlanmn yerini al-
digi anlamindadir. Benzer sekilde on ek "bis" iki kompleks grubun varhgini
belirtir ve "tetrakis" (asagidaki soruda kuManilmistir) dort anlamina gelir.]
B'nin IR spektrumu 3400 cm~' de genis bir sogurma bandi; 'H NMR spektru-
mu S 3,6 da bir tek coklu pik verir.

B'nin yapisi nedir?

*15.56 Ligninde cok, sik rastlanan birim olan C biles.igi model olarak kullamldiginda,
C ozonlamrsa D elde edilir. Degisik yollarla, boyle bir lignin biriminin iic kar-
bon yan zincirinin stereokimyasimn, boyle bir yiikseltgenme esnasmda tama-
men degismeden kaldigi tespit edilmistir.

OCH,

I-I.O

Z&^D

h y=s

CH,OH
C CH.O

GC/MS'de, D M~'si 424 m/z olan tetrakis(O-trimetilsilil) tiirevine
doniisturQlmiistiir. D'nin IR spektrumu 3000 cnr "de (genis, kuvvetli) ve

Ogrenme Grubu Problemleri 713

1710 cm~''de (kuvvetli) bandlar icerir. D'nin 'H NMR spektrumu, D 2 ile
etkile§tirildikten scttra, 8 3.7 de (goklu 3H) ve 8 4,2 de (ikili, IH)
icermektedir. DEPT "C NMR spektramlan 8 64 (CH 2 ). 8 75 (CH). 8 82 (CH)
ve 8 177'de (C) sinyaller veroiiftfe

D'nin yapisim stereokimyasiyla birlikte bulunuz?

1. Metabolik hizi diizenlemeye yardim eden bir droit hormonu olan tiroksinin yapi-
si, dogal tiroksinle ayni yapida olduguna inamlan sentetik bir bilegik ile
kar§dasUnlarak kismen tayin edilmifttr. Harington ve Barger'in tiroksinin
laboratuvar sentezinin son basamagi a§agida gosterilmis.tir ve bu, bir elektrofilik
aromatik yer degi§tirme icerir. Bu basamak 19111 ayrmtih bir mekanizma yaziniz
ve iyot yer degi§tirmesinin fenolik hidroksil grubuna gore nicin orto konumunda
oldugunu, aiil eterin oksijenine gore orto konumda olmadigini aciklaymiz.
[Besinlerimizde (yani iyotlu tuzda) iyotun gerekli olmasinin bir nedeni tiroksinin
biyosentezi icin gerekli olmasidir.]

OfiRENME Grubu
Problemleri

I„.HO"

-►HO

H 3 N +

[ H,N'

Tiroksin

2. Toluen ve diger gerekli reaktiflerden 2-kloro-4-nitrobenzoik asiti sentezleyiniz.

3. A§agidaki sentez siirecinde E - L bilesjklerinin yapdanni bulunuz.

HBr

e : — —*- F + G

(peroksu yok)

<C s H L ,Br| mezo rasemat

(C a H,,Br,)

r«-BuOK. l S 14 V

/£T-BllOH.

1S1

f / V^Br B^

(DO,

(C 8 H n >

CO.El (2) NaHSO,

EtO,C

J

CH,

A1CL

K

(2) SOCI,
(C„H,,0;) (3) A1CI,

{]) ZnlHgi.HCL, Zn('Hg). HCI.

geri soguiu geri sogutucu

altinda kaviwtraa allmiia kayiialma

— ►l 1

o

»CO,Et

CO : Et

CH 3

™tj;

\ %.

nffife-V''" *■

Aldehitier ve Ketonlar I.
Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

£ok Yoniu Bir Vitamin, Piridoksin (Vitamin B 6 )

Piridoksal fosfat (PUP) bir 50k enzim tarafindan yonetilen kimyanin tam merkezindedir.
Bir gogumuz koenzim piridoksal fosfati, gidamizda kendisinden tliretilen piridoksin veya
vitamin B 6 ile olan yakin ilgisinden dolayi biliriz. Bugday, B 6 vitamini acismdan iyi bir
besin kaynagidir. Piridoksal fosfat (yukan kosedeki fotografta gosterilmistir) aldehit aile-
sinin bir iiyesi olmasma ragmen, biyolojik kimya igerisine girdiginde, cogu kez, bir imin
olarak adlandinlan karbon-azot ikili bagina sahip, aldehit ile yakindan iliskili bir fonksi-
yonel grup icerir. Bu boliim boyunca, aldehitleri. iminleri ve ilgili gruplari ogrenecegiz.

Q

<KJ

•\

O

/ O— CH 2

HO— CH.

CH,

Piridoksal fosfat

H
Piridoksin

714

PLP'nin yer aldigi bazi enzimatik tepkimeler; amino asitleri, sitrik asit cevriminde ve
diger yollarda kullamlan ketonlara ceviren transaminlemeler. histamin. dopamin ve se-
rotonin gibi sinir iletisjmcilerin biyosentezi icin amino asitlerin dekarboksillenmesi; ve
bakterideki hiicre duvarlannm biyosentezi icin gerekli oldugu gibi, amino asit stereomer-
kezlerinin rasemlenmesidii.

O

Tran sum i n leme

R.

O

C OH

H NHj
Bir a -amino asit

Rasemleme

Dekarboksilleme

C OH

O

o

o

R.

R.

■* Q OH +

BUN H

H NH,

X 0H

H NH,

Biitiin bu tepkimelerde, diger pek 90k tepkimede de, PLP'nin asil gorevi elektron yo-
gunlugu igin bir oluk gibi davranarak, karbanyon ara iiriiniinu kararh hale getirmektir.
Bu donusumlerin asamalan daha sonra bu boliimde (bkz. Altboliim 16.8) "Piridoksal
Fosfatin Kimyasi "nda daha aynntdi aciklanacaktir. PLP'nin biitiin tepkimeleri, biyolo-
jik siireclerin organik kimyayt nasil uyguladiklannin sahane ornekleridir.

16.1 GiRi§

En basit aldehit olan formaldehit 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

sahiptir. Ketonlarda

H H

R H

R R'

RCHO

RCOR'

Formaldehit

Bir aldehit icin
genel formuller

Bir keton icin
genel formiiller

Onceki boliimler bize karbonil bilesikleri kimyasi hakkmda bir ongoriis vermisler-
se de, simdi onlarin kimyasi daha aynntili olarak ele ahnacaktir. Bunun nedeni: Karbo-
nil grubunun kimyasi, sonraki boliimlerin pek cogunun kimyasimn merkezini olusturur.

Bu boliimde dikkatimiz, aldehitlerin ve ketonlann hazrrlanmasina, onlarin fiziksel
ozelliklerine ve ozellikle onlarin karbonil grubunda meydana gelen nukleofilik katilma
tepkimelerine odaklanacaktir. 17. Boliimde, karbonil grubuna bitisik karbon atomlann-
daki hidrojen atomlarmm asitliginden kaynaklanan aldehit ve ketonlann kimyasim og-
renecegiz.

715

716

Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

16.1 Giris.

16.2 Aldehitler ve
Ketonlarin Adlandirilmasi

16.3 Fizikse) Ozellikleri

16.4 Aldehitlerin
Sentezleri

16.5 Ketonlarin
Sentezleri

16.6 Karbon-Oksijen
Ikili Bagina Niikleofilik
Katilma

16.7 Alkollerin
Katilmasi: Yari-Asetaller
ve Asetaller

16.8 Amonyak
Turevlerinin Katilmasi

16.9 Hidrojen Siyanur
Katilmasi

16.10 Yiliirlerin
Katilmasi: Wittlg
Tepkimesi

16.11 Organometalik
Reaktiflerin Katilmasi:
Reforniatsky Tepkimesi

16.12 Aldehitlerin ve
Ketonlarin
Yiikseltgenmesi

16.13 Aldehitler ve
Ketonlar kin Kimyasal
Analizler

16.14 Aldehit ve
Ketonlarin Spektroskopik
Ozellikleri

16.1 Aldehjtler ve Ketonlarin Adlandirilmasi

IUPAC Sistcminde. alifatik aldehitler. Ugili alkamn sonuna -a) eki getirilerek adlandt-
rdirlar. Aldehit grubunun karbon atomlannin zincirinirt ucunda olmasi gerektiginden,
yerini belirtmeye gerek yoktur. Ba^ka siihstitiientlev varsa, bu durunida, karbonil grubu
karbonuna 1 rakami verilir. Bir^ok aldehitin ayrica yaygm adlan da vai-dir ve bunlar bu-
rada parantez icerisinde verilmistir. Bu yaygin adlar: ilgili karboksilik asitlerin yaygm
adlanndan (Altboliim 18.2A) tiiremigtir, ve bunlardan bazilan IUPAC tarafindan kabul
edilebilir adlar olarak belirtilmiijtir.

O

II

H H

Metanal
(formaldehit)

O

CH 3 C— H

Etanal
(asetaldehit)

O

C1CH,CH,CH,CH,C— H
5-Kloropentanal

O

II
CH 3 CH,C — H

Propanal
(propiyonaldehit)

C S H ; CH : C— H

Feniletanal
(fenilasetaldehit)

— CHO grubu bir halka sistemine bagli olan aldehitler karbaldeh.it son eki iiave edi-
lerek adlandirilrrlar. Bazi ornekler agagida verilmis.tir:

Qr>

p

Benzenkarbaldehit
( benzaldehit )

H
Sikloheksankarbaldehit

2-Naftalinkarbaldehit

CgHjCHQ'nun yaygin adi olan benzaldehit, benzenkarbaldehitden cok daha sik kul-
laniliT ve bu kitapta biz bu adi kullanacagiz.

Alifatik ketonlar, ilgili alkamn admin sonuna -on eki getirilerek adlandinhr, Zincir,
daha sonra. karbonil karbonuna miimkiin olan en kiigiik sayi gelecek sekilde numara-
landinhr ve bu sayi onun yerini belirtmek icin kullanihr.

CH 1 CH 1 CCHi

"II
O
Biitanon
letil metil ki-iun;

o o

II II

CH,CCH 2 CH,CH 3 CH,CCH-,CH=CH,

2-Pentanon
(metil prupil keton)

4-Penten-2-on

(l-penten-4-on degil)

(alii! metil keton)

Ketonlarin yaygin isimleri (yukanda parantez icerisinde) basitce, karbonil grubuna
bagli iki grubun ayn ayri adlandirilmasi ve keton kelimesinin ayri bir kelime olarak ek-
lenmesiyle elde edilir.

16.3 FizLkse] Ozellikleri 717

Bazi ketonlar, IUPAC sisteminde de kabul edilen yaygin adlara sahiptir.

CCH 3

O

CH 3 CCH 3

Aseton
(propanon veya
dimetil keton)

Asetofenon

(1-feniletanon veya

metil fenil keton)

Benzofenon

(difenihnetanon veya

difenil ketun)

— CH grubu bir on ek olarak adlandinlmasi gerektiginde, metanoil veya formil
O

grubu adim akr. CH,C — grubuna ise etanoil veya asetil grubu (cogu zaman Ac ola-

O

rak kisaltilir) denir. Eger RC — gruplan siibstituent olarak adlandinlacaksa, alkonoil
veya acil gruplan olarak adlandinhr.

O

C— H

2-Metanoilbenzoik asit
(o-formilbenzoik asit)

SO,H

4-EtanoilbenzensuIfonik asit
(p-aselilbenzensiilfonik asit)

(a) C 5 H ]0 O Formiiliine sahip yedi izomerik aldehit ve ketonun IUPAC tiiretme ad- < Problem 16.1
lanni yaziniz. (b) C s H s O formulune sahip ve bir benzen halkasi iceren tiim aldehit
ve ketonlarin yapilanni ve adlanni (yaygm ve IUPAC tiiretme adlanni) yazmiz.

16.3 FiZIKSEL OZELLiKLERI

Karbonil grubu polar bir gruptur, bu yuzden aldehit ve ketonlar aym molekiil kiitleli
hidrokarbonlardan daha yiiksek kaynama noktasina sahiptir. Bununla birlikte, aldehit-
ler ve ketonlar molekiilleri arasmda kuvvetli hidrojen baglan olu§turamadiklan icin,
karstlik gelen alkollerden daha du§iik kaynama noktalanna sahiptirler. Benzer molekiil
kutlesine sahip olan agagidaki bilesjkler bu egilime bir ornek olu^tururlar.

O

O

CH,CH : CH,CH,

CH 3 CH,CH

CH,CCH,

CH.CH.CIUOH

Biitan

Propanal

Aseton

1-PropanoI

kn -0,5°C

kn 49°C

kn S6,1°C

kn 97,2°C

(MK = 58)

(MK = 58)

(MK = 58)

(MK = 60)

718

Bolum 16 / Aklehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Problem 16.2

>- As_agida verilen bile§ik ciftlerinin her birinde hangi bilesik daha yiiksek kaynama
noktasina sahiptir.
(Bu probletnle ilgili 9izelgeye 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

Karbonilin oksijen atomu. aldehit ve ketonlann su molekiilleri ile kuvvetli hidrojen
baglan olu§turmasina imkan verir. Bunun sonucu olarak, diigtik molekiil ktitleli aldehit
ve ketonlar suda kayda deger coziiniirliik gosterirler. Aseton ve asetaldehit suda her oran-
da cozi.ini.ir.

CJzelge 16.1 'de bazi yaygin aldehit ve ketonlann fiziksel ozellikleri siralanmi§tir.

Bazt dogal kaynaklardan elde edilen aromatik aldehitler 90k ho§, giizel kokulara sa-
hiptirler. Bunlardan bazilan a§agtda verilmi§tir:

CHO CHO CHO

Benzaldehit
(aci badeinden)

H.

OCH,

OH
Vanilya
(vanilya tuhumundan)

O

Sali$ilaldehit
(guz cigdeininden)

CHO

C=C,

-C.
H

H

Sinnamaldehit
(tarcindan)

0— CH 2
Piperonal
(safrolden iiretilir;
giine§?icegi kokusu)

Cizelgel6. 1 Aldehit ve Ketonlann Fiziksel Ozellikleri

e.n

k.n

Sudaki

Form iil

Adi

(°C)

(°C)

Qdzuniirluliigu

HCHO

Formal dehit

-92

-21

Qok coziiniir

CH 3 CHO

Asetaldehit

-125

21

00

CH 3 CH 2 CHO

Propanal

-81

49

Qok coziiniir

CH 3 (CH 2 ) 2 CHO

Biitanal

-99

76

Qoziiniir

CH,(CH 2 )-,CHO

Pentanal

-91,5

102

Az coziiniir

CH 3 (CH 2 ) 4 CHO

Heksanal

-51

131

Az 90ziiniir

C 6 H 5 CHO

Benzaldehit

-26

178

Az cozuniir

C 6 H 5 CH 2 CHO

Fenilasetaldehit

33

193

Az coziiniir

CH 3 COCH,

Aseton

-95

56,1

DO

CH 3 COCH 2 CH 3

Biitanon

-86

79,6

Qok cSztinur

CH^OC^CHjCHt

2-Pentanon

-78

102

Cozuniir

CH 3 CH 2 COCH 2 CH,

3-Pentanon

-39

102

Coziiniir

C 6 H s COCH-,

Asetofenon

21

202

Coziinmez

C 6 H 5 COC 6 H 5

Benzofenon

48

306

Coziinmez

16.4 Aldehitlerin Sentezleri 719

16.4 ALDEHiTLERlN SENTEZLERI

16.4A 1° Alkollerin Yiikseltgenmesiyle Aldehitler

Altboliim 12.4A'da ogrendigimiz gibi aldehillerin yiikseltgenme basamaklan 1" alkol-
lerle karboksilik asitler arasinda yer alir ve aldehitler, I" alkollerin piridinyum klorokro-
mat (PCC) ile yiikseltgenmesinden elde edilebilir.

O O

[0.1 t II [OK I'

R— CH,OH+= t R— C— H«=^ R— C— OH

[HI [HI

1° Alkol Aldehit Karboksilik asit

O

C,H,NH + CrO,Cr (PCC) II

R — CH,OH— ^ — =^- ► R— C— H

1° Alkol Aldehit

Aldehitlerin bu ttir sentezinin bir ornegi 1-heptanoliin heplanale yiikseltgenmesidir.

„„ _, C,-H,NH + CrO,Cl (PCC] __ ,__ .

CH 3 (CH n ) 5 CH 2 OH — 5^ ► CH 3 (CH,) 5 CHO

1-Heptanol Heptanai

(%93)

I6.4B A51I Klorurler, Esterler ve Nitrillerin
indirgenmesiyle Aldehitler

Teorik olarak, karboksilik asitlerin indirgenmesiyle aldehitlerin hazirlanmasi mumkiin
olmalidir. Uygulamada bu miimkiin degildir, ciinkii karboksilik asiti indirgemek icin kul-
lamlan reaktif lityum aluminyum hidriirdur {LiAlH 4 veya LAH) ve bir karboksilik asil
LAH ile elkilestirildiginde 1° alkole kadar indirgenir. Bu, LAH 50k giiclii bir indirge-
me reaktifi oldugundan ve aldehitler cok kolay indirgendiginden gereeklesjr. Tepkime
kansirmnda buhinabilecek herhangi bir aldehit. amnda LAH tarafindan 1° alkole indir-
genir, (Stokiyometrik miktarda LAH kullamlmasinin yardimi olmaz, ciinkii, kan§imda
ilk birkac aldehit molekiilii olusur olu§maz, ortamdaki Mia cok miktarda tepkimeye gir-
memi§ LAH, aldehiti indirgeyecektir.)

LiAlH.

II
_R H_

LiAlH,

*-► R— CH 2 0H

R OH

arboksilik asit

Aldehit

1° Alkol

Burada basanmn sim, karboksilik asidin kendisini kullanmamak. fakat daha kolay
indirgenen bir karboksilik asit tiirevtni ve LAH'den daha az etkin olan bir aliiminyum
hidrur tiirevini kullanmaktir. Karboksilik asit ttirevlerini aynntih olarak Boliim 18'de
inceleyecegiz, fakat burada acil kloriirlerin (RCOC1), esterlerin (RC0 2 R') ve nitrille-
rin (RCN) hepsinin karboksilik asitlerden kolayca hazirlaiidigmi ve bunlarm tiimuniin
daha kolay indirgendigini soylemek yeterlidir. (Acil klorurler, esterler ve nitriller kar-
boksilik asitlerle aym yiikseltgenme basamagma sahiptir. Problem 1 2. 1 *de ogrendiginiz
ilkeleri uygulayarak biinu kendinize kamtlayimz.) LAH'den daha az etkin olan iki alii-
minyum hidrur tiirevi (kismen daha fazla sterik engelli olmalari ve bundan dolayi da

720 Boliim 16 / Aldehitler ve Kelonlar L Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

hidriir iyonlarini aktarmada zorlanmalan nedeniyle) lityum tri-rer-butoksialuminyuni hid-

riirdiir (DIBAL-H).

CH,

I
CHXHCH,

OCCCEL),

/ Al \
H CH,CHCH,

Li +

H— Al— OC(CH,).

;M

OC(CH 3 ),

CH,

Lityuni tri-ter-biitoksi- Diizobutilaluminyum hidriir

aliiminyum hidriir (i'-Bu 2 AIH veya DIBAL-H olarak kisaltihr)

A§agidaki sema bu reaktiflerin. asit tiirevlerinden aldehitlerin sentezinde nasil kullarul-
digini ozetlemektedir.

II

Ul LiAIHlO-

I-Bu|„

-78°C

11

R CI

(2) H,0

R H

Agil kloriir

Aldehit

11

OR'

(1) DIBAL-H,

heksan.

-7S°C

(2) Up

R H

Ester

Aldehit

R— C=

(]} DIBAL-H. heksan

EN- ►

(2) H.O

R H

Nitril

Aldehit

Bu aldehit sentezlerinin her birini §imdi daha aynntih inceleyecegiz.

Agfl Kloriirlerden Aldehitler: RCOC1 * RCHO Agil kloriirler, lityum tri-fer-bii-

toksialiiminyum hidrur, LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 , He -78"C'da etkile§tirilerek aldehitlere in-
dirgenebilir, (Karboksilik ashler, acil klorurlere SOCl 2 kullanilarak donu§turUl e bi lirler:
bkz. Altboliim 15.7).

o o o

SOC1, <]> LiAIH(0-r-Bu)„Et,0, -78°C II

RCOH ^-RCCl ■ — : ► RCH

(2) H,0

Afagida, bununla ilgili ozel bir ornek verilmi§tir:

O O

II II

^ ;i. i iiiiiki , 11..1 t?*. t\ 7t)or r y~ ~^ >r ^

f^y ^ Cj (1) LiAIH<0-/-BuJ.„ Et,0, -78°C (f^f

H

OCH, OCH,

3-Metoksi-4-metilbenzoil kloriir 3-Metoksi-4-metilbenzaldehit

16.4 Aldehttlerin Sentezleri 721

Mekanizma aijisindan indirgeme. acil kloriirun karbonil karbonuna alQminyum atoniun-
dan bir hidriir iyonunun aktanlmasiyla gerfekle§ir (bkz. Altboliim 12.3). Daha sonraki
hidroliz, aldehiti a^iga (jikarir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

A$il kloriiriin Aldehite indirgenmesi

0— Li

: '^'LiAlH[OC(CHO J ] 3

R— C

R— C

\
: C1 =

+ AIH[OC(CH 3 ) 3 ] 3

: CP

Al[OC(CH,) 3 ] 3

R— C

Hidriir iyonunun karbonil

karbonuna aklanlmasi
indirgenmeye neden olur.

qO— Al[OC(CH,) 3 l 3

R— C— H Li +

£1
: C1 :

Bu ura iiriin oksijenin
elcktron <;ifti yardinuyla
kloriir ivunu kavbeder.

R— C— H Al[OC(CH 3 ) 3 ] 3

■ a-

Aiuminyuin atomu bir Lewis asidi gibi
davranarak oksijenden bir elektron cil'ti alir.

-LiCl

•tO— A1[OC(CH0 3 j 3

R— C

.0-

H,0

/

>R— C

H

Sin nn ilave edilmesi bu alimiin.vum

kompleksinin hidroliz olmasina ve

aldehitin olusmasina yol acar.

(Bir^ok hasamak iijerir.l

H

Esterler ve Nitrillerden Aldehitler: RCO,R' *■ RCHO ve RC ^N — - RCHO

Hem esterler hem de nitriller DIBAL-H kullamlarak aldehitlere indirgenebilirler. Daha
ileri indirgemeyi engellemek igin reaktifin dikkatlice kontrol edilen miktarlan kullanil-
mah ve ester indirgenmesi du§iik sicakliklarda yuriitulmelidir. Her iki indirgeme de es-
terin karbonil karbonuna veya nitrilin — C ^N grubunun karbonuna hidriir iyonunun
katilmasiyla olusan nispeten kararh bir ara iiriinle sonuclanir. Ara urunun hidrolizi ise
aldehiti aciga gikanr. §ematik olarak. tepkimeler asagtdaki yolla gosterilebilir.

722 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

I Tepkime i£in Bir Mekanizma

Esterin Aldehite Indirgenmesi

6» Al(i-Ba) 2

R— C

H

= OR'

Aliiinin.MiMi iiiinnu, bir Lewis asit-

baz. tepkimesinde, karbonil karbon

alomundan bir elektron cii'ti ahr.

qO— Al(i-Bu) 2
R— C— H
= 0R

R— C;

O— Al(;'-Bu) 2

H

: OR'

Hidriir iyonunun karbonil

karbonuna aktanlmasi onun

indirgenmesine vol acar.

f O— Al(/-Bu) 2

R— C

H

=

H,0

R— C

Hu ara uruii. iiksi.jenin

elektron cit'ti yardimiyla bir

alkoksit i\ onu kaybeder.

Suyun Have edilmesi bu aliiminyiim

kompleksinin hidroliz olmasina ve

aldehitin olusmasina vol a<;ar. (Bircok

basamak icerir. I

H

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Nitrilin Aldehite indirgenmesi

R— C=N : Al(;-Bu) 2

Aliiminyum atomu. bir Lewis

asit-baz lepkimesinde,
nitrilden bir elektron cjfti alir.

r r^ + .

R— C=N— Al(f-Bu),

H

Hidriir iyonunun nihil karbon

atomuna aklanlmasi onun

indirgenmesine vol acar.

N,

R— C

~A1(/-Bu)2

H

Suyun Have edilmesi bu aliiminyum

kompleksinin hidroliz olmasina ve

aldehiiin olusmasina neden olur.

(Bir tok basamak icerir)

H,G

=

■>R— C

H

Asagidaki ozel ornekler bu sentezleri gostermektedir.
O 0A1(;-Bu) 2

,[ (i-BuVAlH

CH.(CH,) 10 COEt — -——* CH,(CH 2 ) |0 CH

H,0

heksan, -78°C

OEt

O

► CH 3 (CH 2 ) 10 CH
(%88)

16.5 Ketonlann Sentezleri 723

NA1(/-Bu) 2
(i-Bu>,A1H I H,0

CH 3 CH=CHCH 1 CH,CR,C=N ► CH 3 CH=CHCH CH,CH,CH — -► CH,CH=CHCHXH,CH,CH

heksan

Asagidakilerin her birinden propanali nasil sentezleyebileceginizi gosteriniz: (a) 1- -< Problem I 6.3
propanol ve (b) propanoik asit (CH3CH2CO2H).

16.5 KETONLARIN SENTEZLERi

1 6.SA Alkenler, Arenler ve 2° Alkollerden Ketonlar

Onceki boliinilerde ketonlann elde edilmeleri ic,in Q5 laboratuvar yontemi gormiistiik.

1. Alkenlerin ozonlanmasiyla ketonlar (ve aldehitler) (Altbolilm 8.11A'da tarti§ildi).

R R" R R"

\ / (1) o, \ /

\ ,c=c - — -*■ c=o+o=c

"*■ / \ (2) Zn. H,0 / \

R' H R' H

Keton Aldehit

2. Friedel -Crafts acillemesiyle arenlerden ketonlar (Altboliim 15.7'de tartisildi).

O O

A1C1
ArH + R — C— CI '-*■ Ar— C — R + HC1

Bir alkil aril
keton

bundan baska,

O O

II II

ArH + Ar— C— CI '-* Ar— C— Ar + HC1

Bir cliaril keton

3. Yiikseltgenmeyle 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 T ) ile katalizlendiginde kolayca
su katarlar. Genellikle, siilfiirik asit ve civa siilfatin sulu cozeltileri bu amac icin kulla-
nilir, Baslangic,ta oiusan vinilik alkol genellikle kararsizdrr ve hizla bir ketona (veya etin
olmasi halinde etanale) cevrilir. Bu cevrilme, hidroksil grubundan bir proton kaybrni,
kom§u karbon atomuna bir proton katilmasim ve ikili bagin yer degistirmesini kapsar.

HgS0 4

C^C— + H— OH — »
tt,»u 4

H

I /
► — C — C

I A

H O

Bir vinilik Keton

alkol (kararsiz)

H

\

/

C=

=c

/

\

ohJ

724 Solum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Bit tautomerle§me olarak bilinen bu ttir bir 9evrilme asit katalizlidir ve asagidaki yol-
la olur:

H H

H — O — H+ C=C ►— C— C.

H : Q— H H

Vinilik alkol

\ 4
O — H

H

I /

keton

Vinilik alkol, ikili bagina bir proton alarak bir katyonik ara iiriin olu§turur ve bu ara
iirim de daha sonra oksijeninden bir proton kaybederek bir keton verir.

Vinilik alkollere cogu kez enoller denir (alkenin-e« eki, arti alkoliin-a/ eki). Qevril-
me uriinii genellikle ketondur ve bu $evrilmeler keto-enol tautomerle^ineleri olarak
bilinir.

\ /
C=C

/ \

J^-c-c 7

O— H

H

.0 :

Enol hali

Keto hali

Bu olay daha aynntilt olarak Altboliim 17.2'de incelenecektir.

Alkinlere su katilmasi Markovnikov kuralini izler — hidrojen atomu en fazla sayida
hidrojeni olan karbon atomuna baglamr. Bundan dolayi, etin (asetilen) disindaki uc al-
kinlere su katildigmda iirun, aldehitten daha 90k ketondur.

R — C = C H + H,0

H,0 +

\

hi

/

C=C

LHO

H

H

c

1 -^
1 w
->R— C

\

Bir keton

Bu tiir keton sentezleri i<jin iki ornek asagidadin

CH,

- Hg 2+
CH 3 C=CH + H,0 -jj-^7*

HO

, C — CH 2

/

CH,— C

Oft,

Aseton

HgS0 4 ,

CH,CH,CH 7 CH,C=CH + H 2 ' 4 > CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CCH 3

o

Etinin kendisi su katilmasina ugradigtnda, Iirun bir aldehittir.

HgS0 4

H— C = C— H + H,0 ►

2 HUSO,

Etin

c=c

/ \

LH OHJ

■>H-

H H

r<

H O

Etanal
(asetaldehit)

1 6.5 Ketonlann Sentezleri 725

Bu yontem etanalin ticari iiretiminde onemlidir.

Ketonlann hazirlanmasi igin diger iki yontem, §imdi tarti§ilacagi gibi, organometa-
lik bile§iklerin kullanimina dayanir.

I6.5C Lityum Dialkilkupratlardan Ketonlar

Bir lityum dialkilkupratin eter cozeltisi, bir a^il klorurle -78"C'da etkile§tirildiginde iiriin
bir ketondur, Bu keton sentezi, Corey-Posner, Whitesides-House alkan sentezinin bir
degi§igidir ( Altboliim 1 2,9).

Genel Tepkime

P P

/ /

R^CuLi + R— C ► R — C + RCu + LiCl

\ \

CI R

Lityum Acil Keton

dialkilkuprat kloriir

Ozel Ornek

o o

/ — 7R°C / \ J

-C +(CH 3 ) 2 CuLi — ► ( )-C + CH,Cu + LiCl

CI CH,

Sikloheksankarbonil (%81)

kloriir l-Sikloheksiletanon

(Sikloheksil metil keton)

16.5D Nitrillerden Ketonlar

Bir nitrilin (R — C ^N) Grignard reaktifi veya organolityum reaktifi ile etkile§tirilme-
si ve ardindan hidrolizi bir keton verir.
Genel Tepkimeler

N~ MgX + o

/ H 3 0+ /

R— C=N + R' — MgX ► R— C -^ — »-R— C + NH/ + Mg 2+ + X"

\ \

R' R -

N" Li +

R— C=N + R'— Li *-R— C -^ — ►R— C + NH, + + Li +

\ \

R' R'

Asidik tiidroliz basamaginin mekanizmasi Altboliim 16.8'de gorecegimiz imin olu§umu
icin olanin tersidir.

Ozel Ornek

.0

(1) EUO /

C fi H 5 — C=N + CHjCH 2 CH 2 CH 2 Li (2) H(r » C^Hj— C

CH,CH,CH,CH,

O

(1) El,0 /

CH,CH— C=N + C,H,-MgBr -—*■ CH,CH— C

3 1 ' B (2)H 3 + 3 | \

CH 3 CH 3 C 6 H S

2-Siyanopropan 2-Metil-l-fenilpropanon

(izopropil fenil keton)

726 Bolvim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Nitril bir iiclii baga sahip olsa bile, Grignard veya lityum reaktifinin katilmasi yalmzca
bir kere gercekle§ir. Bunun nedeni: Eger katilma iki kez olsaydi. azot atomu iki nega-
tif yiikle yiiklenecekti.

\

R' R

(Dianyon olusmaz.)

Ornek Problem

Cok Basamakh bir Sentezin G6sterili§i:

Ba§langieorganikbile§igi olarak yalmzca 1-biitanol kullanarak 5-nonanonun sentezini tasar-
layimz.

Cevap

5-Nonanon, biitilmagnezyum bromiiriin a§agidaki nitrile katilmasiyla sentezlenebilir.

Analiz

O

s+ s-
CH 3 CH 2 CH,CH 2 — C-r CHXHjCH.C^^^CH.CH.CHjCH-,— C=^ •

B+ I fi-

+ BrMg— CH 2 CH 2 CH 2 CH,

Sentez

O

CB^CEjCHjCHjC^N + CH,CH,CH,CH 2 MgBr \ » CH,(CH,),C(CH 2 )_,CH,

(2) H 3

S-Nonanon

Nitril, butil bromiir ve sodyum siyaniirden bir S N 2 tepkimesiyle sentezlenebilir.

CH,CH 2 CH 2 CH,Br + NaCN ► CH 3 CH 2 CH 2 CH,C=N + NaBr

Biitif bromiir, Grignard reaktifinin hazirlanmasinda da kullarulabilir.
CH,CH 2 CH 2 CH,Br + Mg ^> CH,CH 2 CH 2 CH 2 MgBr

Ve, son olarak butil bromiir, 1-biitanolden hazirlanabilir,

PBr,

CH,CH 2 CH 2 CH 2 OH — -► CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 Br

Problem I 6.4 ^ Agagidaki tepkimelerin her birini gerceklestinnek icin hangi reaktifleri kullanrrdiniz?

(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)

(e)

(f)

(g)

(h)

(i)

(J)

2-Biitin ► biitanon

1-Feniletanol ► asetofenon

Benzen ► asetofenon

Benzoil kloriir ► asetofenon

-►asetofenon
► C 6 H 5 CH 2 CN-

BenzoLk asit —
Benzil bromur-
C 6 H S CH 2 CN—

-+• 1 -fenil-2-biitanon

-►2-feniletanol
(k) CH 3 (CH 2 ) 4 C0 2 CH, ► heksanal

16.6 Karbon-Oksijen IkIli Bagina

NUKLEOFiLiK KATILMA

Aldehit ve ketonlann en karakteristik tepkimesi karbon-oksijen ikili bagina nukleofilik
katilmadir.

Genel Tepkime

Nu

\

C=0 + H — Nu *=t R— C— OH

/

H

H

Ozel Ornek

H,C X
H

OCHjCH,

I
C=0 + H — OCH 2 CH 3 <=* CH,— C— OH

H

Bir yari-asetal
(bkz. Altboliim 16.7)

H,C V

H,C

/

C=0 + H— CN

CN
I
CH,— C— OH

I
CH 3

Siyanohidrin
(bkz. Altboliim 16.9)

Aldehit ve ketonlar, Altboliim 12.1'de tartisjigimiz ve a§agida gosterilen yapisal ozel-
liklerinden dolayi ozellikle niiklefilik katilmaya yatktndir.

5+ _!■£-

-c=o;

R*

Aldehit veya keton
<R veyaR' H olabilir)

Karbonil karbonu etrafindaki gruplann iitjgen duzlem duzenlenmesi, karbonil karbonu-
nun, alttan veya iistten olabilecek bir ataga nispeten daha acjk olacagi anlamina gelir.
Karbonilin karbon atomundaki pozitif yiik onun ozellikle bir niikleofilin atagina kar§i
duyarh oldugu anlammdadir. Karbonil oksijen atomundaki negatif yiik ise nukleofilik
kattlmanin asit katalizlere daha yatkin oldugu anlamina gelir. Bu yiizden, karbon oksi-
jen ikili bagina nukleofilik katilma iki genel yoldan birine gore meydana gelir.

728 Boltim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

1. Reaktif kuvvetli niikleofil (Nu) oldugunda, katilma, iicgen diizlemsel aldehit
veya ketonu dlizgLin dortyiizlii urtine doniistiirerek, genellikle a§agidaki yolla o!u.sur,

Tepkime ifin Bir Mekanizma

Kuwetli bir Niikleofilin Aldehit veya Ketona Katilmasi

r^„ s*

R

Nu

V * - /- "h^-» , \ ■•

^C=0 «=* ,C— 0= *= * ...C— O—H + ^li-

fer'

B+ S-

R
Ucgen diizlem Diizgiin dortyiizlii
ara iiriin

1 i ^_

R'/
R

Diizgiin dortyiizlii
iiriin

J

Bu basamakta nukleofil bir Bu basamakta, alkoksit oksijeni, kuvetli

elektrun cifti vererek karbon bazik oldugu i<;in H — Nu'dcn veya diger
atomuna baglanir. Bir elektron bazi asitlerden bir proton kopanr.

cifti oksijen iizerine kaj ur.

Bu ttir katilmalarda niikleofil, elektron ciftlerini, karbonilin karbon atomuna bir
bag olusturmak icin kullanir. Bu olurken, karbon oksijen v bagmdaki elektron
cifti karbonil oksijenine kayar ve karbonun melezlesme §ekli .s/r'den sp'"s
degisir. Bu basamagm en bnemli yonii, karbonil oksijen atomunun, karbon
oksijen ikili baginin elektron ciftini iizerine alabilme yetenegidir.

ikinci basamakta oksijen atomu bir proton alir. Bit, oksijen atomunun §imdi
daha bazik olmasmdan; tarn bir negatif yiik ta§imasindan ve bir alkoksit iyonu
olmasindan dolayi meydana gelir.

Karbon— oksijen ikili bagina niikleofilik katilmalan yiiriiten ikinci mekanizma asit
katalizli bir mekanizmadtr.

I Tepkime igin Bir Mekanizma

1 . Basamak

Bir Aldehit veya Ketona Asit Katalizli Niikleofilik Katilma

R

^C = + H— A *

\lj 8+ 8-

(veya bir
Lewis asidi)

RV

R

^ C ^? H

R*

R

,C— OH

+ A =

Bu basamakta, karbonil oksijeninin bir elektron ctfti asitten bir proton alarak (veya

Lewis asiti ile birlescrek) bir oksonvum katyonu iiretir. Oksonyum katyonunun karbonu,

niikleofilik ataga karsi liasliiiigic kelmmiiuii karbonil karbonnnrtar daba hassastir.

16.6 Karbon-Oksijen ikili Bagina Niikleofilik Katilma 729

2. Basamak

Bu iki basamagm ilkinde, oksonyum katyonu, mikleotilin elektron ^il'fini iizerine alir. Ikinci
basamakta isc hir baz, pozitif vuklii atomdan bir proton u/;iklaslirir u* asif tekrar aeiga cikar.

Bu mekanizma, karbonil bilesigi zayif niikteofiller varhginda kuvvetli asitlerle et-
kilestirildiginde isler. Ilk basamakta bu asit, karbonil oksijen atomunun bir elekt-
ron ciftine bir proton verir. Olusan protonlanmis karbonil bilesigi yani oksonyum
katyonu, karbonil karbon atomunun protonlanmami§ bilesiktekine gore daha faz-
la pozitif yiik tasimasi nedeniyle, karbonil karbonu iizerinden niikleofilin atagina
kar§i oldukca etkindir.

I6.6A Karbon-Oksijen ikili Bagina Olan Niikleofilik Katilmalarin
Geri Donu§ebilirligi

Karbon-oksijen ikili bagina olan niikleofilik katilmalarin bir cogu geri d6nti§umltidur:
bu yiizden bu tepkimelerin toplam sonucu dengenin durumuna baghdir. Bu davrams,
karbon-karbon ikili bagina olan elektrofilik katilmalarin bir coguna ve doymus karbon
atomlanndaki niikleofilik yer degistirmelere gore oldukca terstir. Bu ikinci tepkimeler
esas itibariyle geri dontisiimlii degildir ve toplam sonuclar bagil tepkime hizlannin bir
fonksiyonudur.

I6.6B Bagil Etkinlik: Ketonlara karsj Aldehitler

Genel olarak, niikleofilik yer degistirmelei do aldehitler ketonlardan daha etkindir.

Sterik ve elektronik etkenlerin ikisi de aldehitleri destekler. Gruplardan birinin kiiciik
hidrojen atomu olmasiyla, aldehitten oiusacak diizgiin dortytizlii iiruniin merkez karbon
atomu daha az kalabahk ve itriin kararlt olacaktir. Bu yiizden. dengede iiruniin olusumu
tercili edilir. Ketonlarda ise, karbonil karbonuna bagh iki alkil grubu, diizgiin dortyiiz-
lit iirunde daha fazla sterik kalabaliga neden olur ve onu daha az kararh yapar. Bu yiiz-
den, dengede daha kiiciik derisimlerde iiriin vardir.

Alkil gruplan elektron verici olduklanndan aldehitler, elektronik ydnden de ke-
tonlardan daha etkindir. Aldehitler, karbonil karbon atomlanndaki pozitif ytikii kis-
men notralize eden ve boylece kararli yapan yalniz bir tane elektron verici gruba sahiptir.
Ketonlar, iki elektron verici gruba sahiptir ve 50k daha kararhdir, Ketonun (tepktmeye
giren) iiriinlerine kiyasla daha kararli olusu, ketondan diizgiin dortytizlii uriiniin olusu-
munda denge sabitinin daha kiiciik oldugu ve bu tepkimenin daha az yeglendigi anla-

mina gelir.

O 6 O 6 "

R H

Aldehit
Karbonil karbonu cok daha pozitif.

R R'

Keton
Karbonil karbonu daha az pozitif.

Sfr

lie kovalent bag yapan po-
zitif yiiklii bir oksijen ato-
mu iceren bilesjk bir
oksonyum katyonudur.

730 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Bu acidan bile, elektron-ceken graplar (ornegin, — CF 3 veya CC1 3 gruplan) karbo-
nil karbonunun daha pozitif olmasina neden olur (ve basjangic bilesjgi daha az kararh
hale gelir) ve katilma tepkimesinin daha cok tercih edilmesine vol acar.

I6.6C Katilma Uriinlerinin Sonraki Tepkimeleri

Karbon-oksijen bagina niikleofilik katilma. kullandigimiz tepkime ko§ullannda daha ka-
rarh uriiniin olu§umuna yol acabilir. Eger boyleyse, biz daha sonra, a§agidaki genel ya-
pida iiriinler elde edebiliriz.

R Nu

C
/ \
R OH

Diger tepkimelerde. ba§langicta olusan iiriin kararsiz olabilir ve uriin, aninda pejisira
tepkimelere girebilir. Bununla birlikte, basjangic katilma iiriinii kararh olsa bile, tepki-
me kofjullarim degistirerek takip eden tepkimelerin olu^umunu ozellikle saglayabiliriz.
Ozel tepkimeleri ogrenmeye basjadigimizda, genel bir ardijik tepkime olan aynlma tep-
kimesini, ozellikle su aynlmasini gorecegiz.

Problem 16.5 >■ Bir aldehit veya ketonun bir Grignardreaktifiyle (Altbolum 12.8) tepkimesi karbon-
oksijen ikili bagma bir niikleofilik katdmadir. (a) NUkleofil nedir? (b) Grignard re-
aktifinin magnezyum kismi bu tepkimede onemli bir gorev yapar. Bu gorev nedir?
(c) Basjangicta hangi iiriin o!us,ur? (d) Su ilave edlldiginde olugan iiriin nedir?

Problem I 6.6 > Aldehit ve ketonlann LiAlH 4 ve NaBH 4 (Altbolum 12.3) ile tepkimeleri karbonil
grubuna niikleofilik katilmalardir. Bu tepkimelerde niikleofil nedir?

16.7 AlkollerIn KATILMASI:

Yari-Asetaller ve Asetaller

I6.7A Yan-asetaller

Aldehit veya ketonlann bir alkolde cozulmesi bu iki bilejik arasinda yavas, bir denge-
nin kurulmasina ve yan-asetal adi verilen yeni bir bilesjgin olu^masina neden olur. Ya-
n-asetal aldehit veya ketonun karbonil karbonuna alkol oksijeninin niikleofilik
katilmasimn sonucudur.

16,7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 731

Tepkime i^in Bir Mekanirma

Yan-asetal Olu$umu

H

R \ ^. ^ R \ /® + ~ R

.C=7=d; + HO— R' *=* C

H H :

Aldehit
(veya keton)

Alkol

tin basamakta alkol. karbonil
karlxtiiuna atak yapar.

_/U

R O— R'

H O— H
Yan-asetal
(genellikle izole edilemeyecek
kadar kararsizdir)

Iki molekiil ici basamakta po/itif

uksijenden bir proton uzaklastadir ve

bir proton negatif oksijenc baylamr.

Bir yan-asetalin kendine ozgii yapisal ozelligi — OH ve — OR gruplannin aym kar-
boii atomuna bagli olmasidir.

Acik zincirli yan-asetallerin pek cogu, elde edilebilmeleri 19m yeterli kararliliga sa-
hip degildir. Diger yandan bes veya alti iiyeli halkaya sahip halkali yan-asetaller genel-
likle 50k daha kararhdir.

o-

HOCH,CH,CH,CH

"* I 4. A *=~* I c v

ur ■■/ \ basamakor' ■■/ \

H

H

Basit sekerlerin pek cogu (Boliim 22) bashca halkali yan-asetal yapisinda bulunur.
Glikoz buna bir ornektir.

CH,OH

HO

HO

OH

OH

(+)-Glikoz
(halkali van asetal)

Ketonlar. bir alkolde coziilduklerinde benzer tepkimelere girerl.er. Urunler (acik zin-
cirli bilesjkler olduklarinda bunlar da kararsizdir) bazen yari-ketaller olarak adlandin-
Iirlar. fakat bu kullanim, IUPAC tarafindan artik tavsiye edilmemektedir. Tercih edilen,
onlarin da yari-asetaller olarak adlandirilmalaridir.

R

\

C=0. + HO— R'

H

iki . „ \ /

basamak / \

R =0— H

R R : Q : "

Keton Yan-asetal

Yan-asetallerin olusumu asitler ve bazlarla katalizlenir.

732 Boliim 16 / Aldehitlerve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofdik Katilma

j Tepkime ifin Bir Mekanizma

Asit-Katalizli Yari-Asetal Olu§umu

R

C=0 + H— O— R'

/S+ S-' I

R
(R", H olabilir)

Aldehit ve ketonun oksijen

aluminum prolonlanmasi,

karbonil karbonunu

nukleofiiik ataga kargi

(Uiha hassa.s yapar.

IPrnlimlamiii* alkol,

alkoliin I fazla miklarda

w) HCI gibi bir asit

kalalizor ile tepkimesindcn

olusur.|

H

C=0— H -MO
1 H

R'

Bir alkui molekiilii, oksunyum katvominun
karbonuna kadlir.

R'— 0<P

R"— C— O— H*=

I
H

:0— R'

I .. ft

R"— C~0— H + H— O—

R

R

R

H

Pazililuksijenden, diger bir alkol molekiiliine bir protonun
aklanlmasi van-asetalin olusumuna vol acar.

Tepkime igin Mekanizma

Baz-katalizli Yari-Asetal Oiufumu

R" /~\ ■■ , R '-? :

:Op6. * R"— c— o = - *

/&+ bfs- i

R D

/^tt — OR

R — O:

I ..
R"— C— O— H + "JO— R'

R

(R" H olabilir)

Alkoksit anyonu bir niikleofil
olarak davranir ve karbonil
karbon atoinuna atak rapar.

Bir elektron (.'it'll, yeni bir
alluksit anyonu oluslurai ak
oksijen atoinu uzerine kayar.

Aikoksit anyonu, yan-asetali olu$turmak ve

iilkoksll anyonunu yeniden iiretmek iizere alkol

molekuliinden bir proton koparir.

Aldehit Hidratlar: ikiz-DioWer Asetaldehit gibi bir aldehitin suda 96ziilmesi aldehit ile
onun hidrati arasinda bir dengenin kurulmasma neden olur. Bu hidrat gercekte bir 1,1-
dioldiir ve /Av'r-diol adi verilir.

:.

H,C X

C=0 + H 2

H
Asetaldehit

/ G \
H O— H

Hidrat

(bir itiz-diol)

16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 733
/fc-diol, aldehitin karbonil grubuna suyun niikleofiiik katdmasindan olus.ur.

Tepkime i^in Mekanizma

Hidrat Olufumu

H,C X ,^ — ^ H 3 C V r OH, H 3 C V -OH

3 \ i^^rx - J \ /"- j \ / v

/s+ t?J&- / \ . / \

H H .0." H : 0H

1 1 » 1 " '

Bu basamakta so, karbonil l!u iki niolekuller arasi basamakta
karbonuna atak yapar po/.itif oksijen atomundan bir

proton ayrillr ve negatif oksijen
atonin bir proton kazanir.

Bir 90k ketona su katilmasinda denge yeglenmez, halbuki bazt aldehitler (ornegin
formaldehit) sulu cbzeltiler icerisinde basjica ikiz-diol halindedir,

Oluftuklan sulu cozeltilerden /A/z-diolleri izole etmek miimktin degildir. Ornegin,
suyun buharla§tinlmasi, dengeyi saga kaydinr ve tJKz-diol (veya hidrat), karbonil bile-
§igine geri doner.

R OH R

> / damitma \

C ► C = + H,0

H OH H

Kuvvetli elektron cekici gruplarm karbonil grubuna bagli oldugu bilesikler kararli
/'A'/.-dioller olusturabilirler. Kloral hidrat olarak adlandinlan bile§ik buna bir ornektir.

ClgC OH

/ c \

H OH
Kloral hidrat

Formaldehitin suda coziilmesiyle, baslica iki:-d\o\, CH 2 {OH) 2 , iceren bir cozelti olu- ■< Problem I 6.7
sur. Formaldehitten bu ffiz-dtoltln olu§umundaki basamaklan gosteriniz.

Aseton, normal "'O yerine '"O iceren suda (yani, H 2 "'0 yerine H 2 '*0'de) ■< Problem 16.8

IRQ

coziildugiinde, aseton kisa siirede "O kazanmaya baslar ve CHjCCH 3 olusur. Bu
oksijeni etiketli asetonun olusmasi eser miktardaki kuvvetli asitler ve kuvvetli baz-
lar (OH - gibt) tarafindan katalizlenir. Asit-katalizli ve baz-katalizli bu tepkimelerin
her ikisini de actklayan basamaklan gosteriniz?

734 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

I6.7B Asetaller

Eger bir aldehitin (veya ketonun) alkol cozeltisini ahr ve icinden az miktarda HC1 ga-
zi gecirirsek, yan-asetal olu§ur ve daha sonra ikinci bir tepkime meydana gelir. Yan-
asetal, esdeger miktarda ikinci bir mol alkol ile asetal (bazen ketal denir) olusturmak
iizere tepkimeye girer. Asetal. ayni karbon atomuna bagli iki — OR grubuna sahiptir.

OH

R— C— OR'

R"
Yan asetal (R", H olabilir)

HC1„

OR'

I
-+ R— C— OR' + H,0

R— OH

R"
Asetal (R ",H olabilir)

Problem 16.9 ► Asagida gosterilen yapi formiilii sukroza (sofra sekeri) aittir. Sukroz iki asetal gru-
buna sahiptir. Bunlan belirleyiniz.

CH,OH
HO""T"---Aj — - — H

\ \CH,OH/O x

\ HO/ CH^OH

OH
Sukroz (Sakkaroz)

Asetal olusum mekanizmasi, asit-katalizli yan-asetal olusumunu. daha sonra asit-ka-
talizli su aynlmasim ve ardindan ikinci bir alkol katilmasi ile bir proton kaybini icerir.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

* Asit-Katazli Asetal Olusumu

H

R

C=0 H — O— R'

/s+ 8-

H

Karbonil oksijenine proton
aktarilmasi

r.' A /N l :0— R

R — 0<fJ

Ilk alkol molekiilunim
niikleofilik katiimasi

H— C— O— H

I '■
R

= 0— R'

I .. S ,

*H— C— 0— H + H— O— R

I " I

R H

I

Po/.itif oksijenden proton aynlmasi sunucu bir
yan-asetal olusur,

16.7 AlkolJerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 735

H ^1 fi \ +

H— C— O— H < * H— C— OH 2 + 4=± C=G— R' + H,0

R R K

» '

Hidrusil grubunun protonlanmasi suyun nyrilmastna ve oldukca elkin olan
oltsmiyuiii kutvoriuiiuii uUisinasina vol acar.

__ H<

= 0— R \ :0— R

v/v + R' — O — H .. R' O H

C=0— R' < " H— C— O— R' < " » H— C— O— R' + ROH, +

z .. | .. ! ..

K R R

Ikinci bir alkol molekiilunun oksonyum iymiumin karbununa atak yaprnasi ve bunun
ardindan bir protonun uzaklaslirilmasi aselali verir.

Benzaldehit ve metanolden, bir asit katalizor varbginda asetal olii§umij icin ayrin- ^ Problem 16 10
till bir mekanizma yaziniz.

Bir aldehitten bir asetalin ohisumuiidaki butiin basamaklar tersinirdir. Eger, ^«g^

bir atdehiti susuz bir alkoliin a§insinda cozersek ve kiiciik bir miktar susuz asit (ome- * w»

gin HC1 gazi veya der. H 2 S0 4 ) ilave edersek denge asetal olujumu yortiinu oldukca faz-

la tercih eder. Denge kurulduktan sonra asidi notraiize ederek ve asm alkolii . „ . ,

& * ve asetallenn oiu§uinuiiu ve

buharla§tirarak asetali elde edebiliriz. hidrolizini yonetir.

Eger, asetali su icerisine koyar ve kiiciik bir miktar asit eklersek, ttim basamaklar
geri doner. Bu ijartlar altinda (su fazlaligrnda) denge aldehitin olu§umunu yegler. Ase-
tal hidrolize ugrar.

R x ,0R' II

.C + H,0 <— -» R— C— H + 2 R'OH

/ \ (birkac

H OR' basamak)

Asetal Aldehit

Asetal olu§umu, ketonlar, basit alkoller ve HC1 gazi ile etkile§tirildiginde tercih edil-
mez. Fakat halkali asetal olu§umu, bir keton, [,2-dioliin a§irisiyla ve eser miktarda asit
ile etkilegtirildiginde tercih edilir.

*C Hnrn R' 0— CH,

\ HOCH, HO+ "X / ,:

C=0 + +—* C + H,0

R HOCH 2 R -CH 2

Keton (a§iri) Halkali asetal

Bu tepkime de asetalki sulu asitle etkile§tirilmesiyle geri dondiiriilebilir.

R' O— CH, R

H/r \ CH 2 OH

H,0 «— ' C=0+ I
R' O— CH, R CH 2 OH

\

736 Btiliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

Problem 16.11 >* Aseton ve etilen glikolden, HC1 gazi varhginda, halkali asetal olu§um mekanizma-

sinin biitun basamaklanm gosteriniz.

I6.7C Koruyucu Gruptar Olarak Asetaller

Asetaller, sulu asit icerisinde aldehitlere ve ketonlara hidroliz olmalarma kar§m, bazik
gozeltilerde kararhdirlar.

\ /° R '

H OR'

R' O— CH,

X

R O— CH,

OH

+ H,0 ► tepkime olmaz

OH

4- H,0 ► tepkime olmaz

Koruyucu gruplar sentezler
icin stratejik aletlerdir.

Bu ozellikten dolayi asetaller bize, aldehit ve keton gruplarinm bazik cozeltiler-
deki istenmeyen tepkimelerden korunmasi igin kullamlish bir yontem saglar. (Ase-
taller aslinda //t/z-dieterlerdir ve baglara kar§i etkinlikleri eterler gibi bagil olarak oldukca
azdir.) Bir aldehit veya ketonu bir asetale d6nii§turebilir, molekiiliin baska bir yerinde
bir tepkime gercekle§tirir ve daha sonra asetali sulu asitle hidroliz edebiliriz.

Bir omek olarak, asagidaki doniisum problernini ele alahm.

O

O

II
COC,H,

o

dan

CH 2 OH

Keto gruplan ester gruplanndan daha kolay indirgenir. A'nin ester grubunu Lndirgeye-
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 donugturerek "korursak" (ester grubu
tepkime vermez) bazik ortamda halkali asetali etkilemeden ester grubunu indirgeyebi-
liriz. Ester indirgemesini bitirdikten soma, halkali asetali hidroliz edebilir ve arzuladi-
gimiz iirunii, B yi, elde edebiliriz.

a

o

II

COC.H,

HA

o

HOCH,CH,OH

O"

o

COC,H, (1) LiAIH,

Et,0
(2) H,"0

O'

CH.OH H,tr Q
H,0

CH,OH

Problem 16.12 > Eger A, halkali asetale cevrilmeden lityum aluminyum hi driir ile etkile§tirilseydi

hangi iiriin elde edilirdi?

16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 737

(a) A^agidaki donu§iimu yapabilmek ifin bir halkali asetali nasil kulJanabilecegini- -< Problem 16.13
zi gosteriniz. „

CH,

A C

(b) Metilmagnezyum bromurtin 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.

II

+ ROH^*

^o"

V"S>R

ihidropir

»n Tetrahidropiranil eter

(a) Bu tepkime igin uygun bir mekanizma yaziniz. (bj Tetrahidropiranil eterler sulu baz-
larda kararlidirlar fakat sulu asitlerde hizla hidrolize ugrayarak basjangic alkoliinii ve di-
ger bir bilesjgi verirler. Aciklayiniz. (Diger bilesik nedir?) (c) Tetrahidropiranil grubu alkol
ve fenoller i9in koruyucu grup olarak kullanilabilir. 4-Kloro- 1 -biitanol ile ba§layarak ya-
pilan 5-metiI-1.5-heksandiol sentezinde bu grubu nasil kullanabileceginizi gosteriniz.

II R \ / SR '

I6.7D Tiyoasetaller — C — ► — C —

Aldehitler ve ketonlar tiyollerle tepkimeye girerek tiyoasetalleri olustururlar.

\ \ /S— CH 2 CH,

C=0 + 2CH 3 CH,SH-^ >C + H,0

H H S — CH 2 CH,

Tiyoasetal

R R S— CH,

\ BF \ / -

C=0 + HSCH 2 CHjSH — ^> 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 iceren ozel bir
nikel katalizordiir. Bu tepkimeler (yani tiyoasetal olus.umu ve bunun ardindan "kil-
kiirtiin giderilmesi") aldehit ve ketonlarm karbonil gruplannin — CH 2 — gruplanna

Ramiv Ni \

-* CH, + H— CH^CH,— H + MS

R S— CH.

\ /

~

c

/ \

R' S— C

-H 2

lH,l /

R'

d6nii§turulmesi igin bize ek bir yontem saglar. Ogrendigimiz diger yontem Clemmen-
sen indirgemesidir (Altboliim 15.9). Altboliim 16.8B'de ise bunun Wolff-Kishner in-
dirgemesiyle nasil saglanabilecegini gorecegiz.

738 Bolum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Problem 16.15

► (a) Sikloheksanonun sikloheksanole (b) benzaldehitin toluene dSnustiiriilmesinde ti-
yoasetal olu§umu ve Raney Nikel kiikiirt gidermesini nasil kullanabileceginizi gos-
teriniz.

16.8 AMONYAK TUREVLERlNiN Katilmasi

Aldehitler ve ketonlar birincil aminlerle (RNH 2 ) tepkime vererek iininler (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 o!u-

sabilir.

R

\ . .. HiO \ /"

C=p;+ H,N— R < * / C = N, + H,0 :

V Idehil 1° Amin
veya keton

[mill
[(£) ve (Z) izomer]

imin olu§umu 50k diisiik ve cok yiiksek pH'de yava§tu ve genel olarak pH 4 ve 5
arasinda en hizli gerceklesjr. Eger imin olu§umu icin onerilen mekanizma dikkate ah-
nirsa neden asit katalizoriin gerekli oldugunu anlayabiliriz. Onemli basamak, protonlan-
mig alkoltin bir su molekiilii kaybederek iminyum iyonu haline geldigi basamaktir Asit,
alkol grubunu protonlayarak, zayif bir aynlan grubu ( — OH grubu) iyi bir ayrilan gru-
ba ( — OH 2 + grubu) cevirir.

; Tepkime i^in Mekanizma

imin Olufumu

C=Q. + H,N— R

Aldehit 1 Amin
veya keton
Amin karbonil grubuna katilarak bir dipolar
diizgiin dortyuzlii ara iiriin uhisturur.

\ /

/ C \..
O

NH,

R

A.. **=*

OH
Aminoalkol

Dipolar
ara iiriin

Azuttan uksijenc molekiil i<;i proton
uktarimi aminoalkolii olu§turur.

X Y NH — R
C "*■

^OH, +

Protanlanmis.

aminoalkol

Oksijenin protonlanmasi iyi

ayrilan bir grup nlusturur.

Bir su molekuliiniin kaybi

imiuvum ivonunu verir.

H,0

\ yy u %K 2

C=N
/ \

Iminyum

ivonu

\

C=N
/ \

+ H,O h

Imin

[(E) ve (Z) izomerleri]

Bir proton un suya aktarilmasi

irniui olusturur ve katalitik iyonu

yeniden ortaya cikarir.

Eger hidronyum iyonu deri§imi 90k yiiksekse tepkime daha yavas, ilerler, ciinkii, aminin
kendisi onemli oranda protonlanir ve bu da ilk basamakta gerekli nilkleofil deri§imini azal-
tacak bir etkendir. Hidronyum iyon deri§imi cok az ise, tepkime yine yava§lar ciinkii, pro-

16.8 Amonyak Turevlerinin Katilmasi 739

tonlanmis, aminoalkol derisjmi azahr. pH 4 ve pH 5 arasindaki bir pH en uygun olamdir.

imin olu§umu, bir 50k biyokimyasal tepkimede de meydana gelir, ciinkii enzimler,
genellikle bir aldehit veya keton ile olan tepkimelerinde — NH 2 gruplanni kullamrlar.
Bir imin baginin olu§umu, gorme siireci sirasinda meydana gelen tepkimelerin bir ba-
samaginda da onemlidir (bkz. "Gormenin Fotokimyasi" Altboliim 13.9)

iminler aynca, Altboliim 20.5 'te inceleyecegimiz gibi, aminlerin yararli laboratuvar
sentezlerinde ara iiriinler olarak olu§urlar.

Hidroksiiamin (NH 2 OH), hidrazin (NH Z NH 2 ) ve semikarbazit (NH 2 NHCONH 2 ) gi-
bi bile§iklerin iminleri aldehit ve ketonlarin tiirevleri olarak kullanim alam bulurlar
(Altboliim 16.8A). Cizelge 16.2"de (sayfa 740'da) bu bile§iklerin ornekleri siralanmis,-
tir. Bu turevlerin olu§um mekanizmafan, az once inceledigimiz, birincil aminlerden inrin-
lerin olu§umu mekanizmasma 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 hidroksiiamin ile olan
tepkimelerinin iirunleri cogu zaman bilinmeyen aldehit ve ketonlarm tanmmasi icin kul-
lanihr. Bu bilesjkler, yani 2,4-dinitrofenilhidrazonlar, semikarbazonlar ve oksimler,

genellikle nispeten coziinmeyen kattlardir ve keskin tipik erime noktalanna sahiptirler.
Bilinmeyen bir bile§igin tiirevinin erime noktasi ile kimya kaynaklanndaki bilinen bir
tiirevin erime noktasmm kargila^trjilmasi, bilinmeyen bile§igin tanmmasi icjn delil sag-
Iayabilir. Organik Kimya icin olan pek cok laboratuvar kitabi erime noktalanm veren
cizelgeleri fazlaca icermektedir. Ancak, turevlerin erime noktalarmin kars,ila§trrilmasi
yontemi yalnizca, turevlerinin erime noktalan daha once literatiirde bildirilen bile§ikler
ic,in i§e yarar. Spektroskopik yontemler (ozellikle IR, NMR, ve kiitle spektrometrisi) bi-
linmeyen bile§iklerin tamnmasinda genellikle daha cok kullamlrrlar (Altboliim 16.14).

Bu boliini girisinde inriisi-
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 tamnmasinda ara sira kullanihr. Fakat, 2,4-dinitrofe-
nilhidrazonlardan farkli olarak, basit hidrazonlar genellikle diisuk erime noktalanna sa-
hiptirler. Bununla beraber hidrazonlar, Wolff-Kishner indirgemesi diye bilinen aldehit
ve ketonlarin karbonil gruplarinin — CH 2 — gruplarma indirgenmesi icin uygun biryon-
temin temelini olugtururlar.

Genel Tepkime

V

/

C=Q + H 2 N— NH,

baz

\

Aldehit
veya keton

C=N— NH,

Hidrazon
1 i/ole edilmez)

1

Ozel Ornek

\
/

CH, + N,

CCH : CH 3 + H 2 NNH 2

N;lOH

irielilen gilikol
200°C

Or

+ H,0

CH,CH,CH, + N,

(%82)

740 Boltim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma
£izelge 1 6.2 Aldehitler ve Ketonlann Amonyak TUrevleriyle Tepkimeleri

1. Birincil Aminlerle Tepkimesi

Genel Tepkime

\

e=o

+ H,N— R

Aldehit veya keton 1° amin

Ozel Ornek
CH 3 CH,

* C = N. + H,0

Bir imin

[(E) ve (Z) izomerleri)]

CH 3 CH 2

\

/
H,C

Biltanon

2. Hidroksilamin ile Tepkimesi

Genel Tepkime

C=0 + H,N— CH,CH,CH,
1° amin

\
C=NCH,CH,CH, + H>0

3 Bir imin

C=0 + H,N— OH

\

/

Aldehit veya Hidroksilamin
keton

\
C=N

OH

+ H,0

Bir oksim
[(E) ve <Z) izomerleril]

Ozel Ornek

H,C

\

C

/

C=0 + H,NOH

C=NOH + H,0

H
Asetaldehit

H
Asetaldoksim

3. Hidrazin, Fenilhidrazin ve 2,4-Dinitrofenilhidrazin ile Tepkimeleri

Genel Tepkimeler

Aldehit veya keton

\
C=0 + H,NNH,

\ /

C=N.

NH,

+ H,0

Hidrazin Bir hidrazon

[(E) ve (Z) izomerleri)]

\

I

/

C=0 + H 2 NNHC(,H ;

V

C=NNHC 6 H 5 + H 2

Fenilhidrazin

\

C=0 + H 2 NNH

Bir fenilhidrazon

\

NO,

/

,C=NNH

NO,
2,4-Dinitrofenilhidrazin

NO, + H,0

NO,
Bir 2,4-dinitrofenilhidrazon

Ozel Ornek

5 \

C=NNHC 6 H S + H,0

H,C H 3 C

Asetofenon Asetofenon fenilhidrazon

16.8 Amonyak Tiirevlerinin Katilmasi 741

£ize!ge 16.2 (devam ediyor)

Semikarbazit ile Tepkimesi

Gene! Tepkime

O

\

i
/

Aldehit
veya keton

Ozel Ornek

C=0 + HjNNHCNH,
Semikarbazit

\
/

o

C=NNHCNH, + H,0

Siklotieksanon

II

NNHCNHr

Bir semikarbazon

O

r~\ II

-*■( >= NNHCNH 2 + H,0

Siklotieksanon
semikarbazon

Wolff-Kishner indirgemesi, eger dimetilsulfoksit coziicii olarak kullamlrrsa, 50k da- I

A
ha diisiik sicakhklarda gerceklestirilebilir. ~

Wolff-Kishner indirgemesi, Clemmensen indirgemesini (Altboliim 15.9) ve tiyoase- ... ... . . . . ..

tallerin indirgenmesini (Altboliim 16.7D) tamamlar, ciinkii bu iic tepkimenin hepsi lerinin -CR,- grubuna

indirgenmesi kin araclar.

\

C=0 grubunu — CH 2 — grubuna doniisturiir. Clemmensen indirgemesi kuwetli

asidik ortamda gercekles,tirilir ve bazlara duyarh bilegikler icin kullanilabilir. Wolff-Kish-
ner indirgemesi kuwetli bazik cozeltilerde yapihr ve asitlere duyarh bilesikler icin kul-
lanilabilir. Tiyoasetallerin indirgenmesi ise notr cozeltilerde yapilir ve hem asit hem de
bazlara duyarh bilesikler icin kullanilabilir.

Wolff-Kishner indirgemesinin mekanizmasi asagfdaki gibidir. Ilk basamak hidrazon

\
olusumudur. Daha sonra kuwetli baz, hidrazonun C&. — N — NH yapih yeni bir

tiireve tautomerlesmesine yol acar. Bu tiirev. sonra, azot molekiiltiniin baz-katalizli
aynlmasina ugrar. Ozellikle kararh azot molekiiltiniin kaybedilisi tepkime icin bir itici
giic saglar.

Tepkime i?in Bir Mekanizma

Aldehitler ve Ketonlarm Wolf-Kishner indirgenmesi

1 . Basamak Hidrozon olusuinu.

\ » •• \ - »

C=0 4- H 2 N— NH,4=t C=N— NH 2 + H,0

2. Basamak Baz-kataiizli tautomerlesme ve azot molekiiluniin aynlisi.

\ ■■ ■■ OH

C=N— NH, - -C *
/ ' H 2

C=N— NH ■*— ► ~C— N=NH
/ I

Hjp

OH"

H H H H

I •■ ■■ OH' , I •■ V^ -N, I H,0

— C— N=N— H « » — C^N=N= " — ^ — C = " -^+ — C— H
H,0 I pd 1

*

imyasi

Piridoksal Fosfat

Jt iridoksa] Fosfat (PLP), a-amino asitierin onemli pek 50k tepkimesine kansan biyolo-
jik bir molektildiir (bkz. boliim acdi§i), Substrat ve ozel enzime baglr olarak PLP; amino
ve keto gruplannin birbiiine donusumii, dekarboksilleme, stereokimyasal olarak tersine don-
me, ayriima ve yer degi§tirmeyle sonuclanacak tepkimeieri katalizleyebilir. PLP i!e kata-
lizlenen bu tepkimelerin tiimUnde, PLP'nin gorevi geri d6nu§umlu bir elektron cifti kabul
edicisi olarak hizmet etmektir. Bu i§levinin ozel bir omegi olarak PLP'nin yer aldig! bir ra-
semle§me tepkimesini ele alalim. Bakteriler, hiicre duvarlarimn yapimi 1501 (/?)-(-)-alani-
ne (D-alanin olarak da bilinir, Altboliim 24.2) ihtiyac duyarlar. Fakat. alaninin en cok bulunan
§ekli, enantiyomer (5)-(+)-alanindir (veya L-alanin). Hiicre duvan sentezi icin gerekli olan
(R) enantiyomeri elde etmek icin bakteriler, alaninin rasemik kan§iminin olusumunu kata-
lizlemek, boylece (/?)-(-)-alanin elde etmek icin alanin rasemaz adli bir enzimi kullamrlar.
PLP'nin dahil oldugu enzimatik tepkimelerde ilk basamak, PLP'nin enzime bagh oldu-
gu imin baginin, PLP ile amino substrat arasindaki imin bagina donu^Qmiinii icerir. Bura-
da (5)-(+)-alanin ile bu i,$lem goriilmektedir.

O

Enz

H,C

O

I

h c

cr

H NH,

(S)-l + >-AUniin

H

■Mz

LA

Enz— NH,

A

CH,

LA

N + CH,

N +
I
H

Sonraki basamak enzimin icerisindeki bazik bir grubun etkisiyle alaninin a-karbonun-
dan bir protonun uzaklajlirilmasim icerir. Bu anyonun olu§umu, PLP'deki pozitif yiiklii pi-
ridin halkasi, bir elektron gifti alicisi olarak hizmet ettiginden miimkiin olan bir isjemdir
(bkz. Problem 16.B2). Bu konjuge karbanyon ara uriiniin olu§umu, alaninin a-karbonunda-
ki kiralligin kaybolmasina yol acar. Bunun ardindan, ticgen dtizlemsel a-karbon ara uriiniin
(diger yuziinden) yeniden protonlanmasi alaninin rasemlenmesiyle sonuclarur. Rasemlen-
mi§ amino asidin ortaya gikr§i imin bagirun, tekrar enzimin amino grubuna geri donmesiy-
le meydana gelir (ilk basamagin tersi olan hidroliz basamagi yukanda gosterilmektedir).

-Enzim

-Enzim

: B — Enzim

H°

H 3 G„„lA
O

u \/°-

p

C H

r/\

I r,

0-

YT

N + CH,

742

Problem 16. Bl
Problem I6.B2

^" Bir enzim bagh PLP imininin, alanin gibi bir substrat bagli PLP iminine nasil
doniisebilecegini gosteren bir mekanizma yazmiz.

>■ Alaninin rasemle§mesinde a-karbanyonun, piridin halkasinm konjugasyonuy-
la nasil kararli kilindigini gosteren rezonans yapilanni yazmiz.

16.9 HiDROJEN SiYANUR Katilmasi

Hidrojen siyaniir, aldehitlerin ve ketonlann bircogunun karbonil grubuna katilarak si-
yanohidrinler denilen bilesjkleri olu§turur. Karbonil grubunun oldukca fazla engellenmis,
oldugu ketonlar bu tepkimeye girmezler.

O

R

R x/ OH
H+HCN<=^ / C^

H

CN

O

" Siyanohidrinler

II

C \ + HCN«=

R'

R x/ oh

fc / c \

R' CN.

Hidrojen siyaniiriin kendisinin katilmasi oldukca yavas, olur, ciinkti HCN zayif bir
nukleofil kaynagidir. Potasyum siyaniiriin veya zayif asit olan HCN'den siyaniir iyon-
lari iiretecek bir bazin katilmasi tepkimenin hizinda bnemli arti§lara neden olur. Bu et-
ki, Ingiliz kimyacisi Arthur Lapworth tarafrndan 1903 yihnda kesfedildi ve onun HCN
katilmasi iizerindeki bu caltsmalari, Lapworth'u organik kimyanin mekamistik gortis 6n-
ciilerinden birisi yapti. Lapworth, katilmamn iyonik yapida oldugunu varsaydi (13 yil
sonraki Lewis ve Kossel'in bag teorilteri dikkate alindiginda onemli bir goriig). Lap-
worth, "siyanohidrinlerin olusumunun, negatif siyaniir iyonlarinrn karbonil ile nispeten
yava§ olarak birle§mesi, ve bunun ardindan, neredeyse aniden kompleksin hidrojenle
birlegmesi seklinde gosterilebilecegini" onerdi*.

Tepkime ifin Bir Mekanizma

Siyanohidrin Olufumu

\ •. yavas \ /

C=N=

-H — C=N ; / \

C=N'

* Lapworth. A. ./. Chem. Soc. 1903. 83, 995 - 1005. Lapworth, 'un ifalijmasiyla ilgili giizel bir derleme i?in
bkz. Saltzman, M. /. Chem. Educ. 1972, 49, 750-752.

743

744 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

Siyantir iyonu, dahakuvvetli bir niikleofil oldugundan, karbonil karbonuna HCN'nin
kendisinden 50k daha hizli atak yapabilir ve bu onun katalitik etkisinin kaynagidtr. Si-
yantir iyonunun katilmasi bir kere olunca, ara uruniin kuvvetli bazik alkoksit oksijen
atomu, ortamda var olan herhangi bir asitten bir proton koparir. Eger bu asit HCN ise,
bu basamak siyantir iyonunu tekrar tiretir.

Siyaniir iyonundan daha kuvvetli olan bazlar, bu tepkimeyi, HCN'yi (p^ a = 9) bir
asit-baz tepkimesiyle siyantir iyonuna donti§tiirerek katalizlerler.

B: + H-<-C=N:<=tB:H+ =C = N:

Sivi hidrojen siyantir bu tepkime icin kullanilabiiir (HCN oda sicakliginda gazdir),
fakat HCN 50k zehirli ve ucucu oldugundan tepkime ortaminda olusmrulmasi daha
giivenlidir. Bu, aldehit veya ketonun sulu sodyum siyantir ile kari|tinlmasi ve sonra
kansjma yavagca siilfiirik asit katilmasiyla yapilabilir. Bununla beraber, bu i^lemde bi-
le btiyiik ozen gosterilmeli ve tepkime qok etkin bir geker ocakta yuriitulmelidir.

Siyanohidrinler organik sentezlerde yararli ara urtinlerdir. Kuilamlan §artlara bagh
olarak, asidik hidroliz siyanohidrinleri a-hidroksi asitlere ya da a,/3-doymamis asitlere
donustiiriir. (Bu hidrolizin mekanizmasi Altboliim 18.8H"de tarti§ilacaktir.) Siyanohid-
rinlerden a-hidroksi asitlerin hazirlanmasi basit sekerlerin Kiliani-Fischer sentezinin bir
kismidir (Altboliim 22.9A).

O HO HO O

/C^ - iS ^ CH,CH,— C— CN -^+ CH,CH — C-COH
CrljL.Ho C.H.-, -

3 ' CH 3 1S1 CH 3

a-Hidroksi asit
&95 H,S0 4

[SI

o

COH

CHCH — C.

\

CH;

o^/J-Doymamis. asit

Lityum aliiminyum hidrilr ile bir siyanohidrinin indirgenmesi bir /3-aminoalkol verir.

O /\/0H /-\/0H

(Dl.iAl "

(2)H,<)

- - ' **• 1 J CHjNH,

Problem 16.16 >■ (a) Asetaldehitten cikarak, bir siyanohidrin ara iirtinti iizerinden laktik asiti

(CH ? CHOHC0 2 H) nasil hazirlayabileceginizi gosteriniz. (b) Laktik asitin hangi ste-
reoizomerini elde etmeyi umuyorsunuz?

16.10 Yiliirlerin Katilmasi: Wittig Tepkimesi 745

16.10 YlLURLERiN KATILMASI:
WiTTiG TEPKlMESi

Aldehit ve ketonlar fosfor yiliirlerle tepkimeye girerek alkenleri ve trifenilfosfin oksiti
verirler. (BLr yiliir, pozitif bir heteroatoma bitisik bir negatif karbonu olan notr bir mo-
lektildiir). Fosfor yiliirler fosforanlar olarak da bilinirler.

R \

c=o

R'

+ (C,H S ),P— C x -
R"

R \ / R

■* / C=C \

r' r'

Aldehit
veya keton

Fosfor yiliir

(veya fosforan)

Aiken
HE) ve (Z) izomerl

Trifenilfosfin
oksit

Wittig tepkimesi olarak bilinen bu tepkimenin alkenlerin sentezi icjn onemli bir yon-
tem oldugu kanitlanmi§tir. Wittig tepkimesi cok gegitli bilesiklere uygulanabilir ve so-
nucta (E) ve (Z) izomerlerin bir kansjmi olusmasina ragmen, iirundeki ikiii bagm yerinde
herhangi bir belirsizlik olmadigindan diger alken sentezlerine iistiinluk saglar. (Bu tep-
kime, olu§an karbokatyonun daha kararli karbokatyon ara uriinlerine cevrilmesiyle 50k
sayida alken urunler veren El aynlmalarina zittir. Hem E I hem de E2 aynlma tepkimeleri,
uzaklastmlabilecek farkli jfl-hidrojenler oldugunda 50k sayida urunler iiretebilir.)

Fosfor yiliirler, trifenilfosfin ve alkil halojeniirlerden kolayca hazirlanabilirler. Bun-
larm hazirlanmasi iki tepkimeyi kapsar.

Georg Wittig, bu tep-
kimeyi, Tubingen Univer-
sitesinde 1954'de kesfetti
ve 1979 yilinda kiinya
Nobel ddiiliinii bir ortakla
kazandi.

Genel Tepkime

1. Tepkime

Ozel Ornek

(CeHshP
Trifenilfosfin

♦ / R

(C fi H 5 ) A P— CH X"

Alkiltrifenilfosfonyum
halejeniir

2. Tepkime (C 6 H 5 ),p— C^H = B ► (C S H 5 ).,P— C^~ + H^B

R

Fosfor yiliir

/. Tepkime (C ( ,H 5 >,P= + CH,Br

C„H 6

-*■ (C 6 H;).,P— CHjBr
Metiltrifenilfosfonyura

bromiir(%89)

2. Tepkime

tC c H 5 ) 3 P-
Br"

-CHj + C,H 5 Li

(C„H 5 )jP— CH,= + C 6 H 6 + LiBr

Ilk tepkime niikleofilik yer degistirme 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 degisUrir. Ikinci tepkime bir asit-baz tepkimesidir. Kuvvetli bir baz (ge-
nellikle alkillityum veyafenillityum) fosfora bagh karbondan bir proton kopararak yiliirii
olu§turur.

746

Bolum 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukteofilik Katilma

Fosfor yiliirler, asagida gdsterilen iki rezonans yapinin melezi olarak gosterilebilir.
Kuantun mekanigi hesaplamalan ilk yapinin katkisinin nisbeten onemsiz oldugunu be-
lirtmektedir.

,R

(C 6 H S ),P=C

\

(C ft H s )jP— C

R m

\

R

Wittig tepkimesinin mekanizmasi onemli oranda ^ali^ma konusu olmustur. Ilk on-
ceki mekanistik dneride, karbanyon olarak davranan yiliirlerin aldehit ve ketonun kar-
bonil karbonuna atak yaptigi, ayrilmts yiiklere sahip ve betain olarak adlandinlan bir
ara iiriiniin olu§tugu ileri siiriilrnustur. Sonraki basamakta, betainin, oksafosfetan ola-
rak adlandinlan ddrt iiyeli kararsiz bir halkali sisteme donii§tugu ve bunun da, kendili-
ginden hemen trifenilfosfin oksit kaybederek bir alkene domis,tiigii duguniiltlr. Burronla
birlikte, E. Vedejs'in (Wisconsin Universitesi) ve digerlerinin 9ahsmalannda betainin
ara Liriin olmadigi, oksafosfetanm siklokatilma tepkimesi ile dogrudan olustugu ileri su-
rulmiistur. Wittig tepkimesinin itici giicii trifenilfosfin oksitteki 90k kuvvetli {DH" = 540
kJ mol ') fosfor-oksijen baginin olusmasidir.

j Tepkime igin Bir Mekanizma

Wittig Tepkimesi
R' R"

R— C +-:C— R'" <F

-.O, P<C fi H 5 >, |_ : O^P(C 6 H s ),

Aldehit
veva keton

Ozel Ornek

R' R"

I I

R— C— C — R"'

Yilur

Betain
(olusmayabilirl

R' R"

I
R— C-rC— R"'

: Q-P(QH 5 ) 3
Oksafosfetan

I

R \ / R

/ C=C X + .p=P(C 6 H 5 ) 3

R R"

Aiken
(+ diastereomer)

Trifenilfosfin
oksit

Q + -CH 2 — P(C 6 H 5 ) 3

l O P(C 6 H,h

Q= CHl

0=P(C fi H;)., «"

Metilensikloheksan

(sikloheksanon ve

metiltrifenilfosfonyum

bromiirden % 86)

O— P(C 6 H 5 )j

1 6. 1 Yiltirlerin Katilmasi : Wittig Tepkimesi 747

Betainden (eger gercekten olu§tuysa) trifenilfosfin oksitin aynlmasi az once gosterildi-
gi gibi iki ayn basamakta gerceklesebilir veya her iki adim da aym anda olabilir.

Wittig sentezleri kan§ik goriilebilmesine kar§in, gercekte uygulamada yapilmalan
kolaydir. Cogu basamaklar aym tepkime kabinda yiirutiilebilir ve sentezin butiinii birkac
saatte icerisinde gercekle§tirilebilir.

Wittig sentezinin toplam sonucu a§agidadir.

it X v ,R" R x .R"

C=0+ , » ,C=C + diastereomer

/ / \ basimiak / \

R' H R" R' R"

Wittig sentezinin planlanmasi, istenilen alkende aldehit veya keton bileseninin ve
halojeniir bileseninin neler olabileceginin belirlenmesiyle baslar. R gruplarimn herhan-
gi biri veya tamami hidrojen olabilir, ancak, gruplardan en azindan bir tanesi hidrojen
oldugiinda verimler genellikle daha iyidir. Halajeniir bile§eni birincil, ikincil veya me-
til halojeniir olmalidir.

Ornek Problem

2-Metil-l-fenil-l-propen icin bir Wittig sentezi tasarlayimz.

Cevap

Biles.igin yapisini ikili bagin her iki tarafindaki gruplara dikkat ederek inceleriz.

i CH,

C 6 H 5 CH

=f CCHj

2-Metil-l-f

tez icin iki genel yaklapm rmimk 1

enil-l-propen

Sen

iindiir.

(a)

C A H 5\ X \ / CH 3

/C =0 + /Cx -H.

C (, H 5\ / CH 3

H H CH 3

CH 3

(b)

C (i H 5\ / H / CH J

/ C \ + °= C \ —

H X CH,

H CH,

(a) 'da once 2-kJoropropandan yilurti hazirlanz ve daha sonra benzaldehitle tepkimeye
sokariz.

(a) (CH 3 ) 2 CHBr + (C S H 5 ) 3 P ►(CH,) 2 CH— P(C 6 H 5 ),B r - ^*

+ C 6 H,CHO

(CHj^C— P(C fi Hs) 3 — ► (CH 3 ) 2 C=CHC 6 H 5 + (C 6 H 5 ) 3 P=0

(b)'de ise yilurti benzil halojeniirden yapabilir ve sonra asetonla tepkimeye sokabili-
riz.

+ RLi

(b)QH 5 CH 2 Br + (C 6 H 5 ) 3 P ►C 6 H 5 CH 2 — P(C 6 H 5 ) 3 Br ►

C 6 H,CH— P(C 6 H 5 ) 3 (CH3)zC ~° ► C 6 H 5 CH^C(CH 3 ) 2 + <C 6 H 5 ) 3 P=0

748 Boltim 1 6 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Wittig tepkimesinin yaygin olarak kullamlan biT cesjdi Horner - Wadsworth - Em-
mons diizenlemesidir. Homer- Wadsworth - Emmons tepkimesi, trifenilfosfonyum tu-
zu yerine bir fosfonat esteri kullammim gerektirir. Ana liriin genellikle alkenin {£)
izomeridir. Fosfonat ester karbanyonu olu§titrmak icin sodyum hidriir, potasyum ter-bii-
toksit ve biitillityum gibi bazi bazlar kullamhr. A§agidaki tepkime dizisi bir drnek ola-
rak verilmistir.

I . Basamak

O ^^^ Na- O

"-OEt + H-H

OEt OEt

Bir fosfonat ester

2. Basamak

=\ Na * ?

y— CH— P— OEt + II
OEt

Fosfonat esteri, bir trialkil fosfit [(RO) 3 P] ile uygun bir halojeniirtin (bu islem Arbuzov
tepkimesi olarak bilinir) tepkimesinden hazirlanir. A§agida bir omek verilmistir.

O

CH- P— OEt + EtX

2 I
OEt OEt

Trietil fosfit

Problem 16.17 >■ Basjangic maddeleri olarak trifenilfosfine ek olarak gerekli aldehitlere, ketonlara ve

organik halojeniirlere sahip oldugunu varsayimz. Wittig tepkimesini kullanarak a§a-
gidaki her bir alkeni nasil sentezleyebileceginiz gosteriniz.

(a)

C^H^C — CH?

CH,

II

CH 3

(d)

6

(b)

C fi H 5 C=CHCH 3
CH 3

(c)

JZ=CYl l
H.C

(e)
(f)

CH,
1 ■
CHjCH^CH — CCH^CH-j

C 6 H 5 CH=CHCH=CH 2

(g)

C 6 H^CH == CHC^H ^

16.1 1 Organometalik Reaktiflerin Katilmasi; Reformatsky Tepkimesi 749
Trifenifosfin, epoksitlerin alkene d6nu§turulmesinde de kullanabilir, ornegin; *< Problem 16.18

"O'

/ \

C 6 H 5/1 „

^Cn«

C 6 H, C C v H + (C 6 H 5 ) 3 P: — ► U ^C=C^ " + <C 6 H 5 ),PO

/ V H M

H CH,

Bu tepkime icin uygun bir mekanizma bneriniz.

16.11 Organometalik Reaktiflerin

katilmasi; reformatsky tepkjmesi

Altbolum 12,8'de Grignard biles, iklerinin, organolityum bilefiklerinin ve sodyum alki-
niirlerin aldehit ve ketonlara katilmasini ogrendik. Bu tepkimeler, o zaman gordugiimiiz
gibi, degigik alkollerin iiretiminde kullarnlabilir.

&

R : MgX+^C^O-

R : Li + C=0-
/

HtO +

R— C— OMgX-^ — ►R — C— OH

R — C— OLi

H,0-

♦ R — C— OH

a-/ s+
RC = C=Na

/

c=o-

RC = C— C— ONa

H,0 +

>RC = C— C— OH

§imdi, bir aldehit veya ketonun karbonil grubuna organo^inko reaktifinin katilma-
sini 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; coziicu olarak cogu kez benzen kullanihr. Ba§langic iiriinii bir cinko
alkoksittir ve bu da, /3-hidroksi esterin olu§masi icin hidroliz edilmelidir.

BrZriO HO

Zn

\ I

C=0 + Br— C— CO,R

/ benzen

H,CT

— C— C— CO,R »

Aldehit
veya keton

a-Bromo ester

-C— C— CO,R

0-Hidroksi

ester

Tepkimede ara iiriin, Grignard reaktifine benzer bir davrani§la karbonil grubuna ka-
tilan bir organocinko bile§igi olarak ortaya cikar.

; Tepkime ifin Bir Mekanizma

Reformatsky Tepkimesi

Br— C— CO,R Ln * BrZniC— CO,R 1

benzen

BrZnO

HO

H,0

C— C— CO.R 3 > — C— C— CO,R

750 Bolilm 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilina

Organocinko reaktifi, Grignard reaktifinden daha az etkin oldugundan ester grubu-
na katilmaz. Reformatsky tepkimesinden elde edilen /3-hidroksi esterler, a./3-doymamis.
ester vermek iizere kolayca su kaybederler. Ciinkii, suyun aynlmasi, ester grubunun kar-
bon-oksijen ikili bagi ile konjuge olan karbon-karbon ikili bagi igeren bir sistem alu§-
turur. HQ

I I II H,Cr \ /
— C— C— COR — ► C=C

II ISI / \

1 ' (-h,Oi COR

H II

O

/i-Hidroksi ester tt^/J-Doymamis ester

Refomatsky tepkimesinin ornekleri asagida verilmistir (burada Et = CH 3 CH 2 — ):
O OH

(I) Zn

CS,CH,CHLCH + BrCH,CO,Et ;,, u » CHXH.CH.CHCHXO^t

O CH, OH CH,

II I II

CH,CH + Br-C-CO,Et g f~ > CHjCH— C— CO z Et

(2) H,U

CH, CH,

O CH, OH CH,

(D Zn
(21 H,O l

II I (1) Zn I I

C 6 H 5 CH + Br— CH— CO,Et t » C 6 H 5 CH— CH— CO,Et

Problem I 6.19 > Asagidaki biles,iklerin her birinin sentezinde Reformatsky tepkimesini nasil kulla-

nabileceginizi gosteriniz. (Bazi durumlarda ek basamaklar gerekebilir.)
OH

(a) (CH 3 ) 2 CCH 2 CO,CH-,CH, (c) CH,CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 CH 2 CH 3

(b) ( /— CHC0 2 CH 2 CH 3
CH

I 6. I 2 ALDEHITLERiN VE KETONLARIN
YUKSELTGENMESI

Aldehitler ketonlardan 50k daha kolay yiikseltgenirler. Aldehitler potasyum permanga-
nat gibi kuvvetli ytikseltgen maddelerle kolayca yiikseltgenirler ve aynca, aldehitler. gii-
miis oksit gibi lliman yiikseltgen bilesiklerle de yiikseltgenebilirler.
o o

RCH KMn °^° H ' > RCO- -^ RCOH
O OO

RCH _H£ 1 2H_^ RC0 - J!£% RCOH

Bu yiikseltgenmelerde aldehitlerin karbonil karbon atomuna bagh hidrojenini kaybet-
tiklerine dikkat ediniz. Ketonlar, bu hidrojenden yoksun olmalan nedeniyle, yiikseltgen-
meye kar§i daha direnclidir.

16.12 Aldehitlerin ve Ketonlann Yiikseltgenmesi 751

I6.I2A Aldehitler ve Ketonlann Baeyer-Villiger Yiikseltgenmesi

Hem aldehitler hem de ketonlar peroksi asitler tarafindan yiikseltgenirler. Baeyer-Villi-
ger yiikseltgemesi olarak bilinen bu tepkime ozellikle ketonlar icin yararhdir, cunkii ke-
tonlan karboksilik esteriere doniistiiriir. Ornek olarak, asetofenonun peroksi asit ile
etkilestirilmesi. onu bir estere, fenil asetata cevirir.

o

C (| H S C CH 3
Asetofenon

O

RCOOH

■* C.H-— O— C— CH,

O 3 3

Fenil asetat

Bu tepkime icin onerilen mekanizma a§agidaki basamakian icerir.

Tepkime icin Bir Mekanizma

Baeyer-Villiger Yiikseltgenmesi

O'

x>H— A

CH,

cja.

C 6 H S H

Kar Iwnil bilesigi bir

asitten bir pruton

koparir.

Peroksi asit
protonlanmis karbonil
bilesjgine atak yapar.

■ O

CH 3 —C-

H

O

/^H— A

:0'

H

O— O— C— R

C 6 H 5

Bu ara iiriindeki peroksi

asitin karhonil grubu

protonlanir, RC(),H kismi bir

aynlan grup olarak hazirlanir.

*=* CH-C— O^p^C-R

: A"

Oksonyum iyonundan

bir proton

u/iiklaslirilii'.

,c\ .. +:6=

= OH

CH 3 + O:

R

C 6 H 5

Fenil grubu elektron ctfti ile Bir proton uzaklasir ve

birlikte hitistkteki oksijene ester uriinii oliisur.

gdcer, ayni anda RCO,H aynlan O

grup olarak hareket eder. —ha

CH,

0— CJL

Bu lepkimenin iirunleri. fenil grubunun metil grubundan daha fazla gocmeye kar§t
egilimi oldugunu gostermi§tir. Boyle bir durum olmasaydi, iiriin CH 3 COOC 6 H 5 degil
C 6 H 5 COOCH3 olurdu. Bir grubun gocmeye egilimi, onun gocme kabiliyeti olarak bili-
nir. Baeyer-Villiger yiikseltgenmesi ve diger tepkimeler iizerindeki c^ahsmalar bir gru-
bun go^me kabiliyetinin H > fenil > 3" alkil > 2" alkil > 1" alkil > metil §eklinde oldugunu
gostermi§tir. Biitiin durumlarda bu stralama. elektron ciftleriyle gocen gruplar. yani an-
yonlar icindir.

752 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

Problem 16.20 >- Benzaldehit bir peroksiasit ile tepkimeye girdiginde iirtin benzoik asittir. Bu tepki-

menin mekanizmasi asetofenon icin az once verilenin benzeridir ve sonuc, fenile
gore hidrojen atomunun daha biiyiik gocme kabiliyeti oldugunu gosterir. Soz konu-
su turn basamaklan gosteriniz.

Problem 16.21 > Siklopentanonun Baeyer-Villiger yiikseltgenmesinden olu§abilecek iiruniin yapisi-

ni yaziniz.

Problem 16.22 >• 3-MetiI-2-biitanonunBayer-Villiger yiikseltgenmesinden olusabilecek ana iiriin nedir?

16.13 AldehItler ve Ketonlar igiN Kimyasal

ANALJZLER

I6.I3A Aldehitlerin ve Ketonlann Turevleri

Aldehitler ve ketonlar, karbonil icermeyen bilesiklerden, amonyak tiirevleriyle olan tep-
kimeleriyle aytrt edilebilirler (Altboiiim 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 ketoniann taninma-
sinda kullamlabilir.

I6.I3B Tollens Denemesi (Gumii§ Aynasi Denemesi)

Aldehitlerin dahakolay yiikseltgemesi aldehitlerin cogu ketonlardan ayirt edilmesi icin
kullanisji bir deneme saglar. Sulu giimiis nitrat ile sulu amonyagin karistinlmasi Tol-
lens reaktifi olarak bilinen bir cozelti olu§turur, Bu reaktif diamonyumgiimus(I) iyonu;
Ag(NH 3 ) 2 \ icerir. Bu iyon cok zayif bir yiikseltgen madde olmasma karsin, aldehitleri
karboksilat anyonlanna yukseltger. Bu oldugunda, giimu§, +1 ytikseltgenme basamagin-
dan [Ag(NH 3 ) 2 *] metalik giimii§e indirgenir. Tepkime hizi yava§ ve kabin cidarlan te-
mizse, metalik giimiis, deney tiipiiniin duvarlannda bir ayna olarak birikir; eger boyle
degilse griden siyaha bir cokelek olusur. Tollens reaktifi a-hidroksi ketonlar haric bii-
tun ketonlarla olumsuz sonuc verir:

O O

Ag(NH 3 ) 2 + .

R— C— H ~ » R— C— Cr + Ag+

Aldehit Giimiis

aynasi

O OH O O

Ag(NH 3 V .

R— C— CH— R ~ » R— C— C— R' + Ag+

<* -Hidroksi keton Giimiis

O

Ag(NH 3 ) ; + __

R — C — R' + tepkime olmaz

Keton

aynasi

16.14 Aldehit ve Ketonlann Spektroskopik Ozellikleri 753

1 6. 1 4 Aldehit ve Ketonlarin Spektroskopjk

OZELLlKLERl

I6.I4A Aldehitler ve Ketonlarin IR Spektrumlari

Aldehitler ve ketonlarin karbonil gruplan 1665 - 1780 cm ' arahginda cok kuvvetli
C=0 gerilme sogurmasi bandlan verirler. Sogurmamn tarn yeri (Cizelge 16.3) aldehit
veya ketonun yapisina baglidir ve bu, IR spekturumunda en tipik ve en yararli sogurmadir.
Doymus,, halkasiz aldehitler tipik olarak 1730 cm -1 civannda; benzeri ketonlar ise 1715
cm" 1 civannda sogurma yaparlar.

Karbonil grubumm bir ikili bag veya bir benzen halkasi He konjugasyonu C=0
sogurmasnu vakhqik 40 cm~' daha du§uk frekanslara dogru kaydirir. Dii§Qk frekansla-
ra olan bu kayma, konjuge bile§igin ikili baginin birli bag karakteri kazanmaya
basjamasmdan kaynaklami (asagidaki rezonans yapilara bakiniz) ve birli baglar ikili bag-
lardan daha kolay gerilirler.

-.6 ..b'- „

K\ \ < Birli bag

\ f±/ C ~ \ + /""

c=c «— ► c— c

/ \ / \

Halkali ketonlarda karbonil sogurmasinin yeri halkanin buyiikliigune baglidir. (Ci-
zelge 16.3*teki halkali bilesjkleri karsilastirimz). Halka buyuklugu kiiciildiikce C=0 ge-
rilme band! daha biiyiik frekanslara dogru kayar.

Aynca, aldehitlerin CHO grubunun C — H bag titresimleri 2700 - 2775 cm -1 ve 2820
- 2900 cm ' bolgelerinde kolayca taninabilen iki zayif band verirler.

§ekil 16. l'de feniletanalin IR spektrumu goriilmektedir.

16. MB Aldehitler ve Ketonlarin N MR Spektrumlari

"C NMR Spektrumlari Bir aldehit veya ketonun karbonil karbon atomu, ' 'C spekt-
rumunda 8 180 - 200 bolgesinde tipik NMR sinyalleri verir. Neredeyse bu bolgede bas-
ka sinyaller olmadigindan bu bolgede (yakkqik 8 200) bir sinyalin bulunu$u bir karbonil
grubunun varhgmi kuvvetie diqimdiirur.

'H NMR Spektrumlari Bir aldehit protonu, 'H NMR spektrumunda hemen hemen
diger protonlann sogurma yapmadigi oldukca dtl§Qk alandaki bir bolgede (5 9-10) bir
sinyal verir ve bu yiizden kolayca tanmabilir.

Cizeige 16.3 Aldehitler ve Ketonlarin Karbonil Gerilme Bandlan

C=0 Gerilme Frekanslan

Bolge Boige

Bilegik (cm 1 ) Bilegik (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
Siklobiitanon

1665-1680

1715
1751
1785

754 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Nukieofilik Katdma

2000 1800 1600

Dalga sayisi (cm- 1 )

1400

600

§ekil 16.1 Feniletanalin infrared Spektrumu.

Alifatik aldehitlerin aldehit protonu, koms_u karbon atomundaki protonlarla spin- spin
esjesmesi yapar ve yarilmamji §ekli, a-karbon atomundaki siibstitusyon derecesini or-
taya cikanr. Ornek olarak asetaldehitte (CH 3 CHO) aldehit proton piki metilin iic proto-
nu tarafindan birdortltiye. metil protonlann piki ise aldehit protonu tarafindan bir ikiliye
yanhr. Esdesjne sabiti yakla§ik 3 Hz'dir,

a-Karbondaki protonlar karbonil grubu tarafindan perdelenmezler ve sinyalleri ge-
nellikle S 2,0 - 2,3 bolgesinde goriiniir. Metil ketonlar 5 2,1 civannda kendilerine 6z-
gii (3H) bir birli verirler.

§ekil 16.2 ve 16.3'te feniletanalin agiklamah 'H ve L, C spektrumlan gostermektedir.

Idi I<1

<Q^CH 2 -?-H ( .

75 9,70 9,65

TMS

3,70 3,65 3,60

4
S H (PP m )

§ekil 16.2 Feniletanalin 300 MHz HNMR spektrumu Aldehit ve metilen protonlan
arasindaki kiiciik eslesme (2,6 Hz) genistetilmis olarak ayrica g6sterilmi§tir.

16.14 Aldehit ve Ketonlann Spektroskopik Ozellikleri 755

§ekil I 6.3 Feniletanalin geni§band proton-e§le§mesiz "C NMR spektrumu. DEPT B C
NMR'den elde edilen bilgiler ve ait olduklan karbonlar her pikin yamnda gosterihnislir.

I6.I4C Aldehit ve Ketonlann Kiitle Spektrumlan

Ketonlann kiitle spektrumu genellikle molekiiler iyona karsjlik gelen bir pik verir. Al-
dehitler ise. kiitle spektrumlannda, aldehit hidrojeninin kopmasmdan kaynaklanan bas-
kin bh' M:— 1 piki olu§tururlar. Ketonlar, genellikle karbonil grubunun her iki taraftndan
da kopmaya ugrayarak acilyum iyonlan, RC=&, verir; burada R ketonun her iki ta-
rat'indaki alkil grubu da olabilir. Cogu aldehit ve ketonda McLafferty cevrilmesi iize-
rinden (Altboliim 9.16C) parcalanma da miimktindtir.

I6.I4D UV Spektrumlan

Doymu§ aldehitler ve ketonlann karbonil gruplan 270 ve 300 nm arasmdaki 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 Kattlma Tepkimelerinin
Mekanizmalannm Ozeti

§imdiye kadar inceledigimiz, aldehitler ve ketonlann karbonil karbonunda meyda-
na gelen nukleofilik katilma tepkimeleri a§agida ozetlenmi^tir. Boliim 17'de diger 6r-
nekleri de gorecegiz.

Aldehit ve Ketonlann Nukleofilik Katilma Tepkimeleri

1. Organometalik Bilegiklerin Katilmasi

Genel Tepkime

c=o-

R

— C— 6:

Ivr

H,0 +

-+• — C— O— H

756 Boliim 16 / AJdehitler ve Ketonlar I. Karbonil Gmbuna NUkleofilik Katilraa

Bir Grignard Reaktifinin KuHanikhgi Ozel Omek (Altboliim 12.7)

O OH

CH,CH,MgBr + OHLC— H ^ ^ Q _ ► CH,CH,CHCH 3

(%67)

Refomatsky Tepkimesinin Kullanikligi Ozel Omek (Altboliim 16.11)

O CH, HO CH,

II I II

II (1) Zn

CH 3 CHCH,CH + Br— C— C0 2 CH 2 CH, > CH,CHCH 2 CHC — CO.CH.CHj

(2) H^U j

CH, CH, CH 3 CH,

(%65)

2. Midi lii iyonunun Katilmasi

Gene! Tepkime

H^C=0— ► H-C-O- ^> H-C-OH
Metal Hidriirlerinin Kullamldigi Ozel Omek (Altboliim 12.3)

/\ (1) Et,0 X\/ H

(%90)

O OH

CH 3 OH
CH 3 CCH,CH : CH, + NaBHj QH . ► CH 3 CHCH,CH 2 CH,

(%100)

3. Hidrojen Siyaniir Katilmasi (Altboliim 16.9)

Genel Tepkime

\ I HA

N = C ; + C=0 *=± N^C— C— O- «=* n=c— C— OH + A="

Ozel Omek

H 3 C S H 3 C .OH

■-=r. '" NaCN ► r

A U (2) HA A\

H 3 C HjC CN

Aseton siyanuhidrin

(%78)

4. Yiliirlerin Katilmasi (Altboliim 16.10)

Wittig Tepkime si

— c— c-

I I
.AnP— O

\ /

-». C =C + Ar,PO

5. Alkollerin Katilmasi (Altboliim 16.7)

Gene I Tepkime

l

\ 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 3

CH,

C,H,-OH + CH.CH «=* C,H 5 0— C— OH

H

C,H ; OH

HA

-> C,H s O— C — OC,H, + HOH

6. Amonyak Tiirevlerinin Katilmasi (Altboliim 16.8)

Gene] Tepkime

N— C — OH

I
L H

H

/

► N=C

-H 2 / \

Ozel Ornek

O
CHCH + NH,OH

H OH

\ /
► C = N
/
CH,

Asetaldoksim

Terimler ve Kavramlar

Tautomerle§me

Altboliim 16.5B

Enoller

Altboliim 16.5B

Keto-enol tautomerle$mesi

Altboliim 16.5B

Karbonil karbonuna niikleofllik katilma

Altboliim 16.6

Yan-asetaller

Altboliim 16.7A

Asetaller

Altboliim 16.7B

Iminler

Altboliim 16.8

Hidrazonlar, seinikarbazonlar ve oksimler

Altboliim 16.8A

Sivanohidrinler

Altboliim 16.9

Yiliirler

Altboliim 16.10

16.23 A§agidaki bilesjklerin her biri icin bir yapi forniiilii yaziniz 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
(I) Di izopropil keton
(m) Dibiitil keton
(n) Dipropil keton
(o) Sinnamaldeh.it

16.24 Propanol, a§agidaki her bir reaktifle tepkimeye girdiginde olusacak iirunlerin

yapi formiillerini yaziniz.

(a) NaBH 4 . sulu NaOH i9erisinde

(b) C 6 H,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 CH — P(C 6 H 5 ) 3

(i) (1) BrCH 2 C0 2 C 2 H 5 , Zn; (2) H 3 0*

(j) Ag(NH 3 V

* Yildizla i§aretlenmi§ problemler "'cozulmesi daha zor olan problemler"dir.

758 Boiiim Ifi / Aldehitler ve Keionlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

(k) Hidroksilamin fn) Soguk seyreltik KMn0 4

(1) Semikarbazit <o) HSCH 2 CH 2 SH, HA

(m) Fenilhidrazin (p) HSCH 2 CH 2 SH, HA, soma Raney nikeli

16.25 Asetonun, Problem 16.24*leki her bir reaktifle tepkimesinden olu§an (eger
olu§ursa) iiriinlerin yapi formiillerini yaziniz.

16.26 Asetofenonun a§agidaki tepkimelerinin her birinden ne elde ederdiniz?

(a) Asetofenon + HN0 3 HSO *

(b) Asetofenon + C 6 H,NHNH,- — ►

(c) Asetofenon + iCHj— P(C 6 H 5 )_, ►

(d) Asetofenon + NaBH 4 ^p*-

(e) Asetofenon + C 6 H 5 MgBr (2) H Q »

16.27 (a) Fenil propil ketonun benzen ve gerekli olan diger reaktiflerden sentezi icin
tig yontem bneriniz. (b) Fenil propil ketonun biitilbenzene donii§umu icin
de ii? yontem belirtiniz.

16.28 Benzaldehiti a§agidaki her bir hilegige nasil doniis,tiirebileceginizi gosteriniz.
Gerek duyulan herhangi bir reaktif kullanabilir ve birden fazla basamaga ihti-
yac duyabilirsiniz.

(a) Benzil alkol (j) C 6 H 3 CH(OCH 3 ) 2

(b) Benzoik asit (k) C 6 H 5 CH'"0

(c) Benzoii klorur (I) 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-MetiI-l-fenil-l-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 asagidaki 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 bilesiklerin 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 yapilarini yaziniz.

H,Cr0 4 (1) CH,Mgl HA

Sikloheksanol ^^ A (C 6 H, () 0) ^^5— > B (C 7 H w O)^*-

WO, (1) Ag,0, OH"

C (C 7 H P ) ► D(C,H,,0,) - ► E<C,H r O,)

(2) Zn.HOAc (2) H,0

16.32 A§agidaki tepkime dizisi. bir aldehitin karbon zincirinin iki karbon atomu
daha nasil uzatilabilecegini gosteriyor. K - M ara iiriinlerinin yapilari nasildir?

, fl) BrCH,CO,Et. Zn . . HA. isi t

Etanal , < 2>H,o-" " K <C*H l3 0,) ►

11,. Pi (1) DIBAL-H

L (QHk.O,) — — ► M (C 6 H l2 2 ) gy^ ► biitanal

ipucu: L'nin "C NMR spektrumu 5 166,7, S 114,5, S 122,8, S 60,2, S 17,9 ve S 14.3 de sinyaller i$erir.

Ek Problemler 759

16.33 Seyreltik HC1 ile isitilmasi, piperonali (Altbolum 16.3) C 7 H ( ,0 3 formiiliine
sahip bir bilegige cevirir. Bu bilesjk nedir ve ne ttir bir tepkime olmustur?

16.34 Benzil bromiirden baslayarak, asagidaki her bir bilegigi nasil sentezleyeceginizi
gosteriniz.

(a) C 6 H 5 CH 2 CHOHCH3 (c) C 6 H 5 CH=CH— CH=CHC S H 5

(b) C 6 H 5 CH 2 CH 2 CHO (d) C 6 H 5 CH 2 COCH 2 CH 3

16.35 A ve D Bilesikleri olumlu Tollens testi vermemesine karsin, C bilesigi
olumlu test verir. A - D'nin yapilarim yazimz.

HOCH-CH,OH. HA Mg, Et.O

4-Bromobiitanal : — ► A (C 6 H,,0 3 Br) — — '—*-

( I ) CH,CHO CH,OH

[B (ChH„MgO,Br)] - HQI HQ » C <C 6 H 1; 2 ) — — ► D (C#m%)

16.36 Asagidaki sentezde gosterilmeyen reaktifleri ve ara uriinleri belirtiniz.

HO — /Q\— CH,OH M+ CH 3 0-VQ\— CH,OH -J&* ? -&+

OH OH

CH,0— <Y'j\-CHCHCO,Et -*&* CH 3 0^(")VcHCHCH 2 0H
CH, CH,

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,OH -^ »A (CvH 4 Q) CHaOR HA >

KMnQ.. OH " H,0 +

B ^ H '°°*> S oiuk. S e yre l,i^ C ^H 12 4 )-g3» gliseraldehit

16.38 (/?)-3-Fenil-2-pentanonun sodyum borhidrilr ile indirgenmesini goz online
alimz. fndirgenme tamamlandiktan sonra, karisim kromatografi ile iki
kisima aynlir. Bu kisnnlar izomerik bile§ikler icerir ve her izomer
optikce aktiftir. Bu iki izomer nedir ve bunlar arasindaki stereoizomerik
iligki nedir?

16.39 Uyku sinegi disisinin seks feromonunun (sekicisinin) yapisi asagidaki
sentezle dogrulanmistir. C bilesiginin. dogal feromonun her yonden aynisi
oldugu gorulmiis.tur (erkek sinegin davramsi dahil). A, B ve C icin yapilar oneriniz.

o

( I ) 2 (C„H,) 3 P 2CH.(CH,),.CCH,

BrCH,CCH,) 7 CH,Br -^-* A (C 45 H 46 P 2 ) ^^ >-+

' (2) 2 RLi 4i 4f> "

B (C 17 H 72 ) -^1% C (C 37 H 76 )

16.40 Asagidaki her bir sik icin, bile§ikleri birbirinden ayirt edici basit kimyasal
testier oneriniz.

(a) Benzaldehit ve benzil alkol

(b) Heksanal ve 2-heksanon

760

Boliim 16 / Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grabuna 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 s COC 6 H 5
(f) Pentanal ve dietil eter

(g) CH.CCH.CCH,

.OCH,
(h)'

OH O

I II

ve CH 3 C=CHCCH i

OH

O

o

16.41 W ve X bilegikleri izomerlerdir ve C y H 8 molekiil fbrmiillerine sahiplerdir. Her
bin 1715 cirr 1 civannda kuvvetli bir sogurma bandi verir. Her birinin sicak,
bazik potasyum permanganat ile ylikseltgenmesi ve ardmdan asitlendirilmesi
ftalik asiti olusturur. W'nun 'H NMR spektrumunda 5 7,3 'te bir coklu. S 3,4'te
bir birli pik goriinur. X'in 'H NMR spektrumda ise 8 7,5'te bir coklu, 8 3,1'de bir
iiclii ve 8 2,5 'te bir 119111 vardir. W ve X icin yapilar oneriniz.

or

^^ C0 2 H
Ftalik asit

16.42 Y ve Z bilegikleri C|qHi 3 formiiliine sahip izomerlerdir. Her bir bile§igin IR
spektrumu 1710 cm' 1 civarmda kuwetli bir sogurma 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 biles,igi (CqH| 8 0) fenilhidrazon olugturur fakat olumsuz Tollens testi verir.
A' run tR spektrumu 1710 cm' 1 civanndan kuvvetli bir band icerir. A'mn

4 " 1- ' ■ '-'■'

Y.C| H| 2 O

J

_ f

TMS

J

J -*

L

_

[_

J

2,6 2,4

1,2 1,0

1 . J

7 6 5 4 3 2 10

8 h (PPm)

Seki! I 6.4 Y Bilesiginin 300 MHz 'H NMR spektrumu (Problem 16.42). Sinyallerin genis-
Ietilmis sekilleri kaydinlmis olarak ayrica gosterilmistir.

Ek Problemler 761

z,C 10 H 12 O

2,9 2,7

TMS

8 7 6 5 4 3 2 1

S FI (ppm)

§ekil I 6.5 Z Bilesjginin 300 MHz H NMR spektrumu (Problem 16.42). Sinvallerin genis-
letilmi§ §ekilleri kaydirilmi§ olarak ayrica gosterilmisHr.

geni§band protan-e§lesmesiz "C NMR, spektrumu §ekil 16.6'da veii1mi§tir. A
i$in bir yapi oneriniz.

16.44 B bilegigi (C g H r2 2 ) IK spektrumunda kuvvetli bir karbonil sogurmasi
gosterir. B'nin genisband proton-eslesmesiz L, C NMR spektrumu §ekil 16.7'de
verilmistir. B igin bir yapi oneriniz.

16.45 Semikarbazit (H 2 NNHCONH 2 ) bir ketonla (veya bir aldehitle) tepkimeye
girdiginde bir semikarbazon (Altboliim 1 6. 8 A) olusur. Bu tepkimede
semikarbazitin yalnizca bir azot atomu niikleofil olarak davranir ve ketonun
karbonil karbonuna atak yapar. Bu tepkimenin uriinii R 2 C=NCONHNH 2 'den

a.c 9 h 18 o

CH 2

CDCI3

C

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

° c (ppm)

§ekil 16.6 A bile§iginin genisband proton-e§le§mesiz ,J C NMR spektrumu (Problem 16.43).
DEPT "C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler pikler iizerinde verilmistir.

762 Boltim 16 / Aldehitler ve Ketonlarl. Karbonil Grubuna Nukleofilik Katilma

• I i | • !

!
CH 3

B,CgH 12 2

C

TMS

c

„ 1

CDClj

i

220

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

; (ppmi

§ekil 16.7 B bilesiginin geni§ band protonu e§le§mesiz l5 C NMR spektrumu. Problem
16.44. DEPT "C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler pikier iizerinde verilmi§tir.

daha 90k R 2 C=NNHCONH 2 'dir. Semikarbazitin iki azot atomunun bagil ola-
rak daha az nukleofilik oldugu bu durumdan sorumlu olan etken nedir?

16.46 Hollanda karaagag hastahgma, karaagag kabuk bocegi taral'indan karaagaca
aktanlan bir mantar neden olur. Di§i bocek giizel bir karaagaca yerlestiginde
asagida yapisi verilen multistriatin de dahil olmak Qzere bir 90k feromon
salgilar. Bu feromonlar. beraberinde oldiirucli mantar getiren erkek bocekleri
geker.

- — A--- oA

o— '

Multistriatin

Multistriatin in odasicakhginda seyreltik sulu asitlerle etkilestirilmesi, 1715 cm -1
civannda kuvvetli bir infrared piki veren C R ,H 2t ,03 QriinQnun olusumuna
yol agar. Bu uriin igin bir yapt oneriniz.

16.47 Benzaldehitin endiistriyel sentezinde toluen ve klor molekiilii baslangic
maddesi olarak kullamlir ve C 6 H 5 CHC1 2 olusur. Bu bile§ik daha sonra
benzaldehite doniistiiriilur. Bu isjemin icerdigi basamaklari yaziniz.

16.48 C 6 H 12 formiillu optikge aktif bir bilesik 2,4-dinitrofenilhidrazin ile olumlu,
fakat Tollens reaktifi ile olumsuz test sonuglan verir, Bu bilesigin yapisi nedir?

16.49 Aldehitler ve simetrik olmayan ketonlann olmasi durumunda, oksimlerin iki
izomeri mUmkiindiir. Bu izomerlesmenin kaynagi nedir?

16.50 E. J. Corey (Harvard Universitesi) tarafindan yapilan prostaglandin F 2[[ ve E 2
sentezinde, asagidaki yapi bir ara iiriindiir. Bir Horner -Wadsworth- Emmons

Ek Problemler 763

tepkimesi (£) alkeni olus,turmak i^in kullanilmis^tir. Bu iflemde kullanilan kar
bonil bile§iginin ve fosfonat esterinin yapilanm yazimz. (Not: Tepkimenin
karbonil bile§eni siklopentil grubu i9erir.)

Ac = CH 3 C

*16.51 Koenzim piridoksal fosfat (PLP. boliim acih§ina ve "Piridoksal Fosfatm Kim-
yasfna. Altbolum 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 olus,masiyla ba§lar. Ivlekanizmada. PLP'nin gefici
elektron gifti alicisi olarak kararli hale getirdigi, amino asidin a-karbonundaki
anyon am uriinu o!us.ur. Karboksilik asit grubu kaybedilince, yeri, enzim ice-
risindeki bir bolgedeki (genellikle, bir "H — B — Enzim" grubundan) bir pro-
ton tarafindan doldumlur. Verilen bu bilgilerle, PLP tarafindan kataiizlenen
a-amino asitlerin dekarboksillenmesi iqin aynntili bir mekanizma Sneriniz.

?

R \„/C v H—B— Enzim R \„/ H

C OH ► C + CO,

4 \ rr P~ H ^° 4 \

H NH, >, T h NH,

o

H

Piridoksal fosfat

*16.52 (a) 4-Hidroksisikloheptanonun (A) infrared spektrumunda beklenilen iki
sogurma bandinin frekanslarmdan hangisi daha baskin olabilir. (b)
Gercekte, bu ikisinden dti§iik frekansh olan band 90k zayiftir. A ile denge
halinde bulunabilen ve bu gozlemleri agiklayan bir izomer yapi ciziniz.

*16.53 Benzilik alkoller, 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 varliginda kolayla^ir. Hidrojenoliz gergin halkali bilegiklerde de meydana
gelebilir.

B bile§iginin (a§agiya bakiniz), su ve dioksan i9erisindeki hidrojen kloriiruriin
bir seyreltik 90zeltisinde Raney nikel katalizorii kullamlarak yapilan hidrojen-
lendirilmesinde, iiriinlerin 90gu yan zincire bagh 3,4-dimetoksifenii gruplan-
na sahiptir. Bunlarin arasmda, olusumunda yalmz hirdojenlenme degil fenil
grubunun gofine egilimini de gflsteren ilgin^ bir iiriin, C, vardir. C iiriinii iyin
anahtar spektral degerler a§agidadir:

764 Boliim 16 / Aldehitler ve Ketordar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilma

MS (ml:): 196,1084 (M.\ yiiksek goziiniirliikte), 178

IR (cm '): 3400 (genis), 3050, 2850 (CH 3 -0 gerilme)

'H NMR (S, CHCl 3 /te): 1,21 (i, 3H, J = 7 Hz); 2,25 (b. 1H); 2,83 ( ? . 1H): 3.58

(i, 2H, J = 7 Hz); 3,82 (b, 6H); 6,70 (b, 3H).

C bile§iginin yapisi nedir?

CH,0

H,,H,0 +

Raney Ni

>c

CH : OH )

B CRO

Ogrenme Grubu

PROBLEMLERi

D-(+)-Galaktozdan (2) gikilarak yapslan askorbik asit {vitamin C, 1) sentezi sayfa 765"te
goriilmektedir. (Haworth, W.N., ve digerleri /, Chem. Soc. 1933, 1419-1423). Bu sen-
tezde kullamlan tasanm ve tepkimelerle ilgili olarak asagidaki sorulan inceleyiniz.
(aj Haword ve cahsma arkada§lan neden 3'teki aseta! fonksiyonel gruplarini
olusturdular?

(b) Asetallerden bir tanesinin olu§um mekanizmasmi yazimz.

(c) Asetallerden birisinin (4'ten 5'e) hidrolizi ifin 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 iizerinden yiiriidii?

(e) 7'nin aldehit karbonilinden bir fenilhidrazon olusumu icjn bir mekanizma
yazimz. [C2'deki hidrazon grubunu dikkate almayimz. Boliim 22'de bu tiir hid-
razonlarm (ozason denir) olu§umunu ogrenecegiz.]

(f) Askorbik asitte (1), sonunda lakton karbonil karbonunu olu§turan karbon atomu-
nu katmak icln hangi tepkime kullamlmi§tir?

Ogrenme Grubu Problemleri 765

HO 6

CH,OH

HO

OH

HO , -OH

ru pit

OH

CH,OH

6

KMnO,

HC

H

A

LH,UH

HO

^-

j>

OH

CO,H

6

en

NH,

(2)

NaOC]

i

f

HO

\

H

A

CH 2 OH

HO

\v

Na/Hg

HO

HO

OH

OH

O
CO,H

■CHO

CH,OH

CH=NNHPh

HO

NNHPh

CH.OH

CHO

KCN/CaCI,

CH,OH

CH,OH

Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

TIM (Trioz Fosfat Isomeraz), Enol Ozerinden Karbonun Geri Kazanimi

Bir enol, bir vinil alkol veya bir alken alkoldtir. Enoller bu boltimde ogrenecegimiz tep-
kimelerde oldugu kadar hayatm da merkezindedir, Ornegin enol ara iiriinu, tiim canh-
lann glikoz parcalanmasiyla enerji iiretilmesi icin kullandiklan bir yol olan glikolizde
anahtar rol oynar. Enol ara iiriinu olmasaydi, yalmz glikolizden ATP olusumunda net
verim sifn" olurdu.

\ / 0H

/ C= S

Bir enul

Glikolizin ilk agamasinda, glikozun C 6 molekiilii, iki farkli C 3 molekiiliine boliiniir [di-
hidroksiaseton fosfat (DHAP) ve yukanda ko?edeki fotofrafta gosterilen gliseraldehit-
3-fosfat (GAP)]. Bu siirec. 2 ATP molekiiliinun olusumunda enerji tiiketir. Glikolizin
ikinci a§amasinda, C 3 ara iiriinlerinden birisinin (GAP) metabolizmasi iki ATP molekii-
liiniin olu§mastna neden oiur. 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 kullamlmami§ C 3 ara iirtinunu (DHAP) geri kazanir ve boylece
glikolizin ikinci a§amasina ge9mek miimkiin olur, ikinci C, biriminin metabolizmasi fez-
ladan iki ATP molekiilti iiretir, ve toplam verim bir glikoz molekiiliinden iki ATP'nin
glikoliziyle sonu^anir,

Glikoz (CjH^Oj)

1

I Glikoliz Asanmsi

2 ATP

ADP

H

H— C— OH

I

c=o

I

H,C— OPO, 2
DHAP

+

\

TIM tarafindan
katalizlenir

H»-C— OH

H,C— OPOj 2 "
GAP

II Glikoliz Asamasi

2 (2 ADP) 2 (2 ATP) °^ ^,0

C=0

I

CH 3
Piruvat

(Net verim 2 ATP)

H.

,OH

OH

H,COPO, 2
Endiol ara iiriinii

Enolleri ve enolatlan (enoliin konjuge bazi), karbon-karbon baglan yapilan tepkimeler-
de kullanacagiz; aldol tepkimesi olarak bilinen tepkime buna bir ornektir. ilgin^tir ki,
glikolizdeki DHAP ve GAP'yi olu§turan temel bile§ikler aldol olarak bilinen molekiil
tipidir (jB-hidroksi grup i9eren bir aldehit veya keton). Bu temel bile§ik, aldolaz denilen
bir enzim tarafmdan DHAP ve GAP'ye parcaianir.

17.1 KARBONlL BiLESIKLERiNiN a-HJDROjENLERiNJN

ASITLlGi: Enolat Anyonlari

16. Boliimde, aldehitlerin ve ketonlann onemli ozgiin ozelliklerinden birinin, ordarm,
karbonil gruplanna niikleofilik katilma yapabilme yetenekleri oldugunu gormu§tuk.

\
/

C=0 + H— Nu-

\ /

> C
/ \

o

Niikleofilik
katiliua

Nu

Karbonil bile§iklerinin ikinci onemli ozgiin ozelligi karbonil grubuna bagh karbon
atomlanndaki hidrojen atomlanmn siradi§i asitligidir, (Bu hidrojen atomlari, genellikle

767

768 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

17.1 Karbonil
Hilesiklerinin a-
Hidrojenlerinin Asttligi:
Enolat Anyonlan

17.2 KetoveEnol
Tautomerleri

17.3 Enoller ve Enolat
An von [an Uzerinden
Olan Tepkimeler

17.4 Aldol
Tepkimeleri: Enolat
Anyonlannm Aldehitlere
ve Ketonlara Katdmasi

17.5 Capraz Aldol
Tepkimeleri

17.6 Aldol
Kondensasyonlanyla
Halkalanmalar

17.7 Lityum Enolatlar

17.8 a-Selenleme:
a,/3-Doymamis Karbonil
Hilesiklerinin Sentezi

17.9 a./j-Doyinamis
Aldehitler ve Ketonlara
Katdmalar

a-hidrojenler olarak tamamlanir ve bagh olduklari karbon atomuna a-karbon denir.)

'o'-

1 I a 1/3

R— C— C— C—
I I
H H

oHidroj enter
oldukea asidiktir
(pK„ = 19-20).

ji Hidrojenler
asidik degildir
(pK a = 40-50).

a-Hidrojenlerin asidik oldugunu soyledigimizde, onlann karbon atomuna bagh hid-
rojen atomlanna gore siradisi bir asidik ozellik gosterdigini kastederiz. Pek 50k basit
aldehit ve ketonun a-hidrojenlerinin pK a degerleri 19-20 civanndadir {K a = 10'"- 10 2a ).
Bu, onlann etinin hidrojen atomlanndan. pK a = 25 (Ka = 10 "-'), daha asidik; etenin (pK t!
= 44) ve etamn (pK a = 50) hidrojenlerinden 90k daha fazla asidik oldugu anlamindadir.

Karbonil bilesiklerinin a-hidrojenlerinin siradisi asitliginin nedenleri aciktir: Karbo-
nil gruplan kuvvetli elektron gekicidir (Altboliim 3.10) ve bir karbonil bilesigi bir a-
proton kaybederse, olusan anyon rezonansla kararh krfmir. Anyonun negatif ytikti
dagitihr.

:0 H =b ^q^

/ V / \

-.0'

\

/

=C + H -

Rezonans-kararli anvon

Bu tepkimeden, bu anyon igin A ve B rezonans yapilarinin yazilabilecegini goriiyo-
ruz. A yapisinda, negatif yiik karbon iizerinde ve B yapisinda, negatif yiik oksijen iize-
rindedir. Her iki yapi da meleze katkida bulunur. A yapisi, B'nin daha zayif
karbon-karbon ir-bagina gore daha kuwetli olan karbon -oksijen Tr-bagi tarafrndan yeg-
lenmesine ragmen, B yapisi meleze daha 50k katida bulunur ctinkli, olduk§a elektrone-
gatif olan oksijen negatif yiikti daha iyi banndirabilir. Melezi asagidaki yolla gosterebiliriz.

\ «-/
C—C

Bu rezonans-kararli anyon bir proton aldiginda asagida gosterilen iki yoldan birisi
gergeklesebilir: Protonu, keto yapisi denilen basjanguj karbonil bilesigini olusturmak
iizere karbon iizerine ya da bir eno! olusturmak iizere oksijen iizerine alabilir,

Proton burava kahlabilir.

HO

\ /

C=C + b :

Enol yapisi

qs- veya^
/ C-C^ + HB

Enolat
anyonu

Proton buraya katilabilir.

C—C

/ \*

Keto yapisi

+ B :

17.2 Keto ve Enol Tautomerleri 769

Her iki tepkime de tersinirdir. Enolle olan ili§kisinden dolayi, rezonans kararh anyon
enolat anyon u olarak adlandirihr.

Asetonun enolat anyonu igin hesaplanmis, bir elcktrostatik potansiyel haritasi a§agi-
da goriilmektedir. Bu harita, asetonun enolat anyonunun elektron yogunlugunun en di§
derecesini (van der Waals yiizeyini) yakla§ik olarak belirtmektedir. Oksijene yakin olan
kirmizi renk, oksijenin, anyonun a§in negatif yiikiinii daha iyi kararh kilabilecek olma-
siyla uyumludur. ct-Hidrojenin uzakla§tinldig! yerdeki karbondaki sari renk, fazla ne-
gatif yiikiin birazinm orada yerle§ik oldugunu da belirtir. Bu anlatimlar, elektronegatiflik
etkilere ve rezonansa dayali melezdeki yuk dagdimi hakkmdaki yukanda verilen yo-
rumlarla paraleldir.

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 donustiikleri icin, kimyacilar bu tiir yapi izomer-
lerini tammlayan ozel bir terim kullamrlar. Birbirine d6nii§ebifen keto ve enol halleri-
ne tautomerler denir ve onlann birbirine donu§umiine tautomerlesme adi verilir.

Qogu sartlar altinda, denge halindeki keto-enol tautomerlerine rastlanz. (Siradan
laboratuvar cam kaplannin yiizeyleri birbirine ddnu§iimu katalizleyebilir ve dengeyi olu§-
turabilir.) Asetaldehit ve aseton gibi basit, tek karbonilli bile§ikler icin. dengede bulu-
nan enol halinin miktari gokazdir. Asetonda %1'in cok altindadir, asetaldehitte ise enol
derisjmi belirlenemeyecek kadar azdir. Tek karbonilli bile§iklerin a§agidaki keto §ekil-
lerinin daha kararh olugu, karbon-karbon Tr-bagi ile kar§dastrnldiginda karbon-oksijen
ir-bagimn daha giiclii (~ 250 kJ mol""e kar§i ~ 364 kJ mol"') olmasiyla iliskilendirile-
bilir.

Keto$ekli Enol^ekti

O OH

Asetaldehit

CH,CH

«-=►

CH 2 =CH

(~%100)

(son derece az)

OH

I

Aseton

CH^CCH^

«-^

I
CH 7 ^ = CCH^

(>%99)

(%l,5 x tor*)

A

OH

Sikloheksanon

*-=*

(%98,8) (%1,2)

770 Solum 17 / Aldehitler ve Ketonlai II. Aldol Tepkimeleri

Molektillerindeki karbonil gruplari bir — CH 2 — grubu ile aynlmis. bile§iklerde (/3-
dikarbonil bile§ikleri olarak adlandinhr) dengede var olan enol miktan oldukca yliksek-
tir. Ornegin; 2,4-pentandion, %76 oraninda enol halinde bulunur.

O O OH O

CMnCCrl^t-Crl, ^ —

" CH 3 C=CHCCH 3

2,4-Pentandion

Enol h;ili

(%24)

(%76)

/3-dikarbonil bilesjklerinin enol hallerinin daha kararh olmasi, konjuge ikili baglann re-

zonans kararhligi ve (halka halindeki) hidrojen bagindan kazamlan kararldik ile ili§ki-

lendirilebilir.

f- Hidrojen bagi n

,= *OL + 0: =0:

VI P «-+ II I

H 3 C ^CT ^CH 3 H,C CT ^CH

H H

Enol halinin rezonans kararhligi

Problem 17.1 >• Turn pratik amaclar icin, 2,4-sikloheksadien-l -on bile§igi tamamen enol halinde bu-
lunur. 2,4-Sikloheksadien-l-onun yapisim ve enol halini yazmiz. Hangi ozel etken
enol halinin kararliligini aciklar.

1 7.3 Enoller ve Enolat An yonlari Uzerinden
Olan Tepkimeler

I7.3A Rasemle§me

Eger (+)-sek-buti\ fenil ketonun (a§agidaki tepkimeye bakimz) sulu etanoldeki cozelti-
si asitlerle veya bazlarla etkiles.tirilirse, cbzelti a§amah olarak optikce aktifligini kaybe-
der. Bir siire soma, ketonun ortamdan ahnmasiyla onun rasemle§mi§ oldugu goriiltir.

QH 5 Q C 2 H 5 O c 2 H 5

\ OH"vevaH.O + > ^

JC— CC 6 H S - ' ► ,,C— CC fi H 5 + J£— CC 6 H 5

H 3 C / H 3 C / H /

H H CHj

(/f)-(+)-iefc-Biitil fenil (±)-sefc-Biitil fenil

keton (kiral) keton (rasemik §ekli)

Rasemle§me, asitler veya bazlann varhginda gereeklesjr, ciinkti keton yava§ fakat
geri d6nu§iimlu olarak enole donii§iir ve enol de akiraldir. Enol, keto haline geri don-
diigtinde, e§it miktarlarda iki enantiyomeri olu§ur.

C 2 H 5 O c 2 H 5 OH

X - '-!-- OH vcyaH.Ol \_J „ fenil kelun

2"5\ | v -2 il 5 x Mil l + J- Ve(-K«A-Hlitil

; c -cc 6 h 5 OHvcvi ' H -°; W

wy / \ (yukandagesterUdlgi

"V" „ h r r h gil>i rasen, ' k |ia ' (le )

(ff)-(+)-«?fc-Butil fenil Enol

keton (kiral) (kiral degil)

17.3 Enoller ve Enolat Anyonlan Uzerinden Olan Tepkimeler 771
Baz, bir enolat anyonu ara uriinuniin olu§umu uzerinden enol olusumunu katalizler;

Tepkime igin Bir Mekanizma

Baz-Katalizli Enolle§me

(3-

HO: H

-^>

Keton

(kiral)

\ /

C=C

/ \

:6T->

H— OH

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 Enoflefme

\ /

H

Keton
(kiral)

O-- H— O— H

H

,-C-rC

H +

^-=6— H

I
H

;0-H

C=C + H— O— H

/ \ I

H

Enol
(kiral degil)

Halkasiz ketonlarda, olu§an enol veya enolat anyonu (E) veya (Z) olabilir. (£) Izo-
merinin bir taraftan protonlanmasi ve (Z) izomerinin de ayni taraftan protonlanmasi enan-
tiyomerleri olusjurur.

A§agidakiler gibi olan optikce aktif ketonlann asit veya baz katalizle rasemle§me- < Problem
ye ugramalanni bekler miydiniz? Cevabinizi aciklayimz.

17.2

C 3 H 7

O

C,H 5

O

a \

C 2 H 5 V
CH,

H 3 CV
H

772 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar n. Aldol Tepkimeleri

Problem 17.3

► sek-Biitil fenil keton D 2 varliginda OD~ veya D 3 0* ile etkile§tirildiginde hidrojen-
doteryum degi§imine ugrar ve a§agidaki bile§igi olu§turur.

CR,

C,H 5 — CD— COC 6 Hj

Bu davrani§i aciklayan mekanizmalar yaziniz.

Diastereomerler, yalniz bir stereomerkezdeki konfigiirasyonlan farkli oldugunda ba-
zen epimer olarak adlandinlirlar. Keto-enol tautomerle§mesi bazi durumlarda daha az
kararli epimeri daha kararlisma cevtimek icin kullamlabilir. Bu dengeleme iglemi epi-
merlejmenin bir ornegidir. ds-Dekalonun ?ra«.y-dekolona epimerle§mesi de buna bir

ornektir.

ci's-Dekalon

frans-Dekalon

Problem 17.4

>■ Etanol i9erisindeki sodyum hidroksiti kullanarak c/s-dekalonun franj-dekalona epi-
merle§mesi icin bir mekanizma yaziniz. fraws-Dekalonun cw-dekalondan daha ka-
rarli 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 hiztan asitier veya bazlarin ilavesiyle artar ve yer degi§-
tirme hemen hemen tamamiyla a-karbonda gercekle§ir:

HO X O

I II I II

asit

— C— C— + X,

veya baz

-C— C— + HX

Ketonlann bu davranifi, daha onceden kar§ila§tigimiz iki ilgili ozellikle aciklanabilir:
ketonlann a-hidrojenlerinin asitligi ve ketonlann enol olugturma egilimleri.

Baz-Destekli Halojenleme Bazlarin varliginda halojenlenme, bir enolat anyonunun
veya bir enoliin yavas, olu§umu; ardindan enolat anyonunun veya enolun halojenle hiz-
h bir tepkimesi iizerinden gerceklesir.

Tepkime i$in Bir Mekanizma

Aldehitlerin ve Ketonlann Baz Destekli Halojenlenmesi
H

ft ^

yiva;.

\s-

/*

l.Basamak B : + — c ~\ sf^*B»H+ C«C

Enolat
anyonu

:OH

hizli \ /

=* /C=C +B =

Enol

17.3 Enoller ve Enolat Anyonlari Uzerinden Olan Tepkimeler 773

2. Basamak

h

/ c=c \

t

,.o--

x— x + — c— c

liizk

\

Enolat anyonu

► — c— C +X"

17.3C'de gorecegimiz gibi, coklu halojenlenme de meydana gelebilir.

Asit-Katalizti Halojenleme Asitlerin varhginda halojenlenme bir enoliin yavas.
olu§umu ve ardindan, enolun halojenle hizh tepkimesi uzerinden meydana gelir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Aldehitler ve Ketonlann Asit-Katalizli Halojenlenmesi

: B"

i

H

<>6h

.OH

Enol

O— H ? °— H

to kT^\ / ■) hlz ii, I /

2.BasamakX — X + C=C ^ «=►— c— C + X

■■Jl

X O:

3 f Basamak— C— C^ +X- «=* — C— C^ + HX

Bu mekanizmalan destekleyen kanitlann bir kismi, tepkimelerin kinetik cahsmala-
rindan elde edilir. Hem baz-destekli hem de asit-katalizli ketonlann halojenlenmesi, ba§-
langig hizlanmn halojen deri^iminden bagimsiz oldugunu gosterir. Yazdigimiz
mekanizmalar bu gozlemlerle uyumludur: Her iki durumda da mekanizmanin yavas, ba-
samagi, halojenin ise kan§masindan once meydana gelir. (Baslangic hizlan halojenin
cinsinden de bagrmsizdir; bakimz Problem 17.6.)

Ketonlarm baz icerisindeki halojenlenmesinin neden, "baz katalizli"den daha 50k -< Problem I 7,5

"baz-destekli" oldugunu soyleriz?

Az once sundugumuz halojenlenme mekanizmalan icin ek kamtlar su gerceklerden < Problei
elde edilir: (a) Optikce aktif sek-bftxW fenil keton, asit-katalizli halojenlenme hizina

17.6

774 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

tarn e§deger bir hizla asit katalizli rasemlesmeye ugrar. (b) seA'-Butil fenil ketonun asit-
katalizli iyotlanma tepkimesinin hizi asit-katalizli bromlanmasinin hiziyla aynidir. (c)
sek-Biin\ fenil ketonun baz-katalizli hidrojen-ddteryum degifirn hizi ile baz-destekli ha-
lojenlenme hizi aynidir. Bu gozlemlerin her birinin sundugumuz mekanizmalan nasil
destekledigini aciklaymiz.

I7.3C Haloform Tepkimesi

Metil ketonlar, halojenlerle bazik ortamda tepkimeye girdiklerinde, metil grubunun kar-
bon atomunda daima §oklu halojenlenme meydana gelir. (Joklu halojenlenme, (elektro-
negatif olan) ilk halojenin ginnesiyle metil karbonundaki kalan tiim hidrojenlerin daha
asidik olmasi nedeniyle ger9ekle§ir.

OH OX

QH,— C— C— H + 3 X, + 3 OH-

H

► QH,— C— C— X + 3 X- + 3 H,0

baz *

; Tepkime igin Bir Mekanizma

Haloform Tepkimesinin Halojenleme Basamaklan

0' ■Q"' X

' *■ QH 5 — C— C— H + X"

H

„ II \% N_ — II ,-

QH 5 — C— C— H + B <= t QH 3 — C— C— H •£— *

H

I

H

- = H
"\ /
C=C
/ \
QH, H

Enolat artyonu

•o- X

C 6 H 5 — C— C— H + =B +

•o v X

II ^ x
=*QH 5 C C=-

— X

♦ QH 5 -

■'o'- X
-c— c— X + X"

H

H

:

/ c=c \

QH 5 x

H

Elektron qeken

halojen atomlari

tarafindan :isitlik

iirttinlir.

QH 5 -

•o

II

-c

: \i , sonra X>

■ X

1

— c— X

Enolat anyonn

X

Metil ketonlar halojenlerle sulu sodyum hidroksit (yani hipohalit gdzeltileri*) iijeri-
sinde tepkimeye girdiginde ek bir tepkime meydana gelir. Hidroksit iyonu, trihalo ke-

* Sulu sodyum hidroksil i^erisinde halojenin joziilmesi agagidaki dengeden dolayi sodyum hipohalit (NaOX)
ifeien bir 56zelti olujturur.

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 ayrilan bir
grup olan trihalometil grubu arasindaki karbon-karbon baginin kopmasina neden olur.
Bu kopma, sonucta bir karboksilat anyonu ve bir haloform (yani, CHC1 3 , CHBr 3 veya
CHIj) olu§turur. BasJangtc basamagi, hidroksit iyonunun karbonil karbonuna niikleofi-
lik atagidir. Sonraki basamakta, karbon-karbon bagi kopar ve trihalometil anyonu (:CX 3 ")
aynhr. Bu, karbanyonun aynlan grup olarak davrandtgi ender durumlardan biridir. Bu
basamak, trihalometil anyonunun ah§ik olmadik kararlihgindan dolayi meydana gelebi-
lir. Trihalometil anyonunun negatif yiikii iic elektronegatif halojen atomunun tarafindan
dagitihr (X = CI oldugunda konjuge asidin, CHC1 3 , p^'si 13,6'dir). Son basamakta
ise karboksilik asit ile trihalometil anyonu arasmda bir proton degi§imi meydana gelir,

j Tepkime igin Bir Mekanizma

Haloform Tepkimesinin Kinlma Basamagi

'O- X --0: X

IhSM .. I I

C 6 H,— C— C- t +/OH <=* QH,— C C— X

: OH X

;=0: X '0* X

^ pi I I /-si

CfiRi— C— C— X <=* C 6 H 3 -C x ^+ -:C— X
= 0H X -C^-H x

It

f

•y x

CjHj— C + H— C— X

° : " X

Karboksilat Haloform

anyonu

Haloform tepkimesi, metil ketonlan karboksilik asitlere doniijturme yontemi olarak
sentetik yarara sahiptir. Haloform tepkimesi sentezlerde kullamldiginda, halojen bile§e-
ni olarak en cok klor ve brom kullamhr. Kloroform (CHC1 3 ) ve bromoformun (CHBr 3 )
her ikisi de suyla kan§mayan sividir ve karboksilat anyonu iceren 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^ullannda once metil ketonlara yiikseltgenirler) icin laboratuvarda yapi-
Ian simflandirma denemelerinin temelidir.

— C— CH 3 + 3 I, + 3 OH" ► — C— CI, + 3 I" + 3 H 2

O

— C— CI, + OH" ► — C— O- + CHU

II II

O O Sari ?°kelek

Su, halkin kullanimi i§!n klorlanarak safla§tinldigmda sudaki organik safsizhklar-
dan haloform tepkimesi uzerinden kloroform iiretilir. (Bu organik safsizhklann cogu,

776 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

humik bile§ikleri gibi dogal olarak olu§urlar.) <Je§me suyunda, kloroformun bulunma-
si, kloroformun kansorejen olmasi nedeniyle, su i§leme tesisleri ve cevre yetkilileri icin
kaygi vericidir. Boylece, bir problemi ^ozen teknoloji digerini yaratmaktadir. Ancak,
suyunklorlanmasi uygulanmadan once, kolera ve dizenteri gibi salgin hastaliklardan bin-
lerce insamn oldiigiinu hattrlatmakta yarar var.

1$^

Karbonil kimyasimn iki
anahtar durumuna dikkat
ediniz: a-hidrojenin asitligi
ve nukleofilik ataga
yatkinlik

17.4 Aldol Tepkjmesj: Enolat Anyonlarinin
aldehit ve ketonlara katilmasi

Asetaldehit, seyreltik sodyum hidroksit ile oda sicakliginda (veya akinda) tepkimeye
sokuldugunda, 3-hidroksibiitanolii o!u§turan bir dimerle§me meydana gelir. 3-Hidroksi-
biitanol hem aldehit hemde alkol oldugu icin "aldol" ismi verilmi§tir ve bu genel tiir-
deki tepkimeler aldol katilmalan (veya aldol tepkimeleri) olarak bilinegelmi§tir.

O

2 CH 3 CH

%10NaOH,H n O

5°C

OH O

► CH 3 CHCH,CH

3-Hidroksibiitanal

("aldol")

(%S0)

Aldol katilmasi icin olan mekanizma, karbonil bile§iklerinin iki onemli ozelligini
gosterir: a-hidrojenlerinin asitligi ve karbonil gruplarmin niikleofilik katilmaya ugrama
egilimi.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Aldol Katilmasi

/ . Basamak

.. /^ ^ II

H— 0=" +H— CH,— C-

-H

"CH,— C-

■H

:0"
CH,=C — H

H— =

H

Enolat anyonu

Bu basamakta baz (hidroksit iyonu) aselaldehitin bir molekiilundeki a karbon atomundan
bir protunii, rezonans-kararh enolat anyonu vermek lizcre, u/.aklasfirir.

o "o- =6=- 'o-

M\ II I II

2. Basamak CH,— C— H + 7CH,— C— H *=* CH — CH— CH,— C— H

Alkoksit anyonu

t

r

CH,=C — H

Enolat anyonu daha sonra bir nukleofil olarak (bir karbonyon gibi') davranir ve ikinci
asetaldehit niolekiiliinun karbonil karbonuna atak yaparak bir alkoksit anyonu oluslurur.

17,4 Aldol Tepkimeleri: Enolat Anyonlarmin Aldehitlere ve Ketonlara Katilmasi 777

:0— H

•o-

CH ,— CH— CH,— C — H + H— O— H ► CH,— CH— CR,— C — H + : 0— H

Kuvvetli baz Aldol Zayif baz

Alknksit anyonu siindi hir sn inolckuliindcn hir proton alaiak aldolii olusturur.

1 7.4A Aldol Katilma iirununden su ayrilmasi

Eger aldol iceren bazik kan§im (onceki ornek) lsitihrsa, su ayrilmasi meydana gelir ve
2-biitenat (krotonaldehit) olu§ur, Geri kalan a-hidrojenlerin asitligi nedeniyle ve tirti-
niin, igerdigi konjuge t'kili bagi tarafindan kararh kthnmasi nedeniyle su ayrilmasi (ay-
nlan grup hidroksit iyonu olsa bile) kolayca meydana gelir.

Tepkime igin Bir Mekanizma

Aldol Katilma Uriiniinden Su Ayrilmasi

Aiken ve karbonll

rBu hidrojenler ikili baglari

asidiktir. konjugedir.

•'O' 1 o-

I*

CH — CH^CH— C— H ► CHj _ CH=CH _ c _ H + h— 0= + H— :

2-Biitenal
(krotonaldehit)

H— :

1 A *-

H

J

H

Bazi aldol tepkimelerinde, su ayrilmasi o kadar kolay ger^ekle^ir ki ilriin aldol haltnde
elde edilemez; yerine tiirevi olan enal (alken a/dehit) elde edilir. Aldol katilmasi yeri-
ne bir aldol kondensanyonu meydana gelir. Bir kondensasyon tepkimesi, molekiille-
rin, su veya alkol gibi kiigiik bir molekliliin molekiiller arasi aynlmasiyla birbirine
baglandigi bir tepkimesidir.

Katilma iiriinu

O

baz

2 RCH,CH ►

OH O

RCH,CHCHCH

R
izole edilmez

-n,o

Kondensasyon uriinii
O

RCH,CH=C— CH

R

Bir enal
I a, (i -do iniii in is aldehit)

I7.4B Sentetik Uygulamalan

Aldol tepkimesi, a-hidrojen iceren aldehitlerin genel bir tepkimesidir. Ornegin propanal
sulu sodyum hidroksit gozeltisiyle tepkimeye girerek 3-hidroksi-2-metilpentanal verir.

O OH O

OH" .

2CH 3 CH 2 CH o_ looc

Propanal

CH,CH,CHCHCH

I
CH 3

3-Hidroksi-2-meti Ipentanal
(%55-60)

778 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

Problem 17.7 > ,

(a) Propanal \CH 3 CH,CH/ bir baz ile etkilegtirildiginde olusacak aldol katilma
tepkimelerindeki turn basamaklan gosteriniz. (b) Aldol katilma iiriinunun

OH O OH O

CH,CH 2 CHCH 2 CH 2 CH degil de CH 3 CH 2 CHCHCH olmasim nasil aciklarsmiz?

CH 3
(c) Tepkime kan§imi lsitihrsa hangi Qriinlerin olusmasmi beklersiniz?

A

Aldol tepkimesi, organik sentezlerde onemlidir, ciinkii bize, iki kligCik molekiiliin ara-
Aldol tepkimesi: sentezler lannda bir karbon-karbon bagi olusturarak baglandigi bir yontem saglar. Aldol iiriinle-
icin bir ara^. rini, iki fonksiyonel grup (—OH ve — CHO) icermesi riedeniyle, sonraki ba§ka

tepkimelerde de da kullanabiliriz. Bununla ilgili bazi ornekler a§agida verilmistir.
O OH O OH

OH" NaBH,

2 RCH,CH ► RCH 7 CHCHCH ^ RCH,CHCHCH,OH

2 H,0 2 | " l

R R

Aldehit Aldol 1,3-Diol

HA

A I -H,0

O

H,/Ni LiAlH/

RCH,CH,CHCH,OH < ,' , RCH 1 CH=CCH ► RCH 1 CH=CCH,OH

\ * yuksek - -

R basms R R

Bir doymus alkol Bir it. /J-doy maim;- Allilik alkol

aldehit

I*

i,,Pd-C

O

II

RCH,CH 2 CHCH

R
Aldehit

Problem I 7.8 >- 1-Biitanoliin sentezi icin olan endiistriyel stireclerden birisi asetaldehit ile baglar.
Bu sentezin nasil devam ettirilecegini gosteriniz.

Problem 17.9 ^" Biitanalden baslayarak asagidaki her bir tiriinun 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 ff,yG-doymami§ aldehitlerin ve ketonlann karbonil grabunu temizce indirger. NaBH4 ise cogu kez
karbon-karbon ikili bagmi da indirger.

17.4 Aldol Tepkimesi: Enolat Anyonlannin Aldehitlere ve Ketonlara Katilmasi 779

Ketonlar da baz katalizli aldol katilmalanna ugrarlar fakat onlar icin denge yeglen-
mez. Bununla birlikte, tepkime, olu§an tiriinUn bazla temas etmeden uzakla§tinlmasina
imkan veren ozel bir cihaz icerisinde yapilarak bu karmas,ikligin iistesinden gelinebilir.
Uriiniin uzaklastinlmasi dengeyi saga gevirir ve binjok ketonun da ba§anli aldol katil-
masi vermesine imkan saglar. Ornegin aseton a§agidaki gibi tepkime verii.

O

OH O

2 CH 3 CCH 3 «=

OH-

=* CH,CCH,CCH 3

CH,

(%80)

I7.4C Aldol Katilmalarinin Geri Donusumlulugii

Aldol katilmasi geri donii§ebilir. Ornegin, eger asetondan elde edilen aldol katilma urii-
nii (yukardaki gibi) kuvvetli bir bazla lsitilirsa, gogunlukla (%95) aseton iceren denge
kar§imina geri doner. Bu tiir tepkimelere retro-aldol tepkimeleri denir.

Biyolojik retro-aldol tep-
kimesi glikolizde bir
anahtar basamaktir. (bkz.
Boliim 16, boliim acilisn

f OH" % ^

CH,C— CH,CCH, «==* CH,C — CH,CCH 3 :

o

o

o

H,0

H,0

CH,C + - = CH,CCH, ^=fc 2 CH,CCH,

OH" 3 3

CH,

(%5)

CH,

CH,

(%95)

I7.4D Asit-Katalizli Aldol Kondensasyonlan

Aldol kondensasyonlan asit katalizle de yapilabilir. Ornegin; asetonun hidrojen kloriir
ile etkilestirilmesi bir aldol kondensasyon Qriinii olan 4-metil-3-penten-2-onun olusu-
muna yol acar. Genel olarak, asit-katalizli aldol tepkimeleri baslangujta olu§an aldol ka-
tilma iiriinunden su ayrilmasina neden olur.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Asit-Katalizli Aldol Tepkimesi
Tepkime:

O

CH

HCl

2 H,C— C— CH 3 ► H,C— C— CH=C— CH, + H 2

4-Metil-3-penten-2-on
Mekanizma:
O'

If*.. ^11 ^ — x **> ■■

HjC— C— CH, + H— Cl:i=tH,C— C— CH 2 ~H + :CI'

■O— H

H,C— C=CH, +H— Cl =

Mekanizma etiolun asit-katalizli olusumuyla baslar.

780 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar n. Aldol Tepkimeleri

(■■O— H CH, 6— H CH,

H,C— C=CH, + C=0— H 4=* HjC-C-CH-C-O-H

CH, CH,

Daha sonra enol, diger bir aseton mulekiiluniin piotonlanims karboniline kahlir.

+ 6— H CH, p" CH,

[| I "-. II I ■■ __

HjC— C— CH,— C — O— H *=* H,C— C— CH^-C^-O— H <=^

CH, H CH, H

T 7- ■■ -

H,C— C— CH=C— CH, + H— Cl : + O— H

H

Sonunda, proton aktanmi ve su aynlmasi uriitile smim;lanir.

Problem 17.10 > Asetonun asit-katalizli aldol kondensasyonu (az once gosterildi) bir miktar da 2,6-

dimetil-2,5-heptadien-4-on olusturur. Bu iiruniln olu§umu icin bir mekanizma yazi-
niz.

Problem 17.11 >■ Asetonun sulfurik asitle isitilmasi, mesitilenin (13,5-trimetilbenzen)olusurnunayol

agar. Bu tepkime i?in bir mekanizma oneriniz.

17.5 ^apraz Aldol TEPKiMELERi

iki farkh karbonil bilesjgi ile basjayan aldol tepkimesine capraz aldol-tepkimesi de-

nir. Eger her iki reaktant da a-hidrojenler ic^riyorsa bu tepkimeler karma§ik bir iiriin-
ler kan§imi vereceginden, sulu sodyum hidroksit cozeltisi kullanilarak yapilan capraz
aldol kondensasyonun sentetik onemi 90k azdir. Omegin; eger asetaldehit ve propanal
kullanarak capraz aldol katilmasi yapsaydik, en az dort Ciriin elde ederdik.

O O OH O OH O

II II OH" I II I I'

CH,CH+CH,CH,CH ► CH,CHCH,CH + CH,,CH,CHCHCH

CH 3

3-Hidroksibittanal 3-Hidroksi-2-

1 iki asetaldehit metilpentanal

molekiiliinden I (iki propanal

molekiiliinden)

OH O OH O

I II I II

+ CH.CHCHCH + CH,CH,CHCH,CH

» I ...

CH,
J-Hidroksi-2-metilbiitanal 3-Hidroksipentanal

Bir asetaldehit molekiilii ve bir propanal molekiiliinden

17.5 (Japraz Aldol Tepkimeleri 781

Ornek Problem

Asetaldehit ve propanal arasindaki capraz aldol katilmastnda olu§an, az once verilen
dort iiruniin her birinin nasil olu§tugunu gosteriniz.

Cevap:

Sulu bazik cozeltide, baslangicta dort organik yapi vardir: Asetaldehit molekulleri,
propanal molekulleri, asetaldehitten tureyen enolat anyonlan ve propanalden tiireyen
enolat anyonlan.

Bir asetaldehit molekiiliiniin kendi enolat anyonu ile nasil tepkime vererek 3-hid-
roksibiitanal (aldol) olu§turabi!ecegini daha once gordiik (Altboliim 17.4)

\r II ^

1. Tepkime CH,CH+^ ■ CH,CH ► CH,CHCH,CH " ° H >

OH O
1 II

CH,CHCH,CH + OH-

3-Hidroksi-
biitanal

Propanalin kendi enolat anyonu ile 3-hidroksi-2-metilpentanal olusturmak ilzere

nasil tepkimeye girebildigini de daha once gormii§tuk (Problem 17.7)

o*. o o- o\ p.,

IK II I II It^OH

2. Tepkime CH,CH,CH + "CHCH — ► CH,CH,CHCHCH ►

- ^_^ | ■ - [

CH 3 CH,

Propanal Propanalin

enolati

OH O

I II

CH,CH 2 CHCHCH + OH"

CH 3
3-Hidrosi-2-
metilpentanal

Asetaldehit aynca propanalin enolati ile tepkimeye girebilir. Bu tepkime, ticiincii
liriln olan 3-hidroksi-2-metilbtitanali verir.

fa

H— OH.

o- O

I II

3. Tepkime CH,CH + CHCH — ► CH 3 CHCHCH - ^>

CH, CH,

Asetaldehit Propanalin
enolati

OH O

CHjCHCHCH + OH

CH,

3-Hidroksi-2-
metilbiitanal

782 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. AJdol Tepkimesi

IJ QfJ

CH,CH,CHCH,CH ►

Ve son olarak, propanal, asetaldehitin enolati ile tepkime verebilir. Bu tepkime de
ddrduncii uriinii aciklar.

Ofr O

P II

4. Tepkime CH 3 CH 2 Cfl+^; CH 2 CH

Propanal Asetaldehitin

enolati

OH O

I II

CH,CH,CHCH,CH + OH"

3-Hidroksipentanal

c t

£^~ I7.5A Uygulamali £apraz Aldol Tepkimeleri

NaOH gibi bir baz kulamlarak yapilan gapraz aldol tepkimeleri, reaktantlardan biri
a-hidrojen igermediginde ve buyiizden enolat anyonu olu§turamadigi igin kendi-ken-
dine kondensasyona ugrayamadiginda kullani§hdir. Diger yan tepkimeler, bu bilesen
baz icerisine konulup, daha sonra bu kan§ima a-hidrojenli bilesik yava§ca Have edile-
rek onlenebilir. Bu sartlar altinda, a-hidrojenli reaktantin deri§imi daima azdir ve bu
reaktantin cogu enolat anyonu olarak bulunur. Meydana gelen ana tepkime enolat any-
onu ile a-hidrojensiz bilegik arasindadir. Cizelge 17,1'de siralanan ornekler bu teknigi
gostermektedir. Altbolum 17.7'de capraz aldol tepkimesinin diger bir yontemmi gore-
cegiz.

Cizelge 17.1'deki ornekler, capraz aldol tepkimesinin qogu kez su aynlmasi ile be-
raber yuriidugiinii gostermektedir, Tepkime §artlannin secimiyle zaman zaman, su ay-

Cizelge 17.1 gapraz Aldol Tepkimeleri

a Hidrojensiz Bu

Reaktant Baz
icerisinde Konur

a Hidrojenli Bu

Reaktant Yava§ca

Dave Bdilir

O

O

CH, O

II
C f H 5 CH

Benzaldehit

+

- II
CH,CH,CH

Propanal

10°C

1 II

C 6 H 5 CH=C CH

2-Metil-3-fenil-2-propenal

(<*- metiisinnamaldehit)

(%68)

II
C„H ; CH

+

II
CJH 5 CH,CH

OH"

20"C

C fi H 5 CH=CCH
C,H 5

Benzaldehit

Fenilasetaldehit

2,3-Difenil-2-propenal

O

CH, O

CH, O

II
HCH

+

1 II
CH,CH— CH

seyreltik Na 3 C0 3 1
40°C

1 II
CH,— C CH

CH,OH

Formaldehit

2-MetilpropanaI

3-Hidroksi-2,2-

dimetilpropanal

(>%64)

17.5 Qdpraz Aldol Tepkimemleri 783

nlmasmin olup olmamasi yonlendirilebilir, fakat sit ayrilmasi, uzatilmis bir konjuge
sistemin olusumuna yol apyarsa ozellikle kolaydir.

Lili aldehit olarak adlandinlan. parfiimlerde kullanilan bir bile§igin sentezinin tas- *< Problem 17.12
lagi a§agidadir. Eksik yapilann tamamini yazimz.

/>-/«--Biitilbenzil alkol — — » C, ,H 14 nw _ >

PCC propanal

OH-

H,.Pd-C

C l4 H lg O — ► lili aldehit (C 14 H 20 O)

Sinnamaldehit (C 6 H 5 CH=CHCHO) sentezi ifin capraz aldol tepkimelerinin nasil •< Problem 17.13

kullanilacagmi gosteriniz. Tepkirne icin aynntili bir mekanizma yazimz.

Bazik cozeltideki formaldehitin a§insi asetaldehit ile etkilestirildiginde a§agidaki tep- -< Problem 17.14
kime olur.

O O CH 2 OH

II seyreltik Na^CO,

3 HCH 4- CHXH— ^->HOCH,— C— CHO

3 40°C - I

CH 2 OH

(%82)

Uriin olu§umunu aciklayan bir mekanizma yazimz.

^

I7.5B Claisen-Schmidt Tepkimeleri

Bile§enlerden birisi olarak keton kullanildiginda olan capraz aldol tepkimelerine Alman
kimyacilar J. G. Schmidt (1880'de tepkimeyi ke§feden) ve Ludwig Claisen (1881 ve
1889 yillan arasinda geli§tiren) amsina Claisen-Schmidt tepkimeleri adi verildi. Bu
tepkimeler sodyum hidroksit gibi bazlar kullanildiginda uygulanabilir. Ciinkii bu §art-
lar altinda ketonlar, kendi kendilerine yeterli kondensasyon yapamazlar. (Denge yeg-
lenmez: bkz. Altboliim 17.4C.)

Claisen-Schmidt tepkimelerine iki ornek as,agida verilmistir.

o o o

II II _OH- II

C 6 H 5 CH + CH3CCH3 |0QOC * C r ,H s CH = CHCCH,

4-Fenil-3-biiten-2-on
(benzalaseton)

(%70)

OO O

II II _OH- II

C fi H s CH + CH,CC,H 5 — * C„H 5 CH=CHCC,H S

l,3-Difenil-2-propen-l-on
(benzalasetofenon)

(%85)

784 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar n. Aldol Tepkimeleri

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Claisen-Schmidt Tepkimesi

LBasmak

•o-

H— O:- + H— CH 2 — C— CH, *=*

=0:

O
~ : CH 2 — C— CH, «— *CH,=C— CH,

Enolat anyonu
Bu basamakta baz (hidruksit iyonu), bir keton molekiilunun <i karbonundan bir
hidrujen kopararak rezonons-kararb bir enolat anyonu oiust urur.

+ H— O:
H

o-

:0 =

•o-

2. Basamak C.H.— C — H + ~ : CH,— C— CH, «=* C S H 5 — CH— CH 2 — C — CH,

Bir alkoksit anyonu

= 0=-

CH,=C — CH 3

Daha sonra enolat anyonu bir niikieofil olarak — bir karbanyon gibi — davranir ve aldehit
molekiilunun karbonil karbonuna atak yaparak bir alkoksit anyonu olusturur.

3. Basamak

=6

pi-

CM.— CH— CBL— C— CH, + H— O— H

= — H O"

II

CgHj— CH— CHj— C— CH 3 + " : 0— H
Alkoksit anyonu siiiidi.su molekiilunden bir proton uzaklaslinr.

4. Basamak

•o'-

er

= 0— H

1.5-

C,H S — CH^CH— C— CH, ► C S H<— CH=CH— C— CH, + H— O: + H— =

H

H

H— O

4-Fenil-3-buten-2-on
(benzalaseton)

Su ayrdtnasi konjuge iiriinii olusturur.

Yukarida verilen, Claisen-Schmidt tepkimelerinde su aynlmasi kolayca gerc,ek]esjr.
Ciinku, olusan ikili bag hem karbonil gmbu hem de benzen ha-lkasi ile konjugedir. Kon-
juge olan sistem boylece uzatilmi§tir.

A Vitamininin ticari sentezinde onemli bir basamak geranial ve aseton arasinda Cla-
isen-Schmidt tepkimesinin kullanimmi icerir.

17.5 gapraz Aldol Tepkimeleri 785

O

+ CH,CCH 3

Geranial

Psodoiyonon

(%49)

Geranial, tropik bir otsu bitkinin yagmdan elde edilen dogal bir aldehittir. ct-Hidrojeni
viniliktir ve bu yiizden asitligi onemsizdir. Dikkat edilirse, bu tepkimede de su aynlma-
si kolayca olur, giinkii su ayrilmasi konjuge sistemi uzatmi§tir.

Psodoiyonon, BF 3 ile asetik asit iyerisinde etkilestirildiginde halka kapanmasi olur < Problem I 7. 1 S
ve a ve /3-iyononlar olusur. Bu, A vitamin'nin sentezindeki bir sonraki basamakhr.

Psodoiyonon

a-Iyonon

/3-Iyonon

(a) a ve /3-iyonon olusumunu a9iklayan mekanizmalari yaziniz. (b) /3-iyonon ana iiriin-
diir. Bunu nasil aciklayabilirsiniz? (c) Hangi iyonon UV goriinur 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 ketonlarin a-hidrojenleri gibi,
nitro grubunun kuvvetli elektron gekme etkisiyle ve olusan anyonun rezonans-kararlih-
gi ile aciklanabilir.

.0 &,o ,o-

R— CHj— N.

\

= B ►R— CH— N

o-

\

R— CH=N

Cr

/

1
\

+ HB

o-

Rezonans-kararli anyon

a- Hidrojenler iceren nitroaLkanlar, aldehit ve ketonlar ile olan aldol kondensasyonlan-
m andtran baz-katalizli kondensasyonlara ugrarlar. Benzaldehitin nitrometanla konden-
sasyonu buna bir oraektir.

O

OH"

CJBLCH + CH,NO, ► C 6 H ; CH=CHNO,

Bu kondensasyon ozellikle kullanislidir, ciinkii iiriiniin nitro grubu kolayca amino gru-
buna indirgenebilir. Bu donusumii gerceklestiren tekniklerden biri hidrojen ve bir nikel

786 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

katalizor kullanir. Bu kan§im, yalmz nitro grubunu degil, ikili bagi da indirger.
C 6 H 5 CH=CHN0 2 H2 ' Nl » C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 2

Problem I 7. 1 6 >- Gerekli aldehit, keton ve nitroalkanin elinizde var oldugunu varsayarak, a§agidaki

her bir bile§igi nasd sentezleyeceginizi gosteriniz ve her tepkime 19111 aynntili bir
mekanizma yaziniz.
(a) C 5 H 5 CH=CN0 2 (b) HOCH 2 CH 2 N0 2

CH,

I7.5D Nitrillerle Kondensasyonlar

Nitrillerin a-hidrojeleri de yeterince fakat aldehit ve ketonlannkinden daha az asidiktir.

Asetonitrilin asitlik sabiti yaklasjk 10" a (p^ a = 25) tir. a-Hidrojenler iceren diger nit-

riller de karsdasUnlabilir asitlik gosterirler ve bundan dolayi bu nitriller aldol turn

kondensasyonlara ugrarlar. Benzaldehitin fenilasetonitril ile kondensasyonu buna bir 6r-

nektir.

O

Etcr _
C,H 5 CH + C 6 H 5 CH,CN EtQH » C fi H 5 CH=C— CN

C 6 H ;

Problem I 7. 1 7 >- (a) Asetonitrilin etandan 50k daha asidik olmasim aciklayan asetonitrilin anyonu

icin rezonans yapilanni yaziniz. (b) Benzaldehit ile asetonitril kondensasyonunun
mekanizmasini basamak basamak yaziniz.

17.6 Aldol Kondensasyonlariyla
Halkalanmalar

Aldol kondensasyonu, aynca, be§ ve alti iiyeli halkah (ve bazen hatta daha biiyiik hal-
kalar iceren) rnolekiillerin sentezi icin elveri§li bir yol sunar. Bu halkalanmalar, subst-
rat olarak bir ketoaldehit veya bir diketon kullamlarak bir molekiil iqi aldol
kondensasyonu ile yapilabilir.

O

CH,CCH 2 CH,CH 2 CH 2 CH

O

CH

-2S+[

y>— CCH.

(%73)

Bu tepkime, hemen hemen kesin olarak, en az iic farkli enolatm olusumunu icerir.
Bununla birlikte, molektiliin keton tarafindan olugan enolat, iiriinun olusumuna yol agan
aldehit grubuna katdir.

1 7.6 Aldol Kondensasyonlanyla Halkalanmalar 787

Tepkime ipn Bir Mekanizma

Aldol Halkalanmasi

'o'-

H— =

I

Diger enolat anyonlan

Bu enolat, molekiil ici aldol

kardensasyonu iizerinden

ana urunii verir.

0— H

= 0— H

= 0= H— O

H

P'

Alkoksit anyonu sudan
hir proton kopanr.

H

{

+ H— Q: + H— O:

.o :

Baz-destekli su aynlmasi
konjuge bagh bir iiriin verir.

H

Aldehit griibunuium katilmaya ugramasim yeglemesinin nedeni, aldehitlerin niikle- ^J©V
ofilik katilmaya kar§i genellikle daha biiyuk etkinlige sahip olmalanndan ortaya cikmis. ^y
olabilir. Ketonun karbonil karbon atomu daha az pozitiftir (ve bu yiizden niikleofillere Aldol halkalanmasinda seci-
kar§i daha az etkindir). Qunkii, elektron veren iki alkil grubu ta§ir ve aynca sterik ola- c nik, karbonil tipi ve halka
rak daha fazla engellenmisdr. biiviikliigu tarafindan etki-

lenir.

O

II

Ketoniar
niikleofillere kargi
daha az etkindir.

R

O

11

Aldehitler
niikleofillere kar§i
daha cok etkindir.

Bu tiir tepkimelerde, be§-uyeli halkalar, yedi-iiyeli halkalardan cok daha kolay olusur.

Her durumda su aynlmasinin meydana geldigmi kabul ederek, bir onceki aldol hal- < Problem 17.18
kalanmastnda olu§abilecek diger iki iiriiniin yapisini yaziniz. (Bu iiriinlerden biiisi
beg-iiyeli halka, digeri ise yedi iiyeli halkaya sahip olacaktir.)

As_agidakilerin herbhinin alkol halkalanmasiyla hazirlanmasinda hangi ba§langtc bi- "^ Problem 17.19
lesjgini kullanirdiniz?

CH,

(0

o

.CCH,

788 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar n, Aldol Tepkimeleri

Problem 17.20 ^ Hangi deneysel s,artlar, molekiiller arasi kondensasyon sirasinda molekiil ici 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 iceren bir sulu gozelti ile etkile§tirildigindeki durumdur.

O

CH

:— CH 3

Daha zayif asit
(p* = 20)

+ Na + OH" *
Daha zayif baz

o*- Na +

CH 3 — C— CH 2 5

Daha kuvvetli
baz

H 2
Daha kuvvetli asit
(pK» = 16)

Diger yandan, eger kuvvetli bir baz kullanilirsa denge daha 50k saga kayar. Keton-
lan enolatlara d6nii§tiirmede cok yararli olan kuvvetli bir baz lityum diizopropilamit-
tir, (i-C 3 H 7 ) 2 N-Li + .

O

CH 3 — C— CH 3 + (/-C 3 H 7 ) 2 N-Li 4
Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli
(pK a = 20) baz

6 "Li +

CH 3 — C— CH*
Daha zayif baz

+ (i-C 3 H 7 ) 2 NH
Daha zayif asit
(p* = 38)

Lityum diizopropilamit (LDA olarak kisaltihr), diizopropil aminin dietil eter veya
THF gibi bir gozucude coziilmesi ve bir alkillityum ile etkiles.tirilmesiyle hazirlanabilir.

^ 6- 5 +

(j'-C 3 H 7 ) 2 NH + C 4 H,Li

Daha kuvvetli asit Daha kuvvetli

(pK a = 38) baz

™+ (,-C 3 H 7 ) 2 N-Li + +

Daha zayif baz Daha zayif asit

C *H 10

(pK, = 50)

I 7.7A Enolat Anyonlarimn Yersecirnli Ohismmi

2-Metilsikloheksanon gibi simetrik olmayan bir keton iki enolat olu§turabilir. Hangi eno-
latin daha 50k olugtugu kullanilan baz ve uygulanan §artlara baglidir. Dahafazla stibs-
tittie olmu§ ikili baga sahip olan enolat termodinamik olarak daha kararh enolatir [daha
50k siibstitue olmus, alkenin daha kararh alken oldugu gibi (Altboliim7.3)]. Bu enolat,
termodinamik enolat olarak adlandinhr, dengenin olu§masina imkan veren §artlarda
ana iiriin olarak olu§ur. Bu, genellikle enolatin bir protik cozucii icerisinde nispeten za-
yif bir baz kullanilarak uretilmesi halinde olu§acak olan enolattir.

B :_

I veya'i

H_, WB

zayif baz
protik ^oziicii

Kinetik

(daha az kararh)

enolat

2-Metilsikloheksanon

Thermodinamik

(daha cok kararh)

enolat

Bu enolat. ikili bagi

daha cok substiliie

oldugu icin daha

kararhdir ve dengede

daha cok bulunan

enolattir.

17.7 Lityum Enolatlar 789

Diger yandan, daha ai substitue ikili bag iqeren enolat genellikle daha huh olu§ur,
cttnku bu enolatin ohismasi 19m uzaklastmlmasi gerekli hidrojen sterik olarak daha az
engellidir, Tepkime, kinetik (veya hiz kontrolii) olarak kontrol edildigi zaman daha 90k
olugan bu enolata kinetik enolat denir.

Kinetik olarak yeglenen enolat, lityum diizopropil amitin (LDA) kullamtniyta iyi
bir qekilde olu^turulabilir. Bu kuvvetli, sterik olarak engelli baz, ketonun daha az siibs-
titiie a-karbonundan protonu hizhca uzaklagtinr. A§agidaki ornek, 2-metilsikloheksa-
nonun bu amacla kullanildigi bir ornektir. Bu tepkime ig£a kullanilan coziicii DME olarak
kisaltilan 1,2-dimetoksietandir (CH 3 OCH 2 OCH 3 ). LDA, — CH 2 — a-karbonundan hid-
rojeni 50k daha hizh uzakla§tirrr ciinkii daha az engellenmi§tir ve orada tepkime vere-
cek iki misli hidrojen vardir.

Bu enalat daha bazli
nliisur ciinkii engelli olan

kuvvetli baz daha az

engelli protonu daha hizli

u/.aklaslinr.

n lj+-N(m:,h 7 ), ¥

DME

Kinetik enolat

17.7B Ybnlendirilmif Aldol Tepkimelerinde Lityum Enolatlar

Bir capraz aldol tepkimesi olu§turmak icin en etkin ve kullanish yollardan birisi; bir
ketondan olu§turulan lityum enolatin bir bile§en ve bir aldehit veya ketonun diger bile-
gen olarak kullammidir. Yonlendirilmis, aldol tepkimesi olarak adlandinlan bir ornek
§ekil 1 7. 1 'de gosterilmektedir.

Simetrik olmayan ketonlar, lityum diizopropilamit kullanilarak uretilmis. kinetik eno-
latlar ile ybnlendirilmif aldol tepkimelerinde kullamldiklannda yer secimlilige ula§ila-

1 ,it yum enolatlar, gapraz
aldol tepkimeleri ile
yapilan sentezler icin bir
aragtir.

Keton LDA'ya katihr.

Kuvvetli baz, ketondan

a hidrojeni uzakla§tirarak

bir enolat uretir.

Aldehit katihr ve enolat, aldehit

karbonil karbonu ile tepkimeye

girer.

CH 3 — C

CH,^H

Sekii 17.1 Bir lityum enolat
kullanilarak yapilan yonlendiril-
mis. bir aldol sentezi.

Ctt,

O

Li + -N(i-C,H 7 )„THF,
(LDA)

C— CH2

H— CCH,CH,

■78"C

3

Su Have edildiginde, lityum

alkoksit protonlanarak bir asit

baz tepkimesi meydana gelir.

CH3CCH2CHCH2CH3

O

°1
I ^

I H— OH

CH^C CH2C 0CH2C H3

OH

790 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

bilir. Bu, daha az siibstitiie olmu§ a-karbondan protonun uzaklagtmldigi enolatin olu-
sumunu saglar. A§agida bununla ilgili bir ornek verilmi§tir.

Kinetik Enolat uzerinden Aldol Tepkimesi (LDA kullanarak)
0"Li +

LDA, THF

CH,CH,CCH, 780C

o

II

CH,CH „

■♦ CH,CH,C = CH, ►

O 0"Li+

O OH

H.O

CH,CH,CCH,CHCH, ► CH,CH,CCH,CHCH,

(%75)

Bir tek capraz aldol uriiniivle

sonuclanir.

Eger aldol (Claisen- Schmidt) tepkimesi, baz olarak hidroksit iyonu kullamlarak kla-
sik yolla yapilmi§ olsaydi (Altboliim 17. 5B) onemli miktarlarda en az iki tiriin meyda-
na gelirdi. Ketonda kinetik ve termodinomik enolatin her ikisi de olugurdu ve bunlann
her biri aldehitin karbonil karbonuna katihrdi.

Kinetik ve Termodinamik Enolatlann Her Ikisi Uzerinden Bir Kan§im
Olusturan Aldol Tepkimesi (Protik §artlarda Daha ZayifBaz Kullanarak)

O

-OH

CHjCHi C CHj

protik $6zucii

O" O"

I I

*■ CH 3 CH 2 — C=CH 2 + CH 3 CH=C— CH,

Kinetik enolat

O

II
ICHjCH

o o-

II I

CH,CH,CCH 2 CHCH,

|h 2 o

O OH

II I
CH,CH 2 CCH 2 CHCH_,

Termodinamik
enolat

o

II

, r CH,CH

o

CH,CHCCH,

"I
CHCH,

I
O"

|h.o

o

II

CH,CHCCH,
CHCH 3

OH
Capraz aldol uriinlerinin bir
kansimi ile sonudanir.

17.7 Lityum Enolatlar 791

Sececeginiz ketonlar ve aldehitlerden baslayarak ve lityum enolatlar kullanarak a§a- ■< Problem 17.21
gidakilerin her biri icin yonlendirilmis aldol sentezini gosteriniz.

OH O OH

1 I 1 I

(a) HjC-^/X-CHCH, ( c ) CH,CHCCH 2 CHCH 3 CH 3

\ f CH 3

O OH OH

(b) CH,CH 2 CCH 2 CHC 6 H 5 (d) CH,CH=CHCCH 2 CHCH 3

a-Bisabolanon ve osimenon adlanndaki bilesiklerin her ikisi de yonlendirilmig al-
dol sentezi ile sentezlenmi§lerdir. Her iki sentezde de kullamlan basjangie bile§igi
(CH3) 2 C^CHCOCH3 > tiir. Siz diger uygun ba§langic bilesiklerini seciniz ve (a) a-
bisabolanon ve (b) osimenonun sentezini tasarlayiniz.

X>H H, y OH

< Problem 17.22

a-Bisabolanon

Osimenon

I7.7C Lityum Enolatlar Uzerinden Ketonlann
Dogrudan Alkillenrnesi

Lityum diizopropilamit kullamlarak yapilan lityum enolat olugumu, ketonlann yer se-
cimli bir yolla alkillenrnesi icin kuilamsli biryol saglar. Ornegin, 2-metilsikloheksanon-
dan olu§an lityum enolat (Altboliim 17.7A) metil iyodiir veya benzil bromtlrle tepkimeye
sokulursa sirasiyla, metil lenebilir veya benzillenebilir.

Lityum enolatlann alkil-
lenrnesi sentezler icin bir
aractir.

(%56)
O

(.' HX'H, Br

H,C

(-Li Br)

CH,C t H s

(%42-45)

^^

Buna benzer alkilleme tepkimelerinin onemli sinrrlamalan vardir. Tepkimelerin S N 2 tep-
kimeleri olmasi. enolat anyonlannin da kuvvetli baz olmasi nedeniyle, ka§arih alkille-
meler, yalmzca birincil alkil, birincil benzilik ve birincil aliilik hahjeniirler kullanikhgi
zaman meydana gelir. Ikincil ve uciincii] halojeniirler ile ana tepkime aynlma olur.

Basarili bir lityum enolat
alkillenmesinde anahtar,
uygun alkilleme bilesiginin
secimidir.

*

imyasi

Silil Enol Eterleri

XJmolat anyonlan, oksijen atomunda kismi negatif ytik icermeleri nedeniyle nukleofi-
lik yer degistirme tepkimelerinde sanki alkoksit anyonlan imis, 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.

^-— - Bu taraf alkoksit gibi tepkime verir.

II

CH,— C— CH,

- Bu taraf karbonyon gibi tepkime verir.

Enolat anyonunun nasil tepkime verecegi kismen, tepkime verecegi bilesige baghdir.
Klorotrialkilsilanlar, hemen hemen tamamen enolatin oksijen atomundan tepkime ver-
me egilimindedirler. Kullatulan reaktifler, klorotimetilsilan, fer-butilklorodimetilsilan
(TBDMSC1) ve ter-biitilklorodifenilsilandir (TBDPSC1).

CH 3 C-=CH, + (CH 3 ) 3 Si— CI ►

OSKCH,),

(_,ri,(^ — ■ Lri 7

+ C1"

Triinel ilsilil enol
eter

(%8S)

Sililleme adi verilen bu tepkime (bkz. Altbolum 1 1.15D), enolatin oksijen atomun yer
aldigi, silisyum atomunda bir niikleofilik yer degi|tirmedir ve trimetilsilil enol eterde
olu§an oksijen-silisyum baginin 50k kuvvetli (bir karbon-silisyum bagmdan 50k daha
kuvvetli) olmasmdan dolayi bu sekilde meydana gelir. Bu etken trimetilsilil enol eter
olusumunu yiiksek derecede eksotermik yapar ve bunun sonucu olarak da oksijen ato-
mu iizerinden olan tepkimenin aktiflesme enerjisi, a-karbon atomu iizerinden olan tep-
kimeninkinden azdir.

OSi(CH,) 3

0"Li^

DME

(CHjl,Si— CI

Kinetik enolat (%99)

Az once verilen ornek, enolat anyonunun, trimetilsilil enol etere d6nu§turulerek na-
sil "yakalandigini" gosteriyor. Bu yontem Gzellikle yararhdir cunkii trimetilsilil eter, ge-
rekli goriilltrse saflajtinlabilir ve sonra enolata geri d6nii§turiilebilir. Bu doniisttmun
gerceklestirmesinin bir yolu trimetilsilil enol eterin floriir iyonlan iceren bir aprotik 50-
zelti ile etkilestirilmesidir.

*=!
O— SUCH,),

+ (CH,),Si— F

Kinetik enolat

792

Bu tepkime floriir iyonlan vasitasiyla silisyum atomunda gercektestirilen bir niikle-
ofilik yer degistirme tepkimesidir. Floriir iyonlannin silisyum atomlanna kar§i Si — F
bagi 90k kuvvetli oldugundan a§m ilgisi vardir.

Trimetilsilil enol eteri, tekrar geriye, enolata donu§turmenin diger bir yolu da onu
metil lityum ile etkilestirmektir.

O— Si(CH,),

0"Li 4

+ CH — Li

+ (CH,),Si— CH,

Problem I7.BI

>- Sikloheksanondan tiiretilen trimetilsilil enol eterin benzaldehit ve tetrabiitilamon-
yum floriir, (C 4 H 9 ) 4 N + F" (TBAF olarak kisaltihr) ile etkilestirilmesi asagidaki iirii-
nii vermektedir. Bu tepkimede meydana gelen basamaklan gosteriniz.

O— Si(CH 3 ),

OH

O

, r „ JL (QTBAF

+ C 6 H,CH m -7;

(a)

Asagidaki bilesige (iltihap girderici bir bilesik olan ve kahve cekirdeginde -< Problem 17.23
bulunan kafestoliin E. J. Corey tarafrndan yapilan sentezinde bir ara iiriin) bir
metil grubu sokmak icin lityum enolatin yer aldigi bir tepkime yaziniz.

,0-

(b)

Dienolatlar, LDA'nin iki esdeger miktan kullamlarak /3-keto esterlerden olus-
turulabilirler. Bu dienolat, iki enolat karbonundan daha bazik olani Uzerinden
secimli olarak alkillendirilebilir. A§agidaki bilesigin bir dienolat ve uygun bir
alkil halojeniir kullamlarak yapilan sentezi icin bir tepkime yaziniz.

(CH 3 ) 3 Si

OCH,

793

794 Boliim 17 / ALdehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

17.8 o!-Selenleme: <x,/3-Doymami§ Karbonjl

BiLESiKLERiNIN SENTEZI

Lityum enolatlar, a-konumlannda C 6 H 5 Se — iceren urunler vermek iizere benzensele-
nil bromiir (C 6 H 5 SeBr) (veya C 6 H 5 SeCl) ile tepkimeye girerler.

O

IkS" .. [-HN(i-C,H,) : ]

qh^^ + upm-c^ — ^^ch, 2T

H H

Bir «- 1 it ti/t ii
selenil keton

Bu basamak,
selenyum
CnHjSe-rBr atomundabir
nukleiifilik yer

dejsislirmedir.

O

Br"+ C 6 H 5 CH

SeQHU

a-Benzenselenil ketonun hidrojen peroksit ile oda sicakhginda etkiles,tirilmesi onu
a,/3-doymami§ ketona donii§tiiriir.

O

II CH II

C 6 H 5 /C ^CH 3 1|> c 6 h/ C ""cH=CH 2 + C 6 H 5 SeOH

(Ketona gore
SeC h Hj % 84-89)

Bu s,artlar bir ikili bagm olu§turulmasi icin oldukca lhmli §artlardir (oda sicakhgi ve
bir notr gozelti) ve bu yontemin onemli olmasi igin bir nedendir.

Mekanizma ySniinden, a-benzenselenil ketonun, a,/3-doymami§ ketona d6nti§umii
iki basamak i9erLr. ilk basamak H 2 2 tarafindan yapilan yiikseltgemedir. ikinci basa-
mak ise selenyum atomuna bagh negatif yiiklii oksijen atomunun bir baz olarak davran-
digi, kendiliginden olan bir molekiil ici aynlmadir.

O O

_ H,Q, 'I H 2

CJL^CH CHl W**!*^)" Cfi H 5 /C ^CH^ > H

I 1^

C,H s Se ^ ..

C,H 5 0=

molekiil 191

aynlma

(-C„H 5 Si;OH)

o

C 6 H 5 CH= CH,

Altboliim 20.13B'deki Cope aynlmasina geldigimizde bu tur molekiil ici aynlma icin
ba§ka bir ornek buiaeagiz.

17.9 a,/?-Doymamis Aldehit ve Ketonlara Katilmalar 795

2-Metilsikloheksanon ile baglayarak ajagidaki bile§igin sentezinde a-selenlenieyi < Problem 17.24
nasi! kullanabileceginizi gosteriniz.

O

17.9 <x,/?-Doymami§ Aldehit ve
Ketonlara Katilmalar

a,/3-Doymami§ aldehitler ve ketonlar bir ntikleofilik reaktifle iki yolla tepkime verebi-
lirler, Basit bir katilma, yani nukleofilin, karbonilin ikili bagma katilmasi ile veya kon-
juge kahlmayla tepkime verebilirler. Bu iki siireg konjuge dienlerin 1,2- ve 1,4- katilma
tepkimelerini (Altboliim 13.10) hatirlatir.

:OH

Nu
= QH

'O"

I II

C + Nu ;

+ H'

"V

Basit
katilma

+ H T ,

Nu I
Enol yapisi

O'

I II

Nu /\
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
II
CH 3 CH=CHCCH 3 + CH,MgBr

OH

EL.O

(2) H,0

-> CH 3 CH=CHCCH

f

Basit
katilma
iiriinii

CH,

(%72)
+

O

II Konjuge

CHjCHCH,CCH 3 katilma iiriinii
(keto halinde)
CH,
(%20)

1h

Bu ornekte, basit katilmamn yeglendigini gdrmekteyiz, kuvvetli niikleofiller olmasi du-

rumunda genellikle bu katilma olur. Konjuge katilma ise daha zayif niikleofiller kulla- Nukleofil giiciinun konjuge

nildigi zaman tercih edilir. ve basit katilmaya etkisine

a,/3-doymamis, aldehit ve ketonun toplam melezine katkida bulunan rezonans yapi- dikkat ediniz.

796 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

lanni incelersek (A-C yapilarina bakiniz) bu tepkimeleri daha iyi anlayacak dumma ge-
liriz,

:6 = -

i a?'

I

ABC

B ve C yapilan aynlmi§ yiikler icermesine karsin meleze onemli katki yapar ciinkii, her
birinde negatif yiik elektronegatif oksijen tarafindan tasmmaktadir. B ve C yapilan ay-
nca karbonil karbonu ve f$-karbonlanmn her ikisinin de kismi pozitif yuk tcqidMarvm
gosterir. BQtun bunlar melezi asagidaki gibi gostermemiz gerektigini belirtir.

II

C. -C

Bu yapi, niikleofilik reaktifin ya karbonil karbonuna ya da /3-karbonuna atak yapacagi-
ni gosterir.

Basit aldehit ve ketonun karbonil karbonuna katilan hemen her niikleofil. bir a,(3-
doymamis karbonil bile§iginin /3-karbonuna da katilma gucune sahiptir. Daha zayif nuk-
leofiller kullanildiginda cogu durumda konjuge katilma ana tepkime yoludur, Asagidaki
hidrojen siyaniir katilmasim ele alalim.

O

O

C fi H 5 CH=CHCC 6 H 3 + CN"

CH.OH

"w CgH^CH — CH.,CC ft H<5

CN

(%95)

Tepkime i$in Bir Mekanizma

HCN'nin Konjuge Katilmasi

O-

P

C 6 H,CH=CH— CC fi H 5 ►

&~\

?2

o

QHjCH— CH=CC 6 H 5 «— ► C 6 H 5 CH— CH— CC 6 H S

CN CN

Enolat uiivoim ara iirunii

Daha soma, bu enolat ara iirunii iki yolla proton alir:

OH

C 6 H S CH— CH=CC 6 H 5 Enol yapisi

CN

f

«-

C 6 H 5 CH— CH— CC 6 H 5 —

CN

O

■♦ C 6 H 5 CH— CH 2 — CC 6 H 5 Ketoyapisi
CN

Bu tiir katilmalara diger bir brnek a§agida verilmistir:

17.9 a,/J-Doymami§ Aldehit ve Ketonlara Katilmalar 797

CH 3 O CH 3 O

CH 3 C=CHCCH 3 + CH,NH, — T* CH 3 C-CH 2 CCH 3

CH 3 NH

(%75)

: Tepkime i£in Bir Mekanizma

Bir Aminin Konjuge Katilmasi

CH, •■Of- CH, iOi- I

J r^wt ii h __>

H 3 C— C=CH— C— CH 3 ^=tH 3 C— C— CH=C— CH 3 «=t

> T+

CH,NH, |-5

H
H— O:-^

H

Niikleofil, kismi pozitif Iki ayri basuinakla, azottan bir proton

/)' karbon atomuna atak yapar. kaybedilir ve oksijen bir proton kazanir.

CH 3 :0— H CH 3 -'O'

II I II

H 3 C— C— CH=C— CH 3 Z=~* H 3 C— C— CH 2 — C— CH 3

H 3 C— N— H H,C— N— H

Enol vapisi Keto yapisi

1 7.9A Organobakir Reaktiflerinin Konjuge Katilmasi

Organobakir reaktifleri, RCu veya R 2 CuLi, a,/3-doymami§ karbonil bilesjklerine kati-
krlar ve katilma hemen hemen tamamen konjuge katilma scklinde olur.

O

(1) CH,Cu

CH 3 CH=CH-C-CH 3 ? > CH 3 CHCH,CCH 3

3 m H n i

(2) H,0

CH,

Bu ornekte de goriildiigii gibi alkil-siibstittie halkah a,/3-doymami§ keton ile lityum di-
alkilkupratlar, alkil gruplari birbirine gore trans olan bile§ikler verecek §ekilde, ba§lica,
daha az engellenmis, yoldan katihrlar,

"DNA'nin Parcalanmasi icin Kalikamisin 7/ Aktivasyonunun Kimyasi"nda (bkz. say-
fa 799) ve "Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substratinin Kimyasi"nda (Boliim 19)
biyokimyasal konjuge katilmalara ornekler gorecegiz.

798 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

17.

9B Michael Katilmalari

Enolat anyonlannin a,/3-doymamis karbonil bilesjklerine konjuge katilmalari genellik-
le Michael katilmalari olarak bilinir. (Tufts Universitesi'nde ve daha sonra Harvard Uni-
versitesinde gorev yapan Arthur Michael tarafmdan 1887'deki kesfinden sonra). Buna
bir ornek, sikloheksanonun C 6 H 5 CH=CHCOC 6 H 5 'e katilmasidir.

r h

C„H 5 CH=CH— CC„H ;

A§agidaki tepkime sirasi konjuge aldol katilmasini (Michael katilmasi) izleyen ba-
sit bir aldol kondensasyonuyla, bir halkaya baska bir halkamn nasil ilave edilebilecegi-
ni gostermektedir. Bu yontem Robinson halkalama (halka olugumu) tepkimesi olarak
bilinir (dogal bile§ikler kimyasi alamndaki ara^tirmalanndan dolayi 1947 yilinda Nobel
odiilii kazanan ingiliz kimyaci Sir Robert Robinson 'in anisina).

+ CH,=

2-Metil-l,3-siklo-
heksandion

Metil vinil
keton

Problem 17.25

>■ (a) Yukanda verilen Robinson halkalama tepkimesinin her iki doniistim
basamagi igin uygun mekanizmalar yazmiz. (b) 2-Metil-l,3-sikloheksandionun
sikloheksanondan daha kuvvetli mi yoksa daha zayif asit mi olmasini beklersiniz?
Cevabmizi aciklayimz.

Problem 17.26

>■ (a) l,3-Difenil-2-propen-l-on (Altbblum 17.5B) ve asetofenonun (b)l,3-difenil-2-
propen-1-on ve siklopentadienin baz katalizli Michael katilmasindan hangi iirtinu
elde edeceginizi umarsmiz? Her bir mekanizmada turn basamaklari gosteriniz.

*

imyasi

DNA'nin Par^alanmasi i^in Kalikamisin 7,' Aktivasyonu

HO

B,

> oliim 10'un girisjnde, kalikamisin y, 1 adli etkili bir antitumor antibiyotigi anlatmis-
tik. §imdi konjuge katilma tepkimelerini goz bniine aldigimizdan, bu muhte^em mole-
kiilu tekrar ziyaret etme zamamdii. DNA'yi parcalamak icin kalikamisinin molekiiler
makinasi. a§agidaki §emada gosterildigi gibi bir nukleofilin trisulftir baglantisina ata-
gryla harekete gecer. Ba§langicta trisiilfiirden aynlan bir grup olan sulfur anyonu, hemen
bir ruikleofil haline gelir ve koprii bas,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 bas,i karbonu
duzgiin dortyuzludur ve bisiklik yapimn bu geometrisi endiinin Bergman sikloaroma-
tiklesmesi adi verilen (Berkeley, Kaliforniya Universitesinden R. G. Bergman anisina)
bir tepkime ile 1 ,4-benzenoit diradikale dbnusjiirniinu yegler. Bir kere kalikamisin dira-
dikal olugunca, DNA iskeletinden iki hidrojen atomu sokebilir ve DNA'yi etkin diradi-
kale donu§tiirur, ve sonunda DNA'nin par^alanmasina ve hiicrenin olmesine neden olur.

CO,Me

CO,Me

DNA iskeletinden
Hidrojen kopanlmasi

DNA iskeletinde
radikaller

Sugar

O, DNA'nin cifi

— *"►" sarmalimn oksijenle
parfalanmasi

Akrolein, hidrazin ile tepkimeye girdiginde iiriin bir dihidropirazoldur:

< Problem 17.27

CH 2 =CHCHO + H,N— NH 2

^

H
Akrolein Hidrazin Bir dihidropirazol

Bu tepkimeyi acjklayan bir mekanizma oneriniz.

Michael katilmasimn daha ileri orneklerini Bdliim 19'da inceleyecegiz.

799

800 Bolilm 17 / Aidehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

Anahtar Tepkimelerin Ozeti

Aktif Hidrojen BMe§iklertnin Tepkimeleri

— c— z

H

Bir aktif
hidrojen bilesigi

Ozel Ornekler
Z (bir Elektron
Cekici Grup)

Lin/

O

II
— C— H,

O

II

— C— R,

— C=N,

o-

ve digerleri

-OH
OR

"NR,

*- — c— z

Kararli
karbanyon

(bir Elektrofilik
Reaktif)

HA

O
I

-C — H(R)

(Molekiil i£i)

C — H(R")

II
O

R— X
C,H s Se— X

\ /

c=c

' y

o

■* — c— z

I

E

tlriin

Uriin
Yapisi

"Y Raseralenme (Altbolum 17.3A)

(Eger bir steromerkez varsa)
H

C— Z

— C— Z

Halo.jenleme (Altboliim 17 JB)

,/Z

-C— H(R) ("Hi ' Cv.
I H(R)

Aldol katilmasi (veya aldol
halkalasmasi), ve su kaybi
(Altbbliimler 17.4, 17.5, ve 17.6)

C— Z

C— H(R) (-"2°'
OH

H(R»

" C — Z Alkileme (Altboliim 17.7C)
R

-c— z — — ► =c

(-C 6 H 5 StOH) \

*-6";* e Selenleme-aynlma (Altboliim 17.8)

I
C Z Michael katilmasi (Altboliim 17.9

— C—

— c— c—
o

Ek Problemler 801

Anaht-ar Terimler ve Kavramlar

a Karbon

a Hidrojenler

Keto ve enol yapdari

Enolat anyonu

Tautomerler, tautomcrlcsme

Epinierler, epimerlegme

Ilalofoi m tepkimesi

Aklol

Aldol tepkimesi (katilmalar

ve kondensasyonlar)
L'apraz aklol tepkimesi
Kinetik ve termodinamik enolat anyonlan
Lityum diizopropilamit (LDA)
Yunlendirilmis aldol tepkimesi
ikiz (ambident) niikleotiller
Sililleme

Konjuge katilma (Michael katdmasi)
Basit katiima

Altboliim 17.1

Altbdlumler 17.1, 17.5C ve 17.5D

Altbdlumler 17.1, 17.2 ve 17.3

Altbdlumler 17.1, 17.3, 17.4 ve 17.7

Altboliim 17.2

Altboliim 17.3A

Altbdlum 17.3C

Altboliim 17,4

Altbdlumler 17.4, 17.5 ve 17.6
Altbdlum 17.5
Altbdlum 17.7A
Altbdlum 17.7
Altbdlum 17.7B
Altbdlum 17.7C
Altbdlumler 11.15 ve 17.7C
Altbdlum 17.9
Altbdlum 17.9

17.28

17.29

17.30

17.31

Propanal asagida verilen her bir reaktifle etkilestirildiginde olusan tepkime
(eger olursa) liriinlerinin yapi formullerini yaziruz.

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,0*

(g) CH 3 Mgl, sonra H 3 +

(h) Ag(NH 3 ),+OH-, sonra H 3 +

(i) NH 2 OH

U) C 6 H 5 CH— P(C 6 H 5 ) 3

(k) C 6 H 5 Li, sonra H 3 0*

(1) 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 etkilestirilmesiyle olugan tepkime
iiilinlerinin (eger olursa) yapi formulleri yaziniz.

4-Metilbenzaldehit a§agidakilerin her biri ile tepkimeye girdigi zaman hangi
iiriinler olu§ur?

(a) CH,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 + (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 +

Asagidaki her bir donusiimiin nasi! saglandigini gosteriniz, gerekli olabilecek
diger reaktifleri kullanabilirsiniz.

(a) CH,COC(CH 3 ) 3

(b) C 6 H,CHO

-► C 6 H 5 CH = CHCOC(CH 3 ) 3

: 6 h 5 ch^)
o

Yildizla i§aretlenmi§ problemler "foziilmesi daha zor olan problemler"dir.

802 Boliim 17 / Aldehitler ve Ketonlar TL Aldol Tepkimeleri

(c) C 6 H 5 CHO ► C 6 H 5 CH 2 CHNH 2

CH,

O O

(d) CH 3 C(CH,) 4 CCH,

BjC CHCH 3

OH

(e) CH 3 CN — ► CH

>°o~

CH=CHCN

O

CH,OH

(f) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH ► CH 3 (CH 2 ) 3 CH=C(CH 2 ) 2 CH,

O

(g)

C6-CQO-

CH— C 6 Hj

17.32 Asagidaki tepkime Robinson halkalama tepkimesini (Altboliim 17, 9B) goste-
rir. Her bir basamagm mekanizmasini gosteriniz.

CH 3

baz

C 6 H ? COCH,CH 3 + CH 2 =CCCH, ^^-*
CH,

17.33 A, B ve C icin yapi formiillerini yaziniz.

hc=ch 1 ;;;;""■ > A tew» Hsl+ K tt f > B (WM w:inor >c (c 12 h I4 o :)

(3) NH.Cl/HX)

17.34 Krotonaldehitin 7 karbonunun hidrojen atomlan oldukca asidiktir (pK a = 20).

y fi ct

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 5 H 5 (CH=CH),CHO

(%87)

17.35 A§agidaki sentezin her bir basamagini gercekle§tirmek icin hangi reaktifleri
kullamrdimz?

(c)

Ek Probiemler 803

CH 3

O

CH,

OH

HIO,

(Altboliim 22.6D)

OH

CH,

r^P^CHo

L^X^CHO

CHO

CHO

CELCQM

17.36 (a) Infrared spektrokopisi, bir Grignard bile§iginin, bir a,/3-doymami§ ketona
katilma uruniinun basit katilma tiriinii mii ya da konjuge katilma iiriinii mii ol-
duguna karar vermek igin basit bir yontem saglar. Aciklayiniz. (Hangi pik ve-
ya pikler ara§tirilmahdir?). (b) UV spektroskopi kullanarak a§agidaki
tepkimenin hizini nasil takip edebilirsiniz?

O O

II II

(CH 3 ),C=CHCCH 3 + CHjNH, - — ► (CH 3 ),CCH,CCH 3

HrjU

CHjNH

17.37 (a) U(C 9 H 10 O) bilesjgi olumsuz iyodoform testi vermektedir. U'nun IR
spektrumu 1690 cm ~* de kuvvetli bir sogurma piki gosterir. U'nun 'H NMR
spektrumu verileri ise asagida verilmi§tir.

Uclii <5 1,2(3H)

Dortlii S 3,0 (2H)

Coklu S 7,7 (5H)
U'nun yapisini bulunuz.

<b) V bile§igi, U'nun bir izomeridir. V bile§igi olumlu iyodoform testi
veriyor. V'nin tR spektrumu 1705 crrr 1 de kuvvetli bir pik gosteriyor. V'nin
'H NMR spektrumu verileri a§agida verilmi§tir:

Birli S 2,0 (3H)

Birli 5 3,5 (2H)

goklu S 7,1 (5H)

V'nin yapisini bulunuz.

804 Boltim 17 / Aldeliitler ve Ketonlar H. Aldol Tepkimeleri

17.38

17.39

A bilesigi C 6 H 12 3 molekiil formiiliine sahiptir ve 1710 cm ' de kuvvetli tR
sogurma piki gostermektedir. A, sulu sodyum hidroksit ic,inde iyotla etkilestir-
ildiginde sari cbkelek verir. A, Tollens reaktifi ile etkilestirildiginde tepkirae
olmaz, fakat A once bir damla siilfirik asit iceren su ile etkile§tirilir sonra Tol-
lens reaktifi ile muamele edilirse deney tiipunde giimus aynasi olusur. A bile-
§iginin 'H NMR spektrumu verileri asagida verilmistir:

Birli 8 2,1

Ikili S 2,6

Birli S 3,2 (6H)

Uclii S 4,7
A' mn yapisini yaziniz.

CK-l-Dekalon tjozeltisinin bir baz ile etkilestirilmesi bir izomeriesmenin
meydana gelmesine neden olur. Sistem dengeye ula§tigi zaman, gozeltinin,
yaklasik %95 /ra«s-l-dekalon ve %5 m-dekalon icerdigi bulunmustur.
Bu izomerlesmeyi a^iklaymiz.

ci's-1-Dekalon
17.40 Wittig tepkimesi (Altbolum 16.10) aldehitlerin sentezinde kullanilabilir, ornegin.

O

'rs

CH,0— ( I ))— CCH 3 + CH 3 OCH=P(C 6 H 5 ) 3

CH,

CHjOHTT)— C= M--:'m 1

<%60)

H,o + /H,0

CHjO

o

CH,

I
CH— CH

II

(%85)

(a) CH 3 OCH=P(C 6 H 5 )3 bilesigini nasil hazirlardiniz? (b) ikinci tepkimenin
aldehiti nasil olusturdugunu bir rnekanizma ile gosteriniz.
(c) Sikloheksanondan ^~\^CHO bilesiginin hazirlanmasinda bu yontemi
nasil kullamrdiniz?

17.41 a-Hidrojeni i9ermeyen aldehitler, derisik baz ile etkilestirildiginde Cannizza-
ro tepkimesi olarak amlan bir molekiiller arasi yiikseltgenme-indirgenmeye
ugrarlar. Buna bir ornek, benzaldehitin asagidaki tepkimesidir.

2 C«H S — CHO ^> CsH s -

CH.OH + C fi H,— CO,

Ek Problemler 805

(a) Tepkime D 2 icerisinde yapilirsa, aynlan benzil alkol, karbon atomuna
bagh doteryum icermez. Uriin C 6 H 5 CH 2 OD'dir. Bu sonuc tepkime mekanizma-
si acisindan size ne ifade ediyor? (b) (CH 3 ) 2 CHCHO ve Ba(OH) 2 /H 2 kapali
bir tupte lsmhrsa tepkimede yalmz (CH 3 ) 2 CHCH 2 OH ve [(CH 3 ) 2 CHC0 2 ] 2 Ba
olusur. Aldol tepkimesinden beklenenler yerine bu iiriinJerin olu§umunu nasil
aciklarsimz?

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-
tu. Bu farkli davramsi aciklayimz.

17.43 Asagida, karaagac kabuk boceginin feromonu olan multistriatinin (bkz.
Problem 16.46) sentezi goriilmektedir. A, B, C ve D bile§iklerinin yapilanm
yazmiz.

C0 2 H LlAM * > A (C 5 H 10 O) -^* B (C, 2 H 16 3 S)

baz

RCO,H Lewis asi

C (C 10 H 18 O) — ► D (C m H ls 2 ) —

Multistriatin

17.44 Aseton 2 esdeger mol benzaldehit ile etonollti KOH varliginda tepkimeye gi-
rerse X bilegigi meydana gelir. X'in "C NMR spektrumu §ekil 17.2'de
verilmi§tir. X bilesjgi icin bir yapi oneriniz.

T-^T"

I'l'l'l

CH CH

CH

CH

ii mmm W nnnn»

C

CH

135

XJJ

130

125

cdci 3

mJvvw

TMS

n m «u iii» ii m n t n tti ■* i » IVmw w NH " »'«ii»»tn— n w i w la no li n *m

I , I , I , I . I

.l.l.l

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20

8 C (ppm)

§ekil 1 7.2 X bilesiginin geni§band proton-esle§mesiz "C NMR spektrumu (Problem 17.44).
DEPT "C NMR spektrumlardan elde edilen bilgiler piklerin iistiinde verilmektedir.

806 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar □. Aldol Tepkimeleri

*17,45 Aldol tepkimesi olmamasina kargin. aldol katilma Liriinlerinin enantiyoozgii
olugumuyla sonuclanan, Derin C. D'Amico ve Michael E. Jung (UCLA) tara-
fuidan geli§tirilen bir tepkimenin basamaklanna bir omek a§agida verilmi§tir.
Basamaklar. Horner- Wadsworth-Emmons tepkimesi (Altboliim 16. 10). Sharp-
less asimelrik epoksitleme (Altbolum 1 1.17), ve sonunda aldol tipi iirtinler ve-
ren ozel cevrilmeler icerir. Gosterilen deney §artiarinda, epoksi alkoliin
cevrilerek aldol iiriinleri olu§tunnasi icin bir mekanizma bneriniz. [Ipucu: Cev-
rilme, once epoksi alkolden bir trialkilsilil eterin ayn bir tepkimeyle hazirlan-
masi ve sonra, olu§an silil eterin bir Lewis asit katalizorii (ornegin BF 3 ) lie
etkile§tirilmesiyle de ger^eklegtirilebilir.]

TBDMSO

O

H

(I) CH,CHCO,CH 3

PO(OCH,)„ NaH

(2) DIBAL-H

TBDMSOTf

(ftr-biitildimetilsilil

triflat), 1.3 ejd.

diizopropilelilamin,

1,35 egd.,

molekuler elek,

-42"C

to-BuOOH,
Ti(0-i'-Pr) 4
D-(-)-diizopropil tartarat

O

OH

CH 3

%94

(%95 enantiyomerik

fazlalikta)

Ogrenme Grubu

PROBLEMLERi

Steroitler, dogal biles.iklerin ve ila^ bile§iklerinin 50k onemli bir sinifidir. Steroitlere
ydnlenmis. sentetik cabalar yillardir yiiriimekte ve onemli bir arastirma alam olmaya de-
vam etmektedir. R. B. Woodward (Harvard Universitesi, 1965 yili Kimya Nobel Odii-
liinii almistor) ve calis^ma arkadasjan tarafindan kolesterol ve kortizon sentezleri, steroit
sentezindeki gelis,meleri temsil eder. Woodward'un kolesterol sentezinden secilmis, tep-
kimeler agagidadir. Bu sentez, karbonil kimyasi ve daha once inceledigimiz diger tep-
kime omekleri bakimindan zengindir.

(a) 2'den 3'e geci§te olan tepkimenin tiiriinii adlandrrmiz. Her bir reaktanti, tepkimedeki
rolii bakimindan simflandiriniz.

(b) 3'ten 4'e geci§te olu§an tepkime icin bir mekanizma yaziniz. Bu tepkime hem
asit hem de bazik ortamda meydana gelebilir,

(c) 5'ten 6'ya gecis,te olan tepkime; enol eteri, hidrolizle ve su aynlmasiyla bir
enona gevirir. Bu sure? igin bir mekanizma yazimz.

(d) 7'den 8'e giden tepkime icin bir mekanizma yaziniz (anlasjlmasi icin Et0 2 CH'nin
diger yazih§ilan HC0 2 Et, etil format ve etil metanoattir). 8 yapisi nicin enol
yapisindadir? Aciklayiniz.

(e) 8'den 9 'a giden tepkimenin adi nedir? Bu tepkime i£in bir mekanizma yaziniz.
[EVK (etil vinil keton) 4-penten-3-on icin yaygin kisaltmadir.]

Ogrenme Grubu Problemleri 807

(f) 9'dan 10'a giden tepkime tiiriinun adi nedir? Bu tepkime icin bir mekanizma ya-
ziniz.

(g) Qahstigimiz 10'dan 11 ve ll'den 12'nin olusum tepkimelerini not ediniz. 12'de
hangi fork si y one 1 grup olusur?

(h) 14 ile 15/16 arasindaki tepkitnenin I. basamagi icin bir mekanizma yazmiz. Bu
basamagin ilk iiriinu bir nitril grubuna sahiptir, 15 ve 16da ise karboksilik asit.
Bbliim 18'de nitrilin karboksilik aside nasil dbnu§turiilecegmi ogrenecegiz. Nicin
15 ve 16'run bir karisimi olusmustur?

(i) 17 ile 19 arasindaki basamaklann toplamim aciklayan bir mekanizma yaziniz.

(j) 20'den 21 'in olusum tepkimesinin turunli isimlendiriniz ve bir mekanizma yazi-
niz.

(k) 24'ten 25'e geci§ arasinda hangi tepkime meydana gelir? Neden alkol karbonunda
bir konfigiirasyon karisimi ortaya cikar? Aciklayiniz.

(1) 27'den hemen once gosterilen ketonun, 27'ye donustim tepkimesi icin bir
mekanizma yaziniz. (pyr kisaltmasi bir baz olan piridin icindir.)

Me/,,,2o-

HO

Kolesterol (1)

MeO

808 Bolum 17 / Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri

HO,C

O O

(1) MeMgBr

(2) KOH

o o

17

19

/\ HIQ 4|

19

20

( NH, OAc

CO,Me

(!) NaXr,0 7
(2) CHX

21

( 1 ) Ayirma

(2) Hj/Pl

(3) CftyAcOH

CO,Me

h j y

(1) NaBH 4

(2) KOH

(3) pyr/Ac,0

H

(4) SOC1,

(5) Me,Cd

AcO

Kolesterol (1)

809

Karboksilik Asitler ve Tiirevleri.

Agil Karbonunda Nukleofilik

Katilma-Aynlma

Bir Genel Bag

Poliesterler, naylon ve bir 50k biyolojik molekiil, sentezleri sirasinda genel bir bag oki-
sumunu paylasirlar. Bu siireg acil transferi olarak adlandinlir ve karbonil grubunda nuk-
leofilik katilma ve aynlmayla bir bagin olu§umunu itjerir. Acil transfer tepkimeleri;
proteinlerin, yaglann, steroitlerin baslangic maddelerinin ve diger molekullerm biyo-
sentezlerini yaparken ve enerji ve biyosentetik ham maddeler uretmek icjn yiyecek mo-
lekiillerini parcalarken, vucudumuzda, giiniin her anrnda meydana gelmektedir. Bu
tepkime endiistride de sikca kullanilmaktadir. Bu tepkimeler sonucu her yil yaklasik 1,4
milyon ton naylon ve 1,8 milyon ton plastik ilretilmektedir. Yukandaki fotograf naylon
iplik siirecini, sol iist bastaki resim ise naylon 6,6 polimerinin bir kesitinin molektiler
grafigini gostermektedir.

810

Acil transfer tepkimelerinde yer alan turn fonksiyonel gruplar karboksilik asitlerle
iliskilidir. Bunlar; acil kloriirler, anhidrifler, esterler, amitler, tiyoesterler, karboksilik asit-
lerin kendileri ve bu boliimde inceleyecegimiz diger gruplari icerirler. Ozel konu B'de
naylon ve Mylar gibi polimerlerin sentezinde, acil transfer tepkimeierinin nasil knlla-
nildigini gorecegiz. Ozel konu D'de agil transfer tepkimeleriyle elde edilen biyolojik mo-
lekiiller ve yag asitlerinin biyosentezini de inceleyecegiz. Acil transfer tepkimelerinde
bircok fonksiyonel grup yer almasma ragmen, bunlarin elde edilmelerindeki tepkime me-
kanizmalannm genel olmasi kolay anla§ilrnalanni saglar.

18.1 GiRi|

o

Karboksil grubu — COH ( — C0 2 H veya — COOH olarak kisaltihr), kimyada ve biyo-
kimyada en 50k rastlanan fonksiyonel gruplardan biridir. Karboksilik asitlerin kendile-
ri kadar Qizelge 18.1'de verilen acil bilesikleri veya karboksilik asit tiirevleri de
onemlidir.

18.2 Adlandirma ve FjzIksel Ozelukleri

I8.2A Karboksilik Asitler

IUPAC adlandirmasmda karboksilik asitler, asitteki en uzun zincire karsjhk gelen al-
kanin adinin sonuna -oik asit son eki getirilmesiyle adiandrrilir. Karboksil karbon ato-
muna 1 numara verilir. A§agidaki brneklerde bunun nasil yapildigi gosterilmektedir.

O O

6 5 4 3 2 II

CH 3 CH 2 CHCH,CH 2 COH

CH3CH =CHCH,CH 2 COH

CH,
4-Metilheksanoik asit 4-Heksenoik asit

Bircok karboksilik asidin elde edildigi dogal kaynagma gore Latin veya Yunan ke-
limelerinden tiiretilmis, yaygm adlari vardn (Cizelge 18.2). Metanoik asit formik asit
olarak adiandrrilir (Latince: formica, kannca). Etanoik asit asetik asit olarak adlandin-
lir (Latince: asetum, sirke). BQtanoik asit bozulmu§ tereyaginin kokmasina neden olan
bir maddedir ve yaygin adi butirik asirtir. (Latince: butyrum, tereyagi). Pentanoik asit
yillik bir bitki olan valerianda (kediotu) bulundugundan valerik asit olarak adlandinlir.
Heksanoik asit kecilerin kokmasina neden olan bir maddedir ve ozel adi kaproik asittir

£izelge 18.1 Karboksilik Asit Tiirevleri

Yapisi

Adi

Yapisi

Adi

()

II

1

R NH,

O

II

R CI

II II

Acil (veya asit) kloriir
Asit anhidrit

Amit

R O R

O

II

^C\ /R'

R

R— C=N

Ester
Nitril

R NHR'

II

R NR'R"

18.1 Giris,

18.2 Adlandirma ve
Fiziksel Ozellikleri

18.3 Karboksilik
Asitlerin Sentezi

18.4 Acil Karbonunda
Ntikleofik 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

Dekar boksilasyon 11

18.12 Acil Bilesikleri kin
Kiinv iisal Denemeler

811

812

Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Cizelge 18.2 Karboksilik Asit

Suda Coziinuriiik

Yapisi

en

(g 100 mL-i H 2

Siitematik Adi

Yaygin Adi

(°C)

kn (°C)

25°C

I*.

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

<x>

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

QO

4,81

CH 3 (CH 2 ) 3 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 CO z H

Oktanoik asit

Kaprilik asit

16

239

0,07

4,89

CH,(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 ), 2 C0 2 H

Tetradekanoik asit

Miristik asit

59

20020

0,002

CH 3 (CH 2 ) 14 COjH

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

KJoroasetik asit

63

189

Iyi foziiniir

2,86

CHC1 2 C0 2 H

Dikloretanoik asit

Dikloroasetik asit

10,8

192

lyi coziiniir

1,48

CC1 3 C0 2 H

Trikloretanoik asit

Trikloroasetik asit

56,3

198

Iyi coziiniir

0.70

CH 3 CHC1C0 2 H

2-Kloroetanoikasit

a-Kloropropiyonik asit

186

^bziinur

2,83

CH 2 C1CH 2 C0 2 H

3-Kloropropanoik asit

/3-Kloropropiyonik asit

61

204

Cozuniir

3,98

C 6 H,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

p-ClC^COjH

4-Klorobenzoik asit

p-Klorobenzoik asit

242

0,009

3,98

/j-N0 2 Q,H 4 C0 2 H

4-Nitrobenzoik asit

/j-Nitrobenzoik asit

242

0,03

3,41

C0 2 H

] -Naftoik asit

a-Naftoik asit

160

300

Coziinmez

3,70

C0 2 H 2-Naftoik ask

j3-Naftoik asit

185

>300

Coziinmez

4,17

(Latince: caper, keci). Oktadekanoik asitin yaygin adi stearik asittir ve adi Yunanca bir
kelime olan stear'dan (mum yagi) gelir.

Bu ozel adlann bir cogu uzun yillardan beri bilinmektedir ve hatta bunlann bit co-
gu daha 50k uzun zaman kullamlacak gibi goriinuyor. Bundan dolayi 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 tiiretme
adlari kullamlacaktir.

Karboksilik asitler polar maddelerdir. Bu tiir molekiiller birbirleriyle ve suyla kuv-
vetli hidrojen baglan olus,tururlar, Bunun sonucunda, karboksilik asitler oldukca ylik-
sek kaynama noktasina sahiptirler ve dii§uk molektil kiitlesine sahip karboksilik asitler
suda onemli 6l<;ude cozliniirler. ilk dort karboksilik asit (Qizelge 18.8) her oranda su ile
kanjir, Karbon zinciri arttikca sudaki coziinuriiik azahr.

I8.2B Karboksilik Asit Tuzlan

Karboksilik asit tuzlan her iki adlandirma sisteminde de (yaygin ve sistematik adlan-
dirma) asit kelimesinin sonundaki -ik asit eki kaldirtltp -at eki getirilerek adlandinhr.
Boylece CH 3 C0 2 Na, sodyum asetat veya sodyum etanoattn.

1 8.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 813

Bir9ok karboksilik asitin sodyum ve potasyum tuzlan su icerisinde hemen 95zuniir.
Bu durum karboksilik asitlerin uzun zincirli olmalarinda da gegerlidir. Uzun zincirli kar-
boksilik asitlerin sodyum ve potasyum tuzlan sabunlann temel bile§enleridir (bkz.
Altboliim 23.2C).

As.agidaki her bir maddenin adim IUPAC sistematik adlandirmasina gore yaziniz: < Problem 18.1

(a) CH 3 CH,CHCO,H (d) C 6 H 5 CH 2 CH 2 CH 2 CH,C0 2 H

(e) CH 3 CH=CCH 2 C0 2 H

CH,

(b) CH 3 CH=CHCH 2 CO,H

(c) BrCH,CH 2 CH,CO z Na

CH,

Bir deneyde asetik asitin buhar fazindaki (kaynama noktasmin hemen ustiinde) mo- <
lekul kiitlesinin yakla§ik olarak 120 oldugu bulunmu§tur. Bu deneysel degerle yak-
lagik 60 olan genjek deger arasindaki farklihgi aciklayimz,

Problem 18.2

I8.2C Karboksilik Asitlerin Asitlikleri

Substitiie olmamis, karboksilik asitlerin ^ogunun K u degerleri (Cizelge 18.2 de goriildii-
gu gibi) 10"" 4 - 10" 5 (pK a = 4-5) arasindadir. Suyun pAT a 'si yakla§ik 16, H 2 C0 3 'iin ise
pKa'si yakla§rk 7'dir. Bu bagil asitlikler karboksilik asitlerin, sodyum hidroksit ve sod-
yum bikarbonatin sulu cozeltileriyle kolayca tepkimeye girerek coziiniir sodyum tuzla-
nni olusmracagmi belirtir. Boylece cozunurluk denemelerini kullanabiliriz ve suda
cozunmeyen fenollerden (Bolum 21) ve alkollerden suda coziinmeyen karboksilik asit-
leri ayirabiliriz. Suda goziinmeyen karboksilik asitler sulu sodyum hidroksit veya sulu
sodyum bikarbonat iferisinde 96ziinurler,

O O

^

COH + NaOH

-o^

CO"Na+

Benzoik asit
(suda gdziinmez)
Daha kuvvetli asit

Daha

kuvvetli
baz

Sodyum benzoat
(suda coziiniir)
Doha zaytf baz

COH + NaHCO,

H,0

QA

CO"Na + +

H,0

Daha

zayif
asit

CQ 2 t + H,Q ;

(suda £bzunmez)
Daha kuvvetli asit

H 2 C0 3

Daha zaytf asit

Daha (suda cnziinin- 1

kuvvetli baz Daha zayif baz

Suda fozunmeyen fenoller (Altbdliim 21.5) sulu sodyum hidroksit icerisinde coziinur-
ler (bazi nitrofenoller hari^) fakat sulu sodyum bikorbonat iferisinde 96ziinmezler. Su-
da fozunmeyen alkoller sulu sodyum hidroksit veya sodyum bikarbonat 96zeltilerinde
coziinmezler.

Cizelge 18.2'deg6riildiigu gibi elektron 9eken gruplart bulunan karboksilik asitler,
substitiie olmamis, asitlerden daha kuvvetlidirler. Ornegin kloroasetik asitlerin asitlik si-
rasi kuvvetliden zayifa dogru a§agida verilmi§tir:

H H

cKc-

t
CI

pK s 0,70

CO^H > Cl^C-

C0 2 H > CI^C— C0 2 H > H— C— CO,H

H

1,48

H
2,86

H
4,76

Cdziiruiiiuk denetneleri,
bilinmejen bilesiklerin
siniflandirilmasinda hizh
ve yararli bir yoldur.

814 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri

Altboliim 3.5B ve 3.7B'de gordiigumiiz gibi, elektron gekici gruplann bu asitlik kuv-
vetlendirici etkileri, indiiktif etkilerinin ve entropi etkilerinin birle§mesinden kaynakla-
nir, Indiiktif etki, kovalent baglarda ileriye dogru etkili §ekilde iletilemediginden asitlik
kuvveti. elektron ceken grup ve karboksil grubu arasindaki mesafe azaldik9a artar. A§a-
gidaki klorobutanoik asitlerin en kuvvetlisi 2-klorobiitanoik asittir.

o o o

II II II

CH 3 — CH 2 — CH— C— OH CH 3 — CH— CH 2 — C— OH CH,— CH 2 — CH 2 — C— OH

CI CI CI

2-Klorobiitanoik asit 3-Klorobiitanoik asit 4-Klorobiitanoik asit

ipK a = 2JSS) lp/C„ = 4.05) (pA' o = 4,50)

Problem 18.3 >• A§agidaki her bir asit giftinden hangisi daha kuvvetlidir?

(a) CH 3 C0 2 H veya CH 2 FC0 2 H

(b) CH 2 FC0 2 H veya CH 2 C 1 C0 2 H

(c) CH,C1C0,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 3 CH,CHFC0 2 H veya CH,CHFCH 2 C0 2 H

(f) (CH 3 ) 3 N^(T^C0 2 H veya Ott-CQ.H

(g) CF 3 VQVc0 2 H veya CBj-ZQ

CO,H

I 8.2D Dikarboksilik Asitler

Dikarboksilik asitler IUPAC sistemine gore alkandioik asitler olarak adlandinlirlar. Bir-
cok basit dikarboksilik asidin yaygin isimleri vardir {Cizelge 18.3) ve genellikle bu ad-
lan kullandir.

Problem 18.4 ► Asagidaki gercekler 19m bir aciklama getiriniz. (a) Dikarboksilik asitlerin hepsinin
p/iTj degerleri ayni sayida karbon atotnu iceren monokarboksilik asitlerin $K a deger-
lerinden daha kuciiktur. (b) H0 2 C(CH2)„C0 2 H tiirii dikarboksilik asitlerini pit", ve
pK 2 degerleri arasindaki fark n arttikca azalir.

I8.2E Esterler

Esterlerin adi alkollerin (U son ekli) ve asitlerin (-at veya -oat son ekli) isimlerinden tii-
retilir. Bu adlandirmada ismin alkolden tiiretilen kismi once gelir.

O O CH, O

II II I • II

CH,C— QCH,CH, CH 3 CH,C— OC— CH, CH 3 COCH=CH,

CH,
Etil asetat veya ter-ButU propanoat Vinil asetat veya

etil etanoal etenil etanoat

18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 815

£izeige 18.3 Dikarboksilik Asitler

Yapisi

Yaygin Adi

en (°C)

(25°C'da)

I

HO,C— C0 2 H
HO,CCH 2 C0 2 H
H0 2 C(CH 2 ) 2 CO,H
H0 2 C(CH 2 ) 3 C0 2 H
HO,C(CH,) 4 C0 2 H
cis-H0 2 C— CH=CH— C0 2 H
trans-EOfi— CH=CH— C0 2 H
,CO,H

Oksalik asit

l89boz.

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

CO,H

tzoftalik asit

345-348

3,5

4,6

CO : H

Teret'talik asit

Sublimlesjr

3,5

4.8

O

II II II

COCH, CH,CH,OCCH 2 COCH,CH,

Metil p-kloni benzuat Dietil malonat

Esterler polar maddelerdir, fakat. oksijen atomlanna bagli hidrojenleri olmadigi ic/in
kendi molekiilleri arasinda hidrojen bagi olusturamazlar. Bunun sonticu olarak esterle-
rin kaynatna noktalan ayni molekiil ktitleli asitler ve alkollere gore daha du§iiktiir. Es-
terlerin kaynama noktalari ((pizelge 18.4) aym molekiil ktitleli aldehitlerin ve ketonlann
kaynama noktalari kadardir.

Molekiil kiitlesi diisiik olan asitlerde oldtigu gibi, esterler giizel kokuludurlar. Bu koku-
lan, bazi meyvelerin kokusuna benzer ve sentetik c,e§ni maddesi iiretimi iq'm kullamlirlar.

O

II II

CH,COCH,CH 2 CHCH, CH,CH,CH,CH,C— OCH,CH 2 CHCH,

CH, CH,

izupentil asetat izopentil pentanoat

(sentetik muz kokusunda kullamlir) (sentetik elma kokusunda kiilkimlir

816 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Cizelge 1 3.4 Karboksilik Esterler

en

kn

Suda cozunurluk

Adi

Yapisi

fC)

(°C)

(g lOOmL-1, 20°C)

Metil format

HC0 2 CH 3

-99

t 31,5

Cok cozuniir

Etil format

HC0 2 CH 2 CH 3

-79

54

(^Szunilr

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

Btitil asetat

CH 3 CO,CH 2 (CH 2 ) 2 CH 3

-74

125

1,0(22°C)

Etil propanoat

CH 3 CH,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,

-91

145

0,22

Etil heksanoat

CH 3 (CH 2 ) 4 C0 2 CH 2 CH 3

-68

168

0,063

Metil benzoat

QH 5 C0 2 CH 3

-12

199

0,15

Etil benzoat

C 6 H 3 C0 2 CH 2 CH 3

-35

213

0,08

Fenil asetat

CH 3 C0 2 C 6 H 5

196

Az coziiniir

Metil salisilat

o-HOC 6 H 4 C0 2 CH,

-9

223

0,74 <30°C)

I8.2F Karboksilik Anhidritler

Bircok anhidrit, karboksilik asitlerin sonundaki asit kelimesinin diistiriilup anhidrit ke-

limesinin eklenmesiyle adlandirdir.

.0

H.C-C

H ' C ~ C \

o

Asetik anhidrit

(etanoik anhidrit)

en -73°C

O

H 7 C— C

P

r

H,C— C

\

o

Siiksinik anhidrit
en 12FC

o

\
/

o

c
c

II

o

Ftalik anhidrit
en 131°C

HC

II

O

-C

"C

II

o

\

/

a

Maleik anhidrit

en 53°C

I8.2G A51I Klorurler

Acil kloriirlere asit klorurler de denir. Asit isminin sonundaki -ik asit kelimesinin dil-
siiriiliip -il kloriir kelimesinin eklenmesiyle adlandinlular. Ornegin;

O

CH 3 C— CI

Asetil kloriir

(etanoil kloriir)

en -112°C; kn 51°C

O

CH,CH 2 C— CI

Propanoil kloriir

en -94°C; kn 80°C

O

C 6 H 5 C-

-Cl

Benzoil kloriir
en -1°C; kn 197°C

Acil klorurler ve karboksilik anhidritler, karsila§tinlabilir molekiil ktitleli esterlerle
ayni aralikta kaynama noktasina sahiptirler.

I8.2H Amitler

Azot atomu iizerinde substttue gruplar bulundurmayan amitler, asidin yaygin isminin
sonundaki -ik asit (veya sistematik adindaki -oik asit) son ekinin du§iiriilerek amit

18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 817

kelimesinin eklenmesiyle adlandmhrlar. Amitlerin azot atomu iizerindeki alkil grupla-
n, siibstitiient olarak adlandinlir ve substitiient adina -N veya N.N-, on eki Have edilir.
Ornegin;

O

O
CH 3 C— NH 2

Asetamit

(etanamit)

en 82°C; kn 221°C

/

CH,

CH,C— N
\
CH,

JV^-Dimetiiasetamit
en -20°C; kn 166°C

O

/

C 6 H 5

O
II
CHjC— NHC,H<

A-I'lilasetamit
kn 205°C

o

CH,C— N,

CHjCHnCH,

A'-Feni!-A r -propilasetamit
en 49°C; 712 torr'da, kn 266°C,

C— NH-,

Benzamit
en 130°C; kn 290°C

Azot atomu iizerinde bir siibstitiienti olan (veya oimayan) amit molekiiUeri birbirle-
riyle kuvvetli hidrojen baglan yapabilirler ve bunun sonucu olarak bu tilr amitler yiik-
sek erime ve kaynama noktalanna sahiptirler. /V 7 /V-disubstitue amit molekiiUeri ise
birbirleriyle kuvvetli hidrojen baglan olu§turmazlar; bu nedenle daha dti§uk erime ve
kaynama noktalanna sahiptirler.

R' O

R— C

f
\

= "-H— N— C— R

NH

R'

Amit molekiiUeri
arasindaki hidrojen bagi

18.21 Nitriller

Karboksilik asitler nitrillere ve nitriller de karboksilik asitlere doniistiirebilirler. IUPAC
adlandirmasinda, halkali oimayan nitriller, kar§ihk gelen hidrokarbon isminin sonuna
-nitril son eki getirilerek adlandinlirlar. — C=N grubunun karbon atomuna 1 numara
verilir. Diger fonksiyonel gruplan da i^eren ek ornekler Altboliim 2. 12'de verilmi§tir.
CH,CN icin asetonitril, CH 2 =CHCN ifin akrilonitril adlan kabul edilen yaygm adlar-
dir.

2 1 12 1

CH,=CH— C=N:

CH 3 — C=N:

Etannitril

(asetonitril)

Fropennitril

(akrilonitril)

Asagidakilerin yapi formullerini yazmiz.

(a) Metil propanoat (f) Dimetil ftalat

(b) Etil p-nitrobenzoat (g) Dipropil maleat

(c) Dimetil malonat (h) W,A/-Dimetilformamit

(d) JN/.W-Dimetilbenzamit (i) 2-Bromopropanoil bromiir

(e) Pentannitril (j) Dietil.siiksinat

< Problem 18.5

818 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Infrared Spektroskopisi,
acil bilesiklerinin yapilari-
nih ayduilatilitiasihda
oldukga yararli bir
yontemdir.

I8.2J A^il Bilefiklerinin Spektroskopik Ozellikleri

IR Spektruinii infrared spektroskopisi karboksilik asit ve tiirevlerinin tanrnmasinda
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. C.izelge 18.5'te bircok acil bile§igi icin bu piklerin yerleri veril-
tni§tir. Konjugasyonun C=0 sogurmasmin yerini daha diisjik frekansa kaydirdigina
dikkat ediniz.

Karboksilik asitlerin hidroksil gruplan 2500-3100 cm "de O — H gerilme titre-
sjmlerinden ileri gelen geni§ bir pik vernier. Amitlerin N — H gerilme bandlanmn
sogurmasi ise 3140-3500 cm -1 arasindadir.

£izelge 18.5 Acil Bilegiklerinin Karbonil Gerilme Sogurmalan
Bilegik Turn

Firekans Arahgi (cm 1 )

Karboksilik Asitler
R— CO,H

CO,H

\ / 2
C=C

/ \

ArC0 2 H

Asit Anhidritler

O O

1700-L725

1690-1715

1680-1700

C \„/ Cv v.

R O

O

O

1800-1850 ve 1740-1790

Ar O

/ C \.

At

1780-1860 ve 1730-1780

Acil Kloriirler
O

O

R CI At CI

Esterler

O

II

R OR'

O

1780-1850

1735-1750

Ar OR'

Amitler

O O

O

1715-1730

RCNH,, RCNHR, ve RCNR,

Karboksilat Anyonlan
RC0 2 -

Nitriller

N— C=N

1630-1690

1550-1630

Yakla§ik 2250

18.2 Adlandimna ve Fiziksel Ozellikleri 819

2000 1800 1600
Dalgasayisi (cm" 1 )

§ekil I 8. 1 Propanoik asitin infrared spektrumu.

600

§ekil 18.1'de propanoik asitin kisa notlar ilave edilmis, bir spektrumu gbriilmekte-
dir. Nitriller, karbon-azot iiclii bagirun gerilmesinden kaynaklanan, kendilerine ozgii ve
giddetli bir infrared sogurmasi yaparlar.

!H NMR Spektrumu Karboksilik asitlerin asidik protonlan oldukca perdelenmemistir
ve dtisiik alanda, S 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 gostennektedir. Beklendigi gibi metil grubu yanlmamistir ve
etil grubu normal yanlmalan vermektedir (dbrtlii ve iiclii).

ch 3 — CH-,— c— OCH,
(a) {!>) (c)

2,4 2,2

1.2 1,0

M

r

J

(*>

(a)

TMS

8 7 6 5 4 3 2 1

Sj, (ppm)

§ekil I 8.2 Metil propanoatut 300 MHz 'H NMR spektrumu. Piklerin genisletilmis sekille-
ri kaydirilmif olarak ayrica gosterilmistir.

820 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

1J C NMR Spektminu Karboksilik asitlerin ve tiirevlerinin karbonil karbonu diisttk alan-
da , S 160 - 180 arahginda gozlenir (a§agidaki omeklere bakimz). Nitril karbonlari 90k
fazla dii§uk alana kaymazlar ve 5 1 15 - 120 arahginda sogurma yaparlar. Bununla be-
raber, karboksilik asit tiirevlerinin diis.uk alana kaymalan aldehit ve ketonlarinki (5 180
- 220) kadar 50k degildir.

OO OO

Iir / / // //

H 3 C— C H,C— C H,C— C H,C— C H 3 C— l=N

\ \ \ \

OH OCH 2 CH 3 CI NH 2

5 177.2 5 170,7 5170,3 5172,6 *5 1 17,4

Karbonil veya nitril karbon atomu igin l3 C NMR kimyasal kayma degerleri

Karboksilik asitler ve tiirevlerindeki alkil gruplannin karbon atomlannin "C kimya-
sal kayma degerleri oldukca yukan alandadir. Pentanoik asitin her bir karbonunun kim-
yasal kayma degeri a§agida verilmistir.

,_. _, _ _/°

H^C t.,ri2 ^H.2 ^rij (_•

OH
513,5 22.0 27,0 34,1 179,7
U C NMR kimyasal kayma degerleri

18.3 Karboksilik AsiTLERiN Sentezj

Karboksilik asitlerin hazirlanmasinda kullanilan bircok yontem daha once anlatilmi§ti.

1. Alkenlerin yiikseltgenmesiyle. Altboliim 8.11'de gordiigiimiiz gibi, alkenler, sicak
bazik KMn0 4 ile karboksilik asitlere yiikseltgenebilirler.

, (1) K.VInO, OH" , ,

RCH=CHR ► RCO,H + R CO,H

(2) HjO*

Bundan ba§ka, alkenler, azonlama ile karboksilik asitleri vermek iizere yiikseltge-
nebilirler (Altboliim 8.1 1 A).

RCH=CHR' p) h!o^ rco ^ h + R 'CO,H

2. Aldehit ve birincii alkollerin yiikseltgenmesiyle. Aldehitler ilimli yiikseltgeyici
reaktiflerle, rjrnegin Ag(NH 3 ) 2 'OH" (Altboliim 16.12) ile yukseltgenerek karboksi-
lik asitleri verebilirler. Birincii alkoller aynca KMn0 4 ile yiikseltgenebilirler.

R- CHO g)A^v^A K ,NH,,/Qii- RC0J1

RCHOH (1)KMnQ " OH ' > RCO.H

1S1

(2) H,0 +

18.3 Karboksilik Asitlerin Sentezi 821

3. Alkilbenzenlerin yiikseltgenrnesiyle. Dogrudan benzen halkasina bagh biiincil ve
ikincil alkil gruplan (fakat 3° gruplar degil) KMn0 4 ile bir — C0 2 H grubuna
yiikseltgenirler (Altboliim 15.13C).

/■"■"-"X (1) KMnO., OH" JY\\ „„„

<uh& — ^ — ► <yh c °^ H

1 * fi\ u r\+ ^ '■

(2) H,0 +

4. Metil ketonlann yukseitgenmesiyle. Metil ketonlar haloform tepkirnesi sonucu kar-
boksilik asitlere donustiiriilebilirler (Altboliim 17.3C).

O O

(1) XJNaOH II

/C x - — = ► /C^ +CHX,

Ar CH, (2)H '° At OH

5. Siyanohidrin ve diger nitrillerin hidroliziyle. Altboliim 16.9'da aldehit ve keton-
lann siyanohidrinlere donugturiilebilecegini gordiik; bunlar a-hidroksi asitlere
hidrolizlenebilirler. — CN grubu, hidroliz sonucu bir — C0 2 H grubuna cevrilir.
Nitril hidrolizinin mekanizmasi Altboliim 18.8H'de aciklanmi§tir.

R \ V / 0H ? H

C=0 + HCN<=t C. -^>R— C-CO,H

R' R' CN R '

Nitriller ayni zamanda alkil halojeniirlerin sodyum siyaniir ile nukleofilik yer
degistirme tepkirnesi sonucu elde edilebilirler. Nitrillerin hidrolizi sonucu, cikis
maddesi olarak secilen alkil halojeniirden bir karbon atomu daha uzun zincirli kar-
boksilik asitler elde edilir.

Genel Tepkime

R— CH 2 X + CN- -► RCH 2 CN ~^j* RCH 2 CO,H + NH/

IS1

~^+ RCH 2 CO," + NH 3

181

Ozel Ornekler

HOCH 2 CH 2 Cl^-*HOCH 2 CH 2 CN ™ °",I H: ° » HOCH 2 CH 2 CO ; H

3-Hidroksi- (*7S-80) 3-Hidroksipropanoik
propannitril asit

BrCH 2 CH 2 CH,Br ^iH) * NCCH 2 CH 2 CH 2 CN (% p° 8S) > HO,CCH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H

Pentandinitril Glutarik asit

Bu sentetik yontem, genelde birincil alkil halojeniirlerin kullanimi ile sinirlidir.
Siyaniir iyonu oldukca kuwetli bazdrr ve ikincil ve ticuncul alkil halojeniirlerin
kullammi, ba§hca, bir nitril (yer degistirme uzerinden) yerine alken olusumuna yol
acar. Aril halojeniirler (orto ve para nitro gruplanna sahip olanlar haric) sodyum si-
yaniir ile tepkime vermezler.

822 BSliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

6. Grignard reaktiflerinin karhnnlanmasiv la. Grignard reaktifleri karbondioksit ile
tepkimeye girerek magnezyum karboksilatlan verir. Bunlann asitlendirilmeleri
sonucu karboksilik asitler olusur.

veya

R— X + Mg ^^RMgX-^-*- RCOJVIgX ^* RCO,H

CO H (Y*

Ar— Br + Mg -j^j> ArMgBr — ^+- ArCO : MgBr — ^— ► ArCO.H

Karboksilik asitlerin bu sentezi; birincil, ikincil, iiciincul, alkil, benzil ve acil halo-
jeniirlere, Grignard tepkimesine girebilecek diger gruplar olmadigi zaman uygula-
nabilir (bkz. Altbolum 12. 8B).

CH 3 CH 3 CH 3

CH 3 — C— CI -^L» CH,CMgCl (l)U>i » CH,CCO,H

Et 2 < 2 > H <° I

CH 3 CH 3 CH 3

to-Biitil kloriir 2,2-Dimetilprupanoik asit

(toplam %79-%80)

Mg (1) CO,

CH,CH 2 CH,CH,C1 -^+ CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 MgCl &n ^ * CH,CH 2 CH,CH 2 CO,H

Biitil kloriir Pentanoik asit

(% 80 toplam J

C^^€H b '^<O kco ' h

Ben/oik asit

(%85)

Problem 18.6 >■ Asagidaki her bir madde benzoik asite nasi! donu§turtilebilir? Gosteriniz.

(a) Etilbenzen (c) Asetofenon (e) Benzil alkol

(b) Bromobenzen fd) Fenileten (stiren) (f) Benzaldehit

Problem 18.7 >■ A§agidaki her bir karboksilik asidin Grignard sentezi ilzerinden nasil elde edilebi-
lecegini gosteriniz.

(a) Fenilasetik asit (c) 3-Biitenoik asit (e) Heksanoik asit

(b) 2,2-Dimetilpentanoik asit (d) 4-Metilbenzoik asit

Problem 18.8 >■ (a) Problem 18. 7'deki karboksilik asitlerden hangisi nitril sentezi yardimiylahazir-
lanabilir? (b) HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Brden HOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C0 2 H elde etmek i ? in
Grignard veya nitril sentez yontemlerinden hangisini se9ersiniz? Nicin?

18.4 AgiL Karbonunda Nukleofilik
Katilma-Ayrilma

Boliim 17'de karbonil bilesiklerini anlatirken aldehit ve ketonlann kendilerine ozgii tep-
kimelerinin karbon-oksijen ikLli bagina nukleofilik katilma tepkitneleri oldugunu
gormiistiik.

18.4 Acil Karbonunda Nlikleofilik Katilma-Ayruma 823

R '\ V pi . |

x=o: + Nu=-

R

Aldehit
veya keton

1

Nu ^ p, Nu

\ ■• I H — Nu \

C— 0:-<=* C— O— H+Nu=-

R'7 R'7 "

R R

Niikleofilik kalilma

Bu boliimde karboksilik asitler ve tiirevlerini dgrenecegiz. Bu bilesiklerin genel tep-
kimeleri niikleofilik katilma -ayrilma mekanizmasiyla acil (karbonil) karbonu iizerin-
de olur. Karboksilik asitler icin asagida verilen tepkime mekanizmasiyla sikca
karsilasacagiz,

Tepkime igin Bit- Mekanizma

Niikleofilik Katilma-Ayrilmayla Olu|un Acil Transfer!

H

R ""v Vpi . |

Pi .
C=0. + ^Nu— H

Bir acjl l>ik-sigi

Nu +
\ -

c— o=-

L

Nu

1
Niikleofilik katilma

Nu

\

-*■ c=o: + HL

R

Diger bir
acjl bilesigi

Avrilina

Canli organizmaiarda bu tiir birc.ok tepkime gerceklesir ve biyokimyacilar bunlari
acil transfer tepkimeleri olarak adlandinrlar. Ozel konu D'de agrklanan asetil-koen-
zim A cogu zaman biyokimyasal acil transfer reaktifi gibi davramr.

Acil bilesikleri ile nukleofillerin (yer degistirme) tepkimesi sonucu olusan urunler
aldehit ve ketonlann (katilma) verdigi iiriinlerden farkhdir; bu iki tepkime genel bir ozel-
lige sahiptir. Her iki tepkimenin bapangic basamagi karbonil karbonuna niikleofilik ka-
tilmayi icerir. Her iki grup bile§ikte de ilk atagin olusumunu kolaylastn'an etkiler aynidir.
Bu etkiler, karbonil karbon atomuntin sterik bakimdan etkiye 50k acik olmasi ve kar-
bon-oksijen ikili baginda oksijen atomunun elektron cifti banndirmaya yatkm olusudur.

Baslangicta olusan niikleofilik ataktan sonra bu iki tepkimede farkhhk gozlenir.
Genellikle aldehit ve ketonlara katilma sonucu olusan diizgiin dortyiizlii ara iiriine bir
proton katilarak kararh katilma uriinii olusur. Buna ragmen acjl bilesiklerinden olusan
ara iiriinden daima bir aynlan grup aynlir. Bu ayrilma sonucunda karbon-oksijen ikili
bagi yeniden olu§arak yeni bir iiriin meydana gelir ve bu iiriin yer degipirme Qriiniidiir.
Boylece ac.il yer degistirme tepkimeleri, niikleofilik katilma-aynlma mekanizmasi
iizerinden gercekle§ir.

Acil bilesikleri beklendigi gibi yer degistirme tepkimesi verirler, ciinkii hepsi de kar-
bonil karbonuna bagh veya yeterli derecede ayrilma kolayligi olan (veya protonlanarak
iyi aynlan gruplara doniisen) gruplara sahiptir. Ornegin; acil kloriirler genellikle kloriir
iyonu kaybederek tepkime verirler. Kloriir iyonu cok zayif bazdir bu nedenle 90k iyi ay-
nlan bir gruptur. Bir acil kloriiniin suyla tepkimesi ornek olarak verilebilir.

1^

Bu boliimde birrok tepki-
me olinasina ragmen a$il
tranferinin genel mekaniz-
masini aklimzda tutarsa-
niz bu tepkimelerdeki
mekanizmalarin ortak
yanlarmi gorebileceksiniz.

824 Bolum 1 8 / Karboksilik Asitler ve Turevteri

Ozel Ornek

9-

R-C</+:0-H.F

\</ +

R— C O— H

H

Kloriir iyonunun
ayrilmasi

O:

/

R— C +-CV

V

H,0 : |

.0=

R~C

+ H 3
.6— H

Bir asit anhidriti genellikle bir karboksilat anyonu veya bir karboksilik asit molekii-
lu (her ikisi de zayif baz ve iyi aynlan gruplardir) kaybederek tepkime verir. Asit an-
hidritlerinin hidroliz mekanizmalanru Altbolum 18.6B'de ele alacagiz.

Daha sonra goriilecegi gibi esterler, bir alkol molekiilii kaybederek nukleofilik ka-
tilma-aynlma tepkimesi verirler (Altbolum 18.7B). Asitler bir su molekiilii kaybederek
(Altbolum 18. 7A) ve amitler bir amonyak veya amin molekiilii kaybederek tepkimeye
girerler (Altbolum 18.8F). Bu tiir tepkimelerden aynlan biitiin molekiiller zayif bazlar-
dir ve yeterli derecede iyi aynlan gruplardir,

Aldehit ve ketonlarm nukleofilik katilma-aynlma tepkimelerinde olusan diizgiin dort-
yiizlii ara iiriinden hidriir (Hr) iyonunun veya alkaniir iyonunun (R:~) atilmasi gereke-
cektir. Her iki iyon da oldukga kuvvetli bazdir ve her ikisi de bu yuzden g ok zayif aynlan
gruptur.

R-

-C— Nu -X+ R-

= 6

'o-

+

Nu

R— C— Nu -X> R— C

'0 =

Q

\

Nu

Hidriir

iyonu

R -
Alkaniir
iyonu _

Bu tepkimeler cok
nadir oiur.

[Haloform tepkimesi (Altbbliim 17.3C) alkaniir iyonunun aynlan grup olarak davrandi-
gi nadir tepkimelerinden biridir. Ancak burada aynlan grup zayif bazik bir grup olan
trihalometil anyonudur. ]

I8.4A Afil Bilefiklerinin Bagil Etkinligi

Bu boliimde incelenen asit tiirevlerinden nukleofilik katilma-aynlma tepkimelerinde en
etkin olani acil kloriirler en az etkin olam ise amitlerdir. A§agida acil bilesjklerinin ba-
gil etkinlik sirasi verilmi§tir.

P

O

R— C >R— C >R-

\ \

CI .0

p

p

> R— C

/

PR

NH,

R-

Aril
kloriir

P
Asit
anhidrit

Ester

Amit

18.5 Acil Kloriirier 825

Yukaridaki yapidaki yegil gruplar Altboliim 18.4'te cerceve icerisinde verilen tepkime
mekanizmasindaki L grubunu temsil etmektedir,

Asit tiirevlerinin genel etkinlik sirasi aynlan gruplann bazlik sirasi dikkate almarak
aciklarnr. Acil kloriirier tepkimeye girdiginde aynlan grup kloriir grubudur. Asit anhid-
ritlerin tepkimesinde ayrilan grup karboksilik asit veya karboksilat iyonudur. Esterle-
rin tepkimesinde aynlan grup alkoldiir ve amitler tepkimeye girdiginde ise aynlan grup
amindir (veya amonyak). Bu bazlarm tumiinde, kloriir iyonlan en zayif bazlardir ve acil
kloriirier, acil bilesjkleri icerisinde en etkin olanlaridir. Aminler (veya amonyak) enkuv-
vetli bazlardir ve amitler acd bdesikleri icerisinde en az etkin olan bilesjklerdir.

I8.4B Asit Tiirevlerinin Sentezi

Karboksilik asit tiirevlerinin sentezlerini inceledigimizde, bircok durumda, bir asit tu-
revinin bir baska tiirevin niikleofilik katilma-aynlma tepkimesi sonucunda elde edildi-
gini gorecegiz. Yukanda verilen etkinlik sirasi sentezin olup olmayacagini bize gosterir.
Genel olarak, daha az etkin olan aqil bileqigi daha etkin olan tiirevden elde edilebilir.
Ancak bunun aksi cok zordur, mumktin oldugunda o'zet reaktifler kullanmak gere-
kir.

1^

Acil transfer tepkimesivle
asit tiirevlerinin sentezi
icin. reaktantin, acil kar-
bonuncla iiriinden daha
kolay ayrilan gruba sahip
olmasi gerekir.

18.14 AgiL Klorurler

I8.5A A51I Kloriirlerin Sentezleri

Acil kloriirlerin, asit tiirevleri icerisinde en etkin ttirevler olmasi nedeniyle bu bile§ik-
lerin sentezinde ozel reaktifler kullanilir. Bu amacla inorganik asitlerin asit klorurleri;
omegin, PCI 5 (fosforik asitin asit kloriiru), PC1 3 (fosforoz asitin asit klorurii), SOCl 2
(siilfiiroz asitin asit kloriiru) kullanilir.

Bu reaktiflerin hepsi karboksilik asitlerle tepkimeye girerek iyi verimle acil kloriir-
leri olu§tururlar.

Genel Tepkimeler

O

O

RCOH + SOCI, ► R— C CI + SO, + HCI

Tiyonil kloriir

O O

3 RCOH +

O
RCOH +

PCI,

Fosfor

trikloriir

PCI 5

Fosfor

pentakloriir

-► 3 RCCI + H,P0 3

O

RCCI + POCI, + HCI

Bu tepkimelerin tiimii kloriir iyonunun yer aldigi niikleofilik katilma-aynlma tep-
kimesini icerirler. Tepkime, protonlanmis. acil klorosiilfit, protonlanmis acil klorofosfit
veya protonlanmis klorofosfat gibi 50k etkin ara iirunler tizerinden gecerek meydana ge-

826 Boltim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

lir. Bu ara tiriinler agil klorur uriiniinden 90k daha kolay aynlan acil aynlan gruplan ice-
rirler. Ornegin tiyonil klorur karboksilik asitlerle asagidaki mekanizmayla tepkime verir.

j Tepkime i$in Bir Mekanizma

' Tiycmil Kloriirler Kullamlarak Agil Kloriirlerin Sentezi

II l^>-

R

ll-s-

:Cls-

H

Protmilamnis
acil klorosiilfit

R

"O-jf-l

CI :

H

'■95

R— C^O— S
1^1 \
■CV H .P"

'o'-

R Cl =

:Cl:

Lh P

1

HCI + SO,

1 8. SB Agil Kloriirlerin Tepkimeleri

Acil kloriirler, acil tiirevleri icerisinde en etkin olanlandir. Bundan dolayi daha az etkin
olan turevlcre kolayca donii§turuliirler. Qogu zaman anhidrit, ester veya amitler, asitler-
den ba§lanarak once acil kloriirlerin elde edilmesi ve elde edilen acil kloriirlerin isteni-
len asit tiirevine donugtiiriilmesi yoluyla sentezlenirler. Sentez gemasi §ekil 18.3'te
gosterilmiijtir. Bu tepkimeler Altbbliim 18.6 - 18.8'de aynntili olarak incelenecektir.

Sekil 18.3 Acil kloriirlerin ha-
zirlanmasi ve acil kloriirlerin tep-
kimeleri.

SOCl 2
veya
PCI,

'—*■

veya

PCI 5

O

O

II
R'CO Na*

O O

1 II

(-Na T Cn
R OH, baz

RC — O — CR'
Anhidrit

II

(-HC1)
NH,

RCOR'
Ester

O

II

RCOH

ooksilik asit

RCC1
Acil klorur

•

(-NH 4 + Cl-)
R'NHj

RCNH 2

Amit

O

II

RCNHR'

JV-Siibstitute amit

II

f-R'NH 3 + Cl-)
R'R'NH

(-R'R"NH 2 +C1-

)

RCNR'R"

JVjJV-Disubstitiite
amit

18.6 Karboksilik Asit Anhidritleri 827

Agil kloriirler su ve sulu baz lie de tepkime verirler fakat bu tiir tepkimeler genelde
istenmez. £tinku bu tepkimeler sonucu yararh acil bilegikleri karboksilik asit veya tuz-
lanna geri doniisiirler.

O

o

RCC1

■U-il kloriir

H,0

■*■ RCOH+ HCI

O

OH /H,0

"► RCO- + Cl-

18.6 KARBOKSILiK ASIT ANHlDRiTLERi

I8.6A Karboksilik Asit Anhidritlerinin Sentezleri

Karboksilik asitler acil kloriirlerle piridinli ortamda tepkimeye girerek karboksilik asit
anhidritlerini verirler.

()

R

+
OH R'

O

II

«-0

o

II

o

II

+

R

o

o-

N +

H

Bu yontem iabaratuvar ortaminda anhidritlerin hazirlanmasmda sikga kullanilir. Yon-
tem oldukca geneldir ve kansik anhidritlerin (R ?t R') veya basit anhidritlerin (R = R')
hazirlanmasmda kullamlabilir.

Karboksilik asitlerin sodyum tuzlari da acil kloriirlerle tepkimeye girerek anhidrit-
leri verirler.

O

+

o

,x-"-\

o

o

/^\ •-"■

+ Na + Cl"

Bu tepkimede karboksilat anyonu niikleofil olarak davranir ve acil kloriiriin acil karbo-
nunda niikleofilik yer degistirme tepkimesi verir.

Halkali anhidritler ijogu zaman basit bir yolla, uygun dikarboksilik asitlerin tsitil-
masiyla hazrrlanabilir. Bu yontem, sadece bes veya alti iiyeli halkali anhidritlerin elde-
sinde basanhdir.

H,C

O

II

o

//

OU 30Q°c ^ R iC~

H 2 C\ c /OH

II

o

Siiksinik asit
O

oc

OH 230°C

^OH

H,C-

i

O + H,0

O

Siiksinik anhidrit
O

c

\

/

P + H,0

O
Ftalik asit

O

Ftalik anhidrit

(~%100)

828 Solum 18/Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

§ekil 1 8.4 Karboksilik asit anhidritleri-
nin tepkimeleri.

O

O

RC— O— CR

Aiihkhi!

R'OH

NH,

R'NH.,

KB'

NH

o

o

II

o

RCOR' + RCOH

Ester

o

RCNH 2 + BCO"NH 4 +

Amil

o o

II II

RCNHR' + RCO-R'NH 3

JV-Substitiie
amit

o o

RCNRR" + RCO RR"NH 2 +

iV,JV-Disiibstitue

anxit Yan iirurJer

Problem 18.9

> Maleik asit 200°C'a lsitildigi zaman su kaybederek maleik anhidrit olusur. 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 icin bir aciklama yapiniz.

I8.6B Karboksilik Asit Anhidritlerinin Tepkimeleri

Karboksilik asit anhidritleri oldukca etkin biles, iklerdir. Bu nedenle esterler ve amitle-
rin (§ekil 18.4) hazirlanmasinda kullanilabilirler. Bu tepkimeleri Aitboliimler 18.7 ve
18.8'de aynntili bir sekilde gorecegiz.

Karboksilik asit anhidritleri aym zamanda hidroliz tepkimeleri de verifier.

O

O

RC — O— CR'
Anhidrit

H,0

O O

II II

-> RCOH + HOCR'

o

OH/H,0

"* RCO" + "OCR'

18.7 Esterler

I8.7A Esterlerin Sentezleri: Esterlesme

Karboksilik asitler alkollerle tepkimeye girerek, esterle§me olarak bilinen bir konden-
sasyon tepkimesi tizerinden esterleri verifier.

Genel Tepkime

O

Cv.

OH

+ R' — OH

HA.

o

II

R

OR'

H 2

18.7 Esterler 829

Ozel Ornekler

O

CH,COH +
Asetik asil
O

CH 3 CH 2 OH

Etanol

HA

o

II

*: CH,COCH 2 CH, + H 2
Etil asetat
O

C 6 H ; COH +
Benzoik asit

CH,OH
Metanol

C„H 5 COCH, + H 2
Metil benzoat

Esterlesme tepkimeleri asit katalizlidir. Bu siire9 kuvvetli asitlerin yoklugunda oldukca
yava§ ger9ekle§ir, fakat bir asit ve bir alkol az miktarda deri§ik siilfUrik asit veya hid-
rojen kloriir varhginda geri sogutucu altinda kaynatildiginda birka^ saat i9inde denge-
ye ulasir. Olusan esterlerin miktan dengenin yoniine baglidir. Bu bakimdan karboksilik
asit veya alkoliin daha fazlasim kullanmak liriinun verimini arttinr. Hangi reaktantin da-
ha fazia kullanilacagi onlann bulunabilirligine ve fiyatina baglidir, Esterlesme tep-
kimesinin verimi tepkime ortaminda olu§an suyun uzaklastinlmasi ile de artmlabilir.

Benzoik asit ls O ile etiketlenmi§ metanolle tepkimeye girdiginde etiketlenmi§ oksi-
jenin ester oksijeninde oldugu goriiliir. Bu sonuc esterlesme tepkimesinde hangi bagin
krrtldigini gosterir.

II i

C fi H,C-hOH + CH,— O

O

HA.

H *=* C b H s C— OCH, + H 2

Etiketlenerek yapilan tepkimede gikan iiriinii de aciklayan asit katalizli tepkime rne-
kanizmasi asagida verilmistir. Bu mekanizma acil karbon atomundaki asit katalizli niik-
leofilik katilma-aynlma tepkimelerine ozgiidiir.

Fepkime ipn Bir Mekanizma

Asit Katalizli Esterlesme
H— O^-H O"

H

CJL O-H

Karboksilik asit, kuvvetli

bir asit katalizorden bir

proton alir.

H— = ,

w ..

CsHs— C— O— CH,

■0— H

r

H

Bir mj molekuluniin

kaybedilmesi

protonlanmis esteri verir.

C.H

H— O: H

+ CH, — OH

H < " » CjHs— C— O— CH a :

-CH,— OH

Alkol, pi'utonkimiiis

karbonil grubuna atak

yaparak bir diizgiin

dortyiizlii ara uriin verir.

H— 6=^ raj..
H— 0+

: 0— H

Oksijen atorau uzerindeki

bir proton kaybedilir ve

b;isku bir oksijen atomu

tarafindan kazanibr.

H

-H,0 +

C,H 5

O-CH., +H 3 ° +

O

II

C 6 H 5

O — CH,

Protonun bir baza
iiktarilniiisi bir ester
olusumuna vol acar.

830 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Ttirevleri

^V

Asit-katalizli ester
hidrolizinin mekanizmasina
ve sartlanna dikkat ediniz.

Bu mekanizmada saga dogru olan tepkime, bir asidin asit katalizU esterlegme tep-
kimesinin mekanizmastm; sola dogru olan tepkime ise bir esterin asit katalizU hidroli-
zinin mekanizmasini gosterir.

Asit-Katatizli Ester Hidrolizi

o o

OH

+ H,0

+■ R— OH

OR'

R

Hangi sonucun olacagi secilen deneysel §artlara bagli olacaktir. Bir asidi esterlestir-
mek istedigimizde alkoliin fazlasim kullanmahyiz ve olusan suyu mumkiinse uzaklas-
tirmaliyiz. Eger esteri hidroliz etmek estersek suyun fazlasim kullanmahyiz, yard esteri
seyreltik sulu HC1 veya seyreltik sulu H 2 S0 4 ile geri sogutucu altinda kaynatmahyiz.

Problem 18.10

> ls O-Etiketli su icerisinde yapilan metil benzoatin asit katalizli hidrolizi sonunda eti-
ketli oksijeni nerede bulmayi beklersiniz? Cevabinizi destekleyecek sekilde ayrin-
tili bir mekanizma yazrniz.

Sterik etkiler esterin asit katalizli hidroliz tepkimesinin hizmi kuvvetli bir sekilde
etkiler. Alkol veya asitlerdeki tepkime merkezine yakin bolgelerdeki biiyiik gruplar tep-
kime hizmi oldukca yavaslatirlar. Omegin iiciincuU alkoller asit katalizli esterlesmede
oldukca yavas tepkime verirler, bu nedenie genellikle yer degi§tirme yerine aynlma tep-
kimeleri ger^eklegir. Ancak alkoller. a§agida verildigi gibi acil kloriir ve anhidritlerin
kullanimi sonucu giivenli bir sekilde estere doniisttirebilirler.

Acjl Kiorurlerden Esterler Esterler aym zamanda acjl kloriirlerle alkollerin tep-
kimeleriyle de sentezlenebilirler. Qttoku acil klorurler niikleofilik katil ma- aynlma tep-
kimelerinde karboksilik asitlerden daha etkindirler. Acil klorurlerin alkollerle tepkimesi
hizli bir sekilde olu§ur ve asit katalizore ihtiyac yoktur. Genellikle tepkime ortaimna pi-
ridin ilave edilerek oIu§an HC1 ile tuz olusturmasi saglarnr. (Piridin aym zamanda agH
klorurle tepkimeye girerek acilpridinyum iyonunu olusuirabilir, aneak olusan ara Llrtin
niikleofillere karsi acil kiorurlerden bile daha etkindir.)

Genel Tepkime

R— C

r

p

\
: ci :

R— 6— H

-HCl

► R— C

v.

O— R

Ozel Ornek
O

C 6 H ; C— CI
Benzoil kloriir

CH,CH,OH

O

II
CHUCOCHjCH,

Etil benzoat
(%80)

Karboksilik Asit Anhidritlerinden Esterler Karboksilik asit anhidritleri bir asit
katalizor olmadan alkollerle tepkimeye girerek esterleri verirler.

18.7 Esterler 831

Genel Tepkime

O

RC

O

O + R— OH

/

RC

O

RC.

O

+ RCOH

O— R

Ozel Ornek
O

CH,C— /,0 + C,H s CH ; OH
Asetik Benzil

anhidrit alkol

O

■> CH,COCH,C„H 5 + CH,CO,H
Benzil asetat

Alkollerin bir anhidrit veya bir acil ktorurle tepkimesi ester sentezinde en onemli
yontemlerden biridir.

Halkali anhidritler bir esdeger mol alkolle tepkimeye girerek hem ester hem de asit
olan bilesikler olustururlar.

O O

II II CH,

O + CH 3 CHCH 2 CH- U0C *

O
Ftalik
anhidrit

OH

sefc-Biitil alkol

OCHCH,CH 3
OH

O

vcA-liinil hidrojen ftalat

(97%)

Esterler transesterlesmeyle de sentezlenebilirler:
O

+ R"— OH

HA, isi

R

OR'

R

O

II

,c.

+ R'

OH

Yiiksek kaynama
noktali ester

Yiiksek

kaynama

noktali alkol

OR"
Daha yiiksek

kaynama
noktali ester

Daha diisuk

kaynama
noktali alkol

< Problem 18.1 I

Bu yontemde, dengenin yonii, dugtlk kaynama noktali alkollerin tepkime kansimindan
damitilarak uzaklastinlmasiyla saga kaydinlir. Transesterlesme tepkimesinin mekaniz-
masi asit-katalizli esteriesme (veya asitkatalizli ester hidrolizi) tepkimesine benzer. A§a-
gidaki transesterlesme icin aynntili bir mekanizma yaziniz.

O O

II HA II

CH,=CHCOCH 3 + CH,CH,CH 2 CH : OH *= t CH 2 =CHCOCH,CH,CH,CH, + CH 3 OH

Metil akrilat Biitil alkol Biitil akrilat Metanol

(%94)

832 Boiiim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

I8.7B Esterlerin Baz-Destekli Hidrolizleri: Sabunlasma

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 sabunlasma (ing. saponification) olarak adlandirihr (bkz. Altbolum 23, 2C). Or-
negin bir esterin sulu sodyum hidroksit ile geri sogutucu altinda kaynatilmasi sonucu
alkol ve asidin sodyum tuzu olu§ur.

O O

v II

RC — OR'+ NaOH^^-*" RC— 0"Na + + R'OH
Ester Sodvum karboksilat Alkol

Karboksilat iyonu niikleofilik yer degistirmede etkin degildir, ciinkti negatif yiiklii-
diir. Sonuc olarak, esterin baz destekli hidrolizi tersinir olmayan bir tepkimedir.

Esterin baz destekli hidroliz tepkimesinin mekanizmasi acil karbon atomunda niik-
leofilik katilma ve ayrilmayi icerir:

Tepkime i$in Bir Mekanizma

Baz-Destekli Ester Hidrolizi

O— H VJ1V „ |^

+^^* R— C— O— H

1-2."
: 0— R'

Bir hidroksit iyonu Diizgiin dortyuzlii ara iiriin

karbonil grubuna atak bir alkuksit iyonu olu^turur.

yapar

•'o'- -o-

II _> II

R O— H+-:0— R' R 0=- + H — O— R'

Bir protonun aktarimi tepkime
iiruDuniin olusuiiiuna vol acar.

Bu mekanizma izotop etiketli esterlerle cah§ilarak kamtlanmis.tir. Etil propanoat es-
teri, eter tiirii oksijen atomu ,s O izotopu ile etiketlendiginde, sulu sodyum hidroksit ice-
risinde a§agida goriildiigu gibi hidrolizlenir. "O. olu§an etanolde goriilmektedir.
Propanoat iyonu icerisinde ls hie goriilmez.

O O

II H,0 II

CH 3 CH 2 — C-^O— CH,CH 3 + NaOH ——* CH 3 CH 2 — C— 0"Na + + H-^O— CH^CH,

Bu etiketli tepkimenin sonucu, tamarmyla yukanda verilen mekanizmayla tutarlidtr
(kendi kendinize tirtine kadar olan basamaklan gostererek etiketli oksijeni takip ediniz).
Eger hidroksit iyonu acil karbonu yerine alkil karbonuna atak yapsaydi olu§an alkolde
igaretli oksijen olamazdi. Atagm alkil karbonuna oldugu hicbir zaman gozlenmez. (Ru-
ral disj bir ornek icin bkz. Problem 18.13.)

18.7 Esterler 833

o o

II y) kf "N H -° II

CH,CH,— C— 0— CH,CH 3 + OH ~)f^ CH 3 CH 2 — C— O" + HO— CH-.CH,

o-

I .
CH 3 CH,— C=0

Bu urunler olusina/.

Niikleofilik atagm a^il karbonu uzerine oldugunu gosteren baska bir kamt, kiral al-
kollerin esterlerinin baz destekli hidroliz tepkimeleridir. Tepkime, alkolun konfiguras-
yonun korunmasi icin A yolunu (acil karbonu iizerinden) izlemelidir. B yolunu izleyen
(alkil karbonu iizerinden olan) tepkime alkolun konfigtirasyonun tersine donmesine yol
acmahdir. Konfigtirasyonun devrilmesi hemen hemen hicbir zaman gozlenmemistir.
Kiral alkollerin karboksilik esterlerinin bazik hidrolizlerinde her zaman konfigi'trasyon
korunur.

A Yolu: Acjl Karbonunda Niikleofilik Katilma-Aynlma

M / . \ Fpi / 1 \ / f

RC — O — C >R— C— O — C, Knnfigurasyon > R— C + HO — C

\V ~^ I \>" korunur ^ \ VV

.. H 0H H °~ H

+ ^:0H

Alkil karboksilatlarda bu mekanizma yeglenir.
B Yolu: Alkil Karbonunda Niikleofilik Yer Degistirme

R— C— O— C^, R » + : OH Konfigiirasyon >R— C + R » w yC — OH

X devrilmesi * f

H O H

Bu mekanizma eok nadir gozlenir.

Karboksilik asit esterlerinde alkil karbon-atomu uzerine niikleofilik etki nadir olma-
sina karsin. stilfonik asit esterlerinde alkil karbon atomu uzerine atak yeglenir.

° ,R>- x V K

II fe^ />^ ^ . \ II \

R— S— O— 0£, R » + :Q— H I Konfigflrasyon 7 R— S— O" + R » w pC— OH
^W devrilmesi f

OH OH

Alkil siilfat

Bu mekani/.ma alkil sulfunatlarda ger^eklejir.

(a) A-F bile§iklerinin sterokimyasal formiillerini yazimz. "* Problem 18.12

OH"

1. m-3-Metilsiklopentanol+ C 6 H 5 S0 2 C1 »-A -^-+ B + C 6 H,SO.r

O

II

2. CK-3-Metilsiklopentanol + C fi H,C— CI ► C —„ ► D + CJtLCQf

r ® i gen sogutucu p -

altinda
kaynatma

834 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

OH",H 2

3. (/?)-2-Bromooktan + CH 3 C0 2 "Na + ► E + NaBr , — — ► F

"■ ' 3 * (gen sogutucu

altinda
kaynatma)

4. (/?)-2-Bromooktan + OH

-► F + Br"

(b) Son iki yontemde (3) veya (4), hangisinde F daha yuksek verimle olusur? Nicin?

Problem 18.13 > Metil mesitoatin baz destekli hidrolizi acil karbonu yerine alkol karbonu uzerine

atakla olur.

3
II £=, kT~\-
C— O— CH 3 + OH

CH 3
Metil mesitoat

H ^ c \0

(aj Bu beklenmeyen davrani§ icin bir aciklama yapabilir misiniz?
(b) Bu tepkime icin, atagin yukandaki gibi oldugunu gosteren, etiketli bir bilesigin
kullamldigi bir deney oneriniz.

I8.7C Laktonlar

Karboksilik asitlerin y ve 8 karbon atomlannda hidroksil gruplan oldugunda, molekill
ici esterle§me tepkimesi sonucu y veya S laktonlar olarak bilinen halkali esterler olu-
sur. Tepkime asit katalizlidir.

A — H<~^

S 7 a

R— CH— CH 2 — CH 2 — CH 2 -z£— OH

= 0:
H

Bir 6-hidroksi asit

= 0— H

O— H

C

../ h

= H«=

"*\ rf

( O + :0-H<=*( :0=+H — O— H+,

R R

Bir 5-lakton

Laktonlar sulu baz ile diger esterlerde oldugu gibi hidrolizlenirler. Bununla birlik-
te, sodyum tuzlannin asitlendirilmesi, ozellikle asidin fazlasi kullaniltrsa, tepkimenin
tersine donerek y veya S laktonlan olusturmasina yol acabilir.

18.7 Esterler 835

OH

O

OH7H.O

HA , biraz fazla

=* C 6 H 5 CHCH 2 CH 2 C— O"

C,H,

O o c I HA,

tam bir e§deger
mol

OH O

I I!

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 (Altboliim 12.21B) oldukca biiyilk
halkah laktonlardir (makrosiklik laktonlar olarak adlandmlrrlar) fakat dogal laktonlann
cogu y veya S laktonlardir; yani cogu 5 veya 6 iiyeli halkalar icerir.

N(CH 3 ) 2

Eritromisin A

HO
C
HO HO

\ £*CH 2 OH

H
C Vitamini
(askorbik ash)

/3-Laktonlar (dort iiyeli halkali laktonlardir) bazi tepkimelerde ara iiriin olarak goz-
lenirler ve bazilan izole edilmistir. Buna ragmen bu ara iiriinler oldukca etkindir. Eger
/3-lakton, /3-hidroksi asitten sentezlenmek istenirse genelde lakton olu§umu yerine j6-
ayrilmasi meydana gelir.

O

RCHCH,COH ► RCH=CHCOH + H,0

veya

OH asit

/3-Hidroksi asit

a,jS-Doymamig
asit

-*-► RCH— CH 7

I I

o — a

o

P-Lakton
(olusmaz)

836 Bdlurn IS / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

a-Hidroksi asitler lsitildigmda laktitler denilen halkah diesterler olusjur.

Vo

II . t \

2RCHCOH -^->R— CH CH— R

I \ /

OH O-C^

o

a-Hidroksi asit Laktit

a-Laktonlar bazi tepkimelerde ara Qriin olarak meydana gelirler (bkz. Problemler 6.42
ve 6.43).

18.8 AMiTLER

I8.8A Amitlerin Sentezleri

Amitler cesjtli yontemlerle a?il kloriirlerden, acil anhidritlerden, esterlerden, karboksi-
lik asitlerden ve karboksilik asit tuzlarmdan ^lkilarak elde edilirler. Bu yontemlerin hep-
si de agil karbonunda, amonyak veya aminin yer aldigi niikleofilik katilma-aynlma
tepkimesi igerir. Beklendigi gibi asit kloriirleri en etkin ve karboksilat anyonlan en az
etkin olan tiirevlerdir.

I8.8B A$il Kloriirlerden Amitler

Birincil aminler, ikincil aminler ve amonyak acil kloriirlerle hizli tepkimeler vererek
amitleri olu§tururlar. Olusan HCl'yi nottirlemek i^in amonyak veya aminin fazlasi kul-
lanilir.

•ou -o-

II 5 <Q;s || H

"ci=— ►R-c^g:— ► r"

NHj H— N— H H

H

^NH,

O'
H

C |
R^ ^N— H + NH 4 + Cr

Bir amit

O" .. O v

11$ O-S II H

R ^ Cl= — ♦• R C-rCl: >r Ji—R'-CV-- — ►

NH,R' H— N— R'

V,

H

NH 2 R

•o'

H

r N— R' + RNH 3 + Q

Bir A'-siibstitiite
amit

18.8Amitler 837

/C. .. \^ - /C\ I . , ...

K^ri: * R C-7-CI: >K N— R =C1=-

I fc 7" I

NHR'R" H— N^R" H

nhr'r"

R

O'

II R"

A '
R N— R + r'r"nh, + cr

Bir iV.A'-disiibstitute
amit

Agil klorurler karboksilik asitlerden kolayca elde edildiginden bu yontem, amitlerin sen-
tezi icin laboratuvarda en 50k kullanilan yontemlerden biridir. Acil kloriirler ve amin
(veya amonyak) arasindaki tepkime genellikle oda sicakhgmda (veya daha du§uk sicak-
likta) olusur ve yiiksek verimle amit elde edilir.

Acil klorurler iisiinciil aminlerle de niikleofilik katilma-ayrilma tepkimesi verir-
ler. Olu§an a9ilamonyum iyonu sulu ortamda veya herhangi bir hidroksilik cozii-
ciide kararh degildir.

o o o

R— C + R,N : ► /C^ + Hl0 yC-^ +

\ R NR,Cr ^"*R OH + HNR 3 CT

Cl

A51] kloriir 3° Amin Asilamonyum kloriir

Acilpridinyum iyonlan muhtemelen piridinli ortamda acil kloriirlerin verdigi tep-
kimelerde ara iiriin olarak bulunurlar.

18.8C Karboksilik Anhidritlerden Amitler

Asit anhidritler amonyakla, birincil ve ikincil aminlerle tepkimeye girerek, acil klortir-
lerin vermis oldugu tepkimelere benzer sekilde, amitleri olu§tururlar.

O . O

\RC-j

(J )
\RC— j 2

(?)

\RC— j,0 + 2 NH, — ► RC— NH, + RCOf NH 4 +

1 ]■::■ [, ► RC— NH— R' + RCO," R'NH,

O

II -
I ► RC— N — R' + RC0 2 " R'R"NH,

R" R"

Halkali anhidritler, amonyak veya aminlerle, halkah olmayan anhidritlerin verdigi
gibi, ayni genel yolla tepkime verifier; tepkime hem bir amit ve hem de bir amonyum

838 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri

tuzu i^eren bir iiriin verir. Amonyum tuzunun asitlendirilmesi sonucu olu§an iirun hem
bir amit hem de bir asit bilesigidir.

?

OO o+j ^OCo^^CX

NH,

O

Ftalik
anhidrit

O

Amonyum

ftalamat

(%94)

O
Ftalamik

asit

(%81)

Amit asitin lsitilmasi su aynlmasina yol afar ve bir imit olu§ur. Imitler
O O

— NH — C — baglantisi i$erir.

O

O

II

(f^f ^NH, 150-

■I60°C

II

Ftalamik asit

Ftalimit
(~%100)

I8.8D Esterlerden Amitler

Esterler a§il karbon atomlan iizerinden amonyak ile {amonyaklama olarak adlandmlir)
veya birincil ya da ikincil aminlerle etkiles,tirildiklerinde niikleofilik katilma-aynlma tep-
kimeleri verirler. Bu tepkimeler, acil kloriirlerin ve anhidritlerin tepkimelerine gore da-
ha yava§ gerceklesk fakat sentetik olarak oldukca yararhdir.

O

R— C

r

\

OR'"

O

../ c /

+ H— N ► r'"' ^N +R'"OH

R" V

C1CH 2 C

OC a H 5
Etil kloroasetat

R' Wveya R"
H olabilir

.0

NH

Jlaqi

0-5°C , $

► C1CH,C

~ \
NH,

Kluroasetamit

(% 62-87)

+ QHjOH

I8.8E Karboksilik Asitlerden ve Amonyum Karboksilattan Amitler

Karboksilik asitler sulu amonyakla tepkimeye girerek amonyum tuzlan olu§tururlar.

O O

^c^

'OH R 0"NH 4 +

Amonyum
karboksilat

I8.8Amitler 839

Karboksilat iyonunun niikleofilik katilma-aynlma tepkimelerindeki etkinliginin az ol-
masi nedeniyle sulu cozeltilerde genellikle daha iieri bir tepkime gerceklesmez. Buna
ragmen eger su buharla§tinhr ve ardindan kuru tuz lsitdirsa su aynlmasi sonucu bir amit
oiu^ur.

O

R

0"NH

■4 <kan)

-►R-

\
NH,

H,0

Bii yontem amit elde edilmesinde iyi bir yontem degildir. Daha iyi bir y5ntem, asi-
din acil kloriire ddniisturulmesi ve daha sonra acil kloriiriin amonyak veya aminle etki-
lestirilmesidir (Kistm I8.8B).

Amitler biyokimyada oldukca onemlidirler. Ayri ayn amino asitlerin birbiriyle bir-
lesmesi sonucu aralarmda basjica amit bagi olan proteinler olusur, Amit sentezleri icin
yeni dimh yontemler bulmak amaciyla cokca yeni arastirma yapilmaktadir. £ok yarar-
h reaktiflerden biri disikloheksilkarbodiimittir (DCC), C 6 H n — N=C=N— C 6 H M . Di-
sikloheksilkarbodiimit, bir asidin karboksil grubuyla tepkimeye girerek ve niikleofilik
katilma-aynlmayi etkinlestirerek, amit olusumunu destekler.

Tepkime igin Bir Mekanizma

DCC-Destekli Amit Sentezi
C 6 H n

R— C

OH

H— O

c=o— c

£> " ^

R

CftHit
Disikloheksil-
karbodiimit

(DCC)

N=-

C 6 H 11

\ .. /

c— o— C

// " V.

N-C,H U

H— O 4

N=-

c « H n

Proton
aktarimi

O"

II

N-C.H,,

R

.. /

0— C

" V.

NHC 6 H U

Etkin ara itrtin

R' NH,

V .<^-^H,

O

R— C— O— C

/

\ Diizgiin

NH, + NHC f H,, J™^"™

i "" , -fi"li unman kavbi ve

I 1 priilun :>kf lii iitii

R

■+ R— C

\

+ o=c

/ NHC,H 11

\

NHR' NHC,H U

Amit T^iV'-Disikloheksiliire

840 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Bu sentezde ara iiriiniin izole edilmesine gerek yoktur ve her iki basamak oda sicak-
hginda gercekle§ir. Amitler olduk^a yiiksek verimle olusur. BolUm 24'te disikloheksil
karbodiimidin otomatik peptit sentezlerinde nasi] kullanildigini gorecegiz.

I8.8F Amitlerin Hidrolizi

Amitler sulu asit veya sulu baz icerisinde lsitildiginda hidroliz olurlar.
Asidik Hidroliz

R-

//

O

+ H,0 + — ^ R^C

J isi \

+ NH,

:NH,

OH

Bazik Hidroliz

R-

r

-C + Na + OH"

\
: NH 2

O

H,0 /

- 2 - ►R— C
isi v

+ NH,

Q"Na +

iV-Substiriie amitler ve /V./V-disiibstitiie amitler de sulu asit veya baz cozeltileriyle
hidrolizlenirler. Amit hidrolizleri, her iki yontemde de, ona karsiltk gelen ester hidro-
Lizlerinden daha yavastrr. Bu yiizden, amit hidrolizleri genellikle daha fazla zorlayici
deney sartlart gerektirir.

Amitlerin asidik hidroliz tepkimelerinin mekanizmalari, Altbolum 18.7A'da verilen es-
terlerin asidik hidrolizlerinin mekanizmasina benzer. Su, niikleofil olarak davrarur ve pro-
tonlanmts amide atak yapar. Amldin asit hidrolizinde aynlan grup amonyaktir (veya bir
amin).

: Tepkime i^in Bir Mekanizma

Bir Amidin Asidik Hidrolizi

O

R— C

\

H

+ H— O-

H 4=

R-

= 0— H

OH, •• +

SR— C— 0H 2 ¥=

: NH 2

Amit sulu asitten bir
proton alir.

R— C— O— H*=tR

NH 2

Bir su imilekuhi. protonlanmis

karbonile atak yaparak Mr

diizgiin dortyiizlii ara iiriin

olusturur.

: NH,

Oksijen

ii/erindeki

proton (,-ikar ve

azota baglamr.

£

Amonyak molekiilunun
ayrilmasiyla
protonlanmis

karboksilik asit olu^ur.

C + NH,

\
:0— H

Jt>'

-C + NH 4
: OH

Amonyaga bir

proton aktarilrnasi

sonucu karboksilik

asit ve amonyum

iyonu olusur.

18.8 Amitler 841

Amitlerin bazik hidrolizlerinde, hidroksit iyonunun hern nukleofil ve hem de baz ola-
rak davrandiklan yoniinde kanitlar vardir.

Tepkime igi n Bir Mekanizma

Bir Amidin Bazik Hidrolizi

R-Cr + =OH"
\
NH,

Amidin a<ril

karhonuna bir

hidroksit iyonu atak

yapar.

= :"

R— C — O-

NH,

OH" |<P

-H < > R— C— =

NH 2

Bir hidroksit iyonu bir

proton kopararak bir

dial) yon olusturur.

pi-
H— OH

Dianyon. bir amonyak fveya
bir amin) molekulu kaybeder;
l)ii hasamak. sudan bir proton

nktanlmasi ile e§ zamanlidir.

I

f

R— C +NH, + :0H"

\ . ' "

.0.

Amitlerin enzimlerle hidroliz olmalan proteinlerin panjalanmasimn merkezini olusturur.
Kimotripsin enzimiyle olan protein hidrolizinin mekanizmasi Altbolum 24.1 1 "de gosteril-
mi§tir.

A^agidaki her bir amidin asidikve bazik hidrolizleri sonucuhangi uriinlerieldeeder- ■< Problem 18.14

siniz?

(a) /V.iV-Dietilbenzamit (c) HO,CCH— NHC— CHNH-, (bir dipeptit)

JO
(b)

CH,

CH,

N_

H

C,H 5

I8.8G Amitlerin Dehidrasyonlanyla Nitriller

Amitler, P 4 m (fosfor pentaoksit olarak adlandinlan ve P 2 5 olarak yazilan bir bile§ik)
veya kaynayan asidik anhidritle tepkimeye girerek nitrilleri olu^tururlar.

O-

/ P.O.. veva (CH,C0|,0

R— C — ^-R — C = N : + H,P0 4 veyaCH 3 CO,H

\

NH,

IS]

<-H,Ol

Nitril

Bu yontem, alkil halojeniirlerle siyaniir iyonu arasindaki niikleofilik yer degigtirme tep-
kimesiyle gercekle§ttiilemeyen nitrillerin sentezinde yararh bir yontemdir.

842 Boliim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Problem 18.15 > (a) (CHj^CCOjH'den (CH 3 ) 3 CCN sentezinin butiin basamaklanni gosteriniz.

(b) Asagidaki yontemle (CH 3 ),CCN bile§igini sentezlernek istediginizde hangi
iiriinleri elde edersiniz?

(CH 3 ) 3 C— Br + CN" ►

I8.8H Nitrillerin Hidrolizi

Nitriller karbonil grubu icermemelerine ragmen karboksilik asitlerin tiirevleri gibi dti-
sunuliirler; ciinkii, nitrillerin tam hidrolizi bir karboksilik asit veya bir karboksilat an-
yonu verir (Altbollim 16.9 ve 18.3).

HiO + . HiO. isi

R— C=N

-> RCO,H

OH.HA.-S, >RCQr

Bu hidroliz mekanizmasi amitlerin asidik ve bazik hidrolizlerine benzer. Nitrillerin
asidik hidrolizlerinin ilk basamaginda azot atomu protonlanrr. Bu protonlanma (ikin-
ci basamakta) nitril grubunu polarize eder ve karbon atomuna su gibi zayif bir nukle-
ofilin saldinsini kolaylastmr. Oksijen atomundan bir protonun kaybedilmesi sonucu
amidin tautomerik sekli olusur, Azot atomuna bir protonun katilmasi sonucu proton-
lanmis amit olusur, ve bundan sonra Altboliim 18.8F'de amitlerin asidik hidrolizleri
19111 verilen basamaklann aynisi gerceklesir, (Derisik H-,S0 4 kullamldigmdatepkime pro-
tonlanmis amit basamagmda durur ve bu yontem nitrillerden amitlerin eldesi icin onem-
li bir yontemdir.)

\ Tepkime i?in Bir Mekanizma

' Bir Nitrilin Asidik Hidrolizi

H H

^—^ p-i I + +^ "^\ I yava§

R _ C =N: + H~ O— H «=* R— C=NH <«-► R— C=NH + =0— H <=►

Protonlanmi; nitril
H

I + H \

1^ ) I H

R NH < * R NH + H— 0^H^=^

Amit toutomeri

\<?
A >-, bir^ak

R ^NH 2 <-*• R NH, — — ► RCO,H + NH,

T
Proton lanmis amit

hidrolizi)

Bazik hidrolizde, bir hidroksit iyonu nitrilin karbon atomuna atak yapar ve ardin-
dan olan protonlanma amit tautomerinin olu§umuna yol agar. Hidroksit iyonunun daha
ileri atagi sonucu amitleriri bazik hidrolizinde oldugu gibi hidroliz ger^ekle^ir (Altboliim
18.8 F). (Amitler, uygun §artlar altinda yapilan nitrillerin hidrolizinde izole edilebilirler.)

Tepkime i^in Bir Mekanizma

18.8 Amitler 843

' Bir Nitrilin Bazik Hidrolizi

R-C=N:+":0-Hi=tR-C

N:~ \ _ NH

// V?OH /&

\

OH

-Q^y+--.q— h

OH

Amit
tautomeri

OH /~il rM O— H«^ O

H — OH I •■ "OH ■• HOH

r— C— NH - * » R— C— NH, «=fc R— C— NH, * >

I " "OH I H,0 I "OH "

OH

OH

°^ H<

O

I •• H— OH .

R— C^NH, . » R— C + NH, + OH"

i* v •

Karboksilat
anyonu

18.81 Laktamlar

Halkah amitler laktamlar olarak adlandinlirlar. Laktam halkasimn biiyiikliigu Yunan
harfleri kullanilarak, lakton adlandinlmasindakine (Bolum 18.7C) benzer gekilde belir-
tilir.

«CH 2 — C

/'

o

aCH 2 N— H

O

olCH, n— h

R— CH N— H PCH, — CH— R PCH, & CH— R

\"7 S

CH,

Bir 0-laktam

Bir T-laktam

Birg-laktam

y-Laktamlar ve 5-laktamlar, y ve 5-amino asitlerden kendiliginden olusurlar. /3-Laktam-
lar oldukca etkindirler, 4 iiyeli halkalan gergindir ve nukleofilik reaktiflerin varligmda
kolayca a^ikr.

*

imyasi

Pinisilinler

enisilin antibiyotrkleri (bkz. a§agidaki yapi) bir /3-laktam halkasi icerirler.
O

R— CNH

\

CH

/ s \ / CH}

CH C

1 l x

N CH CH '

\
CO,H

R — C6H5CH2
R = C,H S CH—

Penisilin G
Ampisilin

NH,
R = CH;OCHj—

Penisilin V

Endiistriyel olcekte bir
antibiyotik iiretiminde
kullamian bir reaktor.

Penisilinler bakteri hiicre duvarlarinin sentezine kansarak etkirler. Bunu, biyosentetik
yolla hiicre duvanm yapan onemli bir enzimin amino grubuyla tepkimeye girerek
yaparlar. Bu tepkime /3-laktam halkasimn acilmasmi ve enzimin (onun etkkdigini
gideren) acillenmesini icerir.

O „ „„ O

+

R— CNH

</<=

CH— CH

I I
C N-

/^\ /'-^• ,

C
|\
-CH CHj

X CO,H

R— CNH— CH —
0=C H

®

/S^ ^CH,

-CH

I

-N-

CH

\

CH,

CO,H

Etkin olmavan enzim

Etkin enzim Penisilin

Penisilin antibiyotiklerine kar§i bakterilerin dayaniklihgi enfeksiyonlann tedavisin-
de onemli bir problemdir. Penisiline kar§i direnc gelistiren bakteri ler penisilinaz deni-
len bir enzim iiretirler. Penisilenaz, penisilinin /3-laktam halkasim hidroliz eder ve sonucta
penisiloik asit olu§ur, boylece penisiloik asit acilleme reaktifi olarak davranamadigin-
dan yukanda gosterilen mekantzmayla olan bakteri hiicre duvari sentezini onleyemez.

O

O

II
R— CNH

/

CH-

I

c—

/ s \ / CH '

CH C
I l X CH

C0 2 H

H,0

penisilinaz

Penisilin

+• R— CNH— CH CH

I I

0=C H^N—

OH

Penisiloik asit

/Sv yCHj

c

l\

-CHCH3

\

COiH

18.9 a-HALO ASiTLER:

HELL-VOLHARD-ZELiNSKi TEPKiMESI

Alifatik karboksilik asitler, bromiir veya kloriir ile fosfor (veya bir fosfor halojenur)
varliginda Hell - Volhard - Zelinski (veya H VZ) tepkimesi olarak bilinen bir tepkimeyle
a-halo asitleri verirler.

Genel Tepkime

(1) x„p
RCH.CO.H ,., „"„ » RCHCO,H

(2) H,0

X
a-Halu asit

844

o

f (1) Br„P

CH,CH,CH 7 C — — 1 — ►
\
OH

//
CH 3 CH,CHC

"I \
Br Bt

18.9 a-Halo Asitler: Heli-Volhard-Zelinski Tepkimesi 845
O

(2) H,0 9

> CH,CH 2 CHC

Br OH

Biitanoik asit 2-Bromobiitanoik asit

(%77)

Halojenlenme ozellikle a karbonunda olur. Eger tepkimede bir esdeger molden fazla
brom veya klor kullamhrsa olu§an iiriinler a,a-dihalo asitler veya a,a,a-trihalo asitler-
dir.

Hell - Volhard - Zelinski tepkimeleri daha ayrintdi olarak a§agida verilmi§tir.
Tepkimede anahtar basamak bir acil halojeniirden bir enoliin olu§umunu icerir. (Kar-
boksilik asitlerde enoller kendiliginden olu§maz.) Enol olu§umu bu ozel halojenlenme-
nin a konumunda olus,undari sorumludur.

P p.,„. f

R— CH,— C -+R— CH 7 — C

\ (PBr 3 ) - \

OH Br

A^il bromiir ^i Enol vapisi

Br^Br

%/

1

O O

/ (2) H,0 $

R— CHC * R— CHC + HBr

I \ I \

Br OH Br Br

a-Halojenleme icin daha uygun bir yontem D. N. Harpp (McGill Oniversitesi) tara-

findan geli§tirilmi§tir. Karboksilik asitlerin SOCI 2 ile tepkimesi sonueu kolayca olusan

acil kloriirlerin uygun /V-halostiksinimit ve eser miktarda HX ile etkile§tirilmesi a-klo-

ro ve ar-bromo ac.il kloriirleri verir.

O

O

N-X ~^+ RCHCC1 + I -

X
I'X = CI veya Br)

a-tyodo acil kloriirler benzer tepkimelerde molekiiler iyodun kullandmasiyla elde
edilebilirler.

II HI II

RCH,CCI + I, -*■ RCHCC1

2 - SOCl, I

a-Halo asitler, degi§ik niikleofillerle tepkime venue yatkinhklan oldukca fazla
oldugundan onemli sentetik ara iiriinlerdir.

a-Hidroksi Asitlere Donu§um

R— CHCO,H 0) <>H " ► R— CHCO.H + X

2 (2) H,0-

X OH

a -Halo asit a-Hidroksi asit

846 Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Ozel Omekler

0) K 2 CO,. H,0
CH,CH,CHCO,H ' 3 ' » CH,CH,CHCO,H

3 2 I 2 100°C I

Br

(2) H 3 tr

OH
2-Hidroksibiitanoik asit

(%69)

a- Amino Asitlere Donii^iim

R— CHCO,H + 2 NH, ► RCHC0 2 + NH 4 X

X NH, +

Ozel Omekler

a-Halo

asit

a-Amino
asit

CH 2 CO,H + 2 NH % ► CH,C0 2 " + NH.Br

Br NH, +

Aminoasetik asit

(glisin)

(%60-64)

Boliim 3'iin aiilismda
tartisilan karbonik
an 1 1 id r a/, adli bir enzim, su
ve karbon dioksiti kar-
bonik asite gevirir.

18.10 Karbonik Asit Turevleri

( ? )

Karbonik asit \HOCOH7 kararsiz bir bilesjktir ve hemen bozunur (karbon dioksit ve
su olusur), bundan dolayi da izole edilemez. Bununia beraber, karbonik asitten tiireti-
len (kagit uzerinde. 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-
giktir ve karbonik asidin diacil klortirii olarak du§uniilebilir. Karbonil dikloriir iki e§de-
ger mol alkolle tepkimeye girerek bir dialkil karbonat verir.
O O

/C\ + 2CH,CH,OH

CI CI

Karbonil
dikloriir

CH,CH,OCOCH,CH, + 2 HC1

Dietil karbonat

Genellikle, tepkime ortamina Qgiincul bir amin ilave edilerek meydana gelen hidrojen
kloriir notiirlesjirilir.

Karbonil dikloriir amonyakla tepkimeye girerek ureyi verir (Altboliim 1.2A),

O
II
/C s + 4NH,
CI CI

O

II
H,NCNH, + 2 NH 4 C1

Ure

Ure bir 50k memelide azot i?eren maddelerin metabolizmasinin en son uruniidiir ve
idrarla birlikte di§an atiltr.

18, 10 Karbonik Asit Turevleri 847

meydana gelir.

ROH + y-t

CI

I8.I0A Alkil Kloroformatlar ve Karbamatlar (Uretanlar)

Karbonil diklorUrun bir es,deger mol alkolle etkile§tirilmesi sonucu bir alkil kloroformat

O

. > /C x + HC1

CI RO CI

Alkil
kloroformat

Ozel Ornek

O O

II II

C,H,CH,OH + /C\ ► /C\ H- HC1

CI CI C.HjCHjO CI

Benzil
kloroformat

Alkil kloroformat amonyakla veya aminlerle tepkimeye girdiginde karbamatlar ve-

ya uretanlar denilen bilegikler olusur.

O O

II II

RO CI r NH, RO NHR'

Karbamat

(veya iiretan)

Benzil kloroformat, bir amino grubunu korumak icin kullanilir ve benziloksikarbonil
grubu olarak adlandmhr. Altboliim 24.7'de peptit ve protenlerin sentezinde bu koruma
gruplannin nasi] kullamldigmi gorecegiz. Benziloksikarbonil grubunun olumlu bir yam
ihmh sartlarda kolayca uzakla§tinlabilmesidir. Benziloksikarbonil tiirevlerinin hidrojen
ve bir katalizor ile veya asetik asit icerisinde soguk HBr ile etkilegtirilmesi sonucu bu
koruma grubu uzaklastinltr.

II L. Korunmu§

OH " I arain

R— NH, + C»H 3 CH 2 OCCI *>R — NH— C '

-COCH,C fc Hj

O

R — NH — COCHjQHs

^^ ► R— NH 2 + CO, + CjHjCHa

HBr.CIfrCO^ R _ NR + CQ + C(jHjCHiBr

Karbamatlar aynca, alkollerin izosiyanatlar, R — N= C= O, ile tepkimesiyle de sen-
tezlenebilirler. (Karbamatlar 90k giizel kristal kati yapidadirlar ve alkollerin tamnma-
sinda yararli tiirevlerdir,) Tepkime, acil karbonuna nilkleofilik katilmamn bir ornegidir.

o

II

ROH + C.H,— N=C=0 ► ROC NH C ( H ;

Fenil
izosiyanat

848 Bofiim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Sevin olarak adlandinlan hasarat ilaci bir karbamattir. Bu bile§ik l-naftoliin metil
izosiyanatla tepkimesinde elde edilir.

//
CH,— NH— C

HO O

CH,— 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 nieydana gelmi§tir. Metil izosyanat oldukfa fazla zehirli bir
gazdir ve 1800'den fazla insan bu fabrika yakininda hayatlanni kaybetmi§tir.

Problem 18. 6 >■ A§agidaki tepkimelerde olusan iiriinlerin yapilarim yazmiz.

(a) C 6 H 5 CH 2 OH + C 6 H 5 N=C=0 ►

(b) C1COC1 + a§in CH 3 NH 2 ►

(c) Glisin (H 3 NCH 2 C0 2 ) + CgHsC^OCOCl — ►

(d) (c)'nin uriinu + H 2 , Pd ►

(e) (c)'nin iiriinu + sogukHBr, CH 3 C0 2 H

(f) Ure + OH , H 2 0, isi ►

AMI kloroformatlar (ROCOCl), dialkil karbonatlar (ROCOOR) ve karbamatlar (RO-
CONH 2 ' ROCONHR v.b.) kararli bilegikler olmasina ragmen kloroformik asit (HO-
COC1), alkil hidrojen karbonatlar (ROCOOH) ve karbamLk asit (HOCONH 2 ) kararli
degillerdir. En son belirtilen bilegikler kendiliklerinden bozunarak karbon dioksit aciga
cikanrlar.

O

HO OH

— ► H,0 + CO,

Kararsiz

RO OH

► ROH + CO,

Kararsiz

. „/ C \„

► NH, + C0 3

HO NH,

Kararsiz
Bu kararsizlik bu maddelere ozgii bir ozelliktir ve aym fonksiyonel gruba sahip karbo-
nik asitler de aym ozelligi gosterirler.

O

II

-•Cs. ► H,0 + CO,

HO OH

Kararsiz

18.1 1 Karboksilik Asitlerin Dekarboksilasyonu 849

I 8. 1 I KARBOKSiLiK AsiTLERIN DEKARBOKSILASYONU

Karboksilik asitlerin CO-, kaybettigi tepkimelere dekarboksilasyon tepkimeleri denir.
O

dekarboksilasyon

/C\ —*• R— H + C0 2

R OH

Karbon dioksitin beklenmeyen kararbligi bircok asidin dekarboksilasyonunun eksoter-
mik oldugunu gosterir, buna ragmen uygulamada bu tepkimenin ilerleyisi her zaman ko-
lay degildir. Ciinkii tepkime oldukca yavastir. Dekarboksilasyonun yeterince hizb ve
sentetik bakimdan kullamsh olmasi icin molekiillerde ozel gruplarin bulunmasi gerekir.
Karboksilik asit grubundan bir karbon uzakta bir karbonil grubuna sahip asitlere /3-
keto asitler denir. 0-Keto asitlerin 100-150°C'a lsitilmasiyla hizli bir sekilde dekar-
boksilasyon gerceklesir. (Bazi /3-keto asitler oda stcakhginda bile yavasca dekarboksile

olurlar.)

o

100-]50°C '

RCCH 2 COH ► RCCH, + CO,

Bir /J-keto asit

Bu dekarboksilasyon tepkimesinin kolay olmasinin iki sebebi vardu:

1, Karboksilat anyonu karbon dioksit kaybettiginde rezonans kararb bir enolat an-
yonu olu§ur.

"o-

R — C 0- "Qi O:

\le~\ / /ha f

« y^ -co 2 \.. _ \

■.o:~ Ctt, CH,

Aqlnserul iyonu

I

CH 2
Rezonans-kararli
anyon

Burada olu§an anyon, normal karboksilik asit anyonunun dekarboksilasyonundan
olusmasi beklenen RCH 2 :" anyonundan cok daha kararlidrr.
Asit kendiliginden dekarboksilasyona ugradiginda, dekarboksilasyon, alti
halkali bir geci§ hali iizerinden gercekle§ir.

H / H

O^ ^O _ CQ O

/C^>c % ^c^ -^ /C^

R CH, O R CH 3 R CH,

/J-Keto asit Enol Keton

Bu tepkime dogrudan bir enol verir ve bir anyonik ara iiriln olusmaz. Enol
daha sonra bir rnetii ketona tautomeric sir.

*

imyasi

Tiyamin

Kepekli ekmekler tiyaminin
(vitamin Bl) besinsel kaynagidir.

A iyamin vitamini; piravatin, asetil-koenzim A'ya metabolik dekarboksilasyo-
nunda bir koenzim olarak kullanilir. Piruvat dehidrojenaz tarafindan katalizle-
nen bu d6nu§iim, glikoliz ve sitrik asit £evrimi arasindaki c,evrimde temel
baglantidrr. Bu siirecte tiyamin bagli enzimin tiyazol halkasi (bir yiliir yapism-
da, bkz. Altboltim 16.10) tarafindan piruvat iizerine yapilan niikleofilik atak diiz-
giin dortyiizlii bir ara uruiiiin olusumuna yol a§ar. C0 2 ayrdmasi sonucu olu§an
karbanyon, tiyazol halkasmca rezonansla kararh kdimr. Bir sonraki tepkime pi-
ruvattan kalan iki karbonu asetil-koenzim A'ya aktarir ve bir baska tepkime cev-
rimi icin tiyamin koenzimini birakir. Bu tepkimedeki tiyaminin temel rolii
karbanyon ara Qriiniinii kararh hale getirmektir.

H 3 C

H 3 q

-Nt _^S

-CO,

R,

H 3 C

R.

O" c

(dekarboksilasyon) R fc/

N^/S

£

C— CH,
OH

i

+H +

f>

■~Y

HO CH,

Rezunans kararhiigi

HO CH,

— iiyamrn
+koenzim A

H,C

Tiyamin tiyazol yiliir
(enzim kompleksinin

bir pargasi)

(Qok sayida basamak
iferir)

-Ni v s

Q,

/CH,

SCoA

I

^ C \
O CH,

Asetil-koenzim A

C— C

/ A

0_ >0

Piruvat

Malonik asitler de ayni sebeplerden dolayi kolay bir sekilde dekarboksile olurlar.
O R O R O

100-150°C

HOC— C— COH ► H— C— COH + CO,

I
R R

Malonik asit

Malonik asitlerin cok kolay dekarboksilasyona ugradiklanna ve halkali anhidritler
(Altboliim 18.6) olu§turmadiklanna dikkat ediniz.

Boliim 19'da /3-keto asitlerin ve malonik asitlerin dekarboksilasyon tepkimele-
rinin sentetik bakimdan nasil yararli olduklanni gbrecegiz.

Aromatik karboksilik asitler, bakir(I) tuzuna doniisturulur ve soy atmosfer altinda

850

18.12 A<jil Bile§ikleri igin Kimyasal Denemeler 851

kinolin ile bakir(I) oksit varliginda lsitdirlarsa dekarboksile olabilirler.

Cu,0

ArC0 2 H — '—*■ ArCO,Cu — — ► ArH + CO,

2 - Cu-,0. N,, isi

18.1 1 A Karboksil Radikalleri nin Dekarboksilasyonu

Basit alifatik asitlerin karboksilat iyonlan (RC0 2 ) kolayca dekarboksile olamamalan-
na ragmen karboksil radikalleri (RC0 2 ) dekarboksile olurlar. Bunlarkarbondioksitkay-
bederek ve alkil radikalleri olu§turarak dekarboksilasyona ugrarlar:

RCO, ► R- + CO

Dekarboksilasyon tepkimelerini kullanarak a§agidaki maddelerin herbirini uygun < Problem 18.17
ba§langic maddelerinden sentezleyiniz.

(a) 2-Heksanon (c) Sikloheksanon

(b) 2-Metilbiitanoik asit (d) Pentanoik asit

O O

II II ,

Diacil peroksitler \RC — O — O — CR/ lsitddiklarmda hemen bozunurlar (a) Bu < Problem 18.18

kararsizhgin nedeni nedir? (b) Diacil peroksitin bozunmasiyla C0 2 olusur. Bu de-
karboksilasyon nasil olmustur? (c) Diacil peroksitler radikal tepkimelerinde basla-
tici olarak kullamhrlar. Ornegin alkenlerin polimerlesmesinde:

O

II II

RC — O— O— CR

n CH 2 =CH 2 — ► R-eCH 2 CH 2 ^H

Tepkimenin basamaklanni gosteriniz.

18.12 ACIL BiLE^IKLERf i£lN KiMYASAL DENEMELER

Karboksilik asitler zayif asitlerdir ve asitlikleri onlari tanimamiza yardimci olur. Suda
coziinen karboksilik asitlerin sulu cozeltileri mavi turnusol kagidiyla asit testini verir.
Suda cbzunmeyen karboksilik asitler sulu sodyum hidroksit ve sulu sodyum bikarbonat
(Altbolum 18.2C'ye bakiniz) icerisinde coziinurler. Sulu sodyum bikarbonat reaktifi kar-
boksilik asitleri fenollerin bircogundan ayirt etmemize yardunci olur. Di- ve trinitrofe-
noller haric, fenoller sulu sodyum bikarbonat icerisinde coziinmezler, karboksilik asitler
sulu sodyum bikarbonat icerisinde cozundiiklerinde karbon dioksit aciga cikarirlar.

Acil kloriirler su i9erisinde hidroliz olurlar ve olusan kloriir iyonlan sulu giimiis nit-
ratla etkilesjirildiginde cbker. Asit anhidritler sulu sodyum hidroksit icerisinde kisa bir
sure tsitildiklan zaman coziinurler.

Esterler ve amitler sodyum hidroksit ile geri sogutucu altinda kaynatildiklannda ya-
vasca hidroliz olurlar. Bir ester, karboksilat anyonu ve alkol; bir amit, karboksilat an-
yonu ve bir amin veya amonyak olusturur. Hidroliz iiriinleri olan asit ve alkol veya amin,
izole edilip tanmabilir. Substitile olmamis amitlerin baz destekli hidrolizlerinde amon-

852 Botiim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

yak meydana geldiginden, bu amonyak, tepkime kan§imi iizerindeki buliara kirmizi tur-
nusol kagidi tutuldugunda tespit edilebilir.

Amitler aminlerden sulu HC1 ile ayirt edilebilirler. Bircok amin sulu HC1 ic,erisin-
de coziiniir; oysa bircok arnit coztinmez (bkz. Problem 13.38).

Karboksilik Asitler ve Tiirevlerinin
Tepkimelerinin Ozeti

Karboksilik asitlerin ve tiirevlerinin lepkimeleri bu kisimda 6zetlenmi§tir. Bu ozet-
teki tepkimelerin bir fogu (tamami degil) ac,il transfer tepkimeleridir (bu tepkimeler
Altboliim 18.5 ve daha sonrasinda gosterilmistir). Bu ozeti kullanarak Altboliim 18.4'ii
tekrar etmig olacaksimz. Bu da acil transferlerinin genel niikleofilik katilma-ayrdma me-
kanizmalanni gostermektedir. Ogretme bakimdan ozel acil transfer] tepkimelerini bu ge-
nel mekanizmadan sonra vererek bu mekanizmayla ili§kilendirmek daha uygun olur,
Bircok durunida tepkime proton aktarimi basamaklanni icerir; bunun nedeni, ayrilan gru-
bu daha kolay ayrilan bir grup haline getirmek veya tepkimenin herhangi bir aninda pro-
tonun kuvvetli bir baza aktanlmasmi saglamaktir. Acil transfer tepkimelerinde esas olan
niikleofilik katilma-aynlma basamagi kolayca ayirt edilebilir.

Karboksilik Asitlerin Tepkimeleri

1. Asitler olarak (Altboliim 3.10 ve l8.2C'de tarti§iinn§tir).

RCOjH + NaOH ►RCO,"Na* + H.O

RC0 2 H + NaHCO., ► RCO."Na + + H 2 + C0 2

2. tndirgenme (Altboliim 12.3'te tarti§ilmi§tir).

(l)EliO
RCO.H + LiAlHj (2)H , » RCH 2 OH

3. Acil kloriire donusum (Altboliim 18.5'de tarti§ilmi^tir).
RC0 2 H + SOCI, ► RCOCI + SO, + HC1

3 RCO2H + PCb ► 3 RCOCI + H3PO3

RCO.H + PCI5 ►RCOCI + POCL, + HCI

4. Asit anhidritlere donii^um (Altboliim 18.6'da tarti§ilmi§tir).

II

//

/C\

-c v

2C OH m H 2 C

\

+ H 2

2 C\ /OH H,C-
C

II

\\

5. Esterlere doniis_iim (Altboliim 18.7"de tartt§ilmi§tir).
O O

11 HA II

/C^ + r — oh <= t ^e N + h,o

R OH R OR'

Karboksilik Asitler ve Tiirevlerinin Tepkimelerinin Ozeti 853

6. Laktonlara donii§Um (Altboliim 18,7C*de tarti$i]mi§tiT).

O
II

o c

|| HA / \

R— CH-t-CH^COH «=* (CH,)„ O + H 2
OH V

n = 2, y-lakton
n = 3, 5-lakton

7. Amit ve imitlere dbnii§iim (Altboliim 18.8'de tarti§ilmi§tir).

O O O

f / / , „ -

R— C +NH,«=tR— C ►R— C + H,0

\ ' \ \

OH O- NH 4 + NH,

Amit

o o

II If

H 2 C /C ^NH 2 1S1 H 2 C^'

" " .NH + H,0

H 2 C\ c /OH H 2 C^ c /

II w

o o

Bir halkali imit

8. Laktamlara dbnii§iim (Altboliim 18.81'da tarti!§ilmi§tir).

H

NH, O „ I

II H \ / N \

R— CH(CH 2 )„COH -^-* c C=0 + H,0

R (CH,)„

« = 2, r-laktam

n = 3, S -lakh) m

9. a-Halojenlenme (Altboliim 18.9'da tarti§ilmi§tir).

R— CH,CO,H + X 2 -^-> R— CHC0 2 H + HX

X 2 = CI, veya Br,
10. Dekarboksilasyon (Altboliim 18.1 l'de tarti§ilmijtir).

o o o

II «> II

RCCH 2 COH ► RCCH 3 + C0 2

O O O

II II _» II

HOCCH,COH ► CH,COH + CO,

854 Bolum 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Acil Kloriirlerin Tepkimeleri

1. Asitlere donii^iim (Altboliim 18.5B*de tarti§ilmi§tir).

O O

II II

^C\ +H,0 — ► /C^ +HCI
R CI R OH

2. Anhidritlere d6nii§iim (Altboliim 18.6A*da tarti§ilmi§tir).

o

II II II II

/C\ + /C^ — ► /C^ /C^ +a-
R CI R' O- R O R'

3. Esterlere doniisum (Altboliim !8.7A'da tartt§tlmi§tir).

O O

i^ + R'-OH J ^+ /C
R CI R OR'

[ pkidm » /C-^ +C!- + pir-H^

4. Amitlere donii§iim (Altboliim 18.8B'de tarti§ilmi§tir).

O O

/: N + NH,(a$iri) ► ^C\ + NH 4 CI

R CI R NH 2

O O

II II

/C N + R'NH,(a§in) ► /C^ + R'NH,CI

R CI R NHR'

O O

/C^ + R,'NH(a§in) ► /C^ + R;NH,CI

r ci r nr;

5. Ketonlara d6rra§um.

? ?

A, r^si aici 3 ^xT" ^r

R CI + KJJ ^ K J) (Altbolum 15.7-15.9'datam:plmi§tir)

O O

II II

/C^ + R 2 CuLi ► ^" C \ (Altboliim 1 6.5'te tartisilmistir)

R CI R R'

6. Aldehitlere dbnii§iimii (Altboliim 16.4'te tarti§ilmi§tir).

O O

(1) Et,0

■C^ -f IiAlHrOCfCHAL .„. ..' » ^C^

/^-\

LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 -^^

R CI w 2 R H

Kaiboksilik Asitler ve Tiirevlerinin Tepkimelerintn Ozeti 855

Asit Anhidritlerinin Tepkimcleri

1. Asitlere donu§limii( Altboliim 18.6B'ye bkz.).
O

R— c o

\ II

+ H,0 ► 2 >CL

/ R OH

R— C

\
O

2. Esterlere d6nu§iim (Altboliim 18. 6B ve 18.7A'da tartigllmiftir),

O+ROH — ► /C N ^C^

/ R OR' + R OH

R— C
%

O

3. Amitlere ve imitlere donu§iim (Altboliim 18.8C'de tarti§ilmistir).

/°

\ / R II II

O+H-N — > /C. .R' /C^
R -C R" R f +R OH

\

R' ve/veyaR' H olabilir.

o o o

' C c'

"I O + R'-NH,— ► I J5L "»> I /N-R' + ftO

H,C_ / HjCL ,OH H,C^„/

o o o

R',H olabilir.

4. Aril ketonlara donii§iim (Altboliim 15.7 - 15.9'da tarti§i]mi§tir).

°^ C / R

,o+ ( )\ — ~* K J + / c \

R- c / R^ ^OH

w

o

856 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Esterierin Tepkimeleri

1. Hidroliz (Altboliim 18.7'de tarti§ilmi§tir).

O O

II HA II

/C^ + ^0*=^ /C^ +R— OH

R O— R' R OH

o

II II

/C^ +OH-— ► /C^ +R'-OH

R O— R' 2 R O-

2. Ba§ka esterlere donu§iim: transesterlegme (Problem 18.1 1'de tarti§ilmigtir).

O O

II HA II

/C^ + R"— OH«= t /C^ +R— OH

R O— R' R O— R"

3. Amitlere d6nii§um (Altboliim 18.8D'de tarti§ilmi§tir).

O O

n" I' n"

R^ 'OR' + HN^ ► K n^ + R —OH

R'" R"'

R" ve/veya R"'H olablir.

4. Grignard reaktifleriyle tepkime (Altboliim 12.8'de tarti§ilmi§tir).

O

1 OMgX

Q

r' ^OR' + 2R"MgX -^U- R^c— R" + R'OMgX

R"

|h 3 o+

OH

R— C— R"

R"

5. Indirgenme (Altboltiml2.3 de tarti§ilmi§tir).

O

II

/C\ (1) El,0

R O— R' + LiAlH. ? — ►R— CH,OH + R'— OH

4 (2) H,0

Amitlerin Tepkimeleri

1. Hidroliz (Altboliim 18.8F'de tarti§ilmi§tir).

O

1 II

/ C \ H,0 / C \ +

R NR' + H,0 + - J -* R OH + R— NH,

I I

R" R"

Anahtar Terimler ve Kavramlar 857

O

/ < -\ H.O / C \

R NR' + OH" -*-+ R 0" + R'— NH

I I

R" R"

R, R', ve/veya R" H olabilir.

2. Nitrillere doniljiim: Dehidrasyon (Altbolum 18.8G'de tarti§ilmi§tir).

O

! P 4°10 .

R NH 2 (-H,0)

3. Imitlere d6nii§iim (Altbolum 18.8C'de tarti§ilmi§tir).

O O

^NHR is. f \f~

T Cn j

/OH (-h»(>) IV.

11

f

o

Nitrillerin Tepkimeleri

1. Karboksilik asit veya karboksilat anyonuna hidroliz (Altboliim 18. 8H),

H,0+, isi

R— C=N ► RCOJl

HO", H ? 0, m

R— C=N ► RCO,-

2. {/-Bu) 2 AlH (DIBAL-H, Altbolum 16.4) ile bir aldehite indirgenme.

O

(!) (,-Bu),A]H t / C \

R— C=N ' *-R H

(2) H ; Q

3. Grignard veya organolityum reaktifiyle bir ketona d6nu§iim (Altbolum 16.5D).

O

(1) Et,0 k / C \

r-C=N + R'-M "^^ R R'

M = MgBr veya Li

"erimler ve Kavramlar

! Atil Bile§ikleri Altbolum 18.1

Karboksilik asit tiirevleri Altbolum 18.2

Siyanohidrinler Altbolumler 16.9 ve 18.3

Acil transfer tepkimesi Altbolum 18.4

Dekarboksilasyon Altbolum 18.11

Niikleofiiik kattlma-avnlma Altbolum 18.4

858 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Sabunlasma Altboliim 18.7B

Transesterle§me Altboliim 18.7

Laktonlar Altboliim 18.7C

Laktamlar Altbolum 18.81

EK PROBLEMLER 18.19 Agagidaki her bir bilegigin yapi formiilunu yaziniz:

(a) Heksanoik asit (1) Dietil adipat

(b) Heksanamit (m) izobiitil propanoat

(c) /V-Etilheksanamit (n) 2-Naftoik asit

(d) AW-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 Asagidaki bile§iklerin her biri i9in IUPAC veya yaygin adini yaziniz:

(a) C 6 H 3 C0 2 H (f) C^COAHs

(b) C 6 H 5 C0C1 (g) CH 3 C0 2 CH(CH 3 ) 2

(c) C fi H 5 CONH 2 (h) CH 3 CON(CH 3 ) 2

(d) (C 6 H ; CO) 2 6 (i) CH 3 CN

(e) CfftCOXHAHs

18.21 p-Klorotoluenin asagidaki her bir bilesjge nasri doniisturiilebilecegini gosteriniz:

(a) ;5-Klorobenzoik asit (c) p-C 1 C,,H 4 CH(OH)C0 2 H

(b) p-Klorofenilasetik asit (d) p-ClC 6 H 4 CH— CHC0 2 H

18.22 Asagidaki sentezleri yapmiz,

(a) Asetik asitten malooik asit

(b) 1,4-Biitandiolden siiksinik asit

(c) Sikloheksanolden adipik asit

18.23 Asagidaki bilesiklerin her birinden pentanoik asitin nasil sentezlenebilecegini
gosteriniz.

(a) I-Pentanol (c) 5-Deken

(b) 1-Bromobiitan (iki yol) (d) Pentanal

18.24 Asetil kloriiriin asagidaki maddelerin her biri ile olan tepkimesinde olusan ana
organik tiriin nedir?

(a)H 2 (i) CH,NH 2 (asin)

(b) CH 3 CH 2 Li (agin) (j) C 6 H 5 NH 2 (asm)

(c) CH 3 (CH,),CH 2 OH ve piridin (k) (CH 3 ) 2 NH (a§in)

(d) NH 3 (asm) (1) CH 3 CH 2 OH ve piridin

(e) C 6 H 5 CH 3 ve A 1 C 1 3 (m) CH 3 C0 2 -Na +

(0 LiAlH[OC(CH 3 ) 3 ] 3 (n) CH,C0 2 H ve piridin

(g) (CH 3 ) 2 CuLi (o) Fenol ve piridin

(h)NaOH/H,0 (p) NBS, HBr, ve SOC1,

18.25 Asetik anhidritin a§agidaki maddelerin her biriyle olan tepkimesinde olu§an
ana organik tiriin nedir?

(a) NH 3 (fazla) (c) CH 3 CH 2 CH 2 OH (e) CH 3 CH 2 NH 2 (asm)

(b) H 2 Q (d) C 6 H 6 + A1C1 3 (f) (CH 3 CH 2 ) 2 NH (agin)

* Yildizia igaretlenmi$ problemler '"90zii!mesi daha zor olan problemler"dir.

Ek Problem 859

18.26 Problem 18.25'teki her bir reaktif siiksinik anbidritle tepkimeye girdiginde
olu§an ana organik iiriin nedir?

18.27 1-Fenilnaftalinin sentezini, benzen ve siiksinik anhidritten baslayarak ve
gerekli ba§ka reaktifleri kullanarak gosteriniz.

18.28 Asagidaki her bir bilesjgi cis- veya trans- H0 2 C — CH=CH — C0 2 H'den

(yani, maleik asit veya fumarik asitten) baslayarak ve gerekli baska
maddeleri kullanarak sentezleyiniz.

18.33

,C0 2 H

CO,H

C0 2 H

18.29 A§agidakilerin her biriyle etil propanoatin tepkimesinden hangi iirunler elde
edilir?

(a)H 3 O,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 s MgBr. sonra H 2

18.30 A§agidakilerin her biriyle propanamit tepkimeye girdiginde hangi iirunler el-
de edilir?

(a) H 3 + . H 2 (b) OH", H 2 (c) P 4 O 10 ve isi

18.31 Problem 18.30 (a) ve (b) icin aynntili mekanizmalan yaziniz.

18.32 Asagidaki bile§iklerin her birinin isitilmasiyla hangi iirunler elde edilir,

(a) 4-Hidroksibiitanoik asit

(b) 3-Hidroksibiitanoik asit

(c) 2-Hidroksibiitanoik asit

(f)

(d) Glutarik asit

O

O
II
c— 0"

CH 2 NH 3 +

(e) CH 3 CHCH,CH 2 CH-,CO-

NH 3 +
A-Q bile§iklerinin stereokimyasal formiillerini yazimz.

p-toluensiilfonil

klorur(TsCI) CNT _ Tr _ T H,SO,

(a) («)-(-)-2-Butanol — ►A ► B (C ; H 9 N) -g^>

( + )-C(C 5 H, n O,)

piridin
(l)LiAlH,

(2) H,0

*• (-)-D (CjHuO)

PBr- CN" H,SO,

(b) (/?)-( -^-Butanol—rj— -* E (C 4 H 9 Br) ► F (C 5 H 9 N) -g^+

(1) LiAIH 4

(-)-c(c 5 h 1(1 q.

(2) H,0

-► (+)-D(C ; H l2 0)

CH CO " OH ~

(C) A ' '» G^HuCt) ► (+)-HCC 4 H, O)+CH 3 CO 2 -

(d) (-)-D ^-> J (C 5 H n Br) -^ K (C 5 H„MgBr) , C '?^> L (C 6 H 12 2 )

El,0

(2)H 3 CT

(e) (/?)-( +)-Gliseraldehit

hcn ,

M (C 4 H 7 N0 3 ) + N (C 4 H 7 N0 3 )

w

Diastereomerler, aynmsal
kristailendirmeyle aynlir.

860 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

H,S0 4

[Oj

(f) M ijTq > P (QHgOs) wto* mero-taitarik asit

H SO [01

<g» N ife^ Q(^ H "°'»V (-Hartarikasit

18.34 (a) (±)-Pantetein ve (±)-pantotenik asit, koenzim A'nin sentezinde onemli ara
uritnlerdir ve a§agidaki yontemle hazirlanmisjardir. A-D bilesjklerinin yapi-
larini yaziniz.

CH 3 O

K,CO, HCN^

CH,CHCHO + HCH — » A (C 5 H 10 O,) ►

(±)-B (C 6 H u N0 2 )- M ->' [(±)-C (C 6 H I2 4 )] — —*■

? CHUOH O

I I ll II

(±)-D <C ft H 10 O 3 ) H3NCH;CHjC ° > (CH,) 2 C— CHC-NHCH 2 CH 2 COH

A'dany-lakton ' „

o OH

II (±)-Pantotenik asit
H,NCH,CH,CNHCH,CH,SH
T

CH 7 OH O O

II II

(CH 3 ) 2 C — CH — C — NHCH 2 CH 2 CNHCH,CH 2 SH

OH

(±)-Pantetein

(b) y-Lakton, (±)-D, yaiilabilir. Pantetein sentezinin son basamaginda
(_). y-lakton kullamldiginda, dogal olarak olugan pantetein ile aym yapi elde
edilir. (-)-y-lakton (/?) konfigiirasyonuna sahiptir. Dogal olarak olusan
panteteinin stereokimyasi nedir? (c) (±)-Pantetein sulu sodyum hidroksit ice-
risinde isitildiginda olu§an iiriinler nelerdir.

18.35 Fenasetinin (C 10 H 13 NO2) IR ve 'H NMR spektrumlan §ekil 18.5'te verilmi§-
tir. Fenasetin agri kesici ve ates, dti§iirucii bir maddedir ve A-P-C tabletlerinin
(aspirin-phenasetin-caffein) P'sidir. (Fenasetin, toksik ozelliginden dolayi tib-
bi olarak artik kullamlmamaktadir.) Fenasetin sulu sodyum hidroksit ile isitil-
diginda fenetidin (C g H M NO) ve sodyum asetat olusur. Fenasetin ve fenetidinin
yapilarim tahmin ediniz.

18.36 A§agida 'H NMR spektrumu ve karbonil IR sogurma pikleri verilen bes, aril
bilegiginin her birine bir yapi oneriniz.

(a) C s H 14 4 l H NMR spektrumu

Uclu 5 1,2 (6H)

Birli 6 2,5 (4H)

(b)C H H 14 2 Dortlu 8 4,1 (4H)

iH NMR spektrumu
Ikili 8 1,0(6H)

Qoklu 8 2,1 (1H)

Ikili 8 4,1 (2H)

Coklu 5 7,8 (5H)

IR spektrumu
1740 cm-'

iR spektrumu
1720 cm-'

Ek Problem 861

1 1

7,4 7,2 7,0 6,8

4,0 3,8

1,4 1,2

J

TMS

J\-

2.0
4000 3500

Dalga boyu ifim)

6 7 8 9 10 12 15 20 30 40

2500 2000 1800 1500 1400 1200 1000 800
Frekans (cnr 1 )

400 200

Sekil I 8.5 Fenasetinin 300 MHz N NMR ve IR spektrumlan. II NMR piklerinin geni§le-
liltnis sekilleri kaydirilmis, olarak ayrica gosteriImi;tir. (Infrared spektrumu Sadtler Aras-
lirin,! Laboratuvanndan ahmmslir. Philadelphia.)

(c) C l0 H 12 O,

(d) C,HjCl 2 2

(e) C 4 H 7 C10 2

!H NMR spektrumu
U ? lii 8l,2(3H)

Birli 5 3,5 (2H)

Dortlii 8 4,1(2H)

Qoklu 5 7,3 (5H)

'H NMR spektrumu
Birli 5 6,0

Birli 5 11,70

iH NMR spektrumu
Uclii 5 1.3

Birli 5 4,0

Dortlii 5 4,2

IR spektrumu

1740 cm-i

tR spektrumu

2500-2700 cm-' geni§ pik

1705 cm-'

IR spektrumu

1745 cm-'

862 Solum 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri

18.37

18.38

18.39

18.40

A/,/V-Dietil-m-toluamit, m-CH 3 C 6 H 4 CON(CH.2CH 3 )2 bocek kovucu bir madde-
dir. m-Toluik asitten ba^layarak bu maddenin sentezini gosteriniz?

Amitler kar§ilik geldikleri aminlerden daha zayif bazdrrlar. Ornegin, suda
fozlinmeyen bir9ok amin (RNH 2 ) seyreltik sulu asitler (sulu HC1, H 2 S0 4 gi-
bi) i^erisinde alkilamonyum tuzlan (RNH 3 + X-) olu§turarak eozuniir. Onlara
kar§ihk gelen amitler (RCONH,) ise seyreltik sulu asitlerde cozilnmezler. Bu-
na gore, aniitlerin aminlere oranla 90k daha zayif baz oluglanni aciklaytniz.

Amitler aminlerden daha az bazik fakat daha kuvvetli asitlerdir. Amitlerin pK a
degerleri 14-16 arasmdadir. Aminlerinp^'si ise 33-35 araligrndadir. (a) Amit-
lerin 90k daha kuvvetli olan asitlikleri hangi etkenlere baglidir? (b) Imitler

O

(RC),NH yapisindadir ve amitlerden daha kuvvetli asitlerdir. tmitlerin pK u
degerleri 9-IO'dur ve suda coziinmemelerine kar.^ilik sulu NaOH iferisinde
sodyum tuzlan olusturarak 9bzunurler. imitlerin daha fazla asidik olu§unu
hangi ek etken aciklar?

X Bile§igi (C 7 H 12 4 ). sulu sodyum bikarbonat icerisinde 96ziinmez. X'in IR
spektrumu 1740 cm""de kuvvetli bir sogurma piki verir, ve "C NMR
spektrumu §ekil 18.6'da verilmisjir. X'in yapisi nedir?

ON / O

Alkiltiyo asetatlar ^H.CSCHjCHJiy , tiyolasetik asit \CH 3 CSH/ ve bir al-
kenin (CH 2 =CHR) peroksitle basjatilan bir tepkimesiyle elde edilebilir.
(a) Bu tepkime i^in uygun bir mekanizma yaziniz. (b) Bu tepkimenin, 2-me-

1 — 1 1 1 1 f

I'M!

~r~r~

X.C 7 H 12 4

CH 2

220 200 180 160 140

CDCt 3

„L±_L

CH 2

120 100 80

8 C (ppm)

40

CH 3

TMS

mM4/m4*—j"

20

Sekil 18,6 Problem 18.40'da verilen X bilesiginin genisband proton-eslesmesiz °C NMR
spektrumu. DEPT "C NMR spektrumdan elde edilen bilgiler her bir pik iizerinde verilmis-
ttr.

Ek Problemler 863

18.42

18.43

18.44

18.45

til-2-biitenden 3-meti]-2-biitantiyolQn sentezindenasil kullamlabilecegini gos-

teriniz.

c(j-4-Hidroksisikloheksankarboksiiik asitin lsitilmasiyla bir lakton olu§ur, fa-

kat, fra/f.s--4-hidroksisikloheksankarboksilik asit bu tepkimeyi vermez. nicin?

Aciklayimz.

(^?)-(+)-Gliseraldehit, a§agidaki sentetik yolla (+)-maIik asite donustiiriJlebilir.
Her bir basamaktaki iirunlerin stereokimyasal yapilanm yaziniz.

(R}-( +)-GliscraIdehit

Br,,H,0 PBr,

'- — ► (— )-alisenk asit ■*>

yiikscltgemc

NaCN H 3 CT

(— )-3-bromo-24iidroksipropanoik asit ► C 4 H 5 N0 3 — — ►

(+)-ma]ik asil

(/?)-(+)-Griseraldehit (-)-malik asite de donusturiilebilir. Bu sentez Problem
18.33'teki (e) ile (.g) siklan; (R)-(+)-gliseraldehitin (-)-tartarik asite donugii-
mti ile baslar. Daha sonra (-)-tartarik asit fosfor tribromiirle
tepkimeye sokularak bir alkolik — OH grubunun — Br grubuyla yer degi§tirme-
si saglamr. Bu basamak ataga ugrayan karbon atomu iizerinde konfigurasyo-
nun devrilmesi ile sonuclamr. Bu tepkimede olu§an tiriiniin cinko ve asitle
etkilestirilmesi sonucu (-)-malik asit olusur. (a) Bu tepkimelerin butiin
basamaklanndaki her bir ara iiriiniin stereokimyasal yapilanm gbsteriniz.
(b) (-)-Tartarik asitin fosfor tribromiir ile etkilestirildigi basamakta, iki
tane degisebilir — OH olmasina ragmen sadece bir stereoizomer olusur.
Bunun nedenini aciklayimz? (c) (-)-Tartarik asitin fosfor tribromiir ile
etkile§tigi basamagin "kansik" stereokirnya ile meydana geldigini
varsayahm. Yani atagin oldugu karbon atomunda hem devrilmenin oldugunu
hem de konfigurasyonun korundugunu varsayalim, Bu durumda ka9
stereoizomer meydana gelirdi? (d) Bu durum tepkimenin sonucunda nasi] bir
farkliltk meydana getirirdi?

Kantaridin deriyi kuvvetli kabartan bir maddedir ve kurutulmus, boceklerden
(Cantharis vesicatoria veya "Ispanyo! sinegi") izole edilebilir. 1953 ydinda
Kolombiya Universitesinde bulunan Gilbert Stork tarafmdan kantaridinin
stereozgii sentezi yaymlanmistir. Sentez a§agida gosterilmistir. Bu
tepkimelerde (a)-(n) arasmda verilmeyen reaktifleri yaziniz.

O O

|CH : SC : H
CH 2 SC 2 H,

CH.SCjH,

CH2SC-1H5

864 Bdliim 18 / Karboksilrk Asitler ve Turevleri

O

o

o

(n)

o

Kantaridin

18.46 Kantaridinin yapisim dikkatlice inceleyiniz (Problem 18.45) ve (a) furandan
(Altboliim 14.9) ba§layarak kantaridin icjn iki basamakh 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 a^kladiklan ilk
makalelerinin yayinlanmasindan yalnizca bir kac, ay sonra bu iki basamakh
sentezi yaptilar ve beklenen katilmanin olmadigmi buldular. von Bruchhausen
ve H. W. Bersch kantaridinin yiiksek sicakliklarda kararh oldugunu da buldu-
lar ve kantaridinin palladyum ile isitilmasiyla bozundugunu (parcalandigim)
tespit ettiler. Bozunma Qriinleri icjnde furan ve dimetil maleik anhidritin de
oldugunu saptadilar. Bozunmada ne olmu§tur? Bozunma neden olabilir? De-
nenen sentezin ilk basamagi neden ger^eklesmemistir?

18.47 Y Bilegigi (C 8 H 4 03) sulu sodyum bikarbonat icerisinde hafifce lsitildiginda
yavasca (joziiniir. Y'nin lR spektrumunda 1779 ve 1854 cm "de kuvvetli
pikler vardir. Y'nin "C NMR spektrumu §ekil 18.7'de verilmistir. Y'nin
bikarbonat cozeltisinin asitlendirilmesi sonucu Z bilesigi olusur. Z
bilesjginin "C NMR spektrumunda dort pik goriilmektedir. Y etanol
icerisinde lsitildiginda AA bilegigi olugur. AA Bilesjginin "C NMR
spektrumunda 10 pik gozlemigtir. Buna gore Y, Z, ve AA'nin yapilarmi
tahmin ediniz.

18.48 Keten, H 2 C=C=0, endiistriyel olarak onemli bir kimyasaldir. Asetik
asitin yiiksek sicaklikta dehidrasyonundan veya asetonun pirolizininden elde
edilebilir. Ketenin a§agidaki bilegiklerle tepkimeye girmesi sonucu olu§an
iiriinleri tahmin ediniz (a) etanol, (b) asetik asit, (c) etilamin (Ipucu:
Markovnikov katilmasi genjeklesir.)

CH

CH

CDCI3

I Mmw M U PW^ H Ma Mn iM J M iaWJ I 'N

J_<_

220

200

180

160

140

120 100
8 C (ppm)

80

60

40

20

Sekil I 8.7C Problem 18.47'deki Y bilesjginin genisband proton-esjesrnesiz IJ C NMR spekt-
riJiiiu. DEPT 13 C NMR spektrumundan elde edilen bilgiler her bir pikin iizerinde gosteril-
mistir.

Ek Problemler 865

TMS

18.49 iki asimetrik anhidrit etilenaminle asagidaki gibi tepkimeye girer:
O

HCOCCH 3 + CH 3 CH,NH, ► CH 3 CH 2 NHCHO + CH 3 CO, CH 3 CH 2 NH 3

18.50

18.51

18.52

18.53

O O

o

CF 3 COCCH 3 + CH 3 CH 2 NH 2 ► CH 3 CH,NHCCH 3 + CF,CO,- CH,CH,NH 3 +

Her bir tepkimede meydana gelen iirunlerin nasil olustugunu aciklayimz.

l-Nafto!den baskyarak Altboliim 18.10A'da gosterilen Sevin adh ha§arat
ilacinin bir ba§ka sentezini oneriniz.

ibuprofen (Altboliim 5. 10) sentezini benzenden cikarak, bir basamakta da klo-
rometilleme kullanarak yapiniz. Klorometilleme tepkiinesi Friedel-Crafts tep-
kimesinin ozel bir durumudur; HCHO ve HC1 kan§imimn ZnCl 2 iijerisindeki
bir tepkimesiyle aromatik halkaya — CH 2 C1 grubu katilir.

A§agida ibuprofenin alternatif sentezi verilmistir. A - D maddelerinin yapi
formullerini yaziniz.

o

II

(CH 3 ),CHCC]
A1C1

Q

-> A

Clemmensen

>B

veya
Wolff- Kishner

O

II
CHjCCl

AICI,

► C

NaCN
H,SO,

► D

HI

kitmizi
P

ibuprofen (rasemik)

Sinnamaldehit (3-fenil-2-propenal) sentezi igin olan bir yontemde bir
kimyaci 3-fenil-2-propen-l-olii siilflirik asit iferisindeki K 2 Cr 2 7 ile etkiles-
tirdi. Olusan uriiniin l3 C NMR spektrumunda 8 164,5'te bir pik gozlendi. 3-
Fenil-2-propen-l-ol, CH 2 C1 2 icerisinde PCC ile etkilestirildiginde ise olusan
uriiniin "C NMR spektrumunda 5 193,3 'te bir pik goziikmektedir (her iki mad-
denin diger karbon pikleri benzer kimyasal kayma degerine sahiptir.) (a) Han-
gi tepkime sinnamaldehiti olusturur? (b) Diger tiriin nedir?

866 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Turevleri

"18.54 Iki stereoizomer A ve C as,agidaki yapiya sahiptir:

a s y°
CH,

CH 3 O

A izomerinin baz destekli hidroliziyle B iiriinii olu§ur. B'nin bazi spektrum

verileri a§agida veri.lmi§lir.

MS (m/:): 118(M!)

IR (cm"'): 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)

L, C NMR (5): 16(CH 2 ), 28(CH 2 ), 30(CH 2 ), 39(CH) ve 77(CH)

Ayni s,artlarda C izomeri D ilruniinii verir. D'nin spektrum verileri a§agida
verilmi§tir,

MS fritz): 100 (Mr)
IR (cm-'): 3020

H NMR (8): 1,51, 1,84 ve 2,25'de coklu pikler (alan oranlan 1:2:1)
D C NMR (8): 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 icin mekanizmalanm yazmiz?

48.55 E ara Qriiniinden (izole edilememistir) gecerek F son iiruniinii olu§turan a§a-
gidaki iki basamakli tepkimeye goz oniine almiz.

! ► [E] ► F

U A CC1 4 . gen sogutucu oda sicakligi

^— ' altinda kaynatmii

E'nin bazi spektrum verileri a§agida verilmisrir.

MS {mil): 105 (Mtdep), 77

IR (cm 1 ): 3065 (2600'dan 3600'akadarolan bant). 1774, 1595, 1485, 775, 685

'H NMR (5): 7,6 (coklu, 3H) ve 8,1 (coklu, 2H)

L, C NMR {8): 129(CH), 131(CH), 133(CH) ve 168(C)

F nin secilmis, verileri:

MS (mlz): 197 (Mr)

IR (cm '): (CC1 4 icerisinde): 3200, 3065. 1690. 1530

'H NMR (5): 10,0 (b), 7.9 (9, 4H), ve 7,3 (5, 6H)

(a) E ve F'nin yapilanni bulunuz?

(b) E ve F'nin olus,umunun mekanizmasini yazmiz.

Ogrenme Grubu Problemleri 867

Peptitlerin kim vasal sentezi, Karboksilik asitler ve agil tiirevlerinin karboksil fonk-
siyonel gruplan biyokimyada oldukca onemlidir. Omegin 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 gruplanm icerir.
Amitler ayni zamanda karboksilik asitlerin tiirevleridir. Proteinlerin hem laboratuvar hem
de biyokimyasal sentezleri etkinlestirilmis. agil karbonlannda yer degistirme tepkimeleri
icerir.

Bu Ogrenme Grubu Problemi dikkatimizi peptitler olarak adlandinlan kiigiik prote-
inlerin sentezi iizerine odaklayacaktir. Etkinlestirilmis, bir karboksilik asit tiirevi ile bir
aminin tepkimesiyle amit fonksiyonel grubunun olusumu peptit ve protein sentezinin te-
melini olustour. Bu bakimdan peptit sentezinde yer alan tepkimeleri incelememiz ya-
rarli olur. Daha sonra, 1984 yilmda Kimya Nobel Odillifnii kazanan Rockefeller
Lfniversitesi ogretim iiyesi R. B. Merrifield'in geli^tirmis oldugu otomatik peptit sente-
zinde kullandigi tepkimeleri inceleyecegiz.

1. Peptit sentezindeki ilk adim amino asitlerin amin fonksiyonel grubunun bloke
edilmesidir (koruma). Amino asitler amin ve karboksilik asit fonksiyonel
gruplanm icerirler. Bu tiir bir tepkime Altboliim 24.7C'de Ala (alanin) ve benzil
kloroformat arasindaki tepkimeyle gosterilmi§tir. Etiketlenmis Z-Ala yapismda
o!u§an fonksiyonel grup karbamat (veya iiretan) olarak adlandmlir.

(a) Z-Ala'nin, Ala ve benzil kloroformattan hidroksit iyonlan varliginda
olu§umunun aynntili mekanizmasim yaziniz.

(b) (a)'daki tepkimede karboksilat anyonuna ragmen amino grubu nicin niikleofil
olarak davramr?

2. Altboliim 24.7C'deki tepkimenin ikinci basamaginda kan§ik anhidrit olu§ur. Z-Ala
ve etil kloroformatm (C1C0 2 C 2 H 5 ) trietilamin icerisinde tepkimesi sonucu da ka-
n§ik anhidrit olu§ur. Bunun aynntili mekanizmasim yazimz. Bu basamagin amaci
nedir?

3. Altboliim 24.7C'deki tepkime serisindeki iiciincti 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 olusmgu) aynntili meka-
nizmasim yaziniz. Bu mekanizmada C0 2 ve etanol nasil o!u§mu§tur gosteriniz.

4. Altboliim 24.7D'de otomatik peptit sentezi gosterilmistir,

(a) Birinci basamaktaki tepkime tiirii hakkinda fikirleriniz nedir? Bu tiir
tepkimeler hangi adla belirtilir? Hangi tiirde bir fonksiyonel grup olusmu§tur.

(b) Otomatik sentezin uctincii basamagi fer-biitiloksikarbonilin (Boc veya
r-Boc da denir) trifloroasetik asit ile (CF^COiH) uzakla§tirilmasini icerir.
Bu basamagin aynntili mekanizmasim yaziniz. (Ipucu: Karbon dioksit ve 2-me-
tilpropen yan iiriinlerdir.)

(c) Be§inci basamakta amino asitlerin katilimiyla zincir biiyiir. DCC
(disikloheksilkarbodiimit), ilave edilen amino asidin karboksilik asit grubu ile
etkin acil ara iiriinu olusUiran bir reaktiftir. Bu etkin ara iiriin recineye heniiz
baglanmis olan amino grubunun atagina ugrar. Uzayan peptit zincirine amino
asidin kenetlenmesinin mekanizmasmi yaziniz.

Ogrenme Grubu

Problemleri

Ozel Konu

B

*******

Naylon 6,6

Basamakli Biiyuyen
Polimerler

Ozel konu A'da alkenlerin katilma tepkimeleriyle hazirlanabilen bircok tekrarlanan alt
birime sahip biiyiik molekiilleri — polimerler denir — gordiik. Bu polimerlere zincir-bu-
yume polimeiieri veya katilma polimerleri denir,

Polimerlerin bir diger genis grubu, daha once kondensasyon polimerleri olarak ad-
landrnlmislardir ancak simdi bunlara cogunlukla basamakh-buyume polimeiieri denil-
mektedir, Bu polimerlerin eski adlannin da cagnstirdigi gibi bu polimerler kondenselesme
tepkimeleriyle elde edililirler. Bu tepkimelerde monomer birimleri birle§irken su ve al-
kol gibi kiiciik molekilllerin molekiiller arasi aynlmasi gerceklesir. Kondensasyon po-
limerleri icerisinde en onemlileri poliamitler, poliesterler, poliiiretanlar veformaldehit
reqineleridir.

B.I POLlAMiTLER

Ipek ve ytin dogal olarak bulunan iki bnemli polimerdir ve insanoglu yuzyillarca bun-
Ian elbise yapiminda kullanmistir. Bunlar, Boliim 24'te ayrintih bir sekilde tartisilacak
olan protein ttiru maddelere orneklerdir. Bu noktada, proteinlerde tekrar edilen birim-
lerin a-amino asitlerden geldigini ve bu birimlerin amit baglanyla baglandigmi belirt-

memiz gereklidir (asagiya bakiniz). Proteinler bu nedenle poliamitlerdir.

O
II
H 2 N— CH— C— OH

I
R

Bir a -amino asit

Amit baglautisi

O / \ O

II / II \ II

— 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 iizerinde yapilan arastirmalarda ipek ozelliklerini gosteren ve nay-
lonlar olarak adlandinlan sentetik poliamitler bulunrnustur.

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 iiretimde bu iki maddenin esdeger oranlarda tepkimeye girmesi saglanarak 1 : 1 tuz

uriiniinun olusumu saglanir.

O O

II II

nHOC-tCH^COH + nHjN-t-CHj-JgNHj — ►

Adipik asit Heksametilendianiin

O O

II II +

fOC-f/CHj-fcC — O- HjN-eCHj^NH,

1 : 1 tuz (naylon tuzu)
O O F O 6~

(polimerle;me)

OC-eCH 2 ijC-t.NH-eCH 2 i s NH— C-t-CH 2 ^C

Naylon 6,6
(poliamit)

rNH-frCH^NH, + (2a - 1)H 2

Daha soma 1 : 1 tuzun (naylon tuzu) 270°C'a 250 psi (pounds persquare inch) basinc

O
II
altinda isitilmasiyla polimerlesme gerceklestirilir. Tuzlann — C— O ve NH 3 + grup-
lan arasinda olan kondensasyon tepkimeleri sonucu su molekiilleri aynlarak poliamit-
ler olusur.

Bu yontemle elde edilen naylon 6,6'mn molekul kutlesi yaklasik 10.000, erime nok-
tasi ise 250 D C'dur. Eritildiginde eriyiginden egirilerek lif sekline dOnUsturiilebilirler. Lif-
ter daha sonra ilk uzunluklarimn dort kati kadar gerilirler. Bu, poliamit molektillerini
lif eksenine paralel olacak §ekilde yonlendirir ve komsu zincirler iizerindeki
— NH — ve C=0 gruplan arasinda hidrojen baglarmin olu§umuna imkan saglar. "So-
guk cekme" olarak adlandmlan bu germe liflerin kuvvetini artinr.

Baska bir naylon tipi de naylon 6'dir ve e-kaprolaktamin halka acilma polimerles-
mesi sonucu olusabilir.

O

o

NH

H 2

►-OC-t-CH 2 -)5-NHj

(~H,0) |
250°C

f-Kaprolaktam
(bir balkali amit)

o

Boliim IS'iu baslangigm-
daki resitn naylon lif iire-
timini gbstermektedir.

-NH-kC-t-CH 2 1j-NH— C-(rCH 2 ^-NHifcC —
Naylon 6

Bu yontemde e-kaprolaktarmn su ile tepkimeye girmesi saglanir, boylece bazi e-
kaprolaktam molekiilleri e-aminokaproik asite doniisiir. Daha sonra bu kansimin
250°C'da lsitilmasi suya ortamdan uzaklastmr, £-kaprolaktam ve e-aminokaproik asiti.
poliamidi olusturmak iizere tepkimeye sokar. Naylon 6 da eriyiginin egirilmesiyle life
donustiirulebilir.

Naylon 6,6 uretimindeki ham maddeler asagida gosterilen bircok yolla elde edilebilir. <
Adipik asit ve heksametilendiaminin her birinin sentezi icin denklemler yaziniz.

Problem B.l

870 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

IOJ

(a) Sikloheksanon ► adipik asit

(b) Adipik asit 2NH? » tuz -^> C 6 H,,N 2 0,

350 C

katalizor

4H.

C 6 H a N 9 : — r^r+heksametilendiamin

kalahzor

, „ „ Cl 2 2 NaCN H

(c) 1,3-Butadien — ^-C^CL ► CgHsN-

Ni'

4H,

„ 2 HCi 2 NaCN

(d) Tetrahidrofuran ► C 4 H,,C1 2 ►

C 6 H 8 N 2 , ..'., . ► heksametilendiamin

4H,
C 6 H R N, ; — r^T* heksametilendiamin

- kalauzor

B.2 PoUesterler

Ea onemli poliesterlerden biri poIi(etilen tereftalat)tir, bu polimer piyasada Dakron, Te-
rilen ve Mitar adi altinda pazarlanmaktadir.

— O— CH 2 CH 2 — O— C

O

-C— O — CH.CH,— O

Poli(etilen tereftalat
(Dakron, Terilen veya Milar)

<)

O

o

Poli(etilen tereftalat) etilen glikoi ve tereftalik asitin dogrudan asit katalizli esterles-
mesinden elde edilebilir.

O O

II /7=^ II

HO— CH 2 CH,— OH + HO— C— ■ ( (

Etilen glikoi Tereftalik asit

C— OH -^>

Poli(etilen tereftalat)

+ H 2

Poli(etilen tereftalat)in bir baska sentez yontemi bir esterin diger bir estere donustu-
riildiigii transesterlegme tepkimesidir. Ticari sentezler iki transesterlesme tepkimesi ige-
rir. Birinci tepkimede dimetiltereftalat ve agin etilen glikoi bir baz katalizor varhginda
200°C'a kadar lsitihr. Kansinnn damitilmasi sonucu metanol (kn 64,7°C) uzakla§tinhr
ve yeni bir ester olusur. Bu ester iki mol etilen glikoi ve bir mol tereftalik asitten olus-
mu§tur. Bu yeni ester daha yiiksek bir sicakbga (~ 280"C) isitildigtnda, etilen glikoi (kn
198°C) damitdir ve polimerlesme (ikinci transesterlesme) olur.

O O

CH 3 0— C— <( VH C— OCHj + 2 HO— CH,CH 2 — OH

baz

200 C

Dimetil tereftalat

Etilen glikoi

O O

II
HO— CH,CH 2 — O— C

C— O— CH,CH,— OH + 2 CH,OH

B.2 Poliesterler 871

n HO— CH,CH,— O— C

C— O— CH,CH,— OH

280 C

C— O— CH 2 CH 2 — O
Poli(etilen tereftalat)

+ n HO— CH,CH,— OH

Elde edilen poIi(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. Transesterlesme tepkimesi kul- ■< Problem B.2
lanilarak dimetil tereftalatin etilen ile lsitilmasiyla olusan (a) baz katalizli tepkime,
(b) asit katalizli tepkime icjn uygun birer mekanizma yazmiz.

Kodel diger bir Cur poliesterdir ve ticari iiriin olarak gokca kullanibr.

< Problem B.3

/O O

T c ^O/ C— ° — CH ^ \ / CH 3"

-o-

Kodel

Kodel de transesterlesme 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 gliseroliin beraberce lsitilmasiyla bir poliester ohisur, bu bilesik ■< Problem B.4
gliptal recinesi olarak adlandinlir. Gliptal recinesi oldukca serttir, cunkii polimer
zincirleri "capraz bagh"dir. Gliptal recinesinin yapisinin bir kismini yazmiz ve capraz
baglanmanin nasil olu§tugunu gosteriniz.

Leksan yilksek molektil kiitleli bir "polikarbonattir" ve bisfenol A'mn piridin -< Problem B.5

varliginda fosgen ile kanstmlmasindan elde edilir. Leksan icin bir yapi 5neriniz.

OH

CH 3
Bisfenol A

II

CI CI

Fosgen

Bilinen "'epoksi recinesi" veya "epoksi yapistmcisi" genel olarak iki bilesenden < Problem B.6
olu§ur ve bu iki bile§en bazen "recine" ve "sertle§tirici" olarak etiketlenir. Recine;
bisfenol A'mn (Problem B.5) epiklorohidrinin, H,C — CHCH,C1, asinsiyla olan

O

872 Bolum 18 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

tepkimesinden Liretilir. Tepkimeye, bir baz varhginda. dii§iik molekiil kiitleli polimer
elde edilinceye devam edilir. (a) Bu polimerin olasi yapisi nedir? (b) Epiklorohidrinin
a§insimn kullanilmasimn amaci nedir? (c) Sertle§tirici genellikle
HjNCHjCHjNHCHjCH^NHj gibi bir amindir. Refine ve sertlestirici kanstinldigi
zaman nasil bir tepkime meydana gelir?

B.3 POLIURETANLAR

Cretan, bir alkol ve bir izosiyanatin tepkimesinden olusan bir uriindur.

O

R— OH + 0=C=N— R'

Alkol

Izosiyanat

R \ /C\ /H

O N

R'

Uretan
(bir karbamat)

Bu tepkime a§agidaki yolla gercekle§ir
O

R— OH + C

N

V

-+-R— O N :

■ ^C

9 ?»

f>H— A

H

R'

R— O
H

R'

+ R

O

II

o

I

R'

.H

R'

Uretan, karbamat olarak da adlandinhr, ciinkii alkol (ROH) ve karbamik asitin
(R'NHC0 2 H) esteridir.

Poliiiretanlar genellikle dioliin, diizosiyanat ile tepkimesinden elde edilir. Diol,
— LH,UH son gruplari Dulaifari'HpiS"D , ir ponesterciir. Diizosyanat ise genellikle toluen
2,4-diizosiyanattir.*

0=C=N^ ^\ ^-N=C=0

HOCH,— polimer — CH,OH +

CH ?
Toluen 2,4-
diizosiyonat

O O

II II

Nl I — C — 0( II, — polimer — CH,0 C— NH

CH,

Puliiiretan

B,7 > Tipik bir poli uretan a§agidaki yontemle elde edilebilir, Adipik asit, etilen glikoltin
asinsiyla polimerle^tirilir. Olusan poliester daha sonra toluen 2,4-diizosyanatla et-
kilestirilir. (a) Poliiiretanm yapisini yazimz. (b) Poliester uretiminde etilen glikolun
a§insi nicin kullanilmi§tir?

*Toluen 2,4-diizosiyanat zehirli bir kimyasaldu ve poliiircian senwzinde cahsan i^filerde akul solunum yei-
mezlicine nedi?n olur.

B.4 Fenol-Formaldehit Polimerleri 873

Poliiiretan kopiikler yastik ve dolgu maddesi olarak kullamlir. Poliiiretan,
diizosiyanatlann polimerle§mesi esnasinda tepkime ortamina az miktarda suyun
katiimasiyla iiretilir. Izosiyanat gruplarindan bazilan su ile tepkimeye girerek karbon
dioksit olu§turur ve bu gaz, kopiik olu§tumcu bir madde olarak davramr.

R— N=C=0 + H,0 ► R— NH, + CO, t

B.4 FENOL- FORMALDEHIT POLJMERLERi

ilk sentetik polimer (veya recine) Bakalit olarak bilinir. Bakalit, fenol ve formaldehitin
kondensasyon tepkimesi sonucu olugur; tepkime asit veya bazla katalizlenir. Baz ka-
talizli tepkime muhtemelen burada gosterilen genei yontemle gercekle§ir. Tepkime fe-
noliin orto ve para konumlarinda meydana gelebilir.

Bakalit

874 Boiiim 1 8 / Karboksilik Asitler ve Tiirevleri

Genellikle, polimerles.me iki a§amada o!u§ur. Ilk polimerle§mede dii§iik molekiil kutleli,
eriyebilir polimer olusur ve bu rezol olarak adlandinlir. Rezol eritilerek istenilen §ekle
donii gtiirul ebil ir, ve daha ileri polimerle§me ile oldukga fazla capraz bag]) olan ve eri-
tilemeyen 90k yiiksek molekiil kiiileli polimer olu§ur.

Problem B.8 > jP-Rrezol gibi bir para-siibstitiie fenol kullanilarak bir fenol-formamit polimeri
o1u§turulur. Bu polimer "termosettinng"d&n daha 90k termoplastikWx. Bu polimer
eritilebilir. Bunun nedenini aciklayimz.

Problem B.9 > Fenol ve formaldehitin asit katalizli polimerlesmesinin genel mekanizmasini gos-
teriniz.

B.5 ^AGLAYAN POLJMERLER

Polimer kimyasinda son yillarda yapdan en onemli sentezlerden biri yiiksek molekiil
kutleli, simetrik, olduk9a dallanmis. polifonoksiyonel molekiil yapisinda olan polimer-
lerin sentezidir ve 9aglayan (ing. Cascade) polimerler olarak adlandmlirlar. G. R.
Newkome (South Florida Universitesi) ve D. A Tomalia (Michigan Molekuler Enstitusii)
ara§tirmalanni bu alanda gelistirmislerdir.

NC CN CHAP CO B CH.

HO-\ /"OH ., °

(1) ^ V (11) _ V ' ml ^

%74

/ \ %76

HO— ' ^OH

CN CHgOX

fii> „

r

r°

%85

S

CN CH 3 2 C

NC CN CH 3 2 C C0 2 CH 3

3

cioc poci

H0 2 C

C0 2 H

°^

r

(iv)

o- 7

\.

>%95

H0 2 C

C0 2 H

CIOC

CN

/~ 0H ® /~° (v)

H,N— 4w OH ~^-> H 2 NHL^ O^^. -r~^ H,N— ^.

-OH ^O

CN

§ekil B. I Bir caglayan polimerinin basjangic maddelerinden sentezi. Reaktifter ve sartlar:
(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 CI 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 uyarlanmistir.)

B.5 (Jaglayan Polimerler 875

NHOC-

R ^-X

R

0"^\ NHOC

}

o^Vo

CONH

CONH

s

E

R,

NHOC

'NHOC-

NHOC

R-

NHOC-/

NHOC

P 0.

9H = COjCHjCH,
10 B = COOH

,q^~~/ NHOC "

bC

/■^JNTHOC

3 o-A

CONH

P

R

R

N

CONH

CONH

CONH

CONH ^

S

CONH

R

s conh r° f~%

/~~o

•CONH

CONH

^y c

11 R = CO.,CH CH 3

12 R = COOH

13 R = C0NHC(CH,0CH 2 CH s C0„CH,CH a ) a

14 R = CONHC(CH 2 OCH 2 CH 2 C0 1 ,H) 3

15 R = CONHC[CH 2 OCH 2 CH 2 CONHC(CH 2 OCH 2 CH ! CO ! ,CH, ! CH 3 j. ! ] 3

§ekil B.2 Caravan Polimerler (Newkome, G.R; Lin X. Macromolecules 1991, 24,
1443-1444'ten almmistir.l

876 Boliim 18 / Karboksilik Asitler ve TCirevleri

§u ana kadar gordiigumiiz biitiin polimerler kacinilmaz olarak, homojen degildirler.
Bunlar ne kadar tekrarh monomerik ortak birimli molekiillerden olugsa da polimerles-
me tepkimelerinden elde edilen maddenin molekiil kiitleleri degigiklik gosterir (ve bii-
yukliikleri de degis». Buna kargm gaglayan polimerler, esfit klitle ve biiytikliikte
molekiillerden meydana gelen polimerleri olu§turmak iizere sentezlenebilirler.

(^aglayan polimerlerin sentezi, bir, iki, iic hatta dort yonlii dallanmasma sebep olan
ana yapinin olu§masiyla baslar. Bu ana molekiilden basjamak iizere ardi§ik tepkimeler-
le tabakalar (caglayan kiireleri denir) ilave edebilir. Her bir yeni kiire bir sonraki kii-
renin baglanacagi dallanma noktalannin sayismi artinr (genellikle fig kati). Bu gogalma
etkisinden dolayi 90k biiyiik molekiiller cok kisa siirede olu§abilirler.

§ekil B.l ve B.2 dort yonlii bir caglayan molekiiliiniin nasil olustugunu gostermek-
tedir. Biitiin bu tepkimeleri daha onceleri yakindan incelemi§tik. Ana molekuliin olu§u-
mundaki baslangic maddesi dallanmi§ bir tetraoldtir, (1). Birinci basamakta (i); 1,
propennitril (CH 2 =CHCN) ile siyanoetilleme denilen bir konjuge katilma vermek iize-
re tepkimeye girer ve 2'yi olusturur. 2, Metanol ve asit ile etkilestirilerek [basamak (ii)]
siyano gruplan metil karboksilat gruplanna doniigtiirulur. (Siyano gruplanni hidrolizle
karboksilik asitlere donii^turmek ve sonra esterlestirmek yerine bu isjem tek basamak-
ta aym sorucu verir.)

(iii). Basamakta ise ester gmplan hidrolizlenir ve (iv). basamakta karboksil grupla-
n acil kloriirlere donusjiiriiliir. 5 nolu bilegik ana yapi blogudur.

Bir sonraki gaglayan kiiresinin olu§umunda kullanilan bilesigin sentezi 6— »7— >8 (si-
yanotillemeyi esterlesme izler) sirasini takip eder. Ana bile§ik 5'in a§in aminle, 8, tep-
kimesi 12 yiizey ester grubu tasiyan 9 bile§igini verir (kolayhk olmasi i?in [12]-esteri
denir). Bu basamagin onemi 5 ve 8'in dort molekiilii arasinda amit kopriisuniin olus,ma-
sidir. [12]-esteri, 9, hidrolizle [12]-asidi (10) verir. 10 bilesigi 8 ile, disikloheksilkarbo-
dimit (Altboliim 18.8E) kullanilarak. [36]-esterin olu§umuna neden olan amit olusumunu
yiiriitmek icin etkilestirilir. [36]-ester 11, daha sonra, 8 ile tepkimeye sokularak yeni bir
caglayan molekiilii, [108]-ester verebilecek olan [36]-aside, 12, hidrolizlenir.

Bu adimlann tekrar edilmesi sonucunda molekiil kiitlesi 60.604 olan bir bilesik, 15,
yani [324]-ester olusur. Her bir adimda caglayan molekiilleri izole edilip ayristmlir ve
yaptlan aydinlatilir. Her bir adimdaki iiriinlerin veriminin %40-60 olmasi ve basjangic
maddelerinin ucuz olmasi bu yontemi, genis, homojen yapili kiiresel polimerlerin sen-
tezinde onemli kilar.

/>-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve
Tepkimeleri: Enolat Anyonlanyla llgili Daha

Fazla Kimyasal Bilgi

Sahte Bile§ikler

Kimyasal "sahtekar"lann cok onemli rolleri vardir. Biyokimyada dogal bile§ikler gorii-
ntimiindeki molekiiller bir enzimin fonksiyonunu degi§tirerek ya da alici bolgesini ka-
patarak c,ogu zaman onemli etkilere neden olurlar. Bir ornek olarak (yukandaki §ekilde
goritlen) 5-florourasil verilebilir. Bu bilegik DNA sentezinde kullanilan bir dogal me-
tabolit olan urasili maskeledigi igin kanser tedavisinde kullanilan bir ilaftir. Timidilat
sintaz enzimi, 5-florourasilin dogal bir substrat oldugunu sanarak urasil yerine yanlig-
likla ona etki eder. Bu sahte bile§ik enzim iferisine sizdiktan soma nonnal mekanizma-
sini devam ettirir ve timidilat sintaz iizerinde geri d6nii§umii olmayan bir hasara yol acar.
Bu oiay DNA sentezini onler. Daha sonra, "Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Subst-
ratinin Kimyasi" kisminda siirecin degisjk yonlerini inceledigimizde, timidilat sintazin
etkirdiginin giderildigi mekanizmamn bir konjuge katilmayi (Micheal katilmasi benze-
ri, Altbolum 17.9B ve 19.9), bir imin ile bir enolatin tepkimesini (Mannich tepkimesi

877

benzeri, Altboliim 19.10) ve birflor atomu tarafindan bloke edilmi§ E2-turii aynlma tep-
kimesini icerdigini gorecegiz.

Kimyasal sahtekarlar sentetik esdegerleri kadar yararlidirlar. Sentetik esdeger, bir iiru-
ne katddigmda bir oncii tipten geldigi goriinilmunii veren bir yapiya sahip reaktiftir. Bu
madde bir reaktant oldugunda gercekten farkli bir yapisal kaynaga sahiptir. Etilasetoase-
tat ve dietilmalonattan elde edilen anyonlar ile aseton ve asetik asitten elde edilen eno-
lat niikleofilleri sentetik esdegerlere iki omek olustururlar. Enaminler sentetik esdegerlerin
diger bir tipidir. Enaminler alkenil aminlerdir ve tepkimelerde enolat gibi davramrlar.
Diger sentetik esdegerler "polarlasmamn yon degistirmesini" saglayarak yaniltmaya ka-
tdirlar. Ditiyoasetallerden elde edilen karbanyon polarlasmada yon degisimi saglamak
icin kullamlan esdeger sentetik maddelere ornektir. Ditiyoasetallerden meydana gelen
karbanyonlar elektrofilden 50k niikleofilik karbonil karbon atomu icin kimyasal bir ya-
mltma saglar. Bu boliimde biitiin bu sentetik esdegerlerin gizii, bilirtmeyen taraflanni
aciklayacagiz. 5-Florosil kimyasal "sahtekannirT timidilat sintazi nasd engelledigini go-

recegiz.

19.1 Giris,
^,19.2 Claisen

Kondensasyonu: jS-Keto

Esterlerin Sentezi

19.3 Aseto Asetik Ester

Sentezi: Metil Ketonlann

(Substitiie Asetonlar)

Sentezi
' 19.4 Malonik Ester

Sentezi: Siibstitiie Asetik

Asitlerin Sentezi

19.5 Aktif Hidrojen
Bilesiklerinin Daha ileri
Tepkimeleri

19.6 Ester ve NMrt
Dogrudan Alkilienmesi

19.7 1,3 Ditiyanlarin
Alkilienmesi

'- 19.8 Knoevenagel

Kondensasyonu
-19.9 Michael

Katilmalan

19.10 Mannich Tepkimesi

19.11 Enaminlerin
Sentezi: Stork Enamin
Tepkimeleri

19.12 Barbitiiratlar

19.1 GlRl§

iki karbonil grubu arasinda doymus, bir karbon atomu olan bilesikJere /3-dikarboniI bi-
lesikleri denir. Bu bilegikler organik sentezlerde son derece yararh ve gerekli reaktif-
lerdir. Bu boliimde /3-dikarbonil bilesiklerinin bazi elde edili§ yontemlerini ve onemli
tepkimelerini inceleyecegiz.

o

o

— c— c— c—

13 \a

jS-Dikarbonil sistemi

O
I i II
R— C— C— C— OR'

/J-Keto ester (Altboliim 19.2)

-c-

OR

RO-
Malonik ester {Altboliim 19.4)

/3-Dikarbonil bile§iklerinin kimyasinda, iki karbonil grubu arasindaki karbona bag-
li protonlann asitligi 6'nemi rol oynar. Bu protonlarm pA"^ degeri 9-1 1 arasmdadir ve
enolat olusturmalan icin alkoksit kuvvetinde bir bazla etkilestirilmeleri yeterlidir.

9,9 ? , ?

"OR ,

-c— c— c-

— C— C— C— + HOR

H

pK = 9-U

Bu boliimlin basinda. bu protonlarm asidik ozelliklerinin, Claisen sentezi (Altboliim 19.2)
denilen bir tepkime iizerinden /3-dikarbonil bilesiklerinin sentezine nasil imkan sagla-
digini gorecegiz.

I II
H— C— C-

H

-OR

(1) NaOR. R'

O

-o

OR

(2) H,0*

>R'

O O

II I II
-C— C — C— OR

H

HOR

Bu boliimde daha soma asetoasetik ester sentezlerini (Altboliim 19.3) ve malonik ester
sentezlerini (Altboliim 19.4) ogrenecegiz, Bu sentezler /3-dikarbonil bilesiklerinden olu-
§an enolatlarin alkillenme ve acillenme tepkimelerini icerir.

878

o o

o o

19.2 Ciaisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterin Sentezi 879

I II (1) NaOR II ( 2\ R— V |] ' '

G— C— C— C— OR ► G — C— C— C— OR t ' ... ► G— C — C— C— OR

iu-wi Uijilleme)

H

Asetoasetik ester sentezi, (J = CH,
Malonik ester sentezi, G = RO

Diger bircok yararli tepkimeyle benzer tiirde kimyasal sentezler yapilabilir (Altboliim
19.5). Bu tilr sentezlerden biri de Knoevenagel kondensasyonudur (Altboliim 19.8).

Bu sentezlerde tekrar tekrar ortaya gikan ozelliklerden biri burada anlatacagimiz /3-
keto asitlerin dekarboksilasyonudur:

O O

II I II
G— C— C— C— OH

1
R

o H -o

- /C " x c /<

/\

R

o

G— C— C— H+ CO,
R

(Altbolum 18.11)

Altboliim 18.1 1 'de gordugiimtiz gibi bu dekarboksilasyonlar dimli §artlarda gerceklesir
ve dekarboksilasyonun kolay olu§u bu boliimde inceleyecegimiz tepkimeleri 90k yarar-
li kilar. Yukandaki tepkimede G metil grubu ise sentez sonucu siibstitue asetonlar (me-
til ketonlar) elde edilir. Eger yukaridaki tepkimede G bir karboksilik asitin hidroksil
grubu ise (hidroliz basamagtndan once bir esterin alkoksi grubu olabilir) siibstitue ase-
tik asitler elde edilir.

19.2 CLAISEN KONDENSASYONU: /J-KETO ESTERLERIN
SENTEZi

Etil asetat, sodyum etoksit ile tepkimeye girdiginde kortdensasyon tepkimesine ugrar.
Asitlendirmeden sonra iiriin bir keto ester, etil asetoasetatir (yaygin olarak asetoasetik
ester olarak adlandinlir).

O

2 CH,COC,H,

NaOC,H 5

o o

II II

CH,CCHCOC 2 H,

Na +

Sodyoasetoasetik

ester

+ C 2 H 5 OH

(damitmayla
uzaklashnhrl

O

HO

o

CH 5 CCH 2 COC,H 3

Etil asetoasetat
(asetoasetik ester)

(%76)

Bircok esterde de gozlenen bu tiir kondensasyonlar Ciaisen kondensasymilan olarak
bilinir. Aldol kondensasyonunda oldugu gibi (Altbolum 17.4) Ciaisen kondensasyonunda da

880 Boliim 19 //J-Dikarbonil Bile^iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

tepkime, bir molekiiliin a-karbon atomu ile diger molekiiliin karbonil grubu arasinda
gercekle§ir.

O

NaOCH,CH,

2 CH 3 CH 2 CH 2 CH :L COC 1 H 5 -^->

Etil pentanoat

Na+
O

CH,CH 2 CH 2 CH 2 C — C — COC 2 H 5

+ CjHjOH

CH,

1

CH 2

CH 3

lcH,C0 2 H

CH 3 CH 2 CH,CH 2 C — CH — COC 2 H 5

CH,

CH,

CH 3
(#77)

Bu orneklerde net tepkime sonuglanna baktigimizda kondensasyon i9eren her iki
tepkimede de esterlerden birinin a-hidrojenini kaybederken digerinin etoksit iyonu kay-
bettigini goriiriiz, yani

O O

II r 1 (1) NaOCH,

R— CH 2 C:— OC 2 H ; + Hi— CHC— OC,H 3 . „ n+ ' »

(R, H olabilir)

O O

II II

R— CH,C— CHCOC 2 H 5 + C 2 H 5 OH

R
/2-keto ester

Bunlann nasil oldugunu, mekanizmasini 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 kararb kihnir.

O

J ''

I. Basamak RCH— COC^Hj + ;Ot\H, ±*~ RCH-j-COCH, + C,H,OH
H* I

.6'.-

I

RCH=COC 2 H 5

Ikinci basamakta, enolat anyonu ikinci ester molekulimiin karbonil karbonuna atak
yapar. Bu noktada Claisen kondensasyonu ve Aldol katilmasi farklilik gosterir, ve bu
farkhlik anlasilabilir boyuttadir. Aldol tepkimesinde niikleofilik atak sonucu kattlma;

19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterin Sentezi 881

Claisen kondensasyonunda ise kaulma-ayrdma olur.

"o- -o- -o-j •'&

M-^-^ II II

2. Basamak RCHX ^-^ + - 1 CH— COC,H 5 ±^~ RCH,C — CH— COC,H,

I IV I

OC 2H 5 R C 2 H,Q: R

}

o' -o-

II

RCH,C— CH— COC,H,

I
R

+ ; OC,H 5

Bu ikinci basamagtn iiriinleri bir /3-keto ester ve bir etoksit iyonu olmastna karsm bu
noktaya kadar olan toplam dengenin yonti basjangic maddeleri lehinedir. Eger tepkimede
bu basamak son basamak olsaydi oldukpa az Urtin olu§urdu.

Claisen kondensasyonunun son basamagi etoksit iyonu ve /3-ketoesterler arasinda
meydana gelen bir asit-baz tepkimesidir. Bu basamak igin dengenin yonti iiriinler
yoniindedir ve iiriinler yoniine daha fazla kaydirmak icin tepkime ortarmndan etonol
damitilrr.

OHO

II \% II
3. Basamak RCH,C— C— COCH, + =OC,H,-

I

R
/3 -Keto esler Etoksit iyonu

(daha kuvvetli asit) (daha kuwetli baz)

•o' -*o*-

II , II
RCH 2 C— C— COC 2 H 3 + L\H,OH

R
(S-Keto ester anyonu Etanol

(daha zay if baz ) (daha za.vif asit)

fi-Ketoesterler etanolden daha kuvvetli asittirler. Bunlar, etoksit iyonlanyla kanti-
tatif olarak tepkimeye girerek etanol ve /3-keto esterlerin anyonlannt verirler. (Bu tep-
kimede denge saga kayar.) j3-Keto esterler normal esterlerden daha fazla asidiktirler,
ciinkti onlann enolat anyonlart rezonans ile cok daha fazla kararli kilimrlar: Enolat
iyonlarmm negatif yiikii iki karbonil grubu arasinda dagtlir.

J& 'o- 'Or Jo'- 'O" :6 =

^\\ r , II l<u^ll II I

RCH,— C— C— COC 2 H 5 •*— *■ RCH,— C=C— COC,H ; <*— ► RCH 2 — C— C=COC,H 5

. R R R .

* r '

S- s-

o o

I! 8 - I

RCH,— C="C^COCJL

I

R
Rezonans meiezi

882 Boliiim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

Claisen kondensasyonunun 1-3. basamaklarmdan sonra tepkime kansimtna asit Ha-
ve edilir. Bu Slave anyonun hizh bir §ekilde protonlanmasini saglayarak /3-keto esteri,
dengede keto ve enol §ekillerinin kansimi haline getirir,

<5 h o

li _ II H.O" II II

4. Basamak RCH, — C— C— COC.H, , ' , > RCH,— C— CH— COC,H,

R R

Keto yapisi

OH O

RCH 2 — C=C— COC,H,

R
Enol yapisi

Bir ester ve bir alkoksit anyonu arasinda bir tepkime yapilmak istendiginde alkok-
sit grubu ile esterin alkoksil gTubunun aym alkil grubunu icermesi oldukca onemlidir.
Boylece (baz destekli ester hidroliziyle aym mekanizmayla, alkoksitler ile meydana ge-
len Altboliim I8.7B) transesterlesme olasihgi onlenmis olur, Etil esterler ve metil es-
terler bu tip sentezlerde en fazla kullanilan ester reaktantlandir. Etil esterler
kullamldiginda sodyum etoksit, metil esterler kullanildiginda sodyum metoksit kullam-
lir. (Bazi durumlarda baska bazlar secilebilir fakat bunlan daha sonra tartisacagiz.)

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, „

Bu ester Claisen

CPI kondensasyonu vermez,

Etil 2-metilpropanoat

Mekanizma incelendiginde bu esterin nicin Claissen kondensasyonu vermedigi anlasi-
lacaktir. Sadece bir tane a-hidrojeni olan esterin ticiincu basamakta artik asidik hidro-
jeni kalmayacaktir, oysa bu hidrojen ucuncii basamak tepkimesinin gerceklesmesi icin
gereklidir. (Altboliim 19.2 A'da 90k kuvvetli bir baz kullanilarak sadece bir a hidrojen-
li esterlerin jS-keto esterlere nasil doniigturuldugunii gorecegiz.)

Problem 19. 1 ►* (a) Etil proponoat, etoksit iyonuyla tepkimeye girdiginde meydana gelen Claisen
kondensasyonunun biitiin basamaklanmn mekanizmasim yaziniz. (b) Tepkime ka-
n§imi asitlendirildigi zaman hangi iirilnler olu§ur?

Dietil heksandioat, sodyum etoksit ile lsittldtktan sonra tepkime kari§iminin hemen
asitlendirilmesiyle etil-2-oksasiklopentankarboksilati verir.

o

o

C,H 5 OC(CH,) 4 COC,H 5

Dieti) heksandioat
(dietil adipat)

(l)NaOC,Hj,
(2) H 3 + '

19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterin Semezi 883
o

II

-COC,H 5

Etil 2-oksosiklopentan-
karboksilat

(%74-81)

Bu tepkime Dieckmann kondensasyonu olarak adlandinhr ve molekiil i^i bir Claisen
kondensasyonudur. Kondensasyon icin a karbon atomu ve ester grubu aym molekulden
gelmektedir. GenelJikle Dieckmann kondensasyonu bes ve alti iiyeli halkalarin hazir-
lanmasinda oldukca kullanisjidir.

Tepkimesi icin Bir Mekanizma

Dieckmann Kondensasyonu

EtO

H

; o£-l

OEt

S

EtO

Kloksil anyonu bu-
tt hidrojeni kupartir.

EtO (n-

\ ' OEt

Etoksik anvonu atilir.

OEt

Enolat iyonu zincirin diger ucundaki
karbonil grubuna atak yapar.

+ OEt

OEt

M3

Etoksit anyonu iki karbonil grubu arasuida bulunan

asidik hidrojeni koparir. Yeglenen bu denge

tepkimeyi siirdurur.

O

L

\ — / r

+ HOEt

OEt

^ ' OEt

HCI katdmasi anyonu lu/.la prntonlar
ve son iii'Linu iiliisliirin .

(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 aciklayimz.

I9.2A Gapraz Claisen Kondensasyonu

Capraz Claisen kondensasyonu (capraz aldol kondensasyonlari gibi) ester bilcsiklcrindcn
birinin ct-hidrojeni olmadiginda gercekle§ir; bu bilesenin a-hidrojeni olmadigmdan eno-

884 Boliim 19//3-Dikarbonil Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

lat iyonu oluijturamaz ve kendi kendine kondensasyon yapamaz. Ornegin etil benzoat
etil asetatla kondensele§erek etil benzoilasetat verir.

o o o o

/F^\a I' II (1jNaOC 2 H 5 /PSX 'I 'I

\Ua^ + CH,COC 2 H, (2)HQ / 5 > 0))-CCH 2 COC,H,

Etil benzoat Etil benzoilasetat

(« hidrojeni yuk) (%60)

Etil fenilasetat dietil karbonatla kondenseleserek dietil fenilmalonati verir.

<Qj^CH 2 COC 2 H 5 + C : H 3 OCO.C 2 H s -|^^<rVcH

C— OC,Hj

/

o

Etil Fenilasetat Dietil karbonat Dietil fenilmalonal

(a karbunu yok) (%65)

Problem 19.3 ^ Yukanda verilen iki capraz Claisen kondensasyon tepkimesinde Qriinlerin olu§uma-
nu gosteren tepkime mekanizmalariru yazuuz.

Problem 19.4 ►" A§agida verilen capraz Claisen kondensasyonlannin her birinden olu§masini bekle-
diginiz iirunler nelerdir?

& (1) NaOCH,CH 3

fa) Etilpropanoat + dietil oksalat = "**

v F (2)H 3 0'

( 1 ) NaOCH 2 CH 3

(b) Etil asetat + etil format — '-*■

(2)H 3 +

Bu boliimiin basjannda gordugumuz gibi yalmz bir a hidrojen atom it olan esterler
sodyum etoksitle /3-keto esterlere donustiirulemezler. Bununla beraber esterler, 50k kuv-
vetli bazlarm kullanildigi tepkimelerle /3-keto esterlere d6nii§turiilebilirler. Kuvvetli baz.
esteri hemen hemen kantitatif verimle enolat anyonuna donugturur. Bu da, enolat anyo-
nunun bir acil kloriir veya bir esterle etkilesjirilerek agitata donii§tiirQlmesi saglar. Bu
teknigin bir ornegi 50k kuvvetli bir baz olan sodyum trifenilmetaniirun kullamlmasidir
ve a§agida gosterilmigtir.

H O X O

\i> II V - II

CH,C— C— OC 2 H, ' u -° J » CH,C— COCH, + H^ClQH,),

■ l Ei 2 o ■ I

CH 3 CH,

©-

C— CI

II

O CH, O

(( JV-C— C COC 2 H 5 + Gl

CHj
Etil 2,2-dimetil-3-okso-3-fenilpiopanoat

19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Substitiie Asetonlar) Sentezi 885

I9.2B Diger Karbanyonlann A^illenmesi

Ketonlardan tiiretilen enolatlar esterlerle Claisen kondensasyonuna benzer sekilde nuk-
leofilik yer degistirme tepkimesi verirler. Asagidaki birinci omekte ketonla sodyum ami-
tin tepkimesinde iki anyonun olusmasi miimkiindur. Ana iiriin birincil karbanyondan elde
edilen iiriindiir. Birincil a hidrojen ikincil a hidrojenden daha asidiktir.

NaNH T

CH 3 C(CH,),CH 3
2-Pentanon

Et,0

c:h,ich,),c

\

->Na + " : CH 2 C(CH 2 ) 2 CH,
OC,H 5

o o

II II

C H ,{ CH, >,CCH 2 C(CH 2 ),CH 3

4,6-Nonandion

(%76)

NaOC 2 H 5

o o

II II

m (2)H 3 Q +

o o

C — COC,H 5

(%67)

Baslangic maddeleri olarak esterleri, ketonlan, a§i1 halojeniirleri vb. secerek a§agi- < Problem 19.5

daki bilesikleri nasil sentezi ersiniz?

Keto esterler Dieckmann kondenselesmesine benzer halkalanma tepkimeleri verir- < Problem 19.6
ler Asagidaki tepkimede olusan iiriinii aciklayan bir mekanizma yaziniz.

o o

O O

II II

CH,C(CH 2 ) il COC 2 H 5

(1) NaOC ; H ; i

(2) H 3 +

CCH,

2-Asetilsiklopentanon

19.3 ASETOASETiK ESTER SENTEZI: METiL

Ketonlarin (Substitue Asetonlar)
SentezI

Altboliim 19.2'de gordugiimiiz gibi etil asetoasetatrn (asetoasetik ester) metilen proton-
lan etanolun — OH protonlanndan daha asidiktir, ciinkti, iki karbonil grubu arasinda

886 Boliim 19 / /?-Dikarbonil Bilesjklerinin Sentezleri ve Tepkimelert

bulunurlar, Bu asitlik, baz olarak sodyum etoksit kullanilarak etil asetoasetatin oldukca

kararli olan enolat anyonuna danii§turiilebilecegi anlamuia gelir. Daha sonra niikleofi-

lik enolat anyonu bir alkil halojeniirle etkiles,tirilerek alkilleme tepkimesi gercekle§tiri-

lir. Bu sentez asetoasetik ester sentezi olarak adlandinhr.

.... . . Na + . .

•O" o- O' 'O-

II II II .. II

CH 3 C— CH,— COC 2 H 5 + C 2 H,ONa + «=-► 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 4- 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-
nurlerin kullanilmasiyla elde edilir. Tepkime ikincil halojeniirlerle yapildiginda verimi
diigiiktur. Uciinciil halojeniirler sadece aynlma tepkimesi verirler.

Yukanda gosterilen monoalkillasetoasetik esterin hala oldukca asidik bir hidrojeni
vardir. Eger istenirse ikinci alkilleme yapilabilir. Monoalkilasetoasetik ester asetoase-
tik esterden daha az asidik (nicin?) oldugu icin ikinci alkilleme yapilmak istendiginde
etoksit iyonundan daha kuvvetli baz kullanmak gereklidir. Yaygm olarak potasyum ter-
biitoksit kullamhr, ciinkii sodyum etoksitten daha kuvvetli bazdir. Potasyum ter-butok-
sitin hacimii bir grup olmasi nedeniyle transesterle§me tepkimesi meydana gelmez.

K +
O O O O

CH 3 C— CH— C— OC 2 H 5 + (CH 3 ) 3 COK + *=~-

* CH 3 C— C— COC 2 H 5 + (CH 3 ) 3 COH

R
Monoalkilasetoasetik Potasyum ter-
ester biitoksit

R

Jr' — X

R' O

CH 3 C— C— C— OC,H 5 + B3

R

Dialkilasetoasetik ester

Monosiibstitue 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 /8-keto asitin 100'C'a lsitilmasiyla dekarboksilasyon ger-
cekle§ir (Altbolum 18.11).

O O O O

" " suluNaOH " " _ .

CH 3 C— CH— COCjH 5 ■ ► CH,C— CH— C— O Na +

R

Ester "rulmiiiin busit hiiJioli/i

H,0 +

19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Siibstitiie Asetontar) Sentezi 887
o

II II

+-CH 3 C— CH— C-

I
R

O

H

^r* CH 3 C— CH 2 — R + C0 2

Asillendirme

p kelo asitin dekarboksitlenmesi

Asagidaki 2-heptanonun sentezi bunun icin ozel bir ornektir:
o o

'! (1) NaOC,H,/C,H,OH " ' ( 1 ) seyrcilik NaOH

CH 3 C-CH -COCft (2) CH , C H,c Hl CH3r * CH.C-CH-COCA ^j^: ►

Etil asetoasetat I

(asetoasetik ester) v -

CH,
CH,

CH,

Etil butilusetoasetat

<% 69-72)

O
II
-C— OH

O

-co,

> CH3C— CH,CH,CH,CH,CH,
2-Heptanon

(Etil asetuasetattan
toplant verim %52-61)

O
II
CH 3 C— CH-

CH,

CH,

CH,

CH,

Egeramacimiz disiibstitiie aseton elde etmekse, birbirini izleyen iki alkillemeden sonra
iiriinii, dialkilasetoasetik esteri, hidroliz eder daha sonra da olugan dialkilaseloasetik asi-
ti dekarboksile ederiz. 3-BQtil-2-heptanonun sentezi bu isjeme omek olarak verilebilir.

O O

O O

11 ■ (1) NaOC-,H i /C-,H s OH " "

CH 3 CCH,COC,H 5 CH CH CH R| ► CH 3 CCHCOC,H 5

(birinci alkilleme) '

(CH,),

CH,
Etil biiti [asetoasetat

(%69-72)

CH 3
O (CH 2 ),

(1) (CH,j 3 COK/(CH,),COH

(2) CH,CHjCH 2 CH;Br

(ikinci alMlleme)

CH,
9 (CH,),

(l)seyrellik NaOH

CH,C— C— C0,C,H 5 ^ „ n+ -►CH,C— C— CO,H

(CH,),

CH,
Etil dibiitilasetoasetat

(%77)

(2) H,0 +

(hidroliz)

o

(CH,),
CH,

-co,

(dekarboksiileme )

* CHjC— CH(CH,),CH,

(CH 2 ),

CH,
3-Butil-2-heptanon

888 Bollim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerLnin Sentezleri ve Tepkimeleri

Verilen ornekteki her iki alkillemenin aym alkil halojeniirlerle yapilmis olmasina rag-
men sentezde gerekliyse farkli alkil halojeniirler de kullanilabilir.

Gordiigumiiz gibi. etil asetoasetat asagidaki genel formiillii siibstitiie asetonlarin (me-
til ketonlarj hazirlanmasinda yararh reaktiflerdir.

O R'

H.C— C— CH, H.C— C— CH

I I

R R

Bir monosiibstitiie aseton Bir disiibstitiie aseton

Etil asetoasetat, asagida goriilen asetonun enolatinin sentetik egdegeri (Altboltim 8.17)
olarak davranir. Asetonun enolatini olu^turmak miimkun olmasina kar§in sentetik esde-
geri olan etil asetoasetatin kullanimi daha uygundur, ciinkii etil asetoasetatin a-hidro-
jeni (pK u 9-11) asetonun hidrojenierinden (pK a 19-20) daha asidiktir. Bu anyon
(asetondan) dogrudan olusturulmak istenildiginde cok dahakuvvetli baz kullamlmali ve
daha ozel sartlar uygulanmalidir (bkz. Aftbolum 19.6).

o

H 3 C— C— CH— C— 0C 2 H ; H 3 C— C— CH 2 'nin sentetik esdegeridir

Etil asetoasetat anyonu

Problem 19.7 ^* Sodyoasetoasetik esterin alkillenmesinin yan Urunleri, asagidaki genel formiille ve-
rilen bilesiklerdir.

RO= b'

CH 3 C=CHCOC 2 Hj

Bunlann nasil olu§tuklanni aciklayimz.

Problem 19.8 > Asagidaki her bir bilesigi hazu-Iamak icin asetoasetik ester sentezinin nasi] kullanil-
digini gosteriniz: (a) 2-pentanon (b) 3-propil-2-heksanon ve (c) 4-fenil-2- btitanon.

Problem 19.9 >- Genel olarak asetoasetik ester sentezinde, alkilleme basamaginda birincil halojeniirler
kullanildiginda en iyi verim olur, ikincil halojeniirlerle diisuk verim gerceklesir ve
iicunciil halojeniirler ise uygulamada hie bir alkilleme uninii vermez (a) Bunu acik-
layimz. (b) Sodyoasetoasetik ester ve fer-btitil bromiiriin tepkimesinden hangi iirun-
lerin olu§masim beklersiniz? (c) Yukarida yeni tanimladigimiz yolla yapilan
asetoasetik ester sentezinde bromobenzen bir arillendirme reaktifi olarak kullamla-
maz. Nicin kullanilamaz?

Problem 19.10 ► Claisen kondensasyonu sonucu olusan uriinler, /3-keto esterlerdir. Bu urunlerin hid-

rolizi ve dekarboksilasyonu ketonlarin sentezi icin genel bir yontem verir. 4-Hep-
tanonun sentezinde bu teknigin nasil kullanildigtni gosteriniz?

19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Siibstitiie Asetonlar) Sentezi 889

Asetoasetik ester sentezleri, halo esterler ve haloketonlar kullanilarak da yapilabiiir.
a-Halo esterlerin kullanilmasi y-keto asitlerin eldesinde elverisli bir sentez saglar.

Na +

oo oo V

II II II - II "

11 ll CH.ONa ■ - " BrCH,C— OC,H«

CH,C— CH 2 — C— OC : H 3 — — ► CH,C— CH— C— OC,H 5 = '-^

O O

CH a C-CH-C-OC 2 H 5 — ^ ► CH,C-CH-C-OH -— -►

CH,C — OC,H, CH,C— OH

"II " 2 H

O o

? ?

CH,C— CH,CH,— C— OH
4-Oksopentanoik asit

Yukanda verilen keto asidin sentezinde elde edilen dikarboksilik asit ozel bir gek.il- ^ Problem 19.11

de dekarboksilasyona ugrayarak

O O

? ?

CH,CCH 2 CH 2 COH verir. CH 3 CCHCOH elde edilmez.

CH,

Bu sonucu aciklayimz.

Asetoasetik ester sentezinde a-halo ketonlann kullanilmasi y-diketonlann eldesi ifin ge-
ne! bir yontem saglar:

Na +
O O

; " ' (!) sevreltik NaOH

CH,C— CH— C— OCH, ► CH,C— CH— C— OC,H, »

" " BrCHX'R " (2) HjCT

CH :

c=o

R

O O O

f

CH,C— CH— C— OH '" » CH,C— CH,CH ,— C— R
-co, i 2 . -

,,,, Bir y- diked in

I 2

c=o

R

890 Boliim 19 / /J-Dikarboml Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

Problem 19.12 ^ A§agidaki bile§igi hazirlamak 19m asetoasetik ester sentezini nasil kullamrsiniz?

O O

<0^

CCH^CH-,CCH,

Asetoasetik esterden elde edilen anyonlar, acil kloriir veya acil anhidritlerle etkile§-
tirildiklerinde bir acilleme gerceklesir. Acilleme tepkimeleri etanol icerisinde yapilamaz,
clinkii her iki acilleme reaktifi de alkollerle etkilesir. Acilleme tepkimeleri DMF ve
DMSO gibi aprotik cbziictilerle (Altbolum 6.14C) yapilmahdir. (Eger tepkime etanol
icerisinde yapilsaydi, ornegin sodyum etoksit kullanilsaydi, acil kloriir hizh bir sekilde
etil esterlere donii§ecek ve etoksit iyonlan notiirle§ecekti.) Aprotik coziictiler icerisin-
de enolat anyonunu olu§turmak icin sodyum hidriir kullamlabilir.

O O

CH 3 — C— CH 2 — C— OC,H 5

Na' h H"

aprotik ijozilcii
(-H 2 )

Na +
OO o

Ot-C-CH-C-OCJL RCC1 » CH 3 -C-CH-C-OC 2 H s (1)seyrel " kNaOH >
2 5 (-NaCl) ; " (2) H,0 +

c=o

I

R

00

II II ft 'I II

CH,— C— CH— C— OH m » CH,— C— CH 2 — C— R
I -co,

1 Bir B -diketon

C = p

!

R

/3-Dikarbonil bilegiklerinin elde edilmesinde Claissen kondensasyonu disuida
kullamlabilen ba§ka bir yontem de asetoasetik esterlerin adlleniiusini, bunu izle-
yen hidrollz ve dekarboksilasyon tepkimelerini i^erir.

Problem 19.13 >- As.agidaki bilesigi asetoasetik ester sentezini kullanarak nasil sentezlersiniz?

O O

\( ))— CCHjCCH,

Asetoasetik ester, alkilleme tepkimelerine benzer bLr §ekHde fenillenmez, ciinkii bromo-
benzen S N -2 tepkimesine [Altboliim 6.15A ve Problem 19.9(c)! uygun degildir. Bunun-
la beraber, eger asetoasetik ester, bromobenzen ve iki esdeger mol sodyum amitie
etkilestirilirse fenilleme, bir benzin mekanizmasi iizerinden (Altboliim 21.1 1) gercekle-
§ir, Net tepkime a§agida verilmi§tir:

o o

19.3 Asetoasetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Substitue Asetonlar) Sentezi 891
O O

I II sivi NH,

CH,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
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 sodyurn amit ge-
rekir?) (b) Fenillenmis asetoasetik esterin hidrolizi ve dekarboksilasyonu sonucu
hangi iiriinii elde etmeyi beklersiniz? (c) Fenilasetik asiti malonik esterden nasil ha-
ztrlansiniz?

Problem 19.14

Asetoasetik ester sentezinin diger bir sekli, sivi amonyak icerisinde potasyum amit
gibi 90k kuvvetli bir baz kullanilarak bir asetoasetik esterin rezonans kararli clianyonu-
na doniisturulmesini icerir.

■o

• o--

CHj— C — CH,— C-

-OC 2 H ;

2K +: NH;,-
sivi NH,

(<5B-C-

•O;

CH— C

J

OC,H,

2K +

I

:Q:

:Q:

CH,= C— CH=C— OC,H,

2K 4

I

vb.

Bu dianyon, bir mol birincil (veya metil) halojeniirle etkilestirildiginde ic tarafta bulu-
nan karbondan daha 50k ucta bulunan karbonda alkillenme gercekle§ir. Bu alkilleme
tepkimesinin bu sekilde yonlenmesi, uctaki karbonyonun daha kuvvetli bazik (ve dola-
yisiyla daha fazla niikleofilik) ozellik gostermesinden kaynaklanir. Bu karbanyon daha
baziktir, ciinkii sadece bitisik bir karbonil grubu tarafindan kararli kilimr. Monoalkille-
me meydana geldikten sonra anyon, amonyum klorur ilavesiyle protonlanabilir.

2K +

O O

: CH,— C— CH— C— OC,H 5

i<— x

-> sivi NH,
(-KX)

o

K

O

R — CH, — C — CH — C— OC,H,

NHjCI

o o

II II

+■ R— CH,— C— CH— C— OC,H ;
H

892 Bollim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

Problem 19.15 ► Asagida verilen bilesigin sentezi icin etiiasetoasetati nasil kullanabileceginizi gos-

teriniz.

O O

C f H J CH :! CH 2 CCH 2 COC ; H 5

19.4 Malonjk Ester Sentezl

SUBSTiTUE ASETiK ASITLERJN SENTEZi

Asetoasetik ester sentezini tamamlayan ve mono ve disiibstitiie asetik asitlerin sentezin-
de kullanilan yararb bir yontem de malonik ester sentezleridir. Baslangtc maddesi
/3-dikarboksillik asidin diesteridir ve malonik ester olarak adlandinhr. En yaygin kulla-
nilan malonik ester dietil malonattir.

■o- *0"

II II

C 2 H s O — C — CH, — C — OC 2 H 5

Dietil malunat
(bir /3-dikarboksilik asit)

Malonik ester sentezi bircok yonden asetoasetik ester sentezine benzer.
Tepkirne itjin Bir Mekanizrna

Substitiie Asetik Asitlerin Malonik Ester Sentezleri
1. Basamak Basjangic, maddesi olan dietil malunat kararli bir enolat anyunu olusturur:

•o-

C 2 H 5 0— C— CH— C— OC 2 H 5

\_^OC 2 H 5

M\ II ^1 M II I

C 2 H s O— C^CH— C— OC 2 H 5 +-* C,H,0— C=CH^C— OC 2 H 5 «-► C 2 H s O— C— CH=C— OC 2 H 5

4- HOC H Rezonans-kararli an von

2. Basamak Bu enolat anyonu bir S N 2 tepkimesiyle alkillenebilir,

O

II II II II

C,rLO— C— C.H—C— OC,rL ► C,H,0— C— CH— C— OC,H, + X"

Enolat iyonu Monoalkilmalonik ester

ve eger sentezimizde gereklivse, bu iiriin yeniden alkillenebilir:

19.4 Malonik Ester Sentezi: Siibstitiie Asetik Asitlerin Sentezi 893

O

O

" II (CHACO
CflJO— C— CH— C— OCH, *

R'

R' — X.

C,H 5 0— C— C— C— OEt ~+ CjH,0— C— C— C— OC,H,

R

R
Dialkilmalonik ester

3. Basamak Mono veya dialkilmalonik ester niuiiu- veya dialkil malonik asite hidrolizlcnir ve siibstitiie
malonik asitlcr hizh bir sekilde dckorboksile olurlar. Dekarboksilasyon sonucu mono- veya
disiibstitue asetik asit olusni .

O

O

O

C,H ; 0— C— CH— C— OC,H 5 (2 ^ Hcr - » HO— C— CH— C— OH ►

R

Monoalkilmalonik ester

O ^O

HO C O

R H

O

-co.

-*■ H,C— C— OH
"I
R

Monoalkilasetik asit

O R' O

C,H,0— C— C— C— OC,H

R

Dialkilmalonik ester

O R' O

fl) HO",H,0

5 (2) H 3

t~*-> HO— C— C— C— OH ►

R

H\
O O

HO P O

R R'

-co,

R'

-* HC— C— OH

R

Dialkilasetik asit

Malonik ester senteziyle ilgili iki ozel ornek, heksanoik asit ve 2-etilpentanoik asi-
tin a^agida verilen sentezleridii.

Heksanoik Asitin Bir Malonik Ester Sentezi
O

O

" " (1) NaOCJi " I'

C,H,0— C— CH,— C— OC,H, — ► C,H,0— C— CH— C— OC,H,

1 5 - 2 5 (2) CH,CH,CH,CH.Bi- 2 5 | 2 '

CH 3 CH 2 CHjCHj

Dietil butilmalonat (%80-90)

H O

(1) %50 KOH, geri sogurucu alunda kaynatma "

— T-T-— -— — — — -r*-.CH,CH,CH,CH— CH— C— OH

(2)Seyreltik H,S0 4 . gen sogutucu altinda kaynatma (— CO,) •*

Heksanoik asit (%75)

894 Bdlum 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

2-Etilpentanoik Asitin bir Malonik Ester Sentezi

11 ' ( 1 1 NaOCR-

C,H 5 0— C— CH 2 — C— OC,H s - 2+

(2) CH,CH,I

O

O

o

o

« ' (l)KOC(CH,), " " (l")HO-,H,0

c,h,o— c— ch— c— oc 2 h s _,_ „;,;,, » c,h 5 o— c— c-c— oc,h, - ■->■

CH 2 CH,
Dietil etilmalonat

O

O

HO— C— C— C— OH
CH,CH,CH, CH,CH 3
Etilpropilmalonik asit

(2) Cn,CH,CH,l "■ J / \ ; ~ 3 (2) H 3 +

CH,CH,CH, CH,CH,

HO

O

./ C ^

Dietil etilpropilmalonat

IS0°C

A °

CHjCHjCH, CH,CHj

O

^ CH,CH 7 CH,— CH— C— OH

-co, [

CH,CH,

2-Etilpentanoik asit

Problem 19.16 ► Agagidaki her bir bilefigin malonik ester sentezindeki biitiin basamaklarini gosteri-

niz. (a) Pentanoik asit, (b) 2-metilpentanoik asit, ve (c) 4-metilpentanoik asit.

Malonik ester sentezinin iki farkli uygulamasi vardir, Bunlardan birinde iki esdeger
mo! sodyomalonik ester dihaloalkanla tepkimeye sokulur. Birbirini izleyen alkillemeler
bir tetraester verir. Tetraesterlerin hidroliz ve dekarboksilasyonu sonucu dikarboksilik
asitler olu§ur. Bu senteze bir omek olarak gliltarik asit sentezi verilebilir.

O

CHJ, + 2Na +_: CH

O

O

O

COC,H, c,H 5 OC COC,H 5

— )chch : c(

coc 2 h, C A°V H 9 OC ^

(2) buharla§tirma, isi

o

HOCCH 2 CH 3 CH 2 COH + 2 C0 2 -f- 4 C,H,OH

Gliltarik asit

(tetraesterden %80)

Ikinci uygulamada; sodyomalonik esterin bir e§deger moliiyle dihaloalkanin bir eg-
deger molii tepkimeye sokulur. Bu tepkime sonucu haloalkilmalonik ester olu§ur. Bu-
nun sodyum etoksitle etkiles/tirilmesiyle molekiil ici alkilleme tepkimesi gercekle|ir. Bu
yontemle 3-, 4-, 5-, ve 6- iiyeli halkalar elde edilebilir. Bu tiir senteze ornek olarak sik-
lobtitankarboksilik asit sentezini verebiliriz.

19.4 Malonik Ester Sentezi: Siibstitiie Asetik Asitlerin Sentezi 895

O

II
C 2 H 5 OC,

HC : Na" + Br— CH,CH 2 CH,Br

(-Nal>r)

/

C,H 5 OC

O

C,H 5 OC.

HCCH,CH 2 CH 2 Br ^^ »

/

C 2 H;OC

O

O

II
C,H,OC

pi
^->CH,— Br

C CH,

/ \ /

O

C 2 H 5 OC v ^CH 2

\ / N

C CH,

C,H,OC CH,

C,H,OC CH,

O

O

O

liidroliz ve
dekarboteilleme

» / CH \

HOC— CH CH,

\ /
CH,

Siklobiitankarboksilik asit

Daha once gordiigiimuz gibi malonik ester sentezleri mono ve dialkil asetoasetik asit-
lerin elde edilmesinde yararli bir yontemdir.

O

H,C— C— OH

K

?

HC— C— OH

R R

Bir monnalkilasetik asit Bir dialkilasetik asit

Bu yiizden. malonik ester sentezi bize asetik asitin bir ester enolatimn veya asetik asit
dianyonunun sentetik esdegerini saglar. Bu gibi anyonlann dogrudan olu^umu da miim-
kiindiir (Altbolum 19,6) fakat dietil malonatm a hidrojenlerinin daha kolay uzakla§ti-
nlmasi sebebiyle sentetik esdeger olarak dietil malonatin kullanilmasi daha uygundur.

O

O

C,H 5 — C — CH — C — OC 2 H 5
Dietil malonat anyonu

O

II ..
= CH 2 — C— OC,H 5

ve

II
:CH— C— 0=-

yapilannin sentetik esdegeridir.

Ozel konu D'de bu anyonlann biyosentetik esdegerlerini gorecegiz.

896 Boltim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

19.5 AKTiF HlDROJEN BiLE§iKLERiNiN DAHA ILERI

TepkImelerI

Malonik ester, asetoasetik ester ve benzer bilegikler, 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 bilesigi

(Z ve Z' elektron token gruplardir.)

Elektron ceken gruplar, a§agida verilen degisjk siibstituentler olabilir:

o

— CR

II
— CH

O
—COR

O
— CNR 3

— C=N
O

—NO.

— s—

R

— S— R

— s

o

-OR veya — S— NR 2

O o o

Aktif metilen bile§iklerinin pK a degerlerinin arahgi 3 - 13'tiir.

Omegin etilsiyanoasetat bazla tepkimeye girerek rezonans kararb bir anyon olus,turur.

"tr - 'o"-

II ^ ^ A II

: N =c— CH,— COEt -—-+ ■ N=C— CH— COEt

Etil siyanoasetat

t

= N=C=CH— COEt

t

■ o--

I
(N=C— CH=COEt

Etilsiyanoasetat anyonlan da alkillenebilir. Bu anyonlar, izopropil iyodiir ile dialkil-
lenebilirler, omegin;

H C CO2C1H5

3 \m + ck l " <WWtfwm >

/ I - (2) H.O-

H.,C CN

IT f, C0 2 C 2 H;

CHCH

/ |

CI) C 2 H 5 ONa/C : H,OH
HA.

H,C CN

(2) /Cffl

(%63)

H,C

C0 2 C 2 H s

»

H,C X

CH— C
/
H,C (

/CH3

i— ch

\

:n ch 3

(%9

5)

19.6 Ester ve Nitrillerin Dogrudan Alkillenmesi 897

Ketonlarin elde edilmesinde bir ba§ka yol aktif hidrojen bile§igi olarak /3-keto siil-
foksit kullanimidir

o o o

(1) baz " Al-Hg "

RC— CH,— SR' : r ,„ ► RC— CH— SR' ?+ RC— CH,— R"

(2) K A

Bir fi-ketosiilfoksit

R"

jS-Keto siilfoksitler ilk olarak anyona donus,turulurler ve daha sonra bu anyon alkillenir.
Bu basamaktaki uriiniin aliiminyum amalgam (Al-Hg) ile etkile§tirilmesi sonucu kar-
bon-kiikiirt bagi kinhr ve yiiksek verimle keton olusur.

Antiepileptik ilag olan valproik asit. 2-propilpentanoik asittir (sodyum tuzu olarak ^ Problem 19.17
kullamhr). Valproik asitin bir ticari sentezi etilsiyano asetatla ba§lar. Bu sentezin
sondan bir onceki basamagmda dekarboksilasyon olur ve son basamakta nitrilin hid-
rolizi gercekle§ir. Bu sentezi gosteriniz.

19.6 Ester ve NiTRlLLERiN Dogrudan

ALKiLLENMESI

Altboliimler 19.3 - 19.5'te gordiigiimuz gibi, /3-keto esterleri ve diger aktif hidrojen bi-
lesiklerini alkillemek oldukca kolaydir. iki elektron ceken grup arasinda bulunan kar-
bon atomundaki hidrojenler oldukca astdiktirler ve etoksit iyonu gibi bir bazla kolayca
uzaklasunlirlar. Ayni zamanda, esterler ve nitrillerin de /3-keto grubu icermemelerine
ragmen alkillenmeleri mtimkiindur. Bunun yapilmasi icin daha kuvvetli bir baz kulla-
nilmahdir. Esterler veya nitriller hizh bir §ekilde kendi enolat anyonlanna donii§ecek-
ler ve boylece, ester veya nitrilin tamaminin Claisen kondensasyonuna ugramadan kendi
enolatlanna doniisumii saglanacaktir. Aynca, nitril grubunun karbonuyla veya esterin
karbonil karbonuyla tepkimeye girmesini engelleyecek yeterlikte hacimli bir baz kulla-
nilmahdir. Ornegin boyle bir baz lityumdiizopropilamittir (LDA),

Lityum diizopropilamit, 50k zayif bir asit olan diizopropilaminin (pK a = 38) konju-
ge bazi oldugundan cok kuvvetli bir bazdir. Lityum diizopropilamit, diizopropilaminin
butillityumla tepkimesi sonucu olu§ur. LDA'ntn bir baz olarak kullamldigi tepkimeler-
de coziicii olarak tetrahidrofuran (THF) ve 1 ,2-dimetiloksietan (DME) gibi eterler kul-
lanilir. (Diger sentezlerde LDA'mn kullammi Altboliim 17.7'de aciklanmi§tir.)

Li +

C 4 H, : "Li + + \/N\/ -T+ X^fcv^ + C ^ H

ID

Biitillit viiiii Diizoprapilamin Lityum diizoprapilamit Butan

pK a = 38 [LDA veya (i-C 3 H 7 ) 3 NLi] pK a = 50

898 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

Esterlerin dogrudan alkillenmesi ile ilgili ornekler a§agida gosterilmi^tir: Ikinci or-
nekteki ester bir laktondur (Aitboliim 18.7C).

O

LDA
THF

Li +

CH,CH 2 CH 2 — C— OCH 3 -^-*-|_CH 3 CH 2 CH— C— OCH 3 _
Metil biitanoat

LDA
H THF

Biitirolakton

C'HjCHj— I

O

II

CH 3 CH : CH— C—OCH,

CH,CH,

Metil 2-etilbiitanoat

(%96)

CH,

2-Metilbutirolakton

(%88)

19.7 1,3-DlTIYANLARIN ALKJLLENMESI

*

1,3-Ditiyanin ayni karbon atomuna iki ktikiirt atomunun bagianmasi, o karbon tizerin-
deki hidrojen atomlanrun bircok alkil karbon atomundaki hidrojenlere gore daha asidik
(pK a = 32) olmasina neden olur.

S V /S

/ \

H H

1,3-Ditiyan

B*,, = 32

Qilnkii, kiikilrt atomlan kolayca polarlamr ve negatif yiiklii anyonun kararh kihnmasi-
na yardim edebilir. Genel olarak biitillityum gibi kuvvetli bazlar ditiyam anyonuna do-
nii§turmek icin kullanilir.

S-v^S + C 4 H,Li > S

H H

\^S + C 4 H KI
H Li +

1,3-Ditiyanlar tiyoasetallerdir (bkz. Aitboliim 16.7C). Ditiyanlar bir aldehit ile 1,3-
propanditiyoliin, eser miktarda asit varhginda, etkile§tirilmesiyle elde edilirler.

RCH + HSCH,af,CH,SH

H,0 +

s x s

+ H,0

R H
Bir 1,3-ditijan

1,3-Ditiyanin bir birincil halojeniirle S N 2 tepkimeyle alkillenmesi ve daha sonra uriiniin
(tiyoasetal) hidrolizi, aldehitin bir ketona donii§turu[mesi icin bir yontem saglar.

19.7 1,3-Ditiyanlann Alkillenmesi 899

Hidroliz, genellikle HgCl 2 kullamlarak ya metanol icerisinde ya da sulu asetonitril ice-
risinde gercekle§tirilir.

O

(1) C 4 H>U{-C4H Ln J,

HgCl 2 . CH,OH. H : Q

► R— C— CH,R'

O-N^a (2) R'CH,X(-UX) ^^x^^ (-HSCH,CH,CH!SH)

R H R CH 2 R'

Tiyoasetal Keton

Bu ditiyan sentezinde, bir aldehitin olagan bir tepkimesinin tersinin gercekle§tigine
dikkat ediniz. Normal olarak bir aldehitin karbonil karbon atomu ktsmt pozitiftir; elekt-
rofilik olarak davranir ve niikleofillerle tepkime verir. Aldehit, 1,3-ditiyana cevrilip bii-
tillityum ile etkile§tirildiginde aym karbon atomu negatif yiiklenir ve elektrofillerle
tepkimeye girer. Karbonil karbonunda polarla§manin bu sekilde degismesi umpolung
(Almanca'da polarlasmanin tersine donmesi) olarak adlandinlir. Boylece 1,3-ditiyan
anyonu bir anyonik karbonil karbonunun sentetik esdegeri durumuna gelir.

O c

R H

Aldehit

s+ (I) HSCH,CH,CH-,SH. HA

(2) C 4 H,Li

/ c: ~

R

Umpolung

1 ,3-Ditiyanin sentetik kullammi E, J. Corey ve D. Seebach tarafindan gerceklestirilmis,-
tir ve Corey— Seebach yontemi olarak adlandinlir.

(a) 1,3-Ditiyanin kendisini elde etmek icin hangi aldehiti kullanirsiniz? (b) Bir 1,3- -<
ditiyani bir ara iirun gibi kullanarak C 6 H 5 CH 2 CHCryu nasil sentezlersiniz? (c) Ben-
zaldehiti asetofenona nasil d6nu§turursuniiz?

Corey - Seebach yontemi RCH 2 CH 2 R' yapisindaki molekiillerin sentezinde de kul- "^

lanilabilir. Bu nasil yapilabilir?

(a) Corey - Seebach yontemi asagida verilen, oldukga gergin yapili metaparasiklo- ■<
fan olarak adlandinlan bir molekiiliin eldesinde kullanilmistir. A-D ara uriinlerinin
yapilan nedir?

HC
O

XX

2 HSCH,CH,CH,SH .,„„„, (D 2 C 4 H a Li

— ► A (c 14 H| 8 ;> 4 ) — -

CH

II

O

(2) BrCH.

CH,Br

Problem 19.18

Problem 19.19

Problem 19.20

hidroliz NaBH, _, (!) 2 TsCl

B (C 22 H 24 S 4 ) ► C (C 16 H I2 2 ) *♦ D (C, 6 H lfl 2 ) \ 2) 2KOC(Cfi ^>

Bir metaparasiklofan

(b) B bilesigi asm miktarda Raney Ni ile etkilestirildiginde hangi bilesik elde edilir?

900 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile^iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

19.8 Knoevenagel Kondensasyonu

Aktif hidrojen bilegtkleri aldehit ve ketonlarla kondensele§ir. Bu tepkimeler Knoevena-
gel kondensasyonlari olarak bilinir. Bu aldol benzeri kondensasyonlar zayif bazlar ta-
rafindan katalizlenirler. A§agtda bu tepkimeye bir ornek verilmi§tir:

CI

O O

CHO + CH^CH^COCH-i >

~ ' c,H,OH

Cl-

OH
I
CH-

O

II
/COC,H 5

-CH

\
CCH 3

II "
O

-H,0

••CI

Q

CH=C

o

/COC 2 H 5

\

CCH 3
O

(%86)

19.9 Michael Katilmalari

Aktif hidrojen bile§ikleri ayni zamanda ct^-doymami? karbonil bile^iklerine konjuge
katilmalar yaparlar. Bu tepkimeler Michael katilmalari olarak bilinir ve Altboliim
17.9B'de a^iklanmigtrr. Enolatlar gibi niikleofiller konjuge katilmalari vermeye egilim-
lidirler (Altboliim 17.9).

■ Tepkime i?in Bir Mekanizma

Bir Aktif Hidrojen Bileijiginin Michael Katilmasi

Toplam Tepkime

O

CH 3 Jl CH, O

I 11 /COC 2 H^ I ||

CH 3 C =CHCOC 2 H5 +CH, "„„„ ► CH 3 C — CH 2 COC 2 H 5

C 2 H,OH
COC 2 H, 25°C

II

O

Mekanizma

1 . Basamak

O

cmcOiCjHjh

(%70)

o

COC,H 5

_. , COC,H,
C,H 5 + H— CH *=r-> C 2 H 5 OH + "CH

COC,H 5 COC,H,

II " " II

o o

Bir alkoksit iyonu bir prolon uzakla$Urarak
aktif metilen bilesiginin anyonunu olusiurur.

19.9 Michael Katilmalan 901

2. Basamak

CH,

3&

^11

S

CH, y.O:

CH,

■o'-

CH,— C=CH— C— OC 2 H, ?=* CH 3 — C— CH=C— OC 2 H 5 ■«— * CH 3 — C— CH— C— OC,H 5

CH"

/ \

o=c C=0

I I

o o

CH

/ \
o=c C=0

I I

o o

I I

CH, C,H,

CjHj C,H, ^"' V2 " s

a,/J-Doymami5 estere bir anyonun kunjuge katilmasi
yeni bir enolal anyonunun olusuimina yol ai;ai\

CH

/ \

o=c c=o

I

o o

I I

C 2 H. C,H 5

3. Basamak

CH,

•o'-

CH 3

■o'-

H,CT

CHj— C— CH— C— OC ,H 3 — — ► CH 3 — C— CH,— C— OC,H 5

CH

/ \

o=c c=o

O

I I

C,H 5 C,H,

CH

/ \

o=c c=o

I I

o o

C,H; C,H 5

Enolat anyonu tepkime tamamlamrken
birasit larafindan prottjnlamr.

O CH 3 O
HOCCH,CCH 2 COH bile§igini, Michael katilnia tepkimesini kullanarak nasil sen-

CH 3

tezlersiniz?

< Problem 19.21

Michael katilmalan 50k sayida ba§ka reaktifle de gercekle§ir. Ornegin asetilenik
esterler ve a,/3-doymami§ nitriller bu tiir tepkimeler verifier.

O

O

O

H— C=C— C— OC 2 H 5 + CHjC— CH,— C— OC,H, ^ S ° H >

o

II

,COC,H,

" ' C,H,Q

CH,=CH— C=N + CH, -^

\ C,H,OH

COC 2 H 5

O

o

II

HC=CH— C— OCH,

I

.CH
/ \
CH,— C C— OC,H 5

' II II

o o

CH,— CH,— C=N

CH

0=C C=0

I I

o o

I I

902 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile^iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

19.10 MANNICH TEPKiMESi

Enol yapisi olu§turabilen bilesikler formaldehitle ve birincil veya ikincil aminlerle tep-
kimeye girerek mannich bazi olarak adlandinlan bilegikleri meydana getirirler. Bu tep-
kimeye bir omek olarak asagida aseton, formaldehit ve dietilamin arasindaki tepkime
verilrni§tir.

O

O

CH,— C— CH, + H— C— H + <C 2 H 5 ) 2 NH

HCI ,

CH,

O

I

-c-

-CH,— CH,— N(C,H 5 ) 2 + H,0
Mannich bazi

Mannich tepkimesi, reaktant ve uygulanan deneysel §artlara gore farkli mekaniz-
malar iizerinden olusur, Notr veya asidik ortamda meydana gelen tepkime mekanizma-
si a§agida (sayfa 904'te) verilmistir.

ft

imyasi

Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substrati

5-FlorodeoksiurasU
monofosfat, timid ilat
sintazdaki tetraMdrofo-
lata kovalent bagla
baglanir ve enzimin
katalitik etkiniigini
durdurur.

^-Florourasil, urasiiin kimyasal bir sahtesidir
ve giiclii bir antikanser ilacidir, Bu etki, 5-flo-
rourasilin, DNA sentezi icin gerekli olan bir
anahtar ddnu§iimu kataiizleyen timidilat sinta-
zin (bir enzim) bu katalizleme kabiliyetini geri
donii^Qmsiiz olarak tahrip etmesinden kaynak-
lamr. 5-Florourasil mekanizmada onleyici (veya kendini yok edici
^ iV^ I bir substrat) olarak davranir, ciinkii 5-florourasil timidilat sintaza

normal bir substrat gibi atak yapar fakat daha sonra kendi meka-
nizmasiyla kendini yok ederek enzim aktvitesini yok etmis olur.
Bu ilk aldatma, inhibitordeki flor atomu, dogal substratlarda hidrojenin yaptigi gibi
hemen hemen ayni alani kapladigindan miimkundiir, Enzim mekanizmasi, bir baz ile
bidrojen atomunun uzakla§tmldigi gibi flor atomu uzaklastinlamadigindan engellenir.
Timidilat sintazin normal yontem ve inhibitor engelli her iki mekanizmasi nda da
iminyum katyonu iizerine enolat anyonu atak yapar. Bu stirec, Altboliim 19.10'da an-
latdan Mannich teptkimesine oldukca benzer. Bu ataktaki enolat anyonu, timidilat sin-
tazin tiyol grubunun substrain a,/3-doymami§ karbonil grubuna konjuge katilmasiyla
olu§ur. Bu i§lem Micheal katilmasiyla olusan enolat ara iiriinun olus_ma yoluna benzer.
Bu yontemde ataga ugrayan iminyum iyonu koenzim /V\ /V'-metilentetrahidrofolattan
(N\ /V'-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 gosterilmistir.

n Ji f

" k ^ R
H— B

/V 5 ,Af l0 -MetUen-THF

w

H

+ J< H
^]sT CH,

n i

Iminyuni O H 2 C HN

killvnlK] ^

Q- i® R

H-

cT ""N^^jl^— : S— Enz
dRiboz — ®
F-dUMP ® = fosfat

* :< X

, H HB

O*" ^N'" PS — Enz'

dRiboz — ®

N

F

-H

dRiboz — ®
Alklllenmis; enzim

O >T H
dRiboz — ®
dTMP

H

gysjs

Y&

Y^CH,

H

N Y

^N^CH 2

O

HN—

R

(Dihidrofolat)

I 1 1 Tim i (I i kit sintazin

t i veil gruhunun, inhibitor

iijerisindeki a. 0-doymamis

karbonil grubunuii

kurbnu atomuna

konjuge kahlmnsi enulat

ara urununii olusturur.

2J /V ; ,A""-metilen-THF'nin

iminyum katyonuna

enolal anyonunun atagi sonucu

inhibitor ve en/.im arasinda

bir kovalent bag nliisin .

a

I 3 | Normal mekanizmada

liunrkin sonraki basamak

substrain! karbonil gruhuna komsu

a karbonunclaki protonunu da iceri'ii

aj i ilma tepkimesiclir. Tetrohidrofolat

kutn/inii ayrilan grup olarak uzaklasir.

Florhmmis inhibitor olmasi dururnunda

bu basamak nminkun degildir, ciinkii

flor atomu, ayrilmada u/aklastinlmasi

islenen hirirojen atomu nun yerindedir,

Fn/iiri gercktigi gibi. aynlma

tepkimesini tetrahidrofolat koenziminden

si'rbesl kalacak sekilde veremez.

Bu engelleme basamaklan

carpi isareti ile gosterilmistir.

Koenzimden substrata bidiiir transferi

vc boylece metil grubunun olusumu ve

enzimin tiyol grubundan iiriiniin
aynlmasi gerijeklesmez. Bu engelleme

basamaklan gdlgclenmis olarak

gbsterilmistir. Fnzimlerin etkinlikleri

yok edilmistir. Ciinkii inhibilorlcre

tersinmez olarak baglanmistir.

903

904 Boliim 19 / /3-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

j Tepkime igin Bir Mekanizma

-t-

H

Mannich Tepkimesi
H

H H

^

HA -^V I <?A 1 + -H,0

l.Basamak RiNH + ^C=q 4=tR 2 N— C— Q— H *=± R,N — C— O^H «=^=*R,N=CH,

H

/ &J

H

H

Iminvum katyonu

ikincil aniinin alekhitle tepkimesinden
yan-aminal olusur.

O

IIA.

, CH,-C=CH 2

Enol ^ <?i+

CHif^NR,

Yan-aminal bir su molekiilii kaybedeiek
iminvum katyonu ukisiurur.

O
-► CH,— C — CH,— CH,— NR 2 + HA

Mannich bazi

I nun i inn katyonu

Aktif hidrojen bilesiginin enol §ekli iminyum katyonuyla

tepkimeye girerek bir j8-aminokarbonil bilesigi

(bir Mannich bazi) oluslurur.

Problem 19.22 > A§agidaki Mannich tepkimelerinin iirunlerinin olu§umunu gosteren uygun mekaniz-

malar yaziniz.

O

(a)

CH,N(CH 3 ) 2

+ CH,0 + (CH,),NH

O

((jV-CCH 3 + CH 2

CCH 2 CH 2 — N

+ 2 CH 2 + 2 (CH 3 ),NH ►

CH,

CH 2 N(CH 3 )

19.1 I ENAMiNLERIN SENTEZh

Stork Enamin TepkImeleri

Aldehit ve ketonlar ikincil aminlerle tepkimeye girdiginde enaminltr olarak adlandinlan
bile§ikler meydana gelir. Enamin olu§umunun gene! tepkimesi a§agidaki gibi yazilabilir.

'o-

OH

R

, \\yr ^.. ll ../

^C^ + HN-r^^-C-C-N^

1 o u R

H

R

H

Aldehit 2° Amin

veya keton

■ X + H 2

/C =c x R

Enamin

19.1 1 Enaminlerin Sentezi: Stork Enamin Tepkimeleri 905

Enamin olusumunda bir su molekiiliiniin aynlmasi gerektiginden, enamin eldeleri
genellikle suyun azeotrop olarak veya bir kurutma reaktifi kulianilarak uzaklastinlmast
saglanacak §ekilde yapilir. Suyun ortamdan uzaklastrrilmasiyla tepkime tamamlanincaya
kadar tek yonlii olarak devam eder. Enamin olusumu eser miktarda asit kulianilarak da
katalizlenir. Enamirderin elde edilmelerinde pirolidin, piperidin ve morfolin gibi halka-
li yapidaki Lkincil aminler yaygin olarak kullamlir.

N

H

Pirolidin

()

N
I

H
Morfoiin

Ornegin sikloheksanon, pirolidin ile a§agidaki yolla tepkime verir.

o

p-TsOH, -H 2

A-( l-Sikloheksenil)pirolidin
(bir enamin)

Enaminler iyi niikleofillerdir ve rezonans yapilannin incelenmesiyle enamin yapila-
nnin hem bir niikleofilik karhon hem de niikleofilik azot atomu icerdigi goriilur.

Fin melez yapi, azot
atomu iizerinden
nukleofilik etkinin
olacagini 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 kullanilmastm saglar. Bu bilegikler, bu ozelliklerinden dolayi alkillenebitir, acil-
lenebilir ve Michael katilma tepkimeleri nde kullanilabilirler. Columbia Universitesi'nde
bulunan GUbert Stork'un ealismalariyla bu teknikler gelismigtir ve onun anisina bu tep-
kime Stork enamin tepkimesi olarak bilinir.

Enaminler, bir acil halojeniir veya bir asit anhidritle tepkimeye girdiginde iiriin

906 Solum L9 / jQ-Dikarbonil Bilegiklerirmi Sentezleri ve Tepkimeleri

o„

I +CH,C— CI

C-acillenmi§ bilesiktir. 01u§an iminyum iyonu, ortama su katildigi zaman hidroliz olur
ve tepkime sonunda /3-diketonlar elde edilir.

+ cr^>

CH,

iminyum tii/n

CH 3 + N^ + cr

H H

2-Asetilsikloheksanon
(bir /3-diketon)

Bu sentezlerde N-agillemesi de olmasina ragmen, JV-acil uriinleri kararsizdir ve bu
uriinlerin kendileri a9illeme reaktifi olarak davranir.

+ CH,C

N-Asetillenmi^
enamin iiriinii

Enamin

CCH, +

C-Asetillenmis Enamin
iminyum tuzu

Sonu9 olarak, C-acjllenmis. iirunirn verimi genellikle oldukca yiiksektir.

Enaminler hem acillenebilir hem de alkillenebilirler. Alkilleme sonucu dikkate de-
ger miktarda yV-alkillenme iiriinu elde edilir. W-alkillenme uriinii lsitilarak C-alkil bile-
§iklerine donusturiiliir. Bu cevrLlme tepkimesi ozellikle alkil halojenur, allilik halojeniir,
benzilik halojenur veya a-haloasetik ester oldugunda yeglenir.

(a),

+ R— CH 2 -^-X

R = CH,=CH— veva C 6 H

CH,R + X"

A , -Alkillenmi§ tiriin

1 1SI

ya ^ 6 n 5 — (b)

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 halojenurler kullamiir. a-Halo
esterler de alkilleme reaktifleri olarak kullanilabilirler ve bu tepkime y-keto esterlerin
sentezinde yararh bir yontemdir.

O

II
CHiCOCJH.

O

CH:COC,H ; + Br"

O

CH 2 COC,H;

Bir y-keto ester

(%75)

Enaminleri kullanarak a§agidaki bile§ikleri nasil elde edebileceginizi gosteriniz: ^ Problem I 9.23

C(CH 2 ) 4 CH ; ,

O

(c)

CH 7 CCH^

o

(b)

CH,COC,H 5

CH 7 CH=CHCH,

Asagida, enamin alkilleme tepkimesiyle ilgili ilgi cekici brnekler verilmi§tir. (Bu,
Teksas Universitesi'nden Austin J. K. Whitesell tarafindan gelistirilmi§tir), Bu enamin
(ikincil aminlerin tek bir enantiyomerinden hazirlanan) kiraldir. Bu enaminin alt taraf-
tan alkillenmesi metil gruplan tarafindan onemli olciide engellenmistir. (Bu engelin, grup-
larm, iki halkayi birle§tiren bag cevresindeki donmelerinde bile var olduguna dikkat
ediniz.) Sonuc olarak, alkilleme ilst tarafta daha hizh bir sekilde gercekle§ir. Bu tep-

908 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

kime 2-siibstitiie sikloheksanonlann hemen hemen tek bir enantiyomerini verir (hidro-
lizden soma).

H,C" r N' "CH 3 H,C~ N' CH,

HA II RCH,— X

<-H 2 0) I CH,CN, gen

sogutucu

altinda

kaynalma

H S CT N "CH, O

H,CT

-►

O^CH.R ^\>CH,R

Kimyasal Enantiyomerik

RGrubu Verim(%) Fazlahk{%)

H— 50 83

CH,CH,— 57 93

CH^CH— 80 82

Enaminler Michael katilma tepkimelerinde de kullanilabilirler. Asagida buna bir 6r-
nek verilmistir.

N

O
— ► A. C\ HjCN^* JL CH,CH,C>

C,H 5 OH

geri

sogutucu

altusda

kaynatma

19.12 Barbituratlar

Dietil malonat, sodyum etoksit varhgmda ure ile tepkimeye girerek barbitiirik asit adi
verilen bir bile§ik olusturur.

O ° vx .H O

11 ™ C-N 7 H.

CH, ,C-0 C j";°„ N nll » CH 2 C=O veya

>? / -2C,H,Oll \" /

/~>n/-^ u \ y

COC 2 H 5 H , N C _ N O N O

O O H h

Barbitiirik asit

19.12 Barbitiiratlar 909

Barbitiirik asit bir pirimidin ttirevidir (Altboliim 20.1) ve birinin aromatik halka i^erdi
gi 90k sayida tautomerik yapi bulunur.

O OH OH OH

**^XT-^ J^^^K, /W T /W Av,/

oNq ONq HO Nq HO N H

N

H

H

Barbitiirik asit orta kuvvetli bir asittir, asetik asitten daha kuvvetlidir ve anyonu rezo-
nans kararlihgma sahiptir.

Barbitiirik asitlerin tiirevleri barbitiiratlardir. Barbitiiratlar 1903'ten beri tipta uyku
verici maddeler olarak kullamlirlar. Tibbi amajla ilk once kiillamlan barbitiiratlardan
biri veronal (5,5-dietilbarbitiirik asit) bilesigidir. Veronal 90gunlukla sodyum tuzu ha-
linde kullanihr. Diger barbitiiratlar sekonal ve fenobarbitaldir.

Penobarbital

O

O N o

H

Veronal

(5,5-dietilbarbitiirik asit)

O

CH_,

H.

O

jcHv

N o

O

CH(CH 2 ),CH,
CH=CH 2

H

\

C 2 H 3

H

Sekonal
[5-allil-5-(l-metilbutiD-
barbitiirik asit]

N
O N o

H
Penobarbital
(5-etil-S-fenilbarbitiirik

asit)

Barbitiiratlar 90k etkileyici uyku verici olmalanna ragmen kullanimlan tehlikelidir.
Bunlar bagimhltk yapicidtr ve a§m alindiginda oliime yol a9abilir.

Fenobarbitalin sentezi asagida gbsterilmistir. •< Problem 19.24

(a) A-F bilesikleri nelerdir? (b) Dietilmalonattan E'nin baska bir yolla sentezi
19m bir yontem oneriniz.

NBS

(I) Mg,Et,0

CM..— CH, — — ► A (C 7 H 7 Br) —

63 3 CC1 4 ^77' (2) co

daha sonra H 3
O

► B(C 8 H g 2 )

SOCI,

EtOH EtOCOEl KOQCH,),

C (C B H 7 C10) ► D (C, H 12 O 2 ) ManBt * E (C |3 H 16 4 ) _.. 1. T ►

NaOEt

CH,CH,Br

H,NCNH„ NaOEt

F (C 15 H 20 O 4 ) — ► fenobarbital

Dietil malonat ile iireden baslayarak ve diger gerekli reaktifleri kullanarak veronal *< Problem 19.25

ve sekonal sentezini tasarlaymiz.

*

imyasi

Atikor Katalizli Aldol Katilmasi

K>

amya ve biyolojinin en giizel ortak yam, kimyacilarin inmiinoloji ve enzimoloji-
den yararlanarak kimyasal tepkimeleri katalizleyen antikor maddeler uretimidir (Bo-
liim 24 acm§i). §imdi burada, ge^itli aldehit ve keton substratlan arasindaki aldol
tepkimelerini katalizleyen 38C2 (Ab. 38C2) antikoruyla ilgili ornekler ve bilgiler ve-
recegiz. Bu tiir antikor katalizb' tepkimelere bir ornek (£)-3-(4-rntrofenil-2-propenalin
aldol katilmasidir. Uriin 38C2 antikom varhginda %G1 verimle ve %99 enantiyomerik
saflikta olus,ur.

O

HOH O

H +

Ab 38C2 ,

0,N

verim %67 (ee %99)

Antikor-katalizli aldol kondensasyon tepkimelerinin mekanizmasi, antikorun bir ami-
no grubu ve nukleofile domisen aldol karbonil reaktantindan olu§an imin ve enamin
ara iirunlerini (Altbollim 19.1 1) icerir. Antikor ve bir aldol reaktantindan olu§an ena-
minin elektrofilik aldol bile§enine atagindan soma ortaya cikan imin hidrolizlenir. Bu
basamak, aldol uriiniinii ve antikorun amino grubunu ba§ka bir tepkime cevrimi irin
serbest birakir.

Antikor katalizinin bir baska onemli uygulamasi Robinson halkalanmasini icerir.
Burada gosterilen aldol haika kapanmasi ve dehidrasyon basamaklan, Robinson hal-
kalanmasinin ikinci a§amasinda Ab 38C2 katalizorii kullamldiginda enontiyomer faz-
lahgi %95'ten daha fazla bir verimle gercekle§ir.

>%95ef

Ab 38C2 ayni zamanda 2-metil-l,3-sikloheksandion ve 3-btiten-2-on (metilvinil keton)
arasindaki tepkimeyi de kolaylas,tinr, boylece basjangic Michael katilmasi ve Robin-
son halkalanmasimn siklodehidrasyon basamaklarimn her ikisini de gercekle§tirir,

Aldol substratlarimn genis. bir arahgina etki edebilmesinden dolayi, antikor 38C2,
simdi ticari olarak elde edilebilen bir katalitik antikor reaktifidir. Boliim 24'te gorece-
gimiz gibi antikorlar Diels-Alder tepkimeleri gibi cok iyi bilinen siirecler dahil diger
bir cok tepkimeyi katalizleyebilmek icin uretilmi§lerdir.

910

Onemli Tepkimelerin Ozeti 911

Onemli Tepkimelerin Ozeti

1, Claisen kondensasyonu (Altboliim 19.2).

O O

o

(1) NaOEL ' II

2 R— CH,— C— OEt ,„ „ _ > R— CH,— C— CH— C— OEt

(2) H,0 +

R

2. £apraz Claisen kondensasyonu (Altboliim 19. 2A).

(1) C„H,;COjEt/NaOEt

o

II

R— CH,— C— OEt-

(2) H,0 +

(1) EtOCOEt/NaOEl

■0-*-

o

II

CH— C— OEt
R

O

(2) H,0*

(1) HCO,Et/NaOEt

(2) H,CT

(I) KtO,CC() ; Kt/NaOEi

(2) HXT

*■ R— CH— C— OEt

I

C— OEt

O

O

II
♦■R— CH— C— OEt

I
C— H

II
O

II

*- R— CH— C— OEt

C — C— OEt

II II
O o

3. Asetoasetik ester sentezi (Altboliim 19.3).

o

H (1) NaOEt II II (1) OH", isi

CH -C-CH -C-OEt — > CH-C-CH-C-OE, ^^ ►

(3) isi(-C0 2 )

R

O
II
CH 3 — C — CH ? — R

o

o

R' O

1! II (1) KOC(CH,K (1) OH-.isi

CH,— C— CH— C— OEt — — — ^ CH,— C— C— C— OEt -

(2) R'Br

(2) H,0 4

(3) m(-CO,)

o

II

CH,— C— CH— R

R'

912 Boliim 19 / jS-Dikarbonil Bi1e§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

4. Malonik ester sentezleri (Altbolum 19.4).

O O

"' (1) NaOEl II (1) OHMSJ

EtO-C-CH -C-OEt (2)RBr > EtO-C-CH-C-OEt-^^ ►

R

(3) m(-CO,J

O

HO— C— CH 2 — R

O O

I' (I) KOC(CH 3 ), _

EtO-C-CH-C-OEt (2jR . Br * >

K' O O

'I (l)HCr. isi I'

EtO— C— C— C— OEt ... „ n , ► HO— C— CH— R

R 0) isi (-C0 3 ) R ,

5. Esterlerin dogrudan alkillenmesi (AltbolUm 19.6).

r-+/0 ^Xi ,

II Ll ' II T ^ I

\ LDA "- H RCH— Br \ «

R— CH,— C— OEt THF » R— CH— C— OEt ! ► R— CH— C— OEt

CH 2

1'

6. Ditiyanlarm alkillenmesi (Altbolum 19.7).
O

HSCH,CH,CH,SH (1) BuLi HgCl,. CH,OH

R — C — H - — ; ► I 1 ► I ►

R L HA S^S (2)RCH jX s ^, s H S

R H R CH,R'

II

R— C— CH,R

7. Knoevenagel kondensasyonu (Altbolum 19.8).
/p^\ /C0 2 R a^a /C0 2 R

<0^ cho+ 4 i^O" CH= <

CO,R C0 2 R

8.Michael katilmasi (Altbolum 19.9).

R' O rn R R' O

11 / ' I II

R— C=CH— C— R" + CH 2 -=*-► R— C— CH,— C— R"

\

COiR CH— CO,R

I
C0,R

a,jS-Doymamis Veya haska bir aktif

karlmuil bile§igi metilen bilesigi

Ek Problemler 913

9. Mannich tepkimesi (Altbolum 19.10)
O O

R— C— CH, + H— C— H + H— N

/
\

R

R"

O

-► R — C— CH,— CH, — N

/
\

R

R"

10. Stork enamin tepkimesi (Altboliim 19.11).

O

nr;

II I (1) R"CH,Br

RCH,— C— CH,R + R,NH ► RCH,— C=CHR -^- — ►

Enamin

Tertmler ve Kavramlar

(2) isj
13) H,0

o

RCH 2 — C— CHR
CH,R"

/M)ikarbonil bilesikleri

kondensasyon tepkimesi

Claisen kundensasyonu

Asetoasetik ester sentezleri

Malonik ester sentezleri

Sentetik e$degerlik

Aktif bidrojen (metilent bilesikleri

Yonlendirilmis alkilleme

Umpolung Ipularlasjiiamn tersine donmesil

Knoevenagel kondensasyonu

Michael katiliiiasi

Mannich tepkimesi

Enaminler

Altboliim 19.1

Altbolum 19.2

Altboliim 19.2

Altbolum 19.3

Altbolum 19.4

Altboliimier 8.6, 19.3 ve 19.4

Altbolum 19.5

Altbolum 19.6

Altbolum 19.7

Altbolum 19.S

Altbolum 19.9

Altboliim 19.10

Altboliim 19.11

19.26 Verilen bilesiklerden baijlayarak ve gerekli olan diger reaktifleri kullanarak asa-
gida sentezlerin biitiin basamaklanni gosteriniz. Bir onceki basamakta yazdigj-
niz basamaklan sonraki problemde tekrarlamayiniz, kaldigmiz yerden diger
basamagi tamamlaymiz.

o o o

II II II

(a) CH 3 CH,CH,COC,H 5 ► CH,CH,CH 2 CCHCOC 2 H 5

CH,

I "
CH,

EK PROBLEMLER

* Ylldizla i§aretlenmi§ problemler "^ozulmesi daha zor olan problemler"dir.

914 Boliim 19 / /J-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

O

II II

(b) CH,CH,CH 2 COC,H 5 ► CH 3 CH,CH 2 CCH 2 CH 2 CH 3

O CH,

II I '

(c) C fi H 5 CH 2 COC 2 H 5 ► C 6 H,CHCO,H

O

(d) CH 3 CH 2 CH,COC,H., ► CI^CHoCHCOC,,!^

C— COC 2 H 5

O
O

(e) CH 3 CH 2 CH,COC 2 H ; ► CH 3 CH 2 CH 2 C— COC 2 H 5

19.27 Asetoasetik ester ve gerekli olan diger reaktiflerden baslayarak a§agidaki bile-
§ikleri sentezleyiniz.

(a) ftr-Biiti] metil keton (d) 4-Hidroksipentanoik asit

(b) 2-Heksanon (e) 2-Etil-l,3-biitandiol

(c) 2,5-Heksandion (f) l-Fenil-l,3-butandioI

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- ] -pentanol

(c) CH 3 CH 2 CHCH 2 OH

CH 2 OH

19.29 Siklobiitankarboksilik asitin sentezi Altboliim 19.4'te verilmistir, Bu sentez 1883
yilinda ilk defa William Perkin, Jr. tarafindan yapilmiftir ve alti karbon atomlu
halkadan daha kiiciik halkah bir organik bile§igin ilk sentezini gosterir. (O za-

Ek Problem 915

manlar bu tiir maddelerin eok kararsiz oldugu ve sentezlenemeyecegi du§iiniiliir-
dii.) 1883 yilmin baslannda Perkin, asetoasetik esterin 1,3-dibromopropan ile tep-
kimesi sonucu siklobiitan tiirevini yanhshkla olusturdugunu yayinladi. Perkin'in
gerceklestigini diisiindiigu tepkime asagida verilmistir.

O

o o II

if if CH, CCR,

BrCH 2 CH,CH 2 Br + CH 3 CCH 2 COC,H 5 c ? H * ON % H c c

CH, COQflL

II '
O

Perkin'in tiriiniintin molektil formiilii bundan sonraki tepkimedeki uruniin fonnii-
liinc uymaktadir. Bu iiriiniin bazik hidrolizi ve bimu izleyen asitlendirme 90k gti-
zel asit kristalleri olusturmustur (molekiil t'ormulii de diisiimildugii gibidir). Ancak
asit lsiya karsi olduk9a kararhdir ve dekarboksilasyona ugramaz. Perkin daha son-
ra olusan esterin ve asidin alti tiyeli halka oldugunu bulmustur (bes_ karbon ato-
mu ve bir oksijen atomu ic,eren). Asetoasetik esterden elde edilen enolat
iyonundaki yiik dagdimim dilsiinerek Perkin'in sentezledigi ester ve asidin yapi-
sini bulunuz.

19.30 (a) 1884 ydinda Perkin, siklopropankarboksilik asiti sodyomalonik ester ve 1,2-
dibromoetandan basanh bir sentezle elde etti, Bu sentezde oilman tepkimeleri ya-
zimz (b) 1885 ydinda Perkin be§ iiyeli D ve E karboksil bile§iklerini a§agidaki
yolla sentezledi:

2 Na + :CH(CO,C 2 H ; ) 2 + BrCH 2 CH 2 CH 2 Br ► A (C, 7 K, 8 O s ) 2C ^ ONa \ J%.

B (C 17 H 26 8 ) ^ H o r° ^ C (C 9 H l0 O s ) ^-> D (C 7 H l0 O 4 ) + E (C 7 H ]0 Cg

D ve E diastereomerlerdir; D, enantiyomerlerine ayrdabilir, E ise ayrdamaz. A-E
bilesiklerinin yapdan nasildir? (c) Perkin on yil sonra 1 ,4-dibromobiitan sentez-
ledi ve bu bile§igi daha sonra dietilraalonatta etkilestirerek siklopentankarboksi-
lik asiti hazirladi. 01u§an tepkimeleri gosteriniz.

19.31 Asagidaki iiriinleri olu§turan tepkimelerin mekanizmalariru yaznuz.

OO O

i! NaOCH,CH,

(a) C„H,CH = CHCOC,H 5 + CH 2 (COC 2 H 5 ) 2 ^^>C 6 H S CH— CH 2 COC 2 H s

C,H 5 0— C C— OC,H 5

O O

o °

o o

(b) CH 2 =CHCOCH 3 CH,NH > CH 3 N(CH,CH,COCH 3 ), —

6

COCH,

'N'

CH 3

CH, O CH, O

II C,H,0- I ' II

(c) CH,— C— CH,COC 2 H 5 rH > CH 3 C=CHCOC 2 H, + " : CH(C0 2 C 2 H 5 ) 2

(-C,H,OH) 3- — — 21i5 , ^.^vj^^

CH(C0 2 C 2 H s )

z

916 Boliim 19 / jS-Dikarbonil Bile§iklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

19.32 Knoevenagel kondensasyon uncla aktif hidrojen bile§ikleri /3-keto ester veya j3-
diketondur. Bu kondensasyon tepkimesi bir molekiil aldehit veya keton, iki mo-
lekiil aktif metilen bilesjgi kullamlarak yapilir. Ornegin,

R . CH(COCH 3 ) 2

C=0 + CH,(COCH 3 ) 2 ~^-+ R— C
R - R , CH(COCH 3 ) 2

Bu iiriinlerin olusumunu aciklayan mantikli bir mekanizma oneriniz.

19.33 Timin bir heterosiklik bazdir ve DNA'nin yapisinda bulunur. (Boltim giri§ine ba-
kinizj. Etil propanoat ve gerekli bir ba§ka reaktiften basjayarak timini nasil sen-
tezleyebileceginizi gosteriniz.

O

■nAt

0<V

CH 3

H
Timin

19.34 Kralife arinin salgilamis, oldugu sivi, "krali9e ozii" olarak bilinen onemli birmad-
de icerir. Qok az miktarda kralice ozii i§9i anlara aktanldiginda onlann yumur-
taliklannin geli§mesini onleyerek yeni kralicelerin olu§masini engeller. BCrali^e
ozii C !0 H 16 O 3 molekiil formuliine sahip bir karboksilik asittir ve a§agidaki yolla
sentezlenir.

(I) CHjMgl HA 7 .si (1) 3

Sikloheptanon (2) Hj0 - » A (C«H l6 0) - B (QH I4 ) {2) ^ H0Ac •

CtMCOJi), , ,

C (C.H14O2) piridin — f krahce ozu (C, H I6 O,)

Kralice oziiniin katalitik hidrojenlenmesi sonucu D bile§igi olu§ur. Bunun sod-
yum hidroksit i§erisindeki iyot ile etkilestirilmesi ve ardindan asitlendirilmesiy-
le dikarboksilik asit E olu§ur, yani;

H, (1) sulu NaOH icensinde U

Krali 5 e ozii -~* D (C 10 H 18 O 3 ) ^~gtf " *E (C 9 H l6 4 )

Kralige ozii ve A-E bilesjkleri 19111 yapjlar oneriniz.

19.35 Linalool kokulu bir maddedir ve cok sayida degi§ik tiir bitkiden izole edilebilir,
formiilii 3,7-dimetil-l,6-oktadien-3-oldiir. Linalool parfiim yapinnnda kullanilir
ve a§agidaki yolla sentezlenebilir.

CH ,=C-CH=CH 2 + HBr ► F (C.H, Br) fgggggasgtt

CH

*3

G (C„H 18 3 ) (Useyre " ikNa0H > H (C K H, 4 0) (I)L|C5SCH >
(2) H,0 + .(3) isi (2) H,0 +

I (C ]0 H l6 O) 3 — >. linalool

Lindlar
katalizoril

Ek Problem ler 917

01u§an tepkimeleri gosteriniz. (ipucu: F bile§igi ilk basamakta olu§abilecek iiriin-
ler icinde daha kararli olan izomerdir.)

19,16 J bile§igi, iki tane dort iiyeli halkasi olan bir bile§iktir ve asagidaki yolla sentez-
lenmi§tir. icwilen basamaklan gosteriniz.

NaOC 2 H,

NaCH(CO,C 2 H s ) 2 + BrCH 2 CH 3 CH 2 Br ^(C lc H l7 Br0 4 ) '—*

(]) LiAlH HBr CHi(CCbCiEts)a

CioHi 6 4 ■ - £) H Q 4 » C 6 H n 2 ►■ Cf.HdjBr, 2 NaOC 2 H< *

C 13 H 20 O 4 ^ ° H o : ft -° > C 9 H, 2 4 J5-* j (C 8 H l2 2 ) + CO,

19.37 Bir aldehit veya bir keton, etil a-kloroasetat ile sodyum etoksit varliginda kon-
densele§tiginde, iiriin a./B-epoksi esterdir ve glisidik ester olarak adlandinlir. Bu
sentez Darzen kondensasyonu olarak bilinir.

R' *'

C=0 + C1CH 2 C0 2 C 2 H 5 c ^ 0Na » R _c CHC0 2 C 2 H, + NaCI + C 2 H,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 isitildiginda bir aldehit
verir. Burada ne olmaktadir?

R' R' O

R— C CHCO,H CjH,,N ► R— CH— CH +• CO,

V ' 1SI

(c) /3-iyononla ba§layarak (Problem 17.13) a§agidaki aldehiti nasil sentezleyebi-
lecegini gosteriniz. (Bu aldehit A vitamininin endiistriyel sentezhide bir ara iiriin-
dur.)

19.38 Perkin kondensasyonu bir aldol ttirii kondensasyondur. Bu tepkimede bir aroma-
tik aldehit (ArCHO) bir karboksilik anhidritle (RCH 2 CO) 2 tepkimeye girer ve
bir a,/3-doymann§ 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 varliginda tepkimeye girdiginde olu§an Perkin konden-
sasyonunu gosteriniz. (b) p-Klorosinamrk asidi (/j-C1C 6 H 4 CH==CHC0 2 H) Per-
kin kondensasyon tepkimesiyle nasil elde edersiniz?

918 Boliim 19 / /J-Dikarboni] Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri

19.39 (+)-Fenkon hir terpenoittir ve rezene (padi§ah otu) yagindan izole edilir. (±)Fen-
kon a§agidaki yolla sentezlenmi§tir. Yazilmayan ara iiriin ve reaktifleri yaziniz.

,C0 2 CH 3

(1) W

(2) (c)

CH,=CH— CH=CH, + (a)
,CO,CH 3

(d)

CO CH *" C e ) ve v ' kan^imi

CO,CH,
CO,H

(i).

o

C0 2 CH 3

v CH 2 CO,CH 3

CQ,CH,

U)

CO,CH,

o

-CH,CO,CH,

H,0 + (11

OH

(±)-Fenkon

19.40 A§agida formula verilen agn kesici madde olan Darvonun sentezini etil fenil ke-
tondan cikarak tasarlayimz.

o

CH,

-C— CH— CH 2 — N(CH 3 ) 2

O— C— CH,— CH,

II
O

Darvon

19.41 Asetilasetonun (2,4-pentandion) a^agida verilen farkh cozeltiler icerisindeki enol
miktarlannin degi§imini agiklayiniz.

C^oziicii

H 2

CH 3 CN

C 6H 14

%Enol

15
58
92
gaz fazi 92

19.42 Dietil siiksinata Dieckmann kondensasyonu uygulandigmda elde edilen iiriinuii
tnolekiil formulii C 12 H !6 6 'dir. Bu bile§igin yapisim bulunuz.

19.43 Etil krotonat, CH,CH=CHCOOC 2 H 5 , dietil oksalatla, C 2 H s OOCCOOC 2 H 5> tep-
kimeye girdiginde Claisen tiiru bir kondensasyon iiriinii verir.

O O O

II I! II

C 2 H 3 OC— CCH : CH=CHCOC 2 H 5
Bu bilegigin olu§masim gosteren aynntih mekanizmayi yaziniz.

Ek Problemler 919

19.44 Asagidaki diketonun bir kondensasyon tepkimesiyle nasi] elde edilecegini gos-

tenniz. q

0C

/CH 2
C

O
*19.45 (a) Oldukca simetrik yapida olan A bilesiginin yapisim bulunuz.

N

etanol

+ A

A§agida A bilegigi icin secilmi§ spektrum verileri verilmistir.

MS (m/z): 220 (Mt)

IR (cm- 1 ): 2930, 2860, 1715

'H NMR (5): 1,25 (c); 1,29 (c); 1,76 (c); 1,77 (c); 2,14 (b) ve 2,22 (u) (sirasiy-
la , integral oranlan 2:1:2:1:2:2)

"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 olusumunu aciklayan bir tnekanizma yaziniz?

*19.46 As,agida verilen tepkimede meydana gelen B, C ve D maddelerinin yapilanni
yazimz.

Br, HCHO Raney Ni/H,
> B s^ss^; ■ - , ^st«5» C ~-+ D

CHCI, EtOH/HOAc iferisinde (CH,),NH

OH

B'nin spektrum verileri:

MS (m/z): 314, 312, 310 (bagil bolluk 1:2:1)

L H NMR (5): D 2 ile etkilestirildikten sonra, yalnizca 6,80 (b)

C icin veriler:

MS (m/z): 371. 369, 367 (bagil bolluk 1:2:1)

1H NMR (5): 2,48 (b) ve 4,99 (b); alan orani 3:1; D 2 ile etkilestirildikten son-
ra 5,5 ve 11 'deki geni§ birliler yok oldu.

D nin verileri:

MS (m/z): 369 (Mt - CH 3 ) [tris(trimetilsilil) tiirevleriyle cahsildiginda]

"H NMR (8): 2,16 (b) ve 7,18 (b); alan oranlan 3 : 2; D 2 ile etkilesttildikten

sonra 5,4 ve 11 'deki genis. birliler kayboldu.

920 Bolum 19 / /3-Dikarbonil Bilegiklerinin Sencezleri ve Tepkimeleri

/}-Karotem, Likopodln ve Dehidroabeitik Asit

Ogrenme Grubu
ProblemlerI

1. /3-Karoten oldukca konjuge bir hidrokarbondur ve rengi portakal kirmizisidir. Bi-
yosentezleri izopren iizerinden gecerek gercekles,ir. Balkabaginda ve bir^ok dogal
bilesjkte bulunur. /3-Karotenin sentezinden biri 20. yiizyilin sonunda Ipatiew (Ber.
1901, 34, 594) tarafmdan gercekles,tirilmis.tir. Bu sentezin ilk basamagi, bilinen ve
yaygin olarak kullanilan tepkimeleri icerir. 6 ve 7 bile§ikleri arasmdakiler haric di-
ger biitiin basamaklardaki tepkimelerin mekanizmalanni yaziniz.

/J-karoten

CO,Et

(1) NiOH

(2) H.O+.isi

( I ) Zn/BrCH,CO,El

CO,Et (2) AcO

(l)Ca(OH),
(2) Ca(0,CH),

Me n CO/NaOEt

CHO

10

Likopodin dogal olarak olu§an bir amindir ve alkaloitler denilen dogal tirunler si-
nifindandir. Bu maddenin sentezi giiniimiizde meshur bir sentetik organik kimyaci
olana Gilbert Stork (Columbia Universitesi) tarafmdan (/. Am. Chem. Soc. 1968,
90, 1647-1648) gerceklestirilmis,tir. 2 nolu madde, etil asetoasetat ile etoksit iyon-
lan varliginda tepkimeye girdiginde meydana gelen biitiin basamaklarm mekaniz-
masini tiim aynntilanyla yaziniz. Mekanizmanin en onemli basamagi alkenin (2)
baz kataliz izomerle§mesi (konjuge enolat Lizerinden) ve kar§ihk gelen a,/3-doyma-
mis, esteri oIu§turmasidn\

1

Likopodin

Ogrenme Grubu Problemeri 921

OMe

COJEt

(1) NaOEl, EtOH

(2) HO"

(3) H-O+.isi

OMe

OH

Dehidroabietik asit dogal bir maddedir ve Pinus palustris'ten izole edilmi§tir. Ya-
pi olarak abiyetik asite benzer ve reijineden elde edilir. Dehidroabietik asitin sen-
tezi Gilbert Stork tarafmdan (/. Am. Chem. Soc. 1962, 84, 284-292) yapilmi§tir. Stork,
bu sentezle cah§irken me§hur enamin tepkimesini bulmustar.

(a) 5'ten 7'ye kadar btitiin tepkimelerin aynntih mekanizmalanni yaziniz (bkz. s.
927).

(b) Stork sentezine gore yapilan dehidroabietik asit sentezinin aynntih mekanizma-
sini (7 nolu bile§ikten 9 nolu bile§ige kadar olan) yaziniz (sayfa 922'de gorttl-
mektedir). Mekanizmamn ba§hca basamagi olarak reaktantlardan birinin
]-penten-3-ona doniismesini iceren mekanizmayi gosteriniz. 7'den 8" in sente-
zindeki i§lemin adini yaziniz.

s cacojs

(1) CH,N 2

(2) PhMgBr

(3) AcOH/Ac,0

Yapilar I, Fleming'den (Selected Organic Syntheses: Wiley: New York, 1973; s. 76) ahnmi§tir.

922

Ozel Konu

C

Tiyoiler, Kiikiirt Yiliirler
ve Disulfurler

R'

R— SH

R-

-S— R'

ArSH R

— S— S— R'

R— S— R"

Tiyoiler

Tiyoeterler

Tiyofenoller

Distilfiirler

Trialkilsiilfonyum
tyonlari

O

II
R— S— R'

II
R— S— R

II
O

s

II

R— C — R'

O
R— S— OH

II
R— S— OH

O

Siilfoksitler

Stilfonlar

Tiyoketonlar

Siilfinik

asitler

Siilfonik
asitler

Bir alkoliin kiikiirt kargiligi tiyol veya merkaptan olarak adlandirihr. Merkaptan adi
"civa yakalayan" anlammdaki mercurium captans latince deyiminden gelir. Merkaptan-
lar civa iyonlan ve diger agir metal iyonlariyla cokelek olu§turmak tizere tepkimeye
girerler. Biritsh Anti-Lewisite (BAL) olarak bilinen CH,CHCH,OH bile§igi sava§

SH SH

gazi olarak kullamlan zehirli arsenik bile§ikleri ieiH bir panzehir olarak gelistirildi. Bri-
tish-Anti-Lewisite civa zehirlenmesi icin etkili bir panzehir olarak da bilinir.
A§agtda bazi basit tiyoiler gosterilmistir.

CH,

CH^H.SH

CH^CH^CHtSH

CH 3 CHCH,CH 2 SH

CH,=CHCH,SH

Etantiyol

1-Propantiyol

3-Metil-l-butantivol

2-Propen-l-tiyol

(dogal gaza

(soganda bulunur)

(kokarca iiretir)

(sanmsakta bulunur)

katilir)

Kiikiirt bilesikleri ve diiguk tnolekiil kiitleli tiyoiler genellikle hos,a gitmeyen koku-
lan ile tanmniar. Hidrojen sulfur (H 2 S) kullamlan bir kimya laboratuvannm yamndan
gectigimizde hissettigimiz, 9iiriik yumurta kokusunu andiran bir kokudur. Diger bir kii-
kiirt bile§igi olan 3-metil-l-btitantiyol ise kokarcamn bir savunma silahi olarak kullandigi
sivinin pis kokulu bir bile§enidir. 1-Propantiyo! taze kesilmis, sogandan yayihr ve allil
merkaptan ise sanmsaktaki kotii kokudan sorumlu bile§iklerden biridir.

Sistin

Kiikiirt, periyodik cizelgede 6. grupta bulunan oksijenin hemen altindadir. BekJedigi-
miz gibi, onceki boltimlerde gordugiimiiz oksijen bilegiklerinin kiikiirt karsjliklan olan
bile§ikler vardir.

Organokukurt bilegiklerinin bazi onemli ornekleri a§agida verilmi§tir.

923

924 Ozel Konu C / Tiyoller, Kiikiirt Yilurler ve Disulfurler

Benzer kukiirt ve oksijen biles,iklerinin kokulan bir tarafa, kimyasal ozellikleri de
farkhhklar gosterir. Bu farkliliklar geni§ olciide kiikiirt bilesjklerinin a^agidaki ozellik-
lerinden kaynaklamr.

1. Kiikiirt atomu oksjen atomundan daha biiyiiktiir ve daha fazla polarize olabilir. Bu
ytizden kiikiirt bile§ikleri daha giiclii niikleofillerdir ve yapilannda — SH iceren bi-
legikler oksijen benzerlerinden daha asidiktirler. Ornegin etantiyolat iyonu
(CH 3 CH 2 S:-) karbon atomlan ile olan tepkimelerinde etoksit iyonundan
(CH 3 CH 2 CJ: ) 90k daha giiclii 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~') alkollerdeki O — H
baginin bag ayn§ma enerjisinden (420 kj mol~') daha azdir. S — H baglan zayif ol-
dugu icin tiyoller, ihmh yiikseltgenme reaktifleriyle tepkimeye girdiklerinde yiik-
seltgemeli kenetlenme tepkimeleri verirler. Tepkime tiriinii bir disiilfiirdiir.

2 RS— H + H 2 0, ► RS— SR + 2 H,0

Bir tiyol Bir disiilfiir

Alkoller ise benzer tepkimeleri vermezler. Alkoller yiikseltgen reaktiflerle etkile§-
tiginde yiikseltgenme kuwetli O — H bagindan 50k, daha zayif olan C — H baginda
(~ 360 kj mol -1 ) meydana gelir.

3. Kukiirt atomlan daha kolay bir §ekilde polarize oldugundan koms,u bir atomdaki ne-
gatif yiikii kararh kilarlar: Bunun anlami §udur: Alkiltiyo grubuna biti§ik karbon
atomlanndaki hidrojen atomlari, bir alkoksi grubuna bitisik karbon atomlarindaki
hidrojen atomiarmdan 50k daha asidiktir, Ornegin tiyoanizol, butillityum ile as,agi-
daki gekilde tepkimeye girer.

/(^)\— SCH, + C 4 H, = - Li + ► /(^)\— SCH,'- Li + + C 4 H 1{1

Tivoanizol

Anizol ise benzer tepkimeyi vermez. Siilfoksitlerin S — O grubu ve siilfonyum

iyonlannin pozitif kiikiirdii kom§u bir atomdaki negatif yiikiin dagilmasinda (delo-
kalize olmasinda) daha etkilidir.

•o-

CH3SCH3 ^+
Dimetil siilfoksit

ffe I

CH 3 S-^CH 2 «— ► CH 3 S=CH 2

+ H,

CH, CH,

I In

CHjSCHt Br" — ^ — ► CH 3 S— CH 2

" (-HBr) +

Trimetilsulfonyum Bir sulfur vilur

bromur

Yukaridaki tepkimelerde olu§an anyonlar sentetik amacli kullanilirlar. Ornegin bun-
lar epoksitlerin sentezinde kullamlabilirler (bkz. Altboliim C.3.)

C.I TlYOLLERIN ELDE EDILMESi

Alkil bromur ve iyodtirter tiyolleri olu§turmak iizere potasyum hidrojen sulfur ile tep-
kimeye girerler. (Potasyum hidrojen sulfiir, potasyum hidroksitin bir alkoliii cozeltisi
icerisinden H 2 S gazi gecirilerek elde edilebilir.)

C.2 Tiyollerin Fiziksel Ozellikleri 925

R— Br + KOH+ H,S C - Hi ° H » r— SH + KBr + H,Q

(a§iri)

01u§an tiyoller yeteri kadar asidiktirler ve potasyum hidroksit icerisinde tiyolat iyonu-
nu olustururlar. Eger bir tepkimede H 2 S'nin asinsi kullanilmazsa tepkimenin ana iirii-
nii tiyoeter olacaktir. Tiyoeter a§agidaki tepkimelerle elde edilir.

R— SH + KOH — ► R— S:- K + + H,0

R— §•- K + + R— Br: ► R— s— R + KBr

Tiyoeter

Alkil halojeniirler ayni zamanda tiyoiireyle tepkimeye girerek (kararli) S-alkilizoti-
youronyum tuzlanni olustururlar. Meydana gelen bu bile§ikler tiyollerin elde edilme-
sinde kullanilabilirler.

C=S: + CH,CH,— Br: ► C=S— CH,CH 3 Br~

/ ■ ' l C,H s OH / -

H 2 N H,N

Tiyoiire S-Etilizotiyoiironyum

bromiir

(%95)

I OH" sonraH,0 +

\

H,N X

C=0 + CH 3 CH 2 SH

H 2 N

Ore Etantiyol

(%90)

C.2 TiYOLLERIN FIZIKSEL OZELLIKLERI

Tiyoller 50k zayif hidrojen baglan olu§tururlar; tiyollerin hidrojen baglan alkollerin hid-
rojen baglan kadar kuvvetli degildir. Bu nedenle diisiik molekiil kiitleli tiyoller, benzer
molekiil kiitleli alkollere gore daha diisiik kaynama noktasma sahiptirler. Ornegin etan-
tiyol, etanole gore 40 u C'dan daha fazla diisiik sicakhkta kaynar (78°C'a karsihk 37°C).
Tiyol molekiilleri arasindaki hidrojen baglannm daha zayif olusunun kaniti etantiyol ve
onun izomeri olan dimetil sulfiiriin kaynama noktalan karsilasiinldigi zaman ortaya 51-
kar:

CH 3 CH,SH CH,SCH 3
kn 37°C kn 38°C

Bazi tiyollerin fiziksel ozellikleri (^izelge C.l'de verilmistir.
Cizelge C.I Tiyollerin Fiziksel Ozellikleri

Bile§ik Yapi en (°G) kn (°C)

Metantiyol CH 3 SH -123 6

Etantiyol CH,CH 2 SH -144 37

1-Propantiyol CH 3 CH,CH : SH -113 67

2-Propantiyol (CH 3 ) 2 CHSH -131 58

1-Biitantiyol CH 3 (CH 2 ) 2 CH,SH -116 98

926 Ozel Konu C / Tiyoller, Kukiirt Yiliirler ve Disulfiirler

c.3 kukurt yllurlerin aldehit ve ketonlara
Katilmasi

Kukiirt yiliirler, bir niikleofil olarak aldehit ve ketonlarm karbonil karbonuyla da tep-

kimeye girerler. 01u§an betain genellikle bir alkenden 50k bir epoksit olu§tiirmak iizere

bozunur.

+ Na CH,SOCH 3

(CH,),S: + CH,I ► (CH,),S— CH, '-*■

" ' ■-..■> CH,SOCH,

I" '°° C

Trimetilsulfonyum

ijodiir

[(CH 3 ) 3 S— CH : «— ► (CH 3 ),S=CH 2 1
Rezonans-kararli kukiirt yiltlr

oy .0

nil * r/nn \

(C~j)— CH + : CH,S(CH 3 ) 2 — ► (T~^V-CH— CH 2 — S(CH :

~ 1

Benzatdehit

:0:

/ \
CH— CH 2 + :S(CH 3 ),

(%75)

Problem C. I ^ Kukiirt yiliirleri kullanarak a§agidaki bilesikleri nasil elde edersiniz?

(a) (a7\ (b) /" ' '

H,C

C.4 BJYOKJMYADA TlYOLLER VE DlSULFURLER

Tiyoller ve disiilftirler canli hucrelerde onemli olan bile§iklerdir ve bircok biyolojik ytik-
seltgenme indirgenme tepkimelerinde birbirlerine donii§iirler.

[0]
2 RSH^= B "R— S— S— R

[H]

Omegin Upoik asit biyolojik yiikseltgenmede onemli bir kofaktordiir, ve yiikseltgenme-
indirgenme tepkimesine ugrar.

H H

I

s— s s s

-(CH,) 4 CO,H +=± ( \-(CH 7 ) 4 C0,H
[O] >/

Lipoik asit Dihidrolipoik asit

Amino asitlerden sistein ve sistin benzer yolla birbirine donii§Qrler.

C.4 Biyokimyada Tiyoller ve Disiilfiirler 927

2 HO,CCHCH,SH < » HO,CCHCH,S — SCH,CHCO,H

" | - [H] - | "I 2

NH 2 NH 2 NH 2

Sistein Sistin

Boliim 24'te gorecegimiz gibi sistin birimlerinin disLilfiir baglantilan, protein molekiil-
lerinin toplam gekillerinin belirlenmesinde onemlidir.

A§agidaki tepkimelerdeki iiriinlerin yapilanni yazrniz. •< Problem C.2

(a) Benzil bromiir + tiyoiire *■

(b) (a)'nin iiriinii + OH /H 2 daha sonra H,0 + **

(c) (b) 'nin ilrunil + H 2 2 *•

(d) (b)'nin iiriinii + NaOH -

(e) (d)'nin iirunii + benzi] bromiir *■

Allil disiilfur CH 2 =CHCH 2 S— SCH 2 CH=CH 2 , sanmsak yagmin onemli bir bile- < Problem C.3

§enidir. Allil bromiirden basjayarak allil disulfiiriin sentezini yaziniz.

Allil alkolden basjayarak 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 Qriinleri yaziniz.

II CH 2 =CH, NaBH 4

C1-C(CH 2 ) 4 C0 2 C 2 H 5 A|C|i - ► (a) C 1U H I7 C10 3 **

(b) (c)

C1CH 2 CH,CH(CH,) 4 C0 2 C,H, ► CICH 2 CH 2 CH(CH 2 ) 4 C0 2 C 2 H 5 -^y>

OH CI

(1) Na, siviNH,

C 6 H,CH 1 SCHXH,CH(CH,) 4 CO,H )' JV **■

SCH<>C 6 H 5

o 2 ^
(e) C s H 16 S 2 0t -+ lipoik asit

I. Diinya Sava^inda birfok kimyasal madde sava§ gazi olarak kullamlmi§tir. Bun- < Problem C.6
lardan biri de gii^lii bir kabartici etkiye sahip "hardal gazi"dir. (Hardal gazirun is-
mi hardal bitkisininkine benzer kokusundan gelir, Bu madde gaz degildir, yiiksek
kaynama noktah sividir ve kiigiik damlaciklarrn bir sisi olarak dagilir.) Hardal gazi
a§agidaki yolla oksirandan sentezlenebilir. 01u§an tepkimeleri gosteriniz.

2 H,C— CH, + H,S ► C,H,„SO, HC ' » C.H B SCL

\ / ~ ZnCL 4 s "

O "Hardal gazi"

3-Metil-3-biitenil pirofosfat

Ozel Konu

D

Tiyol Esterleri ve
Lipit Biyosentezi

D.I TlYOL ESTERLERi

Tiyol esterleri tiyol ve acil kloriirlerin tepkimelerinden elde edilebilirler.

p ,o

/ /

R — C + R' — SH ► R— C + HC1

\ \

CI S— R'

Tiyol ester

P P

Ch/ + CH 3 SH -^^> CH,C

CI SCH,

o

f

H Cl-

Tiyol esterler, laboratuvar sentezlerinde sikca kullanilmamasma ragmen canli hiic-

relerde oilman sentezlerde buyiik oneme sahiptirler. Biyokimyada onemli tiyol esterler-

den biri de "asetil-koenzim A"dir. +

NH 3

O

H O

H O

CH 3 O O

CH,CSCH,CH,N— CCH,CH,N— C^CH(OH)— CCH^OPOPOCH, O

U_ I I I I

CH, O O
' H H

T

Tiyol ester

J

Asetil-koenzim A

Bu karmas^k yapida, zincirin ba^langicinda tiyol esterler bulunur. Bu nedenle ase-
til-koenzim A icin yaygin olarak a§agidaki kisaltma kullamhr:

O
CoA— SCCH 3

ve koenzim A kendi ba§ina CoA — SH olarak kisaltilir.

928

D.l Tiyol Esterleri 929

Bazi kimyasal tepkimelerde a^;7-koenzim A aqilleme reaktifi olarak hareket eder; ti-
yol esterlerin acil karbonuna nukleofilik atagin oldugu bir tepkimede bir acil grubunu
bir baska niikleofile aktanr. Ornegin.

O O

o

o-

Bir a?il fosfat

Bu tepkime fosfotrcmsasetilaz enzimi tarafindan katalizlenir.

Asetil-koenzim A'nin asetil grubunun a hidrojenleri onemli olciide asidiktir. Bunun
sonucu olarak asetil-koenzim A aym zamanda bir nukleofilik alkilleme reaktifi olarak
da davramr. Ornegin asetil koenzim A, oksaloasetat iyonuyla aldol katdma tepkimesine
benzer bir tepkimeyle etkileserek sitrat iyonunu oiusturur.

cor

+ CoA— SH

CoA-

O

II O^ ^CO,"
-SCCH, + C

< *

CH,

HOC— CO.

1

CH,

CH :

co 2 -

co 2 -

Oksaloasetal iyonu

Sitrat iyonu

Hemen su soru aklimiza gelebilir: "Tabiatta nicin tiyol esterlerinin kullanimi bu ka-
dar yaygindir?" Veya normal esterlere gore tiyol esterler hucrelerde ne tiir avantajlar
saglar? Bu sorulan cevaplarken 119 etkeni goz online almamiz gerekir.

1. Asagidaki tepkimede (b) tiirii rezonans yapisi herhangi bir esteri kararli kiiar ve kar-
bonil grubuna nukleofilik ataga karsi onfeyici etki yapar.

H-

H

T

H

4"

-c^
6— R

(a)

H

H— C— C.

H

V

Q-

O— R

(b)

Bu yapi daha onemli
bir katki saglar,

Bunun aksine tiyol esterler benzer rezonans katkisiyla aym olciide kararli olamaz-

lar. Cunkii asagidaki yapdardan biri olan (d) yapisinin var olmasi igin kiikurdiin 3p

orbitali ile karbonun 2p orbitali arasinda 6rtu§me gerekir. Bu ortiisme etkili degil-

dir. Bu nedenle {d)'nin rezonans kararhhgi etkili degildir. (e) Yapisinin gercek ya-

piya katkisi daha fazladir. Bu bakimdan tiyol esterler nukleofilik ataga daha aciktir.

H— C— C^

H

"o:

H

S — R

^ H_ ? _c 4.

H
«— ► H— C— C'

'0:

H

S — R

,/

H

S — R

(c)

Bu yapimn

onemli bir

katkisi yoktur.

(e)

Bu yapi, karbonil

karbon atomunu

niikleofllik ataga

duyarb yapar.

15^

Bu tepkime sitrik asit
metabolik cevrimine C 2
birimlerinin girmesinin
bajlangiciclir ve aym adli
bilesikler olufturur.

930 Ozel Konu D / Tiyol Esterleri ve Lipit Biyosentezleri

I

2. Benzer (g) yapisinin rezonans katkist, tiyol esterlerin a hidrojenlerini normal ester-
lerden daha asidik yapar.

B:-

(g)

Bu yapinin katkisi

tiyo( esterin anvonunu

kararli yapar.

3. Tiyol esterlerin karbon-kukurt baglari normal esterlerin karbon-oksijen baglarmdan
daha zayiftir; SR, OR'den daha iyi aynlan gruptur.

1 ve 3 etkenleri tiyol esterleri aqiUeme reaktifi olarak daha etkili yapar; ikinci etken,
daha etkili niikleofilik alkilleme reaktifi olmalanni saglar. Bu bakimdan as,agidaki gibi
benzer tepkimeleri gordugiimuzde sasirmamahyiz.

op 9 9

// // II II

CH,C + CH,C — ► CH.C— CH,— 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

Hiicre duvarlan, kati yaglar ve sivi yaglar, uzun zincirli karboksilik asit esterlerini (ge-

nellikle C 14 , C 16 ve C, 8 ) icerirler ve bunlar yag asitleri olarak adlandinhrlar. Yag asit-

leri lipitlerdir, biyomolekiillerin hidrofobik ailesini olustururlar ve bunlar Boliim 23'te

anlatilacaktir. Yag asitlerine ornek olarak heksadekanoik asiti verebiliriz. Bu asidin yay-

gin adi palmitik asittir. q

II
CH /Cft, CH CH /CH CH /CH C

H 3 C^ ^CH^ ^CH^ CH^ ^CHf ^CHf ^CHf ^CHf X)H

Palmitik asit

Dogal olarak olusan yag asitlerinin cogunlugu cift sayida karbon atomlanndan olus-
mu§tur, bu da asitlerin iki karbonlu birimlerden olustugunu gostermektedir. 1893 yilla-
nnda bu birimlerin asetat (CH 3 COO ) olabilecegi ifade edilmistir. Seneler sonra,
radyoaktif olarak etkilenms bile§ikler kullandmaya baslandiginda bu varsayim da kanit-
lanrmstir.

Bir organizma, karboksil grubundaki karbonu karbon-14 izotopuyla etiketli asetik

/C\ asitle beslendiginde, sentezlenen yag asitleri. karboksil karbon atomuyla baslayan ve bir

H C OH

ii 3 i~ wn atlayarak etiketlenmis karbon atomlan icerir.

"C-karboksil- etiketli
asetik asitle beslenme ...

,CH 2 . /CH,. /CH /CH 2 /CH /CH 2 ^ /CH /C^

H 3 C / ^CH^ "^CH^ ^CH 2 ^ ^CH 2 ^ ^CH 2 ^ ^CHf >3lf ^OH

bu konumlarda etiketli
palmitik asit olu.sur.

D.2 Yag Asitlerinin Biosentezi 931

Buna kar§ilik tnetil karbon atomu etiketli asetik asitle beslenmede ise farkh fakat yine
bir atlayarak etiketli karbon atomlan grubu iceren bir yag asidi olusur.
O

II

14 C-metil-etiketli 9

asetik asitle beslenme . . .

,. A

CH CH, CH CH CH CH CH.

H 3 CT CRT ^CH 2 ^ CH 2 CH 2 ^ CH 2 ^ ^CH 2 ^ ^CBf ""OH

bu konumlarda etiketli
palmitik asit olnsur.

Giiniimlizde yag asitlerinin biyosentezinin asetil koenzim A ile ba§ladigi bilinmektedir.

?

H,C S— CoA

Asagidaki bag-cizgi formiilu, asetil -koenzim A 'dan palmitik asite giren ikili karbon bi-
rimlerinin yerlerini gostermektedir.

Asetil-koenzim A'nin asetil kismi asetik asitten hiicre icerisinde sentezlenebilir; ay-
ni zamanda karbohidratlardan, proteinlerden ve yaglardan da sentezlenebilir.
O

CH,COH \ Q

Karbohidratlar

Proteinler

CoA SH » CH,CS— CoA

Asetil-koenzim A

Kati yaglar

Asetil koenzim A'nin metil gurubu tiyol esterinin bir kismi oldugundan kondense-
le§me tepkimelerine kargi etkindir (Altboliim D. I ), doga onu tekrar malonik koenzim. A
ya donii§tiirerek etkinle§tirir.

o o o

„ Jl asetil-CoA karboksilaz* .

CH 3 CS— CoA + CO, * * HOCCH,CS— CoA

Asetil-CoA Malonil-CoA

Yag asitlerinin sentezinde sonraki basamak, malonil-koenzim A ve asetil-koenzim
A'nin acil gruplannin agU m§iyici protein veya ACP — SH denilen bir koenzimin tiyol

gruplanna aktanlmasim igerir.

HOCCHXS— CoA + ACP— SH <=* H0CCH 2 CS— ACP + CoA— SH
Malonil-CoA Malonil-S-ACP

? ?

CH,CS— CoA + ACP— SH <=* CH,CS— ACP + CoA— SH
Asetil-CoA Asetil-S-ACP

* Bu basamak aym zamanda 1 mol adenozin trifosfat (Altbolum 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 kondenseleserek ase-
toasetil-S-ACP olugtururlar.

O o o o

II II II II II

CH,CS— ACP + HOCCHX'S — ACP <=* CH,CCH : 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 (Allboliim 19.4) malonik ester sentezi-
ne oldukca benzer. Ornek olarak asetoasetil-S-ACP'nin daha ekonomik sentezinin 2 mo!
asetil-S-ACP'nin basit kondenselesmesi oldugunu dii§unebiliriz.

O O () ()

II II II II

CHjCS— ACP + CH,CS— ACP =F=* CH,CCH,CS— ACP + ACP— SH

Bu tepkimeyle ilgili calismalar, tepkimenin oldukca endotermik oldugunu gostermigtir
ve dengenin yonii biiyiik ol^ilde so! tarafa yonlenmektedir.Bunun aksine aseti!-S-ACP
ve malonil-S-ACP'nin kondenselesmesi oldukca eksotenniktir ve dengenin yonii biiyilk
olciide sagadir. Malonil-S-ACP kuUanilarak yapilan kondenselesmede oldukca kararh
bir iirtin olan karbon dioksit meydana gelir. Bu sonuc termodinamik olarak da yeglenir.
Bu bakimdan malonil grubunun dekarboksilasyonu, kondensasyona termodinamik yar-
dim saglar.

Yag asidin sentezinde sonraki uc basamak asetoasetil-S-ACP'nin asetoasetil grubu-
nu biitiril (biitanoil) grubuna donii^turur. 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

OO OH O

CH,CCH,CS— ACP + NADPH + H + <=± CH,CHCH,CS— ACP + NADP+
Asetoasetil-S-ACP jS-Hidroksibiitril-S-ACP

Alkoltin Dehidrasyonu

OH O O

I III _ II

CH,CHCH,CS— ACP ^^ CH,CH=CHCS— ACP + H 2

0-Hidroksibiitril-S- ACP Krotonil-S- ACP

Ikili Bagin indirgenmesi

O

II II

CH 3 CH=CHCS— ACP + NADPH + H + *=* CH,CHjCH,CS— ACP + NADP +
Krotonil-S-ACP Biitiril-S-ACP

Bu basamaklar bir yag asidi sentezinin bir cevrimini tamamlar. Tarn sonuc iki asetat
biriminin, biitinil-S-ACP'nin dort karbonlu biitirat birimine donQ§umudur.

* NADPH nikoftnamit adenin dinukieoth fosfartir (indirgenmi^ §ekli). Yapisi ve fonksiyonu NADH'ye 50k
benzeyen bir koenzimdir (bkz. Bolum 12 giriji ve Altbolilm 14.10).

D.2 Yag Asitlerinin Biyosentezi 933

(Siiphesiz bu donus.um bir karbon dioksit molekiiliinun oldukca onemli olan araya gir-
mesini gerektirir.) Bu noktada, bir ba§ka cevrim ba§lar ve iki fazla karbon atomu ekle-
nerek zincir uzar.

Takip eden cevrimlerde zincire iki karbonlu birimler katilarak uzun zincirli yag asi-
di olugur. Ornegin palmitik asitin sentezinin toplam esitligi as^agidaki gibi yazilabilir.

o o

CH,CS— CoA + 7 HOCCH 2 CS— CoA + 14 NADPH + 14 H + ►

CH,(CH,) 14 CO,H + 7 CO, + 8 CoA— SH + 14NADP+ + 6 H 2

Yag asidi sentezinin en onemli ozelliklerinden biri biitiin cevrimin dimerik 50k fonk-
siyonlu birenzim tarafindangercekle§tirilmesidir. Bu enzimin molekiil kutlesi 2.300.000*
olarak tahmin edilmistir ve yag asidi sintetai olarak adlandinlir. Sentez, baslangic mad-
desi olan asetil-S-ACP'nin bir molekulu ile baslar, daha soma; ornegin palmitik asitin
sentezinde, malonil-S-ACP'nin yedi molekiiluniin baganli bir sekilde birbirini izleyen
kondensasyonlan olur. Her bir kondensasyonu indirgennie, dehidrasyon ve indirgenme
takip eder. Bir C !6 zincirinin senteziyle sonuclanan bu basamaklann tamami enzimden
yag asidi birakilmadan once gergekle^ir.

E. co/f den acil tasiyici protein izole edilmi§ ve safla§tmlmi§tir; molekiil kutlesi yak-
lafik 10.000'dir. Hayvanlardaki ta§iyici, daha biiyiikolan 50k fonksiyonlu enziminin bir
kismidir. Tasjyict proteinlerin her iki tiirii de fosfbpantetein olarak adlandmlan koen-
zim A'ya (Altboliim D.l) benzeyen zincir grubunu icerir. ACP'de bu zincir proteine

indirgenme CLr "

Malonil
transfer!

20,2 A

AAAAAAA/ SH

ACP'nin 4-fosfopantetein
yan zinciri

Kondensasyon

HOOC x ^C^

Tasiyici
protein

Dehidrasyon

CH CH„
CH R

rkinci
mdirgenme

§ekil D. I Yag asidi sintetaz
kompleksinde bir dondurme kolu
gibi goriilen fosfopantetein grubu
[Lehninger, A. L. Biochemistry;
Worth: New York, 1970; s 519'dan
izin alinarak uyarlanimstir.J

Acil
transferi

* Maya hiicrelerinden izole edilmisttr. Farkli kaynaklardan elde edilen yag asiti sintetazlan farkli molekiil kiit-
lelerine sahiptir. Ornegin giivercin karacigerinden elde edilen yag asidi sintetazin molekiil kiillesi 450.000 dir.

934 Ozel Konu D / Tiyo! Esterleri ve Lipit Biyosentezi

baghdir (koenzim A'da adenozin fosfota baghdir):

Pantotenik asit

O

CH,

O

\r

2- Aminoelantiyol

1

Protein

O— P— O— CH 2 — C— CH(OH)— C— NH— CH Z — CI^— C— NH— CH 2 — CH 2 — SH
OH CH^

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 JZOPRENOJT BJLE§iKLERINiN
BiYOSENTEZi

izoprenoit bilesikleri lipit biyomolekiillerinin bir ba§ka turiidiir. Bunlardan bazilan a-
terpineol, geraniol, A vitamini, ve /3-karoten, steroiller (yani. kolesterol, kortizon, est-
rojen ve testesteron) gibi dogal iiriinler ve bu tiir bircok bile§iktir. Terpenler daha soma
Boliim 23 'te incelenecektir. Ancak §imdi bunlann biyosentezlerinde yer alan ve daha
onceki boliimlerde inceledigimiz bazj tepkimeleri ele alacagiz.

CH,

HO
a-Terpineol

CM

CH, H,C CH,
Geraniol

OH

A vitamini

OH

fi-Karotcn

Terpen ve terpenoitlerin sentezierinde temel yapi tasi 3-meti!-3-biitenil pirofosfattir.
Bu bilesiklerin bes karbon atomu, izoprenoit bile§iklerinde "izopren birimlerinin" ana

D.3 izoprenoit Bilesiklerinin Biyosentezi 935
kaynagidir. (Asagida izopren birimleri mavi ve kirmizi cizgilerle gosterilmigtir.)

CH 3 O O

CH 2 =C— CH,— CH 2 — O— P— O— P— OH

OH OH

3-Metil-3-biitenil pirofosfat

Altbolum D.4'te 3-metil-3-biitil profosfatin biyosentezinin nasil oldugu inceleyece-
giz. ilk olarak C 5 izopren birimlerinin birbirlerine baglams §ekillerini diisiinelim. Ge-
rekli ilk basamak 3-metil-2-biitenil pirofosfatin 3-metil-3-biitenil pirofosfattan enzimatik
olusumudur. Bu izomerlesme bir dengeye ulasir ve boylece her iki bilesik de hticrede
kullanilabilir.

OPP
3-Metil-3-biitenil
pirofosfat

OPP

3-Metil-2-biitenil
pirofosfat

OPP = pirofosfat

3-Metil-2-biitenil pirofosfat ve 3-metil-3-biitenil pirofosfatin birlesmesi bir allilik kat-
yonun enzimatik olusumunu igerir. Burada pirofosfat grubu dogal bir ayrilan grup ola-
rak davranir. Biyokimyasal siireclerde bircok durumda bu, pirofosfat grubu iizerinde
gerceklesir, Iki C 5 biriminin kondenselesmesiyle geranil pirofosfat olarak adlandiran bir
C 10 bilesigi olugur.

fal (-opp )
OPP

OPP

: Enz

Geranil pirofosfat

Geranil pirofosfat mono terpenlerin kaynagidir; ornegin geranil pirofosfatin hidroli-
zi sonucu geraniol olusur.

Geranil pirofosfat

ElOH

OH

Geraniol

936 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi

Geranil pirofosfat ayrica 3-metil-3-butenil pirofosfatla kondenseleserek C I5 seski-
terpenlerin oncii maddesi olan farnesil pirofosfati olusturur.

^ H H

Geranil pirofosfat

OPP , -H T

OH

diger seskiterpenler

Farnesol

Farnesol, ambrette yagindan izole edilmistir. Leylak kokusundadir. Farnesol ayni za-
manda bazi boceklerde hormon bdevi de gbriir ve kurtcuk seklinden giive sekline do-
nusiimu baslatir.

Benzer kondensele§me tepkimeleri diger tiir terpenler icinde oncii maddeler saglar
(§ekil D.2). Buna ek olarak iki molekiil farnesil pirofost'atin kuyruk-kuyruga indirgeyi-
ci kenetlenmesi skualeni olusturur. Bu bilesik, steroirler olarak bilinen izoprenoitlerin
onemli bir grubu icin oncii maddedir (bkz. Altboliim 23.4 ve D.4).

SekilD.2 Terpenler ve steroitlerin Monoterpenler ^

biyosentetik olusumunda izlenen yol.

(C lu )

Seskiterpenler «-
(C 15 )

Diterpenler 4-
(C 30 )

Geranil pirofosfat
(C 10 -pirofosfat)

3-meti]-3-butenil
pirofosfat

Farnesil pirofosfat —

(C 15 -pirofosfat)

3-meti]-3-biitenil
pirofosfat

C 20 -Pirofosfat

Tetraterpenler

Skualen
(C 3U )

Lanosterol

Kolesterol
(bir steroit)

D.4 Stereoitlerin Biyosentezi 937

Famesol, sulftirik asitle etkilestirildiginde bisabolene doniisiir. Bu tepkime icin "^ Problem D.I

uygun bir mekanizma tasarlayiniz.

Famesol — ! ►

Bisabolen

D.4 STEROITLERiN BiYOSENTEZi

Onceki alfbbltimde C 5 bilesigi olan 3-metil-3-biiten pirofosfatin gercek bir "izopren
birimi" oldugunu gordiik ki doga. bu iiriinleri kullanarak terpenoitleri ve karotonoit-
leri olusturur. §imdi biyosentetik yolu iki farkli yone uzatabiliriz. 3-Metil-3-biiteniI
pirofosfatin (yag asitlerine benzer) asetat birimlerinden nasil olu§tugunu ve bircok onem-
li steroitin kaynagi olan kolesteroliin 3-metil-3-biitenil pirofosfattan nasil sentezlendi-
gini gosterebiliriz.

1940'h yillarda Harvard Oniversitesi'nden Konrad Bloch kolesteroliin tiim karbon
atomlannin asetik asitten gelebilecegini gostermek icin etiketleme deneyi yapti. Ome-
gin, metili etikelli asetik asidin kullanimi sonucu Bloch. sentez edilen kolesterolde eti-
ketli karbonlarm asagidaki a;ibi oldugunu buldu.

\ jf "S.

C C

r*

c*

Nr" C ^c

c

c*

C

c*

CT C

>-

— c*

c

c* c

CH 3 CO,H ►

HO'

Bloch ayni zamanda karboksil etiketli asetik asitle besleme sonucu olusan kolesteroliin
diger karbon atomlannin hepsinin etiketli oldugunu buldu (yukanda verilen formulde
yildizli olmayan karbon atomlan).

Bunu takip eden bir cok sayida arastirma 3-metil-3-biitenil pirofosfatin asagidaki tep-
kime sirasina gore asetat birimlerinden sentezlendigini gostermistir:

CoA-SH ° °

II II II } II II

CH,CS— CoA + CH,CCH\CS— CoA -^ ► HOCCH, CH.CS— CoA

(C,) (C 4 ) c

Asetil-CoA Asetoasetil-CoA

/ \
H 3 C OH

jS -Hidroksi-/3-metilglu taril-Co A

2NADPH + 2H +

2 NADP + CoA— SH

938 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi

O
HOCCH

CH,CH,OH
\ / " '

C

/ \

H 3 C OH

Mevalonik asil

3 ATP I

3 ADP | Lie ba§anli basamak

; }

O

H— O— C— CH

"\ /

H,C OP0 3 H

O O

CH 2 0— P— O— P— O
O" O

3-Fosfo-5-pirofosfornevalonik asit

^> CO : + ti&Of

H,C

O

o

/

H 3 C

C— CH,CH,— O— P— O— P— O-

o-

o-

(C s )

3-Metil-3-biitenil pirofosfat

Bu sentetik yolun ilk basamagi oldukca aciktir. Asetil-CoA (bir mol asetattan) ve
asetoasetil-CoA (2 mol asetattan) kondensele§erek C 6 bile§igini, /3-hidroksi-/3-metil glu-
taril-CoA'yi olu§turur. Bu basamagi, /3-hidrok.si-j3-glutaril-CoA nin tiyol ester grupla-
nmn mevolonik asitin birincil alkollerine enzimatik indirgenmesi takip eder, Bu basamagi
katalizleyen enzim HMG-CoA reduktaz olarak adlandtrilir (HMG, /3-hidroksi-/3-metil
glutarildir) ve bu basamak kolesteroliin biyosentezinde tepkime hizini belirleyen basa-
maktir. Bu yolu bulmanm anahtan, bir ara uriin olan mevalonik asitin kesfi olmu§tur ve
daha sonra bu C 6 bile§igi bes karbonlu 3-metil-3-biitenil pirofosfata baganh bir sekilde,
fosforlama ve dekarboksilasyonla, d6nu§turulrniistur.

Daha once gordilgiimiiz gibi (Altboltim D.3) 3-metil-3-biitenil pirofosfat izomerie-
serek, icerisinde 3-metil-2-biitenil pirofosfatm da bulundugu bir denge kan§imi olusturur
ve bu iki bile§ik, geranil pirofosfati (C m bilegigt) olusftirmak iizere kondensele§ir. Bu
biles_ik de 3-metil-3-biitenil pirofosfatm diger bir moliiyle kondensele§erek bir C 15 bile§igi
olan farnezil pirofosfati olusturur. (Geranil pirofosfat ve farnesil pirofosfat mono-seski
terpenlerin oncii maddeleridir; (bkz. Altboltim D.3.)

H,P,0 7 ;

D.4 Steroitlerin Biyosentezi 939

Geranil pirofosfat

^"3-meti]-3-biitenil pirofosfat

Farnesil pirofosfat

tki molekiil farnesil pirofosfat daha sonra indirgeyici kondensele^meyle skualeni olu§-

turur.

NADPH + FT

birkaf
basamak k^ NADpt + ^ *,

Skualen

Skualen, kolesteroliin dogrudan oncii maddesidir. Skualenin yukseltgenmesiyle sku-
alen 2,3-epoksit olu§ur ve daha sonra es zamanh metaniir ve hidriir gocrnesiyle bir se-
ri halka kapanmast sonucu lanosterol meydana gelir. Bu yontem Bbliim 8'de "Kolesterol
Biyosentezinin Kimyasinda" ayrintili bir sekilde anlatilmi§tir. Lanosterol daha sonra bir
seri enzim katalizli tepkime sonucu kolesterola d6nii§iir.

(3S )-2,3-Oksidoskualen

1

940 Ozel Konu D / Tiyol Eserterleri ve Lipit Biyosentezi

Lanosterol

('bir^ok enzimatik basamak)

CH, C r Hl

Kolesterol
(her iki yapiyla da gosterilir)

HO

Kolesterol

D.5 Kolesterol ve Kalp Hastaliklari

Kolesterol, steroit hormonlanmn bir onciisii ve hiicre zarlarimn onemli bir bileseni
olmasindan dolayi, yasam icin cok onemlidir. Diger taraftan atardamarlarda kolestero-
lin birikmesi oliimlere sebep olan atheroscleroisis ve kalp hastaliklarmm nedenidir. Bir
organizmanin saghkli olmasi icin kolesteroliin biyosentezi ile kullanimi arasinda hassas
bir dengenin kurulmasi gerekmektedir. Bu durumda atardamarlardaki birikme en alt
seviyede tutulur.

Kandaki kolesteroliin seviyesi yiiksek olan bazi hastalara tedavi amaciyla yag ve ko-
lesterolii az olan diyet uygulanir. Kalitimsal olarak yiiksek kolesterolu ulanlara (FH)
kandaki kolesterolii azaltan diger yontemler gerekiidir. Buna ornek bir tedavi yontemi
mevinolin olarak da adlandinlan lovastatin adli ilacin kullanimidir.

HO.

D.5 Kolestero! ve Kalp Hastaliklan 941

OH
Mevalonat iyonu

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 baglanir. Lovastatin. bu enzimin yarisan bir inhibitdrli
olarak davramr ve boylece kolesterol sentezini azaltir. Lovastatin tedavisinde serumda-
ki kolesterol seviyesinin %30'lara kadar azaltilmasi mumkundur.

Karacigerde sentezlenen kolesterol ya sindirim esnasinda kullanilan safra asidine do-
ntisur ya da kanla tasinmak iizere esterle§ir. Kolesterol, yogunluklanna gore adlandin-
lan lipoprotein kompleksleri seklinde kanda tasmir ve hiicrelerde tutulur. Diisiik
yogunluklu lipoproteinler (LDL) kolesterolii karacigerden daha dig dokulara tasir. Yiik-
sek yogunluklu lipoproteinler (HDL), safra asitleri halinde karaciger tarafindan ati-
lan atik kolestrolleri tekrar karacigere tasjr. Yuksek yogunluklu lipoproteinler
atardamarlarda biriken kolestrolii azalttigindan "iyi kolesterol" olarak adlandinlir. Kalp
hastaliklanna neden olan atardamarlarda birikmis. kolesteroliin yuksek seviyedeki LDL
ile iliskili olmasindan dolayi LDL "kotii kolesterol" olarak adlandmlmistir.

Bununla birlikte karacigerden bagirsaklara akan safra asitleri, karacigere etkili bir
§ekilde geri tasmir. Bunun kesfedilmesi, safra asitlerini baglayan ve bagrrsaklarda on-
larin yeniden sogurulmasim engelleyen recinelerin yenilmesi yoluyla kolesteroliin dii-
sUrQlmesini ama9layan bir baska yontemin geli§mesine yol acmi§tir.

Aminler

Norotoksinler ve Sinir ileticileri

Kolombiya zehirli ok kurbagalan kiiciik, giizel ve oliimciildiir. Histriyonikatoksin de-
nen bir zehir iiretirler. Amin yapismda olan bu zehir, kurbanin solunum kaslanm felc
eder ve nefes alamayarak olmesine neden olur. (Histriyonikatoksinin molekQler mode-
li yukanda verilmi§tir.) Amazon yerlilerinin ok uclanna surdiikleri kiirar adi verilen ze-
hir, bir ce§it sarma§iktan elde edilen bile§iklerin bir kan§imidir. Kan§im i^inde bulunan
ve d-tiibokiirarin denen bilegik felce neden olan diger bir norotoksindir. Histriyonika-
toksin ve rf-tubokiirarin, onemli bir sinir ileticisi olan asetilkolinin faaliyetlerini durdu-
rurlar.

942

H 3 C, M cr

-\ + /

Histriyonikatoksin
HO OCHj

" ch =aOV°~

H \^/ H

CH,

CH,

CH,0 O

H 3 C CH 3 cr

CH,

Asetilkolin

HO
rf-Tubokiirarin klorur

^-Tiibokiirarin ve asetilkolinin her ikisi de dort gruba bagh bir azot atomu tasirlar
(rf-tiibokilrarinde iki azot). Azot atomlan formal pozitif ytik ta§irlar ve bit nedenle, her
iki bile§ik de kuatemer amonyum tuzlan sinifina girerler (Altboliim 20.3C). Kuaterner
amonyum grubunun bulunmasi onemlidir, 9iinkii asetilkolin ahcisina baglanmaburadan
olur. Sinir durtiilerinin tasmmasi sirasinda asetilkolin, aliciya baglamr. Bu baglanma,
hiicre zanni depolarize eder ve bir konformasyon degisimine neden olarak, Na + ve
K + katyonlannin hiicreye sira ile girip cikmasini saglayan bir kanal acar. Bu kanaldan,
2 milisaniye icinde, her bir katyondan yaklasik 20.000 tanesi hiicreye girip cikar.
d-Tiibokiirarin, asetilkoline benzeyen yapisindan dolayi bu aliciya baglamrsa, asetilko-
linin buraya baglanmasmi engeller ve boylece, iyon kanalimn acilmasim order, Zann
depolarize olamamasi (zann depolarize olmasi sinir diirtiisu ba§latir) felce neden olur.

rf-Tubokiirarin ve histriyonikatoksin birer zehir olmalanna karsin bilimsel arastirmalar-
da yararh olmuslardir. Omegin, normal solunum diizeni disinda durumlar gerektiren so-
lunum fizyolojisi deneylerinde, gonullii bir denegin solunumunu gecici olarak felc
etmede, kiirar kullamlmistir. Denek, deney basjadigi andan, kiirann etkisi gecinceye ka-
dar yapay bir solunum cihazina baglanmistir. J-Tiibokiirarin de tipki stiksinilkolin bro-
miir gibi solunum kaslanm felc etme ozelligine sahip oldugundan, bazi ameliyatlarda
kas gevseticisi olarak kullanilir.

Suksinilkolin bromiir

943

944

Bolum 20 / Aminler

20.1 Adlandirma

20.2 Aminlerin Fiziksel
Ozellikleri ve Yapilan

20.3 Aminlerin Bazhgi:
A. m i ii 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 Siilfonil
Kloriirle Tepkimeleri

20.11 Sulfa tlaglan:
Siilfanilamit

20.12 Aminlerin Analizi

20.13 Amonyum
Bilegiklerini Igeren
Ayrdmalar

20.1 Adlandirma

Yaygin adlandirmada pek 90k birincil amin alkilaminler olarak adlandinhrlar. Sistema-
tik adlandirmada ise NH 2 grubunun baglandigi zincir ya da halka sisteminin admin sonuna
-amin son eki eklenir (a§agida parentez iijindeki mavi adlar). Aminler azot atomuna bag-
li organik gruplann sayisina gore birincil (l u ), ikincil (2") veya u^unciil (3°) diye sinif-
landirihrlar (Alibbliim 2.9).

Birincil Aminler

CH 3 NH,

Metilamin

(metaiiamuo

CH,CH,NH,

Etilamin
(etanamin)

CH 3 CHCH 2 NH,

CH,

izobiitilamin
1 2 - nu't i I • I -propaiiainin I

Sikluheksilamin
Isiklotieksanamin)

Pek 90k ikincil ve Qfiraeul amin de benzer §ekilde adlandinlir. Yaygrn adlandirma-
da azota bagh organik gruplann adlan belirtilir. Eger azota ikisi ya da U9U de aym olan
organik gruplar baglanmissa di- ya da tri- on ekleri kullamlir. Sistematik adlandinnada
ise siibstitiientin azota bagli oldugunu belirtmek igk, siibstitiient adinin online N on eki
yazihr.

Ikincil Aminler

Ikincil Aminler

CH 3 NHCH 2 CH 3

Etilmetilainin
( A-metiletanamin )

(CH 3 CH 2 ) 3 N

Trietilamin

(V.jV-dieliletanamin

(CH 3 CH 2 ) 2 NH
Dietilamin

(jV-elilelanamini

CH->CH 3

CH 3 NCH 2 CH 2 CH 3

Etilmetilpropilamin
iV-etil-N-mel.il- 1 -propanainin

IUPAC adlandirma sisteminde — NH 2 siibstituentine amino grubu denir. Bu sistemi
bir — OH ya da bir — C0 2 H grubu i9eren aminleri adlandirmakta sik sik kullaninz.

O

H,NCH 2 CH 2 OH
2-Aminoetano]

H,NCH 2 CH : COH
3-Aminopropanoik asit

20. 1 A Arilaminler

Yaygin arilaminlerden dordunun adlan as,agida verilmistir:

NH,

NHCH,

CH 5

NH,

OCH,

Anilin

■V-Melilanilin

p-Toluidin

p-Anisidin

(benzenamin)

(iV-metil-

(4-metil-

(4-metoksi-

benzenamin)

benzenamin)

liLii/Liiiiinin

20.2 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri ve Yapilan 945

20. IB Heterohalkah (Heterosiklik) Aminler

Onemli bazi heterohalkah aminlerin yaygin adlan vardir. Sistematik adlandirmada. kar-
silik gelen liidrokarbondaki karbon atomlan yerine gegen azot atomlanni belirtmek icln
aia-, diaza- ve triaza- on ekleri kullanihr.

H

Pirol

(1-azasiklupeiita-

2,4-dien)

H
Pirazol

H
Imidazole

( 1 .2-diu/.asiklii|jL'iita- ( 1 .3-diazasiklupenta-

N

H

Indol
( 1-azainden )

2,4-dien)

2,4-dien)

N,

Piridin
(azabenzen)

N, -

Piridazin
1 1,2-diazabenzen)

Pirimidin

i 1,3-diazabenzen)

Kinolin

i l-azanal'taliiil

H

Piperidin
(azasikloheksan)

N

H
Pirulidin
(azasiklopentan)

5/J—S,

I):

4 \ ^2

N 3

Tiyazol

(l-tiya-3-

azasiklopenta-

2,4-dien)

9* N 3

H

I'

Purin

20.2 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri ve Yapilari

20.2A Fiziksel Ozellikler

Aminler orta polarlikta bilesiklerdir. Kaynama noktalan benzer molekiil kiitleli alkan-
lardan yiiksek, alkollerden dtiguktiir. Birincil ve ikincil aminlerin molekiilleri birbirle-
riyle ve suyla giiclii hidrojen baglan olusuirabilirler. Uctinctil aminlerin molekiilleri
birbirleriyle hidrojen baglan yapamazlar, ama sq ya da diger hidroksilli coziiciilerin mo-
lekiilleri ile hidrojen baglan yapabilirler. Bu nedenle. iiciinciil aminler benzer molekiil
kiitleli birincil ve ikincil aminlerden daha du§iik sicakliklarda kaynarlar. Kiiciik mole-
kiil kiitleli biitiin aminler suda 50k ^oztintirler.

^izelge 20.1"de bazi yaygin aminlerin fiziksel ozellikleri verilmistir.

20.2B Aminlerin Yapisi

Pek cok aminin azot atomu, amonyaktaki gibi, yaklafik up 3 melezle§mesi yaprmsttr. Uc.
alkil grubu ( ya da hidrojen atomlan) bir diizgiin dortyiizliiniin tic, ko§esine baglanir,
dordiincli sp 3 orbitalinde ortakla^ilmamis bir elektron cifti bulunur. Aminin bu sekli, azo-
ta baglt atomlarm yerleri dikkate alinarak, iicgen piramit diye adlandirilir (Altboliim
1.16). Bununla birlikte ortakla§ilmami§ elektron cifti sanki bir grupmu§ gibi du§iinule-

946 Boliim 20 / Aminler

Cueige 20. 1 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri

en

kn

Suda coziinurliigii

pAn

Adi

Yapisi

CO

<°C)

(25°C) (g 100 mL ')

(amonyum i) on ill

Birincil Aminler

Metilamin

CH 3 NH 2

-94

-6

(Jok ^ozuniir

10.64

Etilamin

CH 3 CH 2 NH 2

-81

17

Qok foziiniir

10,75

Propilamiii

ch 3 ch 2 ch,nh 2

-83

49

Cok f ozuniir

10,67

izopropilamin

(CH 3 ),CHNH,

-101

33

<^ok ^ozuniir

10.73

Btitilamin

CH 3 (CH 2 ) 2 CH 2 NH 2

-51

78

Cok fdziiniir

10,61

izobiitilamin

(CH 3 ),CHCH,NH 2

-86

68

(Jok gozuniir

10,49

sek-Biitti.amm

CH,CH 2 CH(CH 3 )NH 2

-104

63

Cok gozunur

10.56

fer-Biitilamin

(CH 3 ) 3 CNH 2

-68

45

Cok ^oziiniir

10,45

Sikloheksilamin

Siklo-CftHnNH,

-18

134

Az gbziinur

10,64

Benzilamin

C 6 H,CH 2 NH,

10

185

Az goziiniir

9,30

Anilin

C 6 H 5 NH 2

-6

184

3.7

4,58

p-Toluidin

p-CH.C^NH,

44

200

Az goziiniir

5,08

p-Anisidin

p-CH,OQH 4 NH 2

57

244

Qok az goziinur

5,30

p-Kloroanilin

j>-C1C 6 H 4 NH 2

73

232

Cbziinmez

4,00

p-Nitroanilin

p-NOjCfi^NH,

148

332

C/oziinmez

1,00

ikincil Aminler

Dimetilamin

(CH 3 ) 2 NH

-92

7

Qok f oziiniir

10,72

Dietilamin

(CH,CH 2 ) 2 NH

-48

56

Qok f 6'ziiniir

10.98

Dipropilamin

(CH 3 CH 2 CH 2 )jNH

-40

110

C/ok fbziiniir

10,98

JV-Metilanilin

C 6 H,NHCH 3

-57

196

Az foziinur

4,70

Difenilamin

(C 6 H 5 ) 2 NH

53

302

C,6ziinmez

0.80

I'L'iiiK'iif aminler

Trimetilamin

(CH 3 ) 3 N

-117

2,9

Qok cozuniir

9,70

Trietilamin

(CH 3 CH 2 ) 3 N

-115

90

14

10,76

Tripropilamin

(CH 3 CH,CH,) 3 N

-93

156

Az (joziimir

10.64

JVytf-Dimetilanilin

C fi H,N(CH a ) 2

3

194

Az ^oziiniir

5,06

rek aminin geometrisi bir diizgun dortyiizlii olarak kabul edilebilir. Trimetilaminin van
der Waals ytizeyi icin olan elektrostatik potansiyel haritasi (a§agida ag §eklinde veril-
mi§tir) azot atomu iizerindeki bag yapmami§ elektronlann negatif yiik dagihmini gos-
termektedir.

V

R" R
Aminin yapisi

Trimetilaminin hesapla bulunan yapisi
(Hidrojen atomlan gdsterilmemis.tir.)

Bag afllari diizgun dortyiizluden beklendigi gibi, 109,5° ye 90k yakindir. Ornegin, tri-
metilaminin bag a9ilan 108° dir.

20.3 Aminlerin Bazligi: Amin Tuzlan 947

Bir uciinciil aminin biitiin alkil gruplan farkli ise, o amin kiraldir ve iki enantiyome-
ri vardir. Ancak, enantiyomerler hizla birbirlerine doniisiirler ve pratikte biz bunlari co-
gu kez ayiramayiz (yaramayiz).

R' R

Rv ' ^f _ ,<^k. <* R"

/

— ! ^><

R" 1 R'"

Amin enantiyomerleruiin birbirine dontisiimii

Bu birbirine dbniisiim piramit ya da azot devrilmesi olarak adlandinhr. Basit amin-
lerde bu ddniigumiin enerji engeli yakla§ik 25 kJ mol""dir ve oda sicakhginda kolayca
saglanir. Devrilmenin geci§ durumunda azot atomu sp 2 melezlesmesi yapar ve ortakla-
silmamis, elektron qiftip orbitalinde bukinur.

Amonyum tuzlan, ortaklasilmamis elektron cifti tasmadiklanndan devrilmezler. Bu
nedenle dort farkli gmp baglamis kuaterner amonyum tuzlan nispeten kararh enantiyo-
merlere yanlabilirler.

R' R'

R"4 + + ^>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 giiclu" baz olmalanna karsin, hidroksit iyo-
nu, alkoksit iyonu ve karbanyonlardan 90k daha zayiftirlar.

Aminlerin bazlik kuvvetlerini kars,ilastirmanin uygun bir yolu, eslenik (konjuge) asit-
leri olan alkilaminyum iyonlannin asitlik sabitlerini (ya da pK n degerlerinij karsilashr-
maktir (Altboltim 3.5C). Aminlerin asitlik sabiti ifadesi asagidaki gibi yazilabilir:

RNH 3 + H 2 --^RNH, + H,0 +
[RNH 2 ][H 3 Q + ] _

K '~ [RNH3I *-"*»*

Eger amin kuvvetli bir baz ise, aminyum iyonu, protonu sikica tutacagmdan zayif bir
asit olacaktir (pK a degeri btiyiik olacaktir). Diger yandan, amin zayif bir baz ise, amin-
yum iyonu protonu sikica tutamayacak ve daha giiclti asit dzelligi tasiyacaktir (j}K a de-
geri kiiciik olacaktir).

Aminlerin f^izelge 20.2'de verilen bazliklanni inceledigimizde, bircok alifatik ami-
nin amonyaktan daha giiclu baz olduklanni goriiriiz:

NH 3 CH 3 NH 2 CH,CH 2 NH, CH 3 CH,CH 2 NH,

Ejlenik asitin pff/si 9,26 10,64 10,75 10,67

Bunun nedenini alkil gruplannin elektron verme ozelligine baglayabiliriz. Alkil grupla-
n elektron saglarlar ve asit-baz tepkimesinden olusan alkilaminyum iyonunu, pozitifyii-

948 Bbltim 20 / Aminler

kit molekule dagitarak kararli kilarlar. Alkil gruplan, arainden daha cok alkilaminyun

iyonunu kararli kilarlar.

H

R^N— H+H— OH *=*- R>N— H + : OH

H H

R, elektron salar (R->) ve

alkilaminyum iyonunu,

yiik clagilimi nedeniyle

kararli kilar,

Asagidaki aminlerin gazfazinda olciilen bazlik kuvvetlerinin metil grubu sayisi ile
artmasi bu aciklamayi desteklemektedir.

(CH,),N > (CH 3 ),NH > CH 3 NH 2 > NH 3

Aminlerin gaz fazindaki bazlik sirasi sulu fazdakine uymaz. Ayni aminlerin sulu co-
zeltilerindeki bazlik sirasi asagidaki gibidir (Cizelge 20.2):

(CH 3 ) 2 NH > CH,NH 2 > (CH 3 ) 3 N > NH,

Giinumiizde bilesiklerin farkli fazlardaki bu belirgin farkli davramsimn nedeni bilinmek-
tedir. Birincil ve ikincil aminlerin sulu cozeltilerinde olusan aminyum iyonlan, iiciincul
aminlerden meydana gelen aminyum iyonlarmdan. 50k daha etkin olan hidrojen bagla-
n nedeniyle, daha iyi sanlirlar ve dolayisiyla daha kararli duruma gelirler. Ueiincul
aminlerden meydana gelecek (CH 3 ) 3 NH* gibi bir aminyum iyonunun. su molekulleriy-
le hidrojen bagi yapabilecek tek bir hidrojeni vardir. Oysa, birincil ve ikincil aminlerin
aminyum iyonlan, sirasiyla, lie ve iki hidrojen tasirlar. Bir iiciincul aminden olusan amin-
yum iyonunun zayif sanlmasi, tie metil grubunun elektron salma etkilerini bastinr ve
ftgitaciil aminleri, sulu cozeltilerinde birincil ve ikincil aminlerden daha az bazik yapar.
Bununia birlikte, alkil gruplannin elektron salma etkisi iicunciil aminlerin amonyaktan
daha kuvvetli baz olmalanm saglar.

20. 3A Arilaminlerin Bazhgi

Aromatik aminlere (ornegin. anilin ve p-toluidin) ait aminyum tuzlarimn Qizelge 20. 1 'de
verilen pK,, degerlerini incelersek, onlarin, sikloheksilamin gibi karsilik gelen alifatik
aminlerden cok daha zayif bazlar olduklanm gbruruz.

Siklo-C 6 H„NH, C 6 H 3 NH 2 p-CHjCANHj
E^lenik asitin pK a 'si 10,64 4,58 5,08

Bu etkiyi, bir arilaminin toplam melezine katkida bulunan rezonans yaptlar iizerinde
gorebiliriz. Anilin icin asagida verilen rezonans yapilar onemlidir.

1 2 3

1 ve 2 yapilan herhangi bir benzen tiirevi icin yazilabilen Kekule yapilandir. Oysa 3-5
yapilan azotun ortaklasihnamis elektron ciftini halkanin orto ve para konumlanna
delokolize eder (dagitir). Elektron ciftinin bu delokalizasyonu, azotun proton yakalama-
sini zorlastinr. Boylece. elektron ciftinin delokalizasyonu anilini kararli kilar.

20.3 Aminlerin Bazligi: Amin Tuzlan 949

Anilin bir proton yakaladiginda anilinyum iyonu haline gelir.

CE.H5NH2 + H 2 «-=t C 6 H 5 NH., + OH
Anilinyum
iyonu

Azot atomunun elektron giftinin bir proton yakalamasiyla olu§an anilinyum iyonunun
yalruzca iki rezonans yapisi (iki Kekule yapisi) olasidir.

Anilinyum iyonunun 3-5 yapilanna karsjhk gelen yapilan miimklin degildir. Bu ne-
denle, rezonans, anilinyum iyonunu anilinin kendisi kadar kararli kilamaz. Tepkimeye
girenin (anilin) daha biiyiik kararhbgi, Liriiniin (anilinyum iyonu) kararlihgi ile kar§ila$-
tinldiginda, bu tepkimenin A//" degeri

Anilin + H.O

anilinyum iyonu + OH {Sekil 20. 1 )

a§agida tepkimeninkinden daha biiyiik pozitif bir deger olacaktrr.

Sikloheksilamin + H : ► sikloheksilaminyum iyonu + OH"

(§ekil 20.2). Sonug 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 gruplarinin sj? melezlesmis. karbon atomlanndan daha elekt-
ronegatiftirler (dolayisi ile elektron gekme giigleri fazladir). Biz bu etkiyi ileride,
AltbolQm 21.5A'da inceleyecegiz.

NH,+ OH

Sekil 21,1 Sikloheksilaminin
H,0 ile (1) ve anilinin H 3 ile
(2) tepkimelerinin entalpi
diyagrami. (Egriler yalnizca
kar§ila§tirma maciyla cizilmis-
tir, okekli degildir.)

950

Boliim 20 / Aminler

'U^

Amitler aminler gibi bazik
degildir.

20.3B Aminlerle Amitlerin Karsilastinlmasi

Amitler goriinii§te aminlere benzerlerse de 50k daha az baziktirler (arilaminlerden bile
zayif bazlardir). Tipik bir amidin e§lenik asitinin p^'si yaklasjk O'dir.

Amitlerin aminlerden daha zayif baz olmalan rezonans ve indiiktif etkiyle aciklana-
bilir. Azot iizerindeki bag yapmamig elektron gifti rezonansa girer ve amidi karar!i ki-
lar. Oysa, azot iizerinden protonlanan bir amidin boyle bir rezonansa girme §ansi yoktur.
Soylediklerimiz a§agidaki rezonans yapilannda goriilmektedir.

Amit

•Q-

:0:

:0.s-

II
R

NH,

<—*■

1

R NH,

1

Daha biiyiik
rezonans
NH, + kararliligi

•Protonlanmi§

amit

•'o'-

1

-

Daha kunik

^

NH 3

R NH 3

rezonans
kararliligi

Bunun yaninda, amitlerin aminlerden daha zayif baz olmalannin daha Snemli bir nede-
ni, amitteki karbonil grubunun §iddetle elektron cekmesidir. Bu etki etilamin ve aseta-
mitin elektrostatik potansiyel haritalan ile gosterilebilir (§ekil 20.2). Etilaminde bag
yapmamis, elektron ciftinin bulundugu yerde onemli ol^iide negatif yiik birikimi goriil-
diigii halde (kirmizi renkle belirtilmisj, asetamitin azot atomu yakmlarinda etilaminin-
kinden daha az negatif yiik vardir.

A§agidaki tepkimelerde, amit ile olan tepkimedeki denge, amininkine gore daha faz-
la sola kaymis,tir. Bu durum, aminin amitten daha giiclii bir baz oldugu dU§uncesiyie
uyumludur.

R

O

'>,

NH,

+ H 3 0<h

N XT

+ OH

NH,

R^NH,

H 2

R^NH, + OH

Amitlerdeki azot atomlarmin bazligi o kadar zaytftir ki, gefen 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 molekiillerdeki
yiik dagiliminin dogrudan karsHastirirabilme-
si Jcin. her iki haritada da aym elektrostatik
potansiyel olcegi kullamlmistir.

Etilamin

Asetamit

20.3 Aminlerin Bazhei: Amin Tuzlan 951

bazik olmalanna karsm, amitlerde protonlanma oksijen atoinu iizerinde olur. Proton, ami-
tin oksijen atomuna baglandiginda, azottaki ortaklasilmamis elektron ciftinin rezonans
kararlihgma katilabildigine dikkat ediniz.

:OH :OH :OH

R NH, R NH, R NH,

20. 3C Aminyum Tuzlan ve Kuaterner Amonyum Tuzlan

Birincil, iMncil ve iigiincul aminlerin birer baz olarak davranarak asitlerle verdikleri tuz-
lara ymirivuin tuzlan denir. Aminyum tuzlannda pozitif yiiklii azot atomu en az bir
hidrojen atomuna baghdrr.

CH 3 CH 2 NH 2 + HC1 -^ CH 3 CH,NH 3 Cl"
Etilaminyum kloriir
(bir aminyum limn

(CH,CH,),NH + HBr T77^ (CH,CH,)oNH, Br"

Dietilaminyum bromiir

(CH 3 CH 2 ) 3 N + HI -£+ (CH 3 CH 2 ) 3 NH P

Trietilaminvum ivodiir

Bir bilesigin merkez azot atomu pozitif yiiklii,/<7/:<7r bir hidrojene baglanmann§ ise
bu bilegige kuaterner amonyum tuzu denir. Ornegin,

CH,CH,

CH,CH 2 — N— CH : CH, Br"

CH 2 CH^

Tetraetilamonyum bromiir
(bir kuaterner amonyum tuzu)

Kuaterner amonyum halojeniirleri, azot tizerinde ortaklasilmarm§ elektron cifti ta§i-
madiklanndan, baz ozelligi gosteremezler.

(CH,CH 2 ) 4 N Br"
Tetraetilamonyum bromiir
(asitlerle tepkime vermez)

Digeryandan, kuaterner amonyum hidroksitler kuvvetli bazlardir. Kati hallerinde ve
cozeltilerinde tamamen kuaterner amonyum katyonlan (R 4 N*) ve hidroksit iyonlan (OH)
geklinde bulunurlar. Bu yiizden, sodyum hidroksit ve potasyum hidroksit kadar kuvvet-
li bazlardir. Kuaterner amonyum hidroksitler asitlerle tepkimeye girerek kuaterner amon-
yum tuzlanm olustururlar:

(CH,)JS[ OH" + HC1 ► (CH,) 4 N Cr + H 2

952

Boliim 20 / Aminler

Kuaterner amonyum tuzlannin faz-transfer katalizorleri olarak nasil kullanilabildik-
lerini Altbdlum 1 1 .21'de gordiik. Altbolum 20.12A'da ise bunlann Hofmann aynhnasi
sonucu nasil alkenlere ddnii^ebildiklerini gorecegiz.

^

Aminlerin bazhgim organik
kimya laboratuvarlannda
bilesiklerin ayrilmasi ya da
bilinmeyen bilesiklerin ka-
rakterizasyonu icin kulla-
nabiliriz.

20. 3D Aminlerin Sulu Asitlerde ^bziinurliigii

Hemen hemen biittin alkilaminyum klorurler, bromiirler, iyodiirler ve sQlfatlar suda co-
zuniirler. Bu nedenle, suda coziinmeyen birincil, ikincil ve ucunciil aminler sulu seyrel-
tik HC1, HBr, HI, ve H 2 S0 4 icerisinde cbziiniirler. Aminlerin seyreltik asitlerde
coziinebilmeleri, bunlan, suda coziinmeyen ya da baz olmayan baska bile§iklerden ayir-
mamiza yarayacak uygun kimyasal yontemler geli§tirmemize yardimci oliir. Aminleri,
bu ozelliklerinden yararlanarak, baz olmayan ve suda coziinmeyen diger bilesjklerden
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 kazamr.

(veya H 2 S0 4 )

\ +

— N —

Suda coziinmeyen
amin

(veya HSO + ")

Suda (oziinebilen
aminyum 1 u/11

Amitlerin bazhgi amlnlehnkinden <;ok gok daha ai oklugimdan, suda coziinmeyen
amitler seyreltik sulu HC1, HBr, HI ve H 2 S0 4 cozeltilerinde de gSziininezler.

O

II

R NH,

Suda coziinmeyen amit

(sulu asitlerde aizuiinie/.lert

Problem 20.1 >• Heksilamini sikloheksandan ayirmak icin seyreltik HCI, sulu NaOH ve dietil eter-
den yararlanarak bir yontem geli§tiriz.

Problem 20.2 >■ Benzoik asit, p-kresol, anilin ve benzen iceren bir kan§imi, asitler, bazlar ve orga-
nik cozticiiler kullanarak nasil ayirirsintz?

20.3 E Yarma Reaktifi Olarak Aminler

Rasemik kansim halinde bulunan asidik bilesjkleri enantiyomerierine yannak icin sik
sik amin enantiyomerlerinden yararlamlir, Bu i§lemin kapsadigi ilkeleri, bir organik asi-
din rasemik gekillerinin yarma reaktifi olarak kullanilan bir aminin (§ekil 20.2) bir enan-
tiyomeri ile nasil enantiyomerierine yanlabilecegini (aynlabilecegini) gostererek
aciklayabiliriz.

Yarma isleminde asidin rasemik geklinin bir cozeltisine bir aminin bir tek enantiyo-
meri, ornegin, (R)- 1-feniletilamin, ilave edilir. Burada olu§an tuzlar artik birbirinin enan-
tiyomerleri degil. diastereomerlehdir. (Tuzun asit kismundaki stereomerkezler birbirinin
enantiyomeri oldugu halde, baz kisminm stereomerkezleri degildir.) Bu diastereomer-
lerin cozuniirlukleri farkhdir ve dikkatli bir kristallendirme ile ayrilabilirler. Aynlan tuz-

203 Amtnlerin Bazligi: Amin Tuzlan 9?3

lar hidroklorik asitle asitlendirilir ve organik asidin enantiyomerleri ayri coziiciiler ice-
risinden elde edilir. Amin. $dzelti icinde hidrokloriir tuzu halinde kahr.

C0 2 H

C0 2 H

C H 5

C e H s

(S)

Rasemik (R,iS)-asit

NH 2

CHg

' 1 '

Yarma

reaktifl

(fi)-Amin (optikce saf)

1

CO," NH„

diastereomerlerdir y y

ve ayirilabilirler.

CO,

NH 3

HO- C --H C e H 5 - C --H

I I

CH,

C e H 5

(fi)

(RJD-Tuz

CHg

CR)

C 6 H 5 C

(S) (B)

Ayirilabilir

|h,o +

|h„o*

C0 2 H

H— c -" OH

1

C0 2 H
HO— c-*" H

C 8 H 5

(K)-Asit

C r ,H 5

(S)-Asit

Sekil 20.3 Bir orga-
nik asidin rasemik .si- k li-
mn optikce aktif bir
amin kullanilarak yaril-
masi. Ayrdan diastere-
omer tuzlarin
asitlendirilmesi asit
enantijomerlerinin cok-
mesine neden olur (asi-
din suda ^oziinmedigi
varsaydarak) ve yarma
reaktifi olan amin sulu
(ozeltide estenib asidi
seklinde kahr.

Yarma reaktifi olarak kullamlacak saf enantiyomerler dogal kaynaklardan cogu kez
kolayca elde edilebilirler. Ciinkii, canh organizmada meydana gelen kiral organik mo-
lekiillerin cogu enzim katalizli tepkimelerle sentezlenir ve tek bir enantiyomer seklin-
dedir. (-)-Kinin (Altboltim 20.4). (-)-striknin ve (-)-brusin gibi dogal olarak meydana
gelen optikce aktif aminler rasemik asitleri enantiyomerlerine yarmada sikca kullanihr-
lar. Rasemik bazlan yarmak kin de (+)-ya da (-)-tartarik asit (Altboliim 5. 15B) gibi or-
ganik asitlerden yararlanilir.

CH,0

( — )-Striknin

(— l-Brusin

*

unyasi

Enantiyomerin HPLC Yarilmasi

H:t

^asematlan yartna tekniklerinden biri, kiral duragan faz (CSP) kullamlarak yiik-
sek performansli sivi kromatografisi (HPLC) ile yarmadir. Bu teknik Illinois Univer-
sitesinden William H. Pirkle tarafindan geli§tirilmi§tir ve rasernik pek 50k amin, alkol,
amino asit ve benzer bile§iklerin yanlmasinda kullanilmi§tir. Yerimiz, teknigin ayrm-
tilanni vermeye yeterli degildir,* ama, §u kadanni soyleyelim ki, rasemik kan§imin
bir cbzeltisi, gozenekli ve kiigiik silika boncuklarla doldurulmus, bir kolondan (Pirk-
le kolonu) gecirilir, Kiral grup boncuklann yiizeyine kimyasal olarak baglanir.

Silika

Yanlmak istenen Wlegik once 3,5-dinitrofenil grubu i9eren bir tiirevine donus.turiilur.
Ornegin, amin, 3,5-dinitrobenzamite cevrilir.

O

' CH,C1,

C-Cl + f^RNH,-^

0,N

Alkol ise Curtius cevrilmesine (Altboliim 20.5E) benzer bir yolla bir karbamata (Alt-
boliim 18.10A) dbnii§tiiruliir.

0,N

" \ , O

p^u

+ (±)ROH

2 N
> <fV N H-C-

2 N

toluen

r

geri \V_y/

sogvitucu /

altinda _
kaynaima UjIN

OR(±)

Kiral olan duragan faz, enantiyomerlerden birine digerinden 50k daha siki baglanir.
Baglanma, enantiyomerin alikonulma siiresini arttinr ve yanlmayi kolaylastmr. 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 CSPnin
elektronca zengin naftalin halkasi arasindaki tt-tt etkile§mesi de oldukca onemlidir.

* Bir laboratuvar el kitabtna 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, SI, 4991 - 5000.

954

20.4 Biyolojik Onemi Olan Bazi Aminler 955

20.4 Biyolojik Onemj Olan Bazi Aminler

Tibbi ve biyolojik onemi olan bilesjklerin cogu amindir. A§agida boyle aminlere bazi
brnekler verilmi§tir.
OH

J\J) CH.NHR

R = CH„ Adrenalin (epinefrin)
R = H, Noradrenalin (nortpinefrinl

NH,

Amfetamin
(benzedrin)

CH,CH,NH

HO

CH,CH,NH,

2-Feniletilamin

CH,CH,NH

CH 2 CH,NH

Dopamin

Meskalin

CH 3 Q

Morfin (R = H)
Kodein (R = CH 3 )

2-Feniletiiaminler Pek 50k feniletilamin bile§iginin gilclii fizyolojik ve piskolojik
etkileri vardjr. Adrenalin ve noradrenalin adrenal salgi bezinden salgilanan iki hormon-
dur. Bir hayvan bir tehlike hissettiginde kana verilen adrenalin kan basincini ve kalp
atis. hizim arttinr, akcigerin hava gecis yollanni genis,letir. Biitiin bu etkiler hayvam sa-
va§maya ya da kacmaya hazirlar. Noradrenalin de kan basincini arttinr ve diirtulerin bir
sinir ucundan digerine gecmesinde gorev [istlenir. Dopamin ve serotonin beyindeki onem-
li sinir ileticileridir. Beyinde dopamin diizeyindeki anormallikler, Parkinson hastaligi
dahil, pek 90k psikolojik hastahga neden olur. Dopamin hareketlerin, motivasyonun ve
duygulann kontrolunde ve diizenlenmesinde basjica rol oynar. Serotonin ilginc bir bi-
les,iktir. Mental olaylarda oldukca onemli bir rolii oldugu, zihinsel aktiviteleri arttirdigi
samlmaktadir. §izefroni gibi zihinsel bozukluklann serotonin metabolizmasi ile ilgili
oldugu diis, tini.il me ktedir.

Amfetaminin (giiclii bir uyanci) ve meskalinin (bir halusinojen) yapilan serotonin,
adrenalin ve noradrenaline yapilarma benzer. Hepsi de 2-feniletilamin tiirevidir (veri-
len yapisina bakimz). (Serotoninde azot atomu bes. Qyeli bir halkada benzen halkasina
baglidir.) Bu biles,iklerin yapi benzerlikleri, fizyolojik ve psikolojik etkilerini de belir-
lemelidir. (^unkii 2-feniletilamin tiirevlerinin pek cogu benzer ozellikler gosterir. Orne-
gin /V-metilamfetamin ve LSD (liserjik asitin dietilamiti) bunlardan yalmzca ikisidir. tki
giiclti analjezik olan morfin ve kodein (Boliim 13 giri§indeki molekiiler grafige bakimz)
de yapilannda birer 2-feniletilamin sistemi tasjrlar. [Morfin ve kodein alkaloit adi ve-

Adrenalin.

956

Boliim 20 / Aminler

rilen (Ozel Konu F) bilesiklere hirer omektir. Yapilarmda 2-feniletilamin sistemini be-
lirlemeye caligmiz].

Vitaminler ve Antihistaminler Aminlerin bir cogu vitamindir. Bunlardan bazila-
n nikotinik asit ve nikotinamit (antipellagra faktorleri, Boliim 12 girisj), piridoksin (B6
vitamini. Boliim 16 girisi) ve tiamin klorilrdiir, (Bl vitamini, bkz. "Tiyaminin Kimya-
si" Boliim 18). Nikotin tutiinde bulunan zehirli bir alkaloittir ve sigara aliskanhgini ya-
pan bilesiktir. Baska bir zehirli amin olan histamin viicudun biitiin dokulannda proteinlere
baglanmis olarak bulunur. Histaminin serbest kalmasi allerjik tepkimelere ve soguk al-
ginligrna neden oiur. Klorfeniramin bir "antihistamindir" ve soguk alginligmin tedavi-
sinde ilac bileseni olarak kullanilir.

CHj

CH,OH

l__^CH,CH,OH

HO. J~\ .CH.OH

JOT cr

H 3 C N

H,C N NH,

Piridoksin

Tiyamin kloriir

(B 6 vitamini)

(Bi vitamini)

Nikotin

N

Nikotinik asit
(niasin)

,CH,CH,NH,

N.

^

NT-

'S!

Histamin

CHCH : CH : N(CH,), a

NHCH,

Klorfeniramin

Klordiazepoksit
(Librium)

Teskin Ediciler Klordiazepoksik yedili bir halka iceren ilginc bir bilesiktir ve en
50k kullamlan yatisUncilardan biridir. (Klordiazepoksik N-oksit halinde pozitif bir azot
atomu da ta§ir.)

Sinir ileticileri Sinir hiicreferi diger sinir hiicreleri ile sinaps denen baglanti yerle-
rine veya yanklara sahiptirler. Sinir diirttileri bu baglanti yerlerinde (sinapslarda) sinir
ileticileri denen kimyasal bilesikler tarafmdan tasuurlar. Asetilkolin (asagidaki tepki-
nieye bakmtz) cholinergic synapses denilen yerde onemli bir sinir ileticisidir. Bu bile-
sik bir kuaterner amonyum grubu ta§ir. Kiiciik molekullu ve iyonik yapida oldugundan,
suda 50k coziiniir ve kolay difiizlenir. Bu ozellikleri onun sinir ileticisi oimasina yar-
dimcidir, Asetilkolin molekiilleri, sinapslardan onceki bolgedeki zar tarafindan, yakla-
sik 104 molekullii paketler halinde noronlara verilirler. Bu molektil paketi, iki smir
arasmda. bir sinir hiicresinden digerine difiizlenir.

O

+ asetilkolinesleraz +

CH 3 COCH ; CH 2 N(CH,), + H 2 * =± CH,CO : H + HOCH,CH,N(CH 3 ) 3

Asetilkolin Kolin

20.5 Aminlerin Eldesi 957

Elektriksel iletimi tetikleyen sinir diirtiilerini sinapslar iizerinden tagiyan asetilkolin
molekulleri. arkadan gelen dartiiniin ulasmasina firsat tanimak amaciyla birkac milisa-
niye icinde (koline) hidroliz olmahdir. Bu hidroliz asetilkolinesteraz denen 50k etkin
bir enzim tarafmdan katalizlenir.

Kaslann sinaps sonrasi zarlan Qzerinde bulunan asetilkolin alicilan bazi oliimcu! sinir
zehirleyicilerin hedefi durum undadir. Bunlann bazilari boliimiin baginda anlatilmigtir.

20.5 AMiNLERiN Eldesi

20. 5A Niikleofilik Yer Degiftirme Tepkimeleri Uzerinden

Amonyagin Alkillenmesi Birincil aminlerin tuzlan, amonyak ve alkil halojeniirler-
den niikleofilik yer degigtirme tepkimeleriyle elde edilebilirler. Amin tuzlarinin bir baz
ile etkilegtirilmesi birincil aminleri verir.

" ~^ P^ + OH"

NH, + R— X ► R— NH,X" ► RNH 2

Bu yontem, aminlerin goklu alkillenmeleri nedeniyle, senteilerde simrh bir uygula-
maya sahiptir. Ornegin. etil bromiir ve amonyaktan olu.$an etilaminyum bromiir, ortam-
daki amonyakla tepkimeye girerek baglangicta etilamin verir. Etilamin tipki amonyak
gibi bir ntikleofildir ve etil bromiirle tepkiyerek dietilaminyum bromiir olugturur. Eger
ortamda agin alkil halojeniir varsa, bu alkillenme ve proton aktanminin tekrarlanmasiy-
la, bir miktar ucimciil amin ve hatta biraz da kuatemer amonyum tuzu meydana gelir.

Tepkime ifin Bir Mekanizma

NHj'iin Alkillenmesi

NH, + CH 3 CH 2 — Br ► CH,CH : — NH 3 + Br"

H<-^
CH,CH 2 — N— H + NH 3 ► CH 3 CH,NH, + NH 4

H

"^ p=i +

CH.CHLNH, + CH,CH 2 — Br ► <CH,CH 2 ) 2 NH, + Br", vb.

(^oklu alkilleme. ortama agin amonyak ilave edilerek en aza indirilebilir. (Nicin?)
2-Bromopropanoik asitten alanin sentezi bu teknige bir omektir.

CH,CHCO,H + NH, ► CH,CHCO n - NH, +

I 'I

Br NH,

(lmnl) (70mol) Alanin

(%65-70)

Aziir iyonunun Alkillenmesi ve Indirgenmesi Alkil halojenUrlerin aziir iyonu
ile niikleofilik yer degigtirme tepkimesine sokulup alkil azurlerin (R-N 3 ) elde edilme-

958

Boliim 20 / Aminler

si, sonra bu alkil azurlerin,

R— X +'.N=N=n!

Azur
iyonu

S«2

(-X-)

-*R — N=N=N.

Alkil
aziir

Na/alkol

v;i (hi
LiAIH,

>R\H

sodyum ve bir alkol ya da lityum aliiminyum hidriir yardimiyla birincil aminlere indir-
genmesi birincil amin eldesinde daha uygun bir yonterndir. Uyan: Alkil aziirler patla-
yicidir. Kiiciik molekiil kiitleli alkil aziirler izole edilmemeli, cozelti icinde tutulmalidir.

Gabriel Sentezi Birincil aminler potasyum ftalimitten (asagidaki tepkimeye baki-
niz) cikilarak, Gabriel sentezi denen bir yontemle de sentezlenebilirler. Bu yonternde,
alkil halojeniir ile amonyak arasuida meydana gelen 9oklu alkillenme karmas.asi goriil-
mez. tek bir birincil amin elde edilir.

O

/. Bas&mak

o

2 . Basamak

O

3, Basamak

yU»- H

■-rx c

NTLNH,

\ _ etanol

,N— R

O
Ftalimit

gen sogutucu

altinda kaynatma

(cejitli basamaklar)

+ R— NH,

Ftalazin-l,4-diori Birincil amin

Ftalimit oldukca asidiktir (p^ a = 9). Potasyum hidroksitle tepkimeye girer ve potas-
yum ftalimite doniisiir (1. basamak). Ftalimit anyonu giiglti bir niikleofil oldugundan bir
alkil halojeniir ile S N 2 mekanizmasina gore etkilesir ve Af-alkilftalimit verir (2. basa-
mak). Bu noktada A/-alkiIftalimit sulu asit ya da bazla hidroliz edilebilirse de, hidroliz
bu kosullarda zordur. Bu nedenle, W-ftalimitin etanol icerisinde hidrazin (NH 2 NH 2 ) ile
geri sogutucu altmda kaynatilmasi sik sik ba^vurulan bir yonterndir (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 alMl ha-
lojeniirlerin kullamlmasiyla sinirhdir. Ciinkii iiciinciil alkil halojentirler 2, basamakta yer
degi§tirme degil, hemen tiimilyie aynlma tepkimesi verirler.

Problem 20.3 >■ Ftalimitin asit ozelligi gostermesinin bashca nedeni, ftalimit iyonunun rezonans ya-
pilanna sahip olmasidir. (a) Ftalimit iyonunun rezonans yapilanni yaziniz. (b) Fta-
limitin asitligini benzamitin asitligi ile kars.il a§tinmz. Hangisi daha giiclti asittir,
neden? (c) Gabriel sentezinde 2. basamaktan sorrra cegitli basamaklar gosterilme-
migtir. Bu basamaklar icin kabul edilebilir mekanizmalar oneriniz.

Problem 20,4 V Gabriel sentezi ile benzilamin elde ediniz.

20.5 Aminlerin Eldesi 959

tjguncul Aminlerin Alkillenmesi Uciineiil aminlerin metU halojenur ya da birin-
cil haiojeniirlerle alkillenmesinde coklu alkillenme sorunu yoktur. Ajagidakine benzer
tepkimeler iyi bir verimle gereeklesir.

R,N^ / +K:H 2 — Br^^ RjN— CH 2 R + Br"

20. 5B Aromatik Aminlerin, Nitro Bilefiklerinin indirgenmesiyle Eldesi

Aromatik aminlerin eldesinde en cok uygulanan yontem. aromatik bilesjklerin nitrolan-
masi ve sonra nitro grubunun amino grubuna indirgenmesidir.

HNO,„ . [H] ^ .

Ar— H h,so/ At— NO, -'-'-► Ar—NH 2

Aromatik halkalann nasil nitrolandigim ve bu i§lemin pek cok halkaya uygulanabilece-
gini Bolum 15'te gordiik. Nitro gruplanmn aminlere indirgenmesi gegitfi yollarla yapi-
labilir. En sik uygulanan yontem, katalitik hidrojenleme ya da nitro bilegiginin bir asit
ve demir tozu ile tepkimeye sokulmasidir. Asit yamnda cinko, kalay ya da SnCI 2 gibi
bir metal tuzu da kullanilabilir. Nitro grubu amino grubuna indirgenirken 6e alir.

Genel Tepkime

. H . fcatalizor .

Ar— N °i ,, LF „ r . ,„■,.,-> Ar— NH,

vevalHFe. HCI (2t OH

Ozel Ornekler

(%97)

iki nitro grubundan birinin secimli indirgenmesi cogu kez sulu amonyak (ya da al-
kol) icerisinde hidrojen sulfur ile gerceklestirilir.

N0 2 NO,

NH„ C,H 5 OH

NO, NH 2

m-Dinttrobenzen m-Nitroanilin

(%70-80)

Bu yontem uygulamrken hidrojen siilfiir miktan dikkatle ayarlanmahdir. Ctinkii hidro-
jen siilfiirun a§insi birden cok nitro grubunu indirgeyebilir.

Hangi nitro grubunun indirgenecegini onceden belirlemek cogu kez mumkun degil-
dir. Ama 2,4-dinitrotoluen hidrojen siilfiir ve amanyok ile etkile§tirildiginde 4-nitro gru-
bu indirgenir:

CH 3

.NO, >\ /NO,

NO, NH,

960 Bdlum 20 / Aminler

Buna kar§ihk, 2,4-dinitroanilinin 2-nitro grubu indirgenir.

NH-, NH,

NH,

NO,

N0 2

(%52-58)

20.5C indirgeyerek Aminleme Yontemi ile Birincil, ikincil ve
U$iineiil Aminierin Eldesi

Aldehit ve ketonlarin amonyak ya da bir amin varliginda katalitik olarak ya da kimya-
sal indirgenmesi aminleri verii. Birincil. ikincil ve uciinciil aminler a§agidaki gibi sen-
tezlenebilirler.

R

NH,

R'

/
R

C=0

Aldehit
ya da
ketnn

[HI

R NH,

■* R— CH— NH 2
R'

IHI

RR MI

*■ R— CH— NHR"
R'

[HI

* R— CH— NR"R"

1 Amin

2 Amin

3 Amin

Aldehit ve ketonlarin indirgenerek aminlenmesi (ya da aminierin indirgenerek alkil-
lenmesi) denen bu i§lem, a§agida verilen bir (1° amin iijin verilen) genel mekanizma
iizerinden yiiruyor gibi goriinmektedir.

Tepkime ig in Bir Mekanizma

Indirgeyerek Aminleme

R' yS- -\

\ \£ .. ■• „ iki

CfO, + H,N— R * *

/ ^7 basamak

Aldehit
yada
keton

1 Amin

R

I
R— C— NHR"

I
OH

Yari-aminal

(~H,0) .

R'

\

/
LR

,C=NR"

limn

[HI

R'

R CH— NHR
2 Amin

Amonyak ya da birincil amin kullamldiginda iiriine iki yoldan gidilebilir: Yan-ase-
tale benzeyen ve yari-aminal denen bir amino alkol iizerinden ya da bir imin iizerinden.

20.5 Aminlerin Eldesi 961

^

Ikincil amin kullamldiginda imin olu^amaz. Bu yiizden. tepkime yan-aminal ya da imin-
yum iyonu iizerinden yiiiiir.

R' R"

\ +/ Iminlenn onemini

C=N Altbolum 16.8'de

R R"'

1 11 1 in > ie in iyonu

Kullamlan indirgen, hidrojen ve bir katalizor (Ni gibi) ya da NaBH 3 CN veya
LiBHjCN'dir (sodyum veya lityum siyanoborhidriir). Son iki indirgen NaBH 4 'e benzer
ve indirgeyerek aminlemede oldukca etkindir. Asagida bu tip tepkimelere tic brnek ve-
rilmistir:

* TT

CM ^^CM™ 1

V ' O 40-70°C N '

Benzaldehit Benzilamin

(%89)

"Piridoksal Fosfatin
Kimyasi"nda (B 6 vitamini)
gordiik.

/

H

ch.crnh^ ; / )-eH 2 NHCH 2 CH3

\ LiBH,CN

o

Benzaldehit iV-Benziletanamin

(%89)

/ \ (CH,),NH / \ / 3

(^r SSr V7\

CH 3

Sikloheksanon JVyV-Dimetiisikloheksanamin

(%52-54)

A^agidaki aminleri indirgeyerek aminleme yontemiyle nasil sentezleyebileginizi gos- ■< Problem 20.5
teriniz.

(a) CH 3 (CH 2 ),CH 2 NH 2 (c) CH 3 (CH 2 ) 4 CH 2 NHC 6 H 5

(b) C 6 H 5 CH 2 CHCH 3 (d) C 6 H,CH 2 N(CH,) 2

NH 2
{Amfetamint

R' tipindeki aminlerin eldesinde ketonlann indirgen aminlenmesi, alkil -< Problem 20.6

RCHNH 2

halojeniirlerin amonyakla etkile§tirilmesinden daha iyi bir ybntemdir. Neden?

20.5D Birincil, ikincil ve Uciinciil Aminlerin Nitril, Oksim ve
Amitlerin indirgenmesi ile Eldesi

Nitriller, oksimler ve amitler aminlere indiigenebilirler. Nitril ve oksirnlerin indirgen-
mesi birincil aminleri, amitlerin indirgenmesi, amidin yapisma gore birincil, ikincil veya
uclinciil aminleri verebilir.

962

Bolum 20 / Aminler

m.

R

— C=N

^>

RCH,NH,

Nitril

1° Amin

2V

[=NOH

W>

RCH,NH,

Oksim

1° Amin

o

R-

-N— R'

[H],

R"
Amit

RCH,N— R'

R"
3° Amin

t
{

{

Nitriller, alkil halujeniirler ve CN'lerden

i Altholum 18.3) ya da aldehit ve ketonlardan

siyanohidrinler olarak elde edilebilirler

(Altbiilum 16,9).

Oksimler, aldehit ve ketonlardan elde
edilebilirler (Altboliim 16.8A).

Amitler; asit kloriirler, asit
anhidritler ve esterlerden elde
edilebilirler (Altbiilum 18.8).

(Son ornekte R' = R" = H ise uriin birincil amin; yalmzca 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 elverigli sekilde indirgenirler.
Bazi ornekler sunlardir:

Na. C,H 5 OH

N

*•/ Vnh,

(%50-60)

<Q>-CH 2 C-N + 2 H 2 ^U<Q^CH jC H 2 NH 2

2-Feniletannitril
(fenilasetonitril)

o

2-Feniletanamin

(%71)

N— CCHj + LiAIH 4

CH 3
JV-Metilasetanilit

Et
(2) H,(>

— * (Cj/ nch -

CH

CH,

A-Etil- A'-metiianilin

Biramidin indirgenmesi, biraminin monoalkillenmesinde son adnndir. islem, ger-
9ekte, bir aminin bir a^il klorLir ya da asit anhidrit ile a5illenmesi iie baslar, elde edilen
amit, sonra lityum altlminyumhidriir ile indirgenir. Ornegin:

O

CHX'OCI 'I 0)LiAlH„Et 2 O

C 6 H-CH,NH 2 f ► C 6 H S CH 2 NHCCH 3 ' » C (l H-CH,NHCH,CH 3

baz

(2) H,0

Benzilamin

Benziletilamin

Problem 20.7 ► Asagidaki dbniisumleri bir amit, oksim ya da nitrillerin indirgenmesinden yararla-
narak nasrl ger^ekiestirebilirsiniz?

(a) Benzoik asit *• benziletilamin

(b) 1-Bromopentan *■ heksilamin

(c) Propanoik asit ► tripropilamin

(d) Biitanon ►■ je/r-btitilamin

20.5 Aminlerin Eldesi 963

20. 5E Birincil Aminlerin Hofmann ve Curtius (pevrilmeleri ile Eldesi

Azot uzerinde stibstittient ta§imayan amitler, sodyum hidroksit cozeltisi icerisinde klor
ya da bromla tepkimeye girerek, Hofmann cevrilmesi ya da Hofmann kiiciiltmesi olarak
bilinen bir tepkime iizerinden aminleri verilir:

O
R— C— NH 2 + Br, + 4 NaOH -^% RNH, + 2NaBr + Na,CO, + 2 H 2

Bu tepkimeyi inceledigimizde. amidin karbonil karbon atomunu (C0 3 2 olarak) yi-
tirdigini yine amidin R grubunun amin azotuna baglandigini gdriiriiz. Bu yol ile eldc
edilen birincil aminler 2° ve 3° amin safsizliklartm icermezler.

Bq ilginc tepkimenin mekanizmasi a§agidaki §emada goriilmektedir. Amit, ilk iki
basamakla, baz etkisiyle, kelonlann Altbolum 17.38 'de inceledigimiz bazik halojenlen-
mesine benzer sekilde brorrdanir. [Amidin elektron cekici acil grubu, amit hidrojenleri-
ni amininkilerine gore cok daha asidik yapar.] Sonra, /V-bromo amit, hidroksit iyonu ile
tepkimeye girer ve bir anyon olusftirur. Bu anyon da bir bromiir iyonu kaybederek bir
izosiyanata (Altbolum 1 8. I0AJ cevrilir, Bu gevrilmede, R-grubunun elektronlan ile bir-
likte a^il karbonundan azot atomuna gocmesi ile bromiir iyonunun aynlmasi e§zaman-
lidir. Tepkime kan§iminda olu§an izosiyanat, sulu baz cozeltisi tarafindan hemen
karbamat iyonuna hidroliz edilir. Karbamat iyonu da kendiliginden karbon dioksit kay-
beder ve amini verir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Hofmann £evrilmesi

0' O' O"

II /^.. II ™ II

R^ ^N-rH*=fc R^ ^ N l-^=^> r^ ^N-Br+Br-

|Td |

H H H

+ H 2
Amit iV-Bromo amit

1 '

L

Amidin baz destekli Af-bromlanmasi mcydanagelir.

*'€»' •'O'

II II
C .. c K 1 .
R^ ^N— Br^==F r\ ^N^-Br ► R— N=C=d:

t\ : OH V^" b? (-Br")

iv-Bromo amit Izosiyanat

' * » 1 '

Baz azottan bir proton kuparir ve bir Bromiir iyonu ayrilirken R —

bromo amit anyonu olusur. grubu azot iizerine gocer. Bu.

izosiyanati olu^turur.

964 Boliim 20 / Aminler

:OH =0=n

H \<>

R— N=jC=Q. ►!< — N 5^ r,== ^ R— ^ O' H -oH ^ R ~ NH 2 + C0 ? + 0H "

lzosiyanat

Karbamat iyunu Amin

: ? H HCO3-

r— n^ ^or

1

izosivanat hidroliz olur ve karbon dioksit kavbederek amini verir.

Bu mekanizmanin ilk iki basamagini inceierseniz, tepkimenin gerceklesebilmesi ifin
baslangicta amidin azot uzerinde iki hidrojen ta§imasi gerektigini goriirsuniiz, Sonug
olarak, Hofmann 9evrilmesini ancak RCONH, yapisindaki amitler verir.

Stereomerkezi karbonil grubuna dogrudan bagh optikce aktif amitlerin Hofmann
^evrtimesinin incelenmesi, butepkimede konfigiimsyonun kovundugunu g6stermi§tir.
Buna gore R grubu azota, elektmniari tie birlikte. fakat devrilme olmaksiztn gocer.

Curtius gevrilmesi, acil azurlerin verdigi bir 9evrilmedir. Hofmann cevrilmesinde ol-
dugu gibi, Curtius fevrilmesinde de R — grubunun acil karbonundan azota gocmesiyle,
ayrilan grubun aynlmasi eszamanlidir. Ancak, burada aynlan grup N 2 'dir (N 2 oldukca
kararli olmasi, gercekten bazik olmayan ve bir gaz halinde kendiliginden uzaklasmasi
nedeniyle biitiin aynlan gruplann en iyisidir). Acil aziirler, acil klorurlerin sodyum aziir
ile tepkimesinden kolayca elde edilebilirler, A91I aziiriin lsittimasiyla cevrilme ge^ek-
lesjr ve izosiyanat olu§ur. Ortama suyun ilave edilmesi izosiyanatin hidroliz olmasina
ve dekarboksilasyonuna yol acar.

NaN, I . m ■. H,0 " „

,C. .. — * JC&i ^ + — -* R— N = C=0, ~^-*- R— NH 2 + C0 2

K ^Cl= ( - NaCI) R'V^N — N = N = " N =

AjiJ kloriir A51I aziir izoziyanat Amin

Problem 20.8 >- Asagidaki doniisiirnleri, her biri i^in farkli ve en iyi yontemi kullanarak gercekles-
tiriniz:

( a) CH3O -\Cj) —*■ CH 3°-aO/ NH; (d) ° 2N \0/ CHj ~~ * °- N \0/ N " 2

(b) CHjO -\Cj) — * CH,O^QVcHCH 3 (e) ((^)VcH : , — ► /QVcH,CH 2 NH :

(c) (O/ CH3_ \0/ CH ^(CH,) 3 C1-

20.6 Arainlerin Tepkimeleri 965

20.6 AMiNLERJN TEPKiMELERJ

Aminlerin bazi onemli tepkimeleri ile daha onceki kisimlarda kars,tlastik. Birincil. ikin-
cil ve iiciinciil aminlerin baz olarak davrandtklarim Altboliim 20.3'te gordiik. Altboliim
20.5 'te alkilleme tepkimelerinde ve Boliim 18'de agilleme tepkimelerinde niikleofil ol-
duklarim belirttik. Boliim 15'te ise amino grubunun guclii bir etkinle§tirici ve orto-pa-
ra yonlendirici grup oldugunu anlattik.

Aminlerin butiin bu tepkimeleri verebilmesi, kisacasi amin kimyasinm temeli; azo-
tun, iizerindeki elektron ciftini ba§ka atomlarla ortakla§abilme ozelligine dayanir.

Asit-Btiz Tepkimeleri

Alkilleme

Acilleme

-N ■■+ H— A <=* — N — H + ; A"
Amin bir baz olarak davranir.

/- — ^ ^

— N = + R— CH 2 — Br

->— N— CH,R + Br"

/

Amin, alkilleme tepkimelerinde bir niikleofildir.

Q;

O

II

R

I I- V-

f N— C— R ► N'

| \% ( " HCI)
H CI
Amin, acilleme tepkimelerinde bir niikleofildir.

Yukandaki tepkimeler aminin bir elektrofile elektron cifti vererek bir niikleofil ola-
rak davrandigi kimyasal olaylara ornektir. A^agidaki ornek ise azotun rezonans ile elekt-
ron cifti vererek karbon atomlarini niikleofil haline getirmesini gosterir:

Elektrqfilik Aromatik Yer Degi§tirme

E J

Amino grubu aromatik elektrofilik yer degistirme tepkimelerinde
etkinle§tirici bir gruptur ve orto-para yonlendiricidir.

Onceki kisimlarda verilen amin kimyasini gozden geciriniz ve yukanda belirtilen <
tepkimelere brnekler veriniz.

Problem 20.9

966 BolLim 20 / Aminler

20. 6A Aminlerin Yukseltgenmesi

Birincil ve ikincil alifatik aminler, cogu kez yararh uriinler vermezlerse de yiikseltge-
nebilirler. Sik sik karmagik yan tepkimeler meydana gelir ve kompleks kansjmlar elde
edilir.

Ucuncul aminler amin oksitlere yiikseltgenebilirler. Bunlara donu^iim hidrojen pe-
roksit ya da bir peroksi asit kullanilarak yapilabilir.

o

RjN; HAy»<faRCOOH |) r^n-o:-

Ik uncul amin
oksit

Ufiinciil amin oksitler, Altboltim 20.13B'de belirtildigi gibi, yararh aynlma tepkimele-
ri verirler.

Arilaminler, hava oksijeni dahil, cegitli yiikseltgenlerle cok kolay yiikseltgenirler.
YQkseltgenme yalnizca amino grubu ile sinirli degildir, halka da yiikseltgenir. (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 yukseltgenmesi gergeklesmez. tjiinkii boyie durumlarda once hal-
ka yiikseltgenir.

20.7 AMJNLERIN NiTROZ ASiTLE TEPKJMELERJ

Nitroz asit (HONO) zayif ve kararsiz bir asittir. Genellikle, tepkime ortaminda, sodyum
nitrit (NaN0 2 ) ile kuvvetli bir asidin sulu cozeltisinin etkile§tirilmesinden elde edilir,

HCl taql + NaN0 2u , ql ► HONO (aq , + NaCl, aq)

H 2 S0 4 + 2 NaN0 2(nq) ► 2 HONO (aq , + Na 2 S0 4laq)

Nitroz asit her sinif aminle tepkime verir. Elde edilecek iiriin, aminin birincil, ikin-
cil ya da iiciinciil olmasina bagh oldugu kadar, aminin alifatik ya da aromatik almasma
da baglidir.

20. 7A Birincil Alifatik Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri

Birincil alifatik aminler nitroz asit ile, diazolama denilen bir tepkime verirler. Olugan
iiriinler 50k kararsiz alifatik diazonyum tuzlandir. Alifatik diazonyum tuzlari dii§uk si-
cakliklarda bile hemen bozunurlar ve azot gazi cikisjyla birlikte karbokatyonlar olu^tu-
rurlar. Bu karbokatyonlar proton yitirerek alkenleri, H 2 ile tepkiyerek alkolleri ve X
ile tepkiyerek alkil halojeniirleri verirler.

Gene] Tepkime

R— NH 2 + NaNO, + 2 HX (H ° "°' > [r-^N=N : X"] + NaX + 2 H,0

1° Alifatik Alifatik diazonyum tuzlari

amin (cok kararsiz)

I -N 2 (yani. : N=N : )
R + + X"

Alkenler, alkoller, alkil halojeniirler

20.7 Aminlerin Nitroz Aside Tepkimeleri 967

Alifatik birinci] amirUerin diazolanmasirun sentezlerde fazla bir onemi yoktur. £un-
kii karmas,ik bir iiriinler karisinn verirler. Bununla birlikte, aciga cikan azot kantitatif-
tir ve bu nedenle, alifatik birincil aminlerin diazolanmasi analitik amaclarla kullamlabilir.
Aynca, bu yolla karbokatyonlar tiretilip, suda, asetik asitte ve baska coziiculerdeki dav-
rani§lan incelenebilir.

20. 7B Birincil Arilaminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri

Aminlerin nitroz asitle verdigi en onemli tepkime birincil arilaminlerde olamdir. Bunun
nedenini Altboliim 20.8'de gorecegiz. Bbincil arilaminler nitroz asitlerle tepkimeye gi-
rerek arendiazonyum tuzlanni verirler. Arendiazonyum tuzlan da cok kararb olmamakla
birlikte, alifatik diazonyum tuzlanna gore cok daha kararhdirlar. Tepkime karisimmin si-
cakJigi 5° C'un altinda tutuldugunda. cozelti icerisinde belirli bir sure kararli kalabilirler.

Ar— NH, + NaNO, + 2 HX

Birincil arilamin

> Ar— N=N= X + NaX + 2 H,0

Arendiazonyum tuzu
(5°C'un altinda kararli)

Bir birincil aminin diazolanmasi bir dizi basamakla gerceklesjr. Nitroz asit, giiclii
bir asit etkisiyle *NO iyonlarma donii§ur. Bu iyonlar aminin azot atomuyla tepkimeye
girer ve bir ara iiriin olarak kararsiz A/-nitrozoamonyum iyonunu verir, Bu ara iiriin de
bir proton kaybeder ve /V-nitrozoamine donii§iir. Sonra, /V-nitrozoamin, keto-enol tauto-
merle§mesine benzer §ekilde diazohidroksite tautomerle§ir. Diazohidroksit de asit
varbginda bir su molekiilii kaybederek diazonyum iyonunu olusturar.

I Tepkime icin Bir Mekanizma

Birincil arilaminler aril
diazonyum iyonlan iize-
rinden aril halojeniirle-
re, nitrillere ve Fenollere
donusebilirler (Altboliim
20.8).

Diazolama

+ .. t *

HONO + H 3 + + A : " «=* H,Ch-NO + H,0 «=* 2 H 2 + N=0

H H^'OH,

1 ^ •■ SN + •■ -h,o +

Ar— N : + + N=0 ►Ar— N— N=0 ■ ► Ar— N— N=0.

H

1° Arilamin

(ya da alkilamin)

H

iV-Nitrozo-

amnnyum

iyonu

W„m

H ^H-

iV-Nitrozoamin

-HA •■ ■• +HA -Oil ■■ P>l

Ar— N-t-N=0 + < > Ar— N=N— OH < * Ar— N=N — OH, 4

l-S" L^| \ +HA -HA

' H Diazohidroksit

H

: J*

Ar— N^N-

Ar— N=N + H,0

Diazonyum iyonu

Birincil arilaminlerin diazolama tepkimeleri oldukca onemlidir. Qiinkii diazonyum
grubu ( — N=N : ) diger fonksiyonel gruplarla yer degis,tirebilir. Bu tepkimeleri Altboliim
20.8'de inceleyecegiz.

*

imyasi

N-Nitrozoaminler

N-

-Nitrozoaminler 50k giiglii karsinojenlerdir. Bir cok yiyecekte, ozellikle sodyum nit-
rit katilarak korunan pis,irilmis, etlerde bulunabilir. Etlere ve et uriinlerine, Clostridium
hotilimmfun (botulinus zehirini iirelen bakteri) iiremesini ve kirmizi etin kahverengiye
donliijmesini onlemek 19111 $ogu kez sodyum nitrit katihr. (Botulinus zehirinden ileri ge-
len gida zehirlenmesi cogu kez oldLiriiciidiir.) Sodyum nitrit, asit ya da isi etkisinde, et-
te her zaman var olan aminlerle /V-nitrozoamin verir, Ornegin, pi§mi§ domuz
pastmnasinni W-rutrozodimetUamin ve jV-nitrozopirolidiii icerdigi goriilmiistiir. Yiyecek-
lerdeki nitritler aminlerle, midedeki asitin etkisiyle de tepkimeye girerek nitrozaminler
o1u§turabilirler. 1976*da. kizarrms ette izin verilen nitrit miktari 200 ppm'den 50-150
ppm'e dugfirittmugtUr. Nitritler (ve bakteriler tarafmdan nitritlere d(inu§turulebiler nit-
ratlar) bircok gidada dogal olarak da bulunurlar. Sigara dumamrun N-nitrozodimetila-
min icerdigi bilinmektedir. Giinde bir paket sigara igen ki§i yakia§ik 0,8 jxg
JV-nitrozodimetilamin solumaktadir ve sigara icilen yerierde bulunanlar icin bu daha da
fazladir.

20. 7C ikincil 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
ayrilirlar.

Ozel Ornekler

(HONO) „

(CH 3 ) 2 NH + HC1 + NaNO, _

Dimetilamin

./

H

N.

+ HC1 + NaNO,

H\0

(HONO

(CH 3 ) 2 N— N=0

N- Ni trozod imetilamin
(sari renkli yag)

CH 3
W-Metilanilin

^*<0^ S

\

N =

CH,

A f -Nitrozo-A r -metilanilin

<%87-93)
(san renkli yag)

20. 7D U$iincul Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri

Ogiinciil alifatik aminler nitroz asit ile karisunldiginda; iigiincul amin, bu aniinin tuzu
ve /V-nitrozoamonyum bilesigi arasinda bir denge meydana gelir.

2 R.,N:
I iciinciil alifatik

+ HX + NaNO,

"RjNHX + RjN-N=OX"
Amin tuzu N-Nitrozoanionyuni
bile§igi

N-Nitrozoatnonyum bile§ikleri diis.uk sicakhklarda kararli olmakla birlikte, yiiksek
sicakliklarda ve sulu asit cozeltilerinde bozunarak aldehit ve ketonlan verirler. Ancak
bu tepkimenin sentezlerde fazla onemi yoktur.

968

20.8 Arendiazonyum Tuzlanmri Yer Degi§tirme Tepkimeleri 969

Ugiincul arilaminler nitroz asitle tepkiyerek C-nitrozo aromatik bile§ikleri verirler.
Para konumu bos 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 omegidir.

Ozel Ornek

E 3 C

\-

+ HC1 + NaNO, ■

8 C

HsC

H.O

V

N-

N=0

H,C

p-Nitrozo-N,/V-dimelilanilin
(%80-90)

/VjV-Dimetilanilmin para-nitrozolanmasinin (C-nitrozolanmasi), NO iyonlannin < Problem 20.10

elektrofilik atagi ile yiirudugune inanilmaktadir. (a) NaN0 2 ve HC1 'nin sulu fozel-

tisinde NO iyonlarrnin nasil meydana geldigini gosteriniz. (b) A'.A'-Dimetilanilinin

yj-nitrozolanma mekanizmasini yaziniz. (c) U^iinciil aromatik aminler ve fenoller C-

nitrozolanma verirler. Oysa diger benzen tiirevleri vermezler. Bu farki nasil agik-

larsiniz.

20.8 Arendjazonyum Tuzlarinin
Yer DEGi§TiRME TepkImelerj

Diazonyum tuzlan aromatik bilesiklerin sentezi ictn 90k kullamsji ara iirlinlerdir. Ciin-
ku, diazonyum grubu — F. — CI. — Br, — I. — CN, — OH ve — H dahil, pek cok atom
ve grupta yer degistirebilir.

Diazonyum tuzlan hemen her zaman aromatik birineil aminlerin diazolanmasi ile
elde edilirler. Birineil arilaminler ise. dogrudan nitrolama tepkimeleri ile elde editen nit-
ro bile§iklerinin indirgenmesiyle sentezlenebilirler.

20.8A Diazonyum Tuzlarinin Kullanimini igeren Sentezler

Arendiazonyum tuzlarinin £Ogu 5 - 10°C*un iizerinde kararsizdirlar ve kurutuldukiarm-
da patlarlar. iyi ki, cogu diazonyum tuzu. izole edilmeden yer degistirme tepkimeleri
verebilir. Kansima CuCl, CuBr, Kl, vb. gibi reaktifler ilave etmek ve hafifce lsitmak
yeterlidir. Bu arada yer degistirme tepkimesi gercekle§ir ve azot gazi aciga 9ikar.

Cu 3 0, Cu :+ , h,o

Ar— NH

HO\<)

- 0-5 c C

Ar— N,

Arendiazonyum

tuzu

-> Ar-

CiiCl

-> Ar-

-OH
CI

CuBr

(u('N

(1) HBF4

(2) isi
H,PO,, HjO

-*■ Ar— Br
-►■Ar— CN
-►Ar— I
-> Ar — F

-►Ar— H

970

Boliim 20 / Aminler

Yalnizca — F ile yer degi§tirmede diazonyum tuzunu izole etmemiz gerekir. Bunun
icin kan§uma 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) kioriir, bakir(I) bromtir ve bakir(I) siyaniir ile tepkime-
ye girerek, sira ile, — CI, — Br ve — CN ile diazonyum grubunun yer degi§tirmi§ oldu-
gu iirunleri verirler. Bu tepkimeler genellikle Sandmeyer tepkimeleri olarak bilinir.
A§agida bunlara ce§itli ornekler verilmigtir. Bu yer degi§tirmelerin mekamzmalan tarn
olarak anlagirfmg degildir, ama iyonlar iizerinden degil, radikaller uzerinden yiiruduk-
leri sanilmaktadir.

5-60°C ^~J) 2

o-Klorotoluen
(toplam % 74-79)

Br

+ N,

CI
fn-Kloroanilin

NO

NH,

o-Nitroanilin

HC1, NaNO,
^

H 2

(oda sicakhgi)

N 2 Ci-

CuCN

'" -B romoklorobenzen
(toplam %70)

N0 2

-CN

90-100 C

+ N 2

o-Nitrobenzonitril
(toplam %65)

20.8C —I ile Yer Degiftirme

Arendiazonyum tuzlan potasyum iyodiirle tepkimeye sokulduklannda, diazonyum gru-
bu — I ile yer degigtirir. /;-iyodonitrobenzenin sentezi buna bir omektir:

NO,

MI,

P-Nitroanilin

H,S0 4 , NaNO,

H,0

0-5°C

Kl

N, + HS0 4 "

NO.

+ N,

P- Iyodonitrobenzen
(toplam %81)

20.8 Arendiazonyum Tuzlannin Yer Degi§tirme Tepkimeleri 971

20.8D — F ile Yer Degi§tirme

Diazonyum tuzu floroborik asit (HBF 4 ) ile tepkimeye sokulursa, diazo grubu — F ile
yer degistirir. Once, coken diazonyum floroborat izole edilir, kurutulur ve bozununca-
ya kadar isitilir. Sonucta bir aril floriir elde edilir.

CH 3

111 HONO. H +

-* ( -^-*- ( ] + N, + BF,

(2) HBF 4 LV^J^

NH, ^^ N 2 + BF 4 ~ F

w-Toluidin m-Toluendiazonyum m-Florotoluen

floroborat (%69)

(%79)

20.8E — OH ile Yer Degi§tirme

Asm miktarda bakir(II) nitrat iceren seyreltik diazonyum cozeitisine bakir(I) oksit ilave
edildiginde diazonyum grubu yerine hidroksil grubu gecer:

p-Toluendiazonyum p-Krezol

hidrojen siilfat ( %93)

Sandmeyer tepkimesinin degisrk bir sekli olan bu tepkime (Pittsburg Oniversitesi'nden
T. Cohen tarafindan geli^tirilmigtir), fenoliin eldesinde eski bir yontem olan diazonyum
tuzunun deri§ik asit cozeltisinde isitilmasindan 90k daha basit ve gLiventidir.

Yukanda diazonyum tepkimelerine verdigimiz orneklerde sentezlere (a)-(e) bile- X Problem 20.11

siklerinden basladik. Asagida verilen bilesikleri benzenden cikarak nasil sentezler-

siniz?

(a) m-Nitroanilin (c) m-Bromoanilin (e) p-Nitroanilin

(b) m-Kloroanilin (d) o-Nitroanilin

20. 8F Hidrojenle Yer Degi;tirme: Diazolamayla Amin ("ikanlmasi

Arendiazonyum tuzlari hipofosforoz asit (H 3 P0 2 ) ile tepkimeye girerek, diazonyum gru-
bu yerine — H'nin gectigi uriinler verirler.

Diazonyum tuzlanni sentezlemek 15m genellikle, once aromatik bilegikleri nitro-
ladigimiza gore, — N0 2 yerine — NH 2 iizerinden — H ge<firmemiz biraz anlamsiz gibi
goriinse de, bu yararh bir tepkime olabilir. ikinci grubu halka iizerinde istedigimiz ko-
numa yonlendirmek icin, halkaya once bir amino grubu bagiamamiz (nitro iizerinden)
gerekebilir. Sonra, bu amino grubunu diazolayip H 3 P0 2 ile etkilestirerek uzaklastirabi-
liriz. Bu isleme amin gikanlmasi (deaminasyon) adi verilir.

972

Boliim 20 / Aminler

m-Brornotofuenin sentezinde amin fikanlmasmin ne kadar kullanigli oldagu a§agi-
daki ornekte acikca gorulmektedir.

CH,

Q - ! <ch,coi,o

NH,

P-Toluidin

(1) Ur,

(2) OH". H,0

JSl

H,S0 4 . NaNO,

—

H,0

0-5°C

NH,

i /i- loll i id in (I en %6S)

CH

CH

H,PO,
H,0

Br K ° c

+ N,

'H-Bromotoluen
(2-bromo-4-metilani]inden %85)

Toluenin dogrudan bromlanmasi ya da bromobenzenin Friedel-Crafts alkillemesi m-
bromotoluen vermez. Qiinkii 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 />toluidin, yu-
kandaki tepkime dizisi iizerinden, yiiksek verimle, m-bromotoluen verir. Birinci
basamakta /V-asetil-/?-toIuidin hazirlamamizin nedeni. amino grubunun etkinligini azalt-
mak icindir. (Aksi durumda, her iki orto konumu da bromlanabilir.) Daha sonra, asetil
grubu hidroliz ile uzakla§ttnhr.

Problem 20. 1 2 > 3,5-Dibromotoluen elde etmek icin yukandaki tepkime dizisinde nasil bir degi§ik-

Iik yapardiniz?

Problem 20.13 >■ (a) m-Toluidinden cikarak yapilan m-florotoluenin sentezini Altbolum 20.8D'de gor-

duk. w-Toluidini toluenden cikarak nasil sentezlersiniz? (b) m-K!orotolueni nasil
sentezlersiniz? (c) m-BromotoIueni? (d) m-iyodotolueni? (e) m-Tolunitrili (m-
CH 3 C 6 H 4 CN)? (f) w-Toluik asiti?

Problem 20.14 >■ 1,2. 3-Tribromobenzeni, /7-nitroanilinden |Problem 20.11 (e)] cikarak nasd sentez-

leyebiiirsiniz?

20.9 ARENDiAZYONYUM TUZLARININ KENETLENME
TEPKlMELERi

Arendiazonyum iyonlan zayif elektrofillerdir. Bunlar ancak fenolier ve iiclinciil arila-
minler gibi oldukca etkin aromatik bile§iklerle tepkimeye girebilirler ve azo bile§ikleri
verirler. Bu elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesine cogu kez diaio kenetien-
me tepkimesi adi verilir.

20.9 Arendiazyonyum Tuzlanmn Kenetlenme Tepkimeleri 973

Genel Tepkime

Ozel Ornekler

NaOH
H,0

X"

Q-yo-^QH-^QH^-0-

OH

B ('11 / 1 -II d \: i /on j " u ill
kloriir

Fenol

p-IFenilazoifenol
i port n kal rengincle kati

O**

cr +

CH,(

^^<QVn=

o c

H,0

N(CH.,)2

Benzendiazonyum N.iV-Dimetilanilm
kloriir

A',A r -Dimetil-p-(fenilazo)anilin
(sari renkli kati)

Arendiazonyum katyonlai-i ile fenoller arasindaki kenetlenme tepkimeleri en hizh ha-
fif bazik cozeltilerde gercekle$ir. Bu kosullarda fenoltin bliytik bir ktsmi fenoksit iyo-
nu, ArO", halinde buiunur. Fenoksit iyonu elektrofilik yer degistirme tepkimelerinde
fenoltin kendisinden daha etkindir. (Nicin?) Eger cbzelti cok bazik (pH > 10) olursa,
arendiazonyum tuzunun kendisi hidroksit iyonu ile etkilesir ve etkinligi nispeten az olan
diazohidroksit ya da diazotat iyonuna dBaflfflr:

:OH

OH

HA

Fenol
(yavas. kenetlenir)

Fenoksit iyonu
(hizh kenetlenir)

HA

Arendiazonvum

Diazohidroksit
(kenetlenmez)

l)i;i/.nliit iyonu
(kenetlenmez!

Arendiazonyum katyonlan ile aminler arasindaki kenetienmeler hafif asidik (pH =
5-7) cozeltilerde en hizhdir. Bu kosullarda arendiazonyum katyonunun derisimi en
yiiksektir ve ayni zamanda, aminin etkin olmayan aminyum tuzuna cevrilmemis, kismi
en fazladir:

974

Boliim 20 / Aminler

Amin
(kenetlenir)

Aminvimi tu/.ii
(kenetlenmez)

Eger cozeltinin pH'si 5'ten kiiciik olursa aminin kenetlenme hizi daha yava§tir.

Fenol ve anilin tiirevlerinde kenetlenme para konumu aciksa, hemen tumiiyle para
konumunda meydana gelir. Para konumu kapahysa kenetlenme orto konumunda ger-
cekle§ir.

n, cr +

4-Metilfenol

(p-krezol)

NaOH
1

€h=

OH

4-Metil-2-(fenilazo)fenol

Azo bilegikleri genellikle parlak renkli bile§iklerdir. (^iinkii iki aromatik halka azo
(diazendiil). — N=N — , grubuyla birbirine baglanmi§ ve bu nedenle konjugasyon art-
nn§tn-. 77 elektronlannin delokalizasyonu arttigi icin. i|igm sogurulmasi goriiniir bolge-
de meydana gelir. Azo bile§ikleri, parlak renklerinden dolayi ve nispeten ucuz ciki§
maddelerinden sentezlenebildiklerinden, boya olarak 50k sik kullanihrlar.

Azo boyalan §ogu kez, boyamn suda coziinebilmesi icin ve liflerin (pamuk, yiin,
naylon gibi) polar yiizeylerine 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 adli boya 1876'da 2-naftolden elde edilmi§tir.

N=N

&

SOrNa +

Orange II

Problem 20. 1 5 > Orange H'nin 2-naftol ve /?-aminobenzensiilfonik asitten sentezini gosteriniz.

Problem 20.16

Tereyag sansi, bir zamanlar margarinleri renklendirmek amaciyla kullamlmi§ bir
boyadir. Kanserojen oldugu sanildigindan. artik gidalara katilmasi yasaklanmi§tir.
Tereyag sansini, benzen ve N.TV-dimetilaniliriden cikarak sentezleyimz.

20.10 Aminlerin SCilt'onil Klorurle Tepkimeleri 975

N=N

JOf™'-

Tereyag sansi

Azo bilesikleri, kalay(II) kloriir dahil, cesitli indirgenlerle aminlere indirgenebilir- < Problem 20. 1 7
ler.

, SnCl,
Ar— N=N— Ar ~-+ ArNH, + Ar NH 2

Bu indirgenme, asagidaki ornekte goriildiigii gibi, sentezlerde yararh olabilir:

(UHONOH,0* NaOH, CH 3 CH,Br SnCl.
4-Etoksianilin (2) falol 0H - » A (C l4 H 14 N 2 2 ) - — *B (C lr ,H,*N 2 2 ) ■>

_ asetik anhidril

iki esdeger mol C (C s H,,NO) ► fenasetm <C„,H |: ,N0 2 )

Fenasetin ve A, B, C ara urunlerinin yapilanni yazimz. (Eskiden yatistinci olarak kul-
lamlan fenasetin. Problem 18.35'in de konusudur.)

20.10 AMiNLERlN SULFONIL KLORURLE TEPKJMELERJ

Birincil ve ikincil aminler sulfonil kloriirlerle tepkimeye girerek sultoiuimitleri verirler.
H O HO

R — N— H + Cl— S— Ar

-HCl

o

Sulfonil
kloriir

O

1° Ainiii

R
I
R— N— H + CI— S— Ar

O

2° A min

*-R— N— S— Ar

O

TV-Substitue
siilfonamit

R O

-HCl

■> R — N— S— Ar

" II
O
A^Af-Disiibstitue
siilfonamit

Slilfonamitler sulu asitle isitildiklannda aminlere hidrolizlenirler:
R O R O

(1) H,(» + .isi

R— N— S— Ar : ► R— N— H + "G— S— Ar

(2) OH"

o o

Fakat bu hidroliz karboksamitlerin hidrolizinden 90k daha yavashr.

20.IOA Hinsberg Testi

Stilfonamil olusumu. Hinsberg testi denilen. ve bir aminin birincil. ikincil ya da Qciin-
ciil mu oldugunu anlamak icin kullamlan bir kimyasal deneyin temelini olu§turur. Hins-
berg testi iki basamak icerir. Once, az miktarda amin ve benzensiilfonil kloriir kansimi

976

Boltim 20 / Aminler

a§m potasyum hidroksit ile calkalamr. Ikinci olarak, tepkimenin tamamlanmasi icin bir
sure beklendikten sonra, kansim asitlendirilir. Testin bu her iki basamaginda da amin-
ler birincil, ikincil ya da iicunciil olmalanna gore, gozle gortilebUen farkii belirtiler gos-
terirler.

Birincil aminler benzensiilfonil klorilrle tepkimeye girerek /V-substitiie benzensiilfo-
namitleri verirler. Meydana gelen siilfonamit, asm potasyum hidroksitle hemen bir asit-
baz tepkimesine girer ve suda coziinebilen potasyum tuzunu olu§turur. (Bu tepkimeler
meydana gelir, ciinkii azota bagli hidrojen, giiclii elektron cekici — SO2 — grubu nede-
niyle asitik hale gelmi§tir.) Bu basamakta deney tiiptmdeki cozelti berraktii'. C, ozelti son-
raki basamakta asitlendirildiginde meydana gelen A'-substitiie siilfonamit suda
coziinmeyeceginden cokecektir.

H O

I II

R— N— H + CI— S

II
O

1° Amin

OH

(-HC1)

Asidik hidrojen

KOH

H O

O

Suda corarmiw

(cokelek)

HCl

r?

-N— S

O

Suda coziinebilen tuz
(berrak cozelti)

Problem 20.18

ikincil aminler sulu potasyum hidroksit cozeltisindeki benzensiilfonil kloriirle tep-
kimeye girerek suda coziinmeyen ve birinci basamak sonrasi cokelek oiusturan N,N-di-
siibstitiie siilfonamitleri verirler. iV./V-Disubstitue sulfonamitler, asidik hidrojenleri
bulunmadigindan, sulu potasyum hidroksit cozeltisinde cbziinmezler. Kansim asitlen-
dirildigi zaman da gozle goriilebilen bir degisjklik olmaz, /V„/V-Disubstitiie siilfonamit
cokelek halinde kalir, yeni bir cokelek meydana gelmez.

R' O

I II

R— N— H + CI— S

II
O

OH"

(-HC1)

-* R-

R'

I
-N-

O

suda ui/.iiiiriH'/.
(cokelek)

Amin bir ugunciil aminse ve suda coziinmiiyorsa, sulu potasyum hidroksit ve benzen-
siilfonil klortirle kan§tinp 5alkalandigmda hie bir degisjklik gozlenmez. Kans.im asitlen-
dirildiginde, iiciincul amin, suda coziinebilen bir tuz olusturarak suda ijbziinur.

>■ Bir A amininin molektil formiilii C 7 H 9 N'dir. Bu amin sulu potasyum hidroksit ic_e-
risinde benzensiilfonil kloriir ile calkalandigmda berrak bir cozelti olusur, Cozelti
asitlendirilirse bir cokelek meydana gelir. A, NaN0 2 ve HCl ile - 5°C'da tepki-

20.11 Sulfa ilaclan: Sulfanilamit 977

meye sokulur ve sonra 2-naftol ile etkile§tirilirse belirgin renkli bir bileslk olu§ur. A bi-
lesjginin IR spektrumu 815 cm"' de §iddetli bir band verir. A mn yapisi nedir?

Birincil aminlerin siilfonamitleri sa/ikinci] aminlerin sentezinde sikhkla kullanihr. -< Problem 20. 1 9
Bu sentezin nasil yapildigmi gosteriniz.

20.1 I Sulfa Ilaclari: Sulfanjlamit

20. 1 I A Kemoterapi

Kemoterapi, enfeksiyona ugrami§ hiicrelerin, kimyasal maddeler kullanilarak, sahibine
zarar vermeksizin yok edilmesi diye tanimlamr. tnanmak cok zor olsa da ("mukemmel
ilaclann" bu caginda) kemoterapi nispeten modern bir oigudur. 1900'den once yalmz-
ca 119 ozel ilac, biliniyordu, Bunlar frengi tedavisinde kullamlan. ama §ogu kez zararh
etkileri olan civa, sitma tedavisinde kullamlan kinakina agaci kabugu ve dizanteri teda-
visinde kullamlan ipecacuanha (bir Giiney Amerika bitkisi) idi.

Cagda§ kemoterapi, yirminci yiizydin baglarinda Paul Ehrlich'in 1907'de tripan kir-
mizisi I adi verilen bir boyanin deneysel olarak, trypanosomiasise (Trypanosoma bakte-
rilerinin olu§turdugu bir liastahk) ve 1909'da salvarsan adli ticari ilacin frengiye (Ozel
Konu G) karsj iyilestirici etkisini kesfiyle baslami§tir. Ehrlich 1908'de tip alaninda No-
bel Odiilii kazanmi§tir. Ehrlich "kemoterapi" adim kendisi vermis, ve bula§ici mikroor-
ganizmalan yok eden, ama insana zarar vermeyen kimyasallan, hedefine ula§an "sihirli
mermiler" diye adlandmni§ttr.

Ehrlich tip dgrenciligi sirasinda bazi boyalarin kimi dokulari secici olarak boyadik-
lanni farketmis.tir. Bu "boyamanin" doku ile boya arasindaki kimyasal bir tepkimeden
ileri gelmesi gerektigi dLi§uncesinden hareket eden Ehrlich. mikroorganizmalann da se-
cici boyandigini g6rmu§tur. Bunun iizerine, yalmzca mikroorganizmalari oldiirecek bi-
cimde degi§iklige ugratilabilen bir boya bulabilecegini ummu^tur.

20.1 IB Siilfo Marian

Ehiiich ve digerleri "sihirli mermiyi" bulabihnek amaciyla, 1909 - 1935 yillan arasin-
da. boyalar dahil onbinlerce kimyasal maddeyi denemi§lerdir. Ancak 90k az bile§igin
iimit vereci etkiler gosterdigini gozlemisjerdir. 1935'e geldiklerinde §a§irtici bir olayla
kar§ila§mi§lardir: Bir Alman boya Lireticisinin yaninda £ali§an bir doktorun, Gerhhard
Domagk'in kizi bir igne batmasi sonucu streptokoka dayali bir enfeksiyona yakalanmi§-
tir. Domagk, kizi olmek iizereyken agizdan prontosil denen boyayi vermeyi du§iinmii§-
tiir. Prontesil, Domagk'in firmasi (I. G. Farbenindustrie) tarafindan geli§tirilmi§ ve
streptokoklann cogalmastni onlemesi fareler iizerinde denenmisti. Kisa bir zaman son-
ra kiiciik kiz iyile§ti. Domagk'in oynadigi kumar sadece kiiciik kizinin hayatim kurtar-
makla kalmadi, cagda§ kamoterapide yeni ve olaganlistii yararh bir kapi acti. G. Domagk
1939 tip Nobel OdLilLinii kazandi, ama 1947'ye kadar almasi miimkiin olmadi.

Bu olaydan bir yil sonra, I936'da, Paristeki Pasteur Enstitiisu'nden Ernest Fourne-
au bu boyanin insan viicudunda parcalanarak sulfanilamit verdigini ve streptokok iize-
rinde etkili olan asil maddenin bu sulfanilamit oldugunu kamtladi.

NH,
/ " O O

h = n \0/ n=n \0/ s_NH:— ^ HjN \0/ s_NH2

o o

Prontosil Sulfanilamit

978

Boliim 20 / Aminler

Fourneau'nun bu bulusunu yayinlamasi iizerine, daha etkili kemoterapi ilaclan bul-
mak amaciyla sulfanilamit benzeri baska bilegiklerle ilgili yogun bir arastirma basladi.
Stilfanilamit iskeleti iceren binlerce bilesik sentezlendi. Sitlfanilamitin hayal edilebile-
cek her turlii tiirevi hazirlandi ve denendi. Ancak, en iyi sonuc — S0 2 NH 2 grubunun bir
hidrojeni yerine baska gruplarm, ozellikle heterosiklik halkalann (asagidaki mavi yapi-
lar) gecirildigi bilegiklerle elde edildi. Bunlardan en basanh tiirevler asagida verilmis-
tir. Sulfonilamitin kendisi genel kullamm icin cok fazla zehirlidir.

NH,

NH,

NH,

o

o

SO,NH^/N

Siilfapiridin

SOiNH-^^PK

TO]

C 1

Siilfatiyazol

SQJNH

Siilfadiazin

O O

II II

NHCCH 2 CH,COH

SO,NH^/N

T^

Siiksinilsii [fat iyazol

SO,NH

>

O CH,

Siilfametoksazul

NH,

Siilfasetamit

Siilfapiridinin 1938'de, zatiirreye karsi etkili oldugu goriildii. (O tarihten once za-
tiirre salgmmdan olenlerin sayisi onbinleri buluyordu.) Siilfasetamit, iiriner yollann
enfeksiyonunda, 1941'de basanyla kullanilan ilk ilactir. 1942'den itibaren suksinilsiil-
fatiyazol ve benzeri bir bilesik olan ftalilsiilfatiyazol bagirsak enfeksiyonlanna karsi kul-
lanilniistir. (Her iki bilesik vucutta yavasca siilfatiyazole hidroliz olur.) Siilfatiyazol II.
Diinya Sava§inda sayisiz yarali askerin yasamini kurtarmistir.

194'ta D. D. Woods, sulfa ilaclann ne yaptiklanni anlamayi saglayan ilk arastirma-
lan gerceklestirmistir. Woods, bazi mikroorganizmalarincogalmalarinin sulfanilamit ta-
rafmdan onlenmesinin p-aminobenzoik asit Lizerinden oldugunu gozlemistir. Woods, bu
iki bilesigin yapisal benzerligine dikkat etmis (§ekil 20.4) ve bazi gerekli metabolik is-
lemlerde birbirleri ile yanstigi sonacuna varmistir.

20. 1 IC Gerekli Gidalar ve Antimetabolitler

Biitiin hayvanlar ve pek cok mikroorganizma bazi temel (gerekli) organik bilesiklerin
biyosentezini yapamazlar. Bu gerekli gidalara, vitaminler, bazi amino asitler, doymamis
karboksilik asitler, purinler ve pirimidinler dahildir. Aromatik amin /^-aminobenzoik asit.
stilfanilamit terapisine duyarh olan bakteriler icin temel bir gidadir. Bu bakterilerdeki

20. 1 1 Sulfa Raglan: Sulfanilamit 979

2,3 A
p-Aminobenzoik asit

6,9 A

2,4 A
Bir siilfamlamit

§ekil 20.4 p-Aminobenzoik asit ve bir
siilfanilamitin yapi benzerligi. [Korolko-
vas, A. Essantials of Molecular Pharmaco-
logy; Wiley: New York, 1970; s. 105'ten
izin alinarak kullamlmistir.]

enzimler/o/rt- asit olarak adlandinlan diger bir temel bile§igi sentezlemek icinp-amino-
benzoik asiti kullamrlar.

p-Aminohenzoik asit kalintisi
O
O H

^

N CH,

H

HQ

ii I /

C— N— C

CH 7 CH n COH

V"H

CT OH

Folik asit

Mikroplarin §ogalmasmi onleyen kimyasallara antimetabolitler denir. Sulfanilamit-
ler, p-aminobenzoik asite ihtiya^ duyan bakterilerin antimetabolitleridir. Siilfanilamit-
ler folik asit sentezi yapan bakterilerin enzimatik basamaklarim durdururlar. Bakteri
enzimleri, bir sulfanilamit molekiilu ile bir p-aminobenzoik asil molekulunu" ayirl ede-
mezler. Boylece, sulfanilamit, bakteri enzimini is gdremez hale getirir. Ortatnda sulfa-
nilamit varsa mikroorganizma folik asit sentezleyemez ve oliir. Insanlar folik asiti
p-aminobenzoik asitten sentezlemeyip gidalarla di§aridan aldigindan (folik asit bir vita-
mindir), sulfanilamit tedavisi insanlan etkilemez.

Siilfanilamitin etki mekanizmasinin kegfi. bircok yeni ve etkin antimetabolite geli§-
tirilmesini sagladi. Bazi kanser tiirnorlerinin tedavisinde kullanilan ve bir folik asit tii-
revi olan metotreksat bunlara bir ornektir:

O
II
CBJCSLCQB

Metotreksat

Metotreksat, folik asite benzediginden folik asitin girdigi aym tepkimelere girebilir,
ama ozellikle hucre boliinmesi gibi onemli tepkimelerde folik asitin gorevini yerine ge-
tiremez. Metotreksat biitiin canh hiicrelere karsj zehirli olmakla birlikte 90k htzh bolii-
nen hiicreler (kanser hucreleri) bu bilesjgin etkisine daha fazla maruz kahrlar.

980

Bolum 20 / Aminler

20. 1 I D Sulfa llaglann Sentezi

Siilfanilamitler ajagidaki tepkime dizileri yardimiyla anilinden sentezlenebilirler.

m

o

I!

f(j] ,CHjCh ° *\C)

L\yj | -CH,CO,Hl LX_ J

1 HOSOjCI

so°c

(-H.O)

H 2 N— R
(-HCI)

Anilin

(1)

Asetanilit

(2)

S0 2 CI

p-Asetamidobenzen-

siilfonil klorilr

(3)

NH,

(1) seyrellik HC1 .

(2) HCO,"

S0 2 NHR
4

S0 2 NHR
Bir siilfanilamit

(5)

Anilinin asetillenmesi asetaniiiti (2) verir. Boylece, amino grubu bundan sonraki tep-
kimelerde korunmus olur. 2'nin klorostilfonik asit ile etkilegtirilmesi bir elektrofilik aro-
matik yer degigtirme tepkimesi iizerinden /?-asetamidobenzensiilfonil klorurii (3) verir.
Bunun da amonyak ya da bir birincil aminle etkile§tirilmesinden diamit (4) elde edilir
(hem karboksilik asit, hem de siilfonik asidin amidi). 4'Qn seyreltik hidroklorik asitle
gerisogutucu altinda kaynatilmasi secimli olarak karboksamit baglantisini hidrolizler ve
bir siilfanilamit olusturur. (Karboksamitler siilfanamitlerden 50k daha hizh hidroliz olur-
lar.)

Problem 20.20

^v

Bu araglan, aminleri
karakterize etmek iijin
kaydediniz.

►■ (a) Anilinden ve 2-aminotiyazolden ?ikarak stilfotiyazol sentezleyiniz. (b) Siilfati-
yazolii siiksinilsiilfatiyazole nasd donitstiirebilirsiniz?

H 2 N^N.
S

2-Aminotiyazol

S]

20. 1 2 AMiNLERIN ANALIZi

20. I2A Kimyasal Analiz

Aminler bazliklarma ve dolayisiyla seyreltik sulu asitte coziinmelerine gore karakteri-
ze edilirler (Altboliim 20. 3A). Bilinmeyen bir bile§ikte amin fonksiyonel grubunun var-
hgi nemli pH kagidi ile denenebilir. Eger bilesjk bir aminse pH kagtdt bir bazin varhgim

20.12 Aminlerin Analizi 981

100

aromatik

C-H

(gerilme)

N-H
; sim. gerilme)

4000

3600 3200

2800 2400

C=C (halka gerilmesi),
N-H(egikne) |

2000 1800 1600 1400 1200
Dalga boyu (cm" 1 )

C-N

(gerilmel C~H

(dilzlem-rliji
egilme)

1000

800

(sallaninal

c--c

({iilzlem-diji
egilme)

600 400

|ekil 20.5 4-Metilanilinin m/miik-ninis IR spektrumu.

gosterir. Sonra. bilinmeyen amin IR spektroskopisi ile birincil, ikincil ya da iicdnciil
olarak kolayca sinrflandmlabilir (asagiya bakimz). Bir aminin birincil, ikincil ya da iicun-
ciil amin oldugu Hinsberg testi (Altbolum 20.10A) ile de anlagilabilir. Birincil aroma-
tik aminler cogu 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 1 asit bolgesin-
de N — H gerilme titresimlerinden ileri gelen IR sogurma badlan ile ayirt edilebilirler.
Birincil aminler bu bolgede iki band verirler (§ekil 20.5); ikincil aminler ise ayni bol-
gede genellikle tek bir banda sahiptirler. Uciinciil aminler N — H grubu tasimadiklann-
dan bu bolgede sogurma yapmazlar. Alifatik aminlerin C — N gerilme titresjmlerinden
ileri gelen sogurma bandlan 1020-1220 cm" 1 bolgesindedir. fakat bu bandlar genellik-
le zayiftirlar ve farkedilmeleri zordur. Aromatik aminler genellikle 1250- L360 cm 1 bol-
gesinde siddetli bir C — N gerilme bandi verirler. §ekil 20.5'te 4-metilanilinin
coziimlenmis IR spektrumu goriilmektedir.

'H NMR Spektrumlan Birincil ve Ikincil aminler 8 0.5-5 bolgesinde N — H pro-
ton sinyalleri verirler. Bu sinyaller genellikle genistir ve bunlann gercek konumlari co-
ziiciiye, numunenin safligina. derisime ve sicakliga baglidir. N — H protonlan proton
degisimi nedeniyle, komsu protonlarla cogu kez eslesmezler. 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 olusan 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 5 1,0- 1,7 arahginda sogururlar.

982

Boliim 20 / Aminler

M

J

(o) (a)
CH 3 CH 3

(fl) L " (a)
H,C N CH3

<

0,7

_J

0,5

I"

TMS

3,0

2,8

1.2

1,0

4
8 H (ppm)

§ekil 20.6 Diizopropilaminin 300 MHz H NMR spektruinu. Yaklasik 5 0,7'deki genis NH
pikinin integraline dikkat ediniz. Dikey geni§letme ol^ekli degildir.

§ekil 20.6, diizopropilaminin coztimlenmi§ 'H NMR spektrumunu gostermektedir.

13 C NMR Spektrumlari Bir alifatik aminin a karbonu, elektronegatif azot tarafin-
dan perdelenmez, sogurmasi dii§uk alana kayar. Bu kayma, alkoliin a karbonu kadar ol-
maz, ciinku azot oksijen kadar elektronegatif degildir. Dii§tik alana kayma /3 karbonunda
daha azdir ve zincir boyunca, amin azotundan uzakla§tikca dii§iik alana kayma azahr,
Bu durum pentilamin karbonlannin kimyasal kaymalarmda acikca goriilmektedir:

H,C— CH 2 — CH 2 — CH 2 — CH 2 — NH,
S 14,3 23,0 29,7 34,0 42,5

U C NMR kimyasal kaymalari

Aminlerin Kiitle Spektrumlari Bir aminin ktitle spektrumunda gozlenen moleku-

ler iyonun kiitlesi tek sayihdir (ancak, azot cift ise kiitle cift sayili olur). Molekiiler iyon
piki, aromatik ve halkah aminlerde genellikle §iddetli, acik zincirli alifatik aminlerde
zayiftir, Alifatik aminlerin a ve /3 karbonlan arasmdan parcalamnasi sik kar§da§ilan bir
durumdur.

20.13 AMONYUM BiLESIKLERiNi kEREN AYRiLMALAR

20. I3A Hofmann Aynimasi

Daha once anlatttginnz btitun Hofmann aynlmalarmda ciki§ maddeleri notr bile§ikler-
di. Oysa, pozitif yuk ta§iyan substratlarda olan aynlmalar da bilinmektedir. Boyle ay-
nlmalann en onemlilerinden biri, kuaterner amonyum hidroksit tsittldigi zaman meydana
gelen E2 tipi aynlmadir. Urunler bir alken, su ve bir iiciincul amindir.

20.13 Amonyum BUesilderini iceren Aynlmalar 983

HO" H

" h* I +

— C— C T NR,

1 ^

-S->-

c=c +

Kuaterner

►

alken +

a iniiKiii vii in hidroksit

HOH + : NR,

SU + IKlilHIil

aniii)

Bu tepkime 1851 'de August W. von Hofmann tarafindan kesfedilmi§ ve onun adini al-
mi§tir.

Kuaterner amonyum hidroksitler kuaterner amonyum halojenurlerin sulu cozeltileri-
ne giimii§ oksit eklenerek ya da bir iyon degistirme reginesi yardimiyla elde edilebilirler.

2 RCH 2 CH 2 N(CH,), X" + Ag 2 + H,0 ► 2 RCH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 OH" + 2 AgX I

Kuaterner amonyum Kuaterner amonyum

holejeniir hidroksit

Giimiis, halojenur coker ve siiziilerek uzaklasunlabilir. Sonra, suyun buharlastinlmasiy-
la kuaterner amonyum hidroksit elde edilebilir.

Notr 9iki§ maddesi kullamlarak gerceklestirilen cogu aynlmalar Zaitsev kwahni iz-
ledikleri halde (Altboliirn 7.6A), yiiklii $ikis maddelerinin aynlma tepkimeleri Hofmann
kurah denen ve ba§hca uruntin en ai silbstittie o!mu§ alken oldugu yolu izler. Asagida
verilen omekleri karsilastirarak bu davramst gorebiliriz.

C,H,OH

C,H s O-Na + + CH 3 CH 2 CHCH, — >

Br

CH,CH=CHCH, + CH 3 CH 2 CH=CH, +■ NaBr + C 2 H 5 OH
(%75) (%25)

CH 3 CH,CHCH, OH- ► CH 3 CH=CHCH 3 + CH 3 CH,CH=CH, + (CH,).,N : + H,0

^CH 3 ) 3 " ^ '*" ^ ' i%95)

CH 3 CH,CHCH 3 OCH, — ► CH 3 CH=CHCH, + CH 3 CH 2 CH=CH, + (CH 3 ),S + C,H 3 OH
](CH 3 ) 2 " " ,%26) " (%74)

Bu farkliligin mekanizmaya dayanan nedenleri oldukc^ karma^tktir ve heniiz tam ola-
rak anla|ilamamistir. Olasi bir agiklamasi, yiiklii gikis, maddelerinin verdigi aynlma
tepkimelerinde ge^i^ durumlannin onenili ol^tide karbanyonik karakterde olmasidir.
Bu yiizden, bu geci§ durumlan son iiriin alkene 50k az benzer ve meydana gelmekte
olan ikili bag, gecis durumu kararhhgini fazla etkilemez.

HO- 5 -H HO— H

— C— C— — C= C —

N(CH 3 ) 3 Br s "

Karbanyon benzeri ge<;is, durumu Alken benzeri gecis durumu
(Hofmann iiriinu verir) (Zaitsev urn mi verirl

YQklii bir substratta baz en asidik hidrojene atak yapar. Birincil hidrojen atomlan
daha asidiktir. Qiinku baglandiklan karbon atomu elektron salan yalnizca tek bir gruba
baghdir.

984 Boliim 20 / Aminler

20.I3B Cope Aynlmasi

Ugiinciil aminlerin oksitleri lsitildiklannda bii- alken ve bir dialkilhidroksilamin verir-
ler. Bu tepkimeye Cope aynlmasi denir.

:6 = - =OH

L I

RCH,CH,N— CH, ► RCH=CH, + : N— CH,

CH 3 CH,

Bir ugtinciil Bir alken iV.jV-Dimetilhidroksilaniin

iimiii oksit

Cope aynlmasi bir sin aynlmadir ve halkali bir gecis durumu iizerinden yiiriir:

,./ CH ^

R — CH— CH, ► R — CH = CH, + .N.

- : Q CH,

Uciinciil amin oksitler bir ii$iinctil aminin hidrojen peroksitle etkilestirilmesinden ko-
layca elde edilebilirler (Altboliim 20, 6A).

Cope aynlmasi sentezlerde kullamshdir. Metilensikloheksao a§agidaki gibi sentez-
lenebilir.

^ / v

H : «* ¥ f \ ,

^^+, >=CH 2 + (CH,J 2 NOH

, N— CH,
CH,

(%9S)

Aminlerin Eldeleri ve
Tepkimelerinin Ozeti

Aminlerin Eldesi

L. Gabriel sentezi (Altboliim 20.5A'da tartisilmisttr).

O

(1) KOH (f\\\ NH,NH,

N— H— ►( ) N— R -*-R— NH, +

(2) R — X lV_yj-_^/ etanol

geri

sogutucu

altuida

kaynatma

2. Alkilazurlerin indirgenmesiyle (Altboliim 20.5A'da tartisilmistir).

_ „ NaNi „ ., A », Na/alkol „ . T¥T

R— Bt -*■ R— N=N=N- ► R — NH;

etanol veya

LiAIHj

Aminlerin Eldeleri ve Tepkimelerinin Ozeti 985

3. Alkil halojentirlerin aminlenmesiyle (Altboliim 20.5A*da tarti§ilmi§tir).

R— Br + NH, ► RNH, + Br + R 2 NH : + Br" + R,N + Br + R^N + Br

Ioh-

RNH, + R,NH + R,N + R 4 N + OH

(tlruiilerin bir kiirisinii olusur.)

(R = bir 1° alkil grubu)

4. Nitroarenlerin indirgenmesiyle (Altboliim 20.5B"de tarti§ilmi§tir).

Ar— NO,

H„ katalizor

veya
(1) Fe/HCI (2) NaOH

■> Ai — NH,

5, indirgeyerek aminlemeyle (Altboliim 20.5C'de tarti§ilmi§tir),

R'

NH,

R

I

R O

Aldehit
yii da
keton

-> R— CH— NH, 1° Amin
R'

R NH,

[HI

■*■ R— CH — NHR' 2° Amin
R'

R R NH

[HI

*- R — CH — NR"R "' 3° Amin

6. Nitriller, oksimler ve amitlerin indirgenmesiyle (Altboliim 20.5D'de tarti§ilmi§tir).

(1) LiAIHj, Et,0 ,

R— C=N

(2) H,0

N'

OH

-> R— CH, — N — H
H

NH,

1° Amin

s*K

R'

Na/etanol

■*• R— CH— R'

R

O

II

O

II

--Cs

(1) LiAIH,.Et,0

N— H — J - * R — CH,— N— H

I (2) H,0 " I

1° Amin

1° Amin

H

H

.„, „, (1) LiAIH,.EuO

-R'- — ► R — CH,— N— R'

(2) H,0

2° Amin

H

H

O

II

R

(I) LiAIH,,Et,0
N— R' ' - » R— CH,— N— R'

J (2) H,0 " |

R" R"

3° Amin

986 Boliim 20 / Aminler

7. Hofmann ve Curtius cevrilmeleri iizerinden (Altboliim 20.5E'de tartigilmi^tir).

Hofmann (^evrilmesi

O

R N— H

H

Br,.OH"

-*■ r— nh, + ccy-

Curtius (^evrilmesi

O O

NaN, l

R CI

H,0

( -NaCI)

*" R N, — r-*" R— N=C=0 — '—*■ R— NH,

— NH, + CO,

Aminlerin Tepkimeleri

1. Baz olarak (Altboliim 20.3 'te tart!§ilmi§tir).

?.

R— N— R' + H— A ► R— N— R' A"

I I

R" R"

(R, R\ ve/veya R"; alkil, H ya da Ai olabilir)

2. 1° Arilaminlerin diazolanmasi ve diazonyum grubunun yer degi§tirme ve

kenetlenme tepkimeleri (Altboliim 20.8 ve 20.9'da tarti§iltm§tir).

Cu,0, Cu 2+ , h,0 .

MONO +

Ar— NH, _ ;O ► Ar— N, ■

luCI

-► Ar— OH

-> Ar— CI

CuBr

-► Ar— Br

( ii<\

-► Ar— CN

KI

■*■ Ar— I

(1) HBFj

(2) isi
H,POj, H,0

-►Ar— F

-> Ai — H

. a

N,

■Q- — ,;

- G = NR 2 jadaOH

3. Siilfonamitlere donii§turme (Altboliim 20. 10'da tarti§i]mi§tir).
H HO

(1) ArSOjCI, OH"

R— N— H

R'

(2) HC1

-►R— N— S— Ar

II
O

R r O

I ArSO,CI,OH- „ „ I |

R— N— H ►R— N— S — Ar

O

Anahtar Terimler ve Kavramlar 987

4. Amitlere donii§turme (Altboliim 18.8'de tarti§ilmi§tir).

H ( » HO

I „" I II

RC — CI ' "

R— N— H — r ► R— N— C— R" + Cl-

baz

H 9 HO ()

I (R"C-r,C) I II II

R— N— H ^R— N— C— R" + R"— C— OH

R'

R' O

I KV — CI I I'

R— N— H — 7 ► R— N— C— R" 4- Q-

baz

5. Hofmann ve Cope aynlmalan (Altboliim 20.13'Ie tarti§ilTni§tir>.
Hofmann Aynlmasi

H

11+ ai V /

— C— C— NR., OH" -^-*- /C =c x + H,0 + NR,

Cope Aynlmasi

o-

H + N(CH,I,

I I

— c— c—

\ /
► ,C=C + (CHj),NOH

(sinaynJma) / \

: Anahtar Terimier ve Kavramlar

1° Aminler

2° Aminler

3° Aminler

Arilaminler

Heterohalkali aminler

Aminlerin bazligi

Aminyum tuzlan

Yarma reaktifi olarak aminler

Kuaterner amonyum tuzlan

Indirgeyerek aminleme

Diazonyum tuzlan

/V-Nitrozominler

Siilfonamitler

Siilfo ilaglan

Altboliim 20.1

Altbolum 20.1

Altboliim 20.]

Altbolum 20.1A

Altbolum 20.1B

Altboliim 20.3

Altbolum 20.3C

Altbolum 20.3F

Altboliimler 20.2B ve 20.3C

Altbolum 20.5C

Altboliimler 20.7 A, 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 yapimz:

20.23

(a) Benzilmetilamin

(b) Triizopropilamin

(c) /V-Etil-JV-metilanilin

(d) m-Toluidin

(e) 2-Metilpirol

(f) A/-Etilpiperidin

(g) /V-Etilpiridinyum bromiir
(h) 3-Piridinkarboksilik asit
(i) Indol

(j) Asetanilit

(k) Dimetilaminyum kloriir

(1) 2-Metilimidazol

(m) 3-Amino-l-propanol

(n) Tetrapropilamonyum kloriir

(o) Pirolidin

(p) /V,N-DimetiF/j-toluidin

(q) 4-Metoksianilin

(r) Tetrametilamonyum hidroksit

(s) /)-Aminobenzoik asit

(t) /V-Metilanilin

20.22 A§agidaki bitegiklerin yaygm adlanni veya sistematik adlarim yaziruz:

(a) CH,CH,CH : NH 2

(b) C 6 H,NHCH 3

(c) <CHj),CHN(CH,)., T

(d) o-CH,C 6 H 4 NH 2

(e) o-CH 3 OC 6 H 4 NH 2

(f)

N NH,
(h) C 6 H 5 CH,NH^C1
(i) C ( ,H S N(CH 2 CH 2 CH 3 ) ;
(j) C 6 H 5 S0 2 NH 2
(k) CH,NH,CH,C0 2
(1) HOCH 2 CH,CH 2 NH,

(m)

N-

N

H

N

N

J

(n)

H

I
CH,

Afagidaki 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 bilejiklerin 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) Biitiimetilamin

20.26 Anilini a§agidaki bilesMerin her birine nasil d6nii§tiiriirsiinuz? (Problemin
onceki §iklarrnda elde ettiginizi yeniden elde etmenize gerek yoktur.)

(a) Asetanilit (i) iyodobenzen

(b) N-Fenilftalimit (j) Benzonitril

(c) p-Nitroanilin (k) Benzoik asit

(d) Sulfanilamit (1J Fenol

(e) A/jV-Dimetilanilin (m) Benzen

(f) Florobenzen (n) /7-(Fenilazo)fenol

(gj Klorobenzen (o) iV,/V-Dimetil-/7-(fenilazo)anilin

(h) Bromobenzen

20.27 A§agidaki aminlerin herbiri sulu sodyum nitrit ve hidroklorik asitle tepkim-
eye girdiginde hangi uriinlerin olu§masmi beklersiniz?

(a) Propilamin (c) /V-Propilanilin (e) /J-Propilanilin

(b) Dipropilamin (d) /V^JV-Dipropilanilin

* Yildizla i§aretlenmi$ problemler "coziilmesi daha zor olan problemier : dir.

Ek Problemler 989

2(1.28

20.29

20.30

20.31

20.32

(a) Bir onceki problemde verilen aminlerin her biri benzensiilfonil kloriir ve
sulu potusyum hidroksitin a§msiyla tepkimeye girerse hangi iirtinler olu§ur?

(b) Her bir tepkimede neler gozlemeyi beklersiniz? (c) Tepkime sonunda
cozeltiye ya da karisjma asit eklerseniz neler gozlersiniz?

(a) Piperidinin sulu sodyum nitrit ve hidroklorik asitle tepkimesinden hangi
Uriin olusur? (b) Piperidinin benzensiilfonil kloriir ve sulu potasyum
hidroksitin a§irisiyla verecegi iiriin nedir?

A§agidaki tepkirnelerin iirunlerini yaziniz:

(a) Etdamin + benzoil kloriir ►

(b) Metilamin + asetik anhidrit — ►

(c) Metilamin + siiksinik anhidrit ►

(d) (c) run iirunii — ►

(e) Pirolidin + ftalik anhidrit — ►

(f ) Pirol + asetik anhidrit ►

(g) Anilin+ propanoil kloriir — ►

(h) Tetraetilammonyurn hidroksit — ►

NH,

(i) m-Dinitrobenzen + H,S ■_, ,, ',>
(j) />Toluidin + Br 2 (afin) = ->

A§agidaki bilesjkleri 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^

(b) o-iyodotoluen

(c) /3-Krozol

(d) m-Diklorobenzen

(e) ™-C 6 H 4 (CN) 2

(f) w-iyodofenol

(g) m-Bromobenzonitril
(h) l,3-Dibromo-5-nitrobenzen
(i) 3,5-Dibromoanilin
(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

Asagidaki bilesikleri birbirinden ayirt etmek icin basit kimyasal tepkimeler
yaziniz,

(a) Benzilamin ve benzamit

(b) Allilamin ve propilamin

(c) yj-Toluidin ve /V-metilanilin

(d) Sikloheksilamin ve piperidin

(e) Piridin ve benzen

(f) Sikloheksilamin ve anilin

(g) Trietilamin ve dietilamin

(h) Tripropilaminyum kloriir ve tetrapropilamonyurn kloriir

(i) Tetrapropilamonyurn kloriir ve tetrapropilamonyurn hidroksit

OH

99(1

Boliim 20 / Aminler

20.33 Anilin, p-kresol, benzoik asit ve toluen kan§imim tabaratuvarda kullandiginiz
basit reaktiflerle nasil ayirabileceginizi denklemlerle belirtiniz.

+

20.34 /3-Aminopropiyonik asidi (H 3 NCH 2 CH 2 C0 2 ) sliksinik anhidritten cikarak

nasi! sentezlersiniz? (/3-Aminopropiyonik asit pantotenik asit sentezinde
kullanilir; bakimz Problem 18.34.)

20.35 A§agidaki bilesiklerin her birini belirtilen bile§iklerden ve baska gerekli reak-
tiflerden cikarak nasil sentezlersiniz?

(a) 1,10-Dekandiolden (CH 3 ) 3 N(CH 2 ) 10 N(CH 3 )3 2Br

(b) Suksinik asit, 2-bromoetanol ve trimetilaminden baslayarak siiksinilkolin
bromiir (bkz. boliim girisj).

20.36 Folik asitin ticari sentezinde asagidaki iic bilesjk sulu sodyum bikarbonat ile
lsitilir. Folik asit veren bu tepkimeler icin uygun mekanizmalar oneriniz.

C0 2 H

CH,

"T6l

^NH 2

O
+ CHBr 2 CCH 2 Br + H 2 N-

©

CH,
-CONHCH

T

OH

'NH 2

1 HCO,-. H,0

Folik asit

t~%10)

C0 2 H

20.37 W bilesjigi (C| 5 H P N) benzensiilfonil kloriir ve sulu potasyum bidroksitle et-
kilestirildiginde belirgin bir degi^im gozlenmez. Bu kan§imm asitlendirilme-
si berrak bir (jozelti verir. W'nun 'H NMR spektrumu §ekil 20.7'de
goriilmektedir. W igin bir yapi oneriniz.

W.C 15 H| 7 N

_IL

3,6 3.4

1,2 1,0

TMS

4
6 H (ppm)

§ ekil 20.7 W bilesiginin 300 MHz 'H NMR spektrumu, Problem 20.37. Sinyallerin genis-
letilmis. §ekilleri kaydiiilnns olarak aynca gbsterilmistir.

Ek Problemler 991

§ekil 20.8 Z bile§iginin 300 MHz 'H NMR spektrumu, Problem 20.38. Sinyallerin geni§-
letilmis sekilleri kaydinlmis, olarak ayrica gosterilmigtir.

20.38 X, Y ve Z nin yapilan nasildir?

X (C 7 H 7 Br) -222U Y (C a H 7 N) ^±*> Z (C 8 H n N)

X'in 'H NMR spektrumu 5 7,3'te coklu (5H) ve S 4,25'te birli (2H)
olmak iizere iki sinyal verir. X'in IR spektrumu 680 - 840 cm -1 araliginda
690 cm -1 ve 770 cm""de piklere sahiptir. Y'nin 'H NMR spektrumu X'inkine
benzer: S 7,3'te coklu (5H). 5 3,7'de (2H) birli (2H). Z'nin H NMR spektru-
mu §ekil 20.8'de goriilmektedir.

20.39 A§agidaki tepkimeye bu boliimde ogrendiginiz tepkimelerden yararlanarak bir
mekanizma oneriniz?

CH,CH,CN

H-,,Pd

20.40 R - W biles,iklerinin yapilarim yazmiz:

W-Metilpiperidin + CH 3 I — ► R (C 7 H 16 NIJ ^§+ S (C 7 H 17 NO) ( "r^
T (C 7 H 15 N)-^» U (C s H lg NI) #§►¥ (CrH^NOJ-^W CC 5 H 8 ) + H 2 + (CH^N

20.41 A (C| H| 5 N) bile§igi seyreltik HCl'de coziinur IR sogurma spektrumu 3300
— 3500 cnr 1 bolgesinde iki band verir. A'nin geni§band proton-e§le§mesiz l3 C

992 Bolum 20 / Aminler

spektrumu §ekil 20.9'da verilmi§tir. A'mn yapisi nasildir?

20.42 B biles,igi A'mn (Problem 20.41) bir izomeridir ve seyreltik HCl'de coziiniir.
E'nin IR spektrumunda 3300 - 3500 cm" 1 bolgesinde band gozlenmez. B'nin
genifband proton-es,le§mesiz "C spektrumu §ekil 20.9'da verilmi§tir. B'nin
yapisim yaziniz.

20.43 C (C 9 H n NO) bilefigj pozitif Tollens testi verir ve seyreltik HCl'de coziiniir.
IR spektrumu 1695 cm -1 civannda kuvvetli bir band verir. fakat 3300 - 3500
car 1 bolgesinde band vermez. Geni^band proton-eslesmesiz r 'C NMR spekt-
rumu §ekil 20.9'da goriilmektedir. C icin bir yapi oneriniz.

20.44 Organik cikig maddesi olarak dimetilamin. oksiran ve asetil kioriir kullanarak
asetilkolin iyodiirii sentezleyiniz.

O
CH,

H.C-N-CH-CH-O CH,

3 !

CH, 1-

Asetilkolin iyodur

20.45 Etanolamin. HOCH 2 CH 2 NH 2 , ve dietanolamin, (HOCH 2 CH 2 ) 2 NH, emulsifiye
edici bir madde olusmrmak ve asidik gazlan sogurmak icin ticari olarak kul-
lanilir. Bu iki bilesjgi nasil sentezleyebilirsiniz?

20.46 Dietilpropiyon (a§agida verilen yapiya bakimz) anoreksiya tedavisinde
kullamlan bir bilesjktir. Benzenden cikarak ve gerekli maddeleri kullanarak
dietilpropiyonun sentezini tasarlayiniz.

O

II

C\

CH— N(C 2 H 5 ) 2

CH 3
Dietilpropiyon

20.47 Hofmann tepkimesinin bir molekiil ici cevrilme oldugunu, yani gocen R
grubunun amit grubundan hicbir zaman tarn olarak aynlmadigini kamtlayan
bir deney tasarlayiniz.

20.48 Asya ulkelerinde pirinc tarlalannda yabani ot miicadelesinde kullamlan
naproanilitin sentezini propanoik asit, anilin ve 2-naftolden cikarak nasil
yapabilirsiniz?

O

i • I i

CH

A,C 1(J H 15 N

C C

CH 2

CHj

CH

CDCI3

TMS

220 200 180 160

140

120 100

8 C (ppm)

80

60

40

20

CH

CH,

B.C| H 15 N

CH

nimrnrntH w^ i*j*fcP»Wi m i*IIVf ' |ilWW mHB ''i yiH> H EMW

CH

CDCI3

ii p i wUffM IHa ^ t i

CH,

TMS

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20

5 C (ppm)

120 100
8 C (ppm)

§ekil 20.8 Problem 20.41 - 20.43'teki A, B ve C bile§ikleiinin genijband proton-e§le§mesiz ,J C NMR
spektmmlari. DEPT "C NMR spektrumlarindan elde edilen bilgiler her pikin iizerinde verilmi§tir.

993

994 Bolum 20 / Aminler

"20.49 Fenil izotiyosiyanat, C 6 H 5 N=C=S. lityum aliiminyum hidriir ile indirgen-
diginde olu§an iiriiniin spektral verileri asagidadir:
MS (m/z): 107, 106

IR (cm 1 ): 3330 (keskin), 3050, 2815, 760, 700
'H NMR (8): 2,7 (b), 3,5 (geaif), 6,6 (c), 7,2 (ii)
U C NMR (8): 30 (CH 3 ), 1 12 (CH), 117 (CH), 129 (CH), 150 (C)

(a) Oriiniin yapisi nedir?

(b) 106 m/z pikini veren yapi nasildir ve nasil olu§mus,tur? (Bir iminyum
iyonudur.)

"20.50 AW-Difeniliire (A) piridin icerisinde tosil kloriirle tepkimeye sokulunca
B iiriinu olus,ur.

H H

I I

Y

B'nin spektral verileri agagidadir:

MS (m/z): 194 (M:)

IR (cm'): 3060, 2130, 1590, 1490, 760, 700

'H NMR {$): yalniz 6,9 - 7,4 (9)

*C NMR (8): 122 (CH), 127 (CH), 130 (CH), 149 (C), ve 163 (C)

(a) B'nin yapisi nedir?

(b) B'nin olu§umu icin bir mekanizma oneriniz.

* 20.51 A§agidaki tepkimenin meydana gelisini asiklayan bir mekanizma oneriniz.

O
r /^COOH O^^Ck^O ^^A

— ► . J Vch 3

W +

o

O" O"

*20.52 Aseton, susuz kalsiyum klorur (bir su ^ekici madde) igerisinde susuz amon
yak ile etkile§tirilirse tepkime kansimmm organik fazinda, kristal bir C iirii-
nu elde edilir.

C'nin spektral verileri a§agidadir:

MS (m/z): 155 (Mr), 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 olus,umii icin bir mekanizma oneriniz.

Ogrenme Grubu Problemleri 995

Reserpin alkaloitler smifindan dogal bir iiriindiir (bakimz Ozel Konu F). Reserpin,
Hint yilan kokii, Rauwolfia serperttitw&wn izole edilmi§tir. Reserpin yiiksek tansi-
yonda, sinirsel ve ruhsal bozukluklarda ilac olarak kullanilir. Alti stereomerkez ice-
ren reserpinin sentezi 1955 yiluidaR. B. Woodward tarafindan gercekle§tirilen onemli
bir olaydi. Bu sentez, aminler ve ilgili azot ta§iyan fonksiyonel gruplar iceren ge§it-
li bir dizi tepkimeye gercekle^tirilmiijtir.

Ogrenme Grubu
ProblemlerI

ch 3 o,c* y 'o

Reserpin

OCH,

OCH,

OCH,

(a) Sayfa 996'da verilen semadaki ilk iki basamagin amaci, amit iizerinden, bir ikin-
cil amin hazirlamaktir. Birinci ve ikinci basamaktan olusan sirasiyla, A ve B Qriin-
lerinin yapilanni ciziniz. A'mn olusum mekanizmasim yazinrz.

(b) Tepkimenin sonraki basamagi, yeni bir halka kapanmasi ile birlikte, bir Qfiinciil
amin olusumudur. Amit fonksiyonel grubunun fosfor oksikloriir (POCl 3 ) ile
tepkimeye girerek, parantez icindeki ara urunde aynlan grubun yerine nasi]
gectigini oklarla belirtiniz.

(c) Parantez i^ndeki ara Qriiniin verdigi halka kapanmasi, indol halkalan if in
karakteristik bir elektrofilik aromatik yer degis,tirme lepkimesidir. Yapinin indol
halkasi iceren kismi neresidir. indol halkastndaki azot atomunun, konjugasyon
yoluyla, kom§u karbon atomuna nasil elektron vererek bunun elektrofile atagini
sagladigini gosteren bir mekaniztna yaziniz. Bu durumda parantezdeki ara uriiniin
indolti tarafindan yapilan atak, bir katilma-aynlma tepkimesidir ve bir bakima
aynlan gruplar tasjyan karbonillerle meydana gelen tepkimelere benzer.

(a) Bir ogrenciye bilinmeyen iki bilesenli bir kansjm veriliyor ve bunlan ayinp
te§his etmesi isteniyor. Bilesjklerden 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 cozeltilerinden yararlanarak, ekstraksiyon
teknigiyle nasil ayirabilirsiniz? Kansjm dietil eterde tamamen coziinuyor, ama pH 7
olan suda her ikisi de coziinmuyor. Aminin organik gruplarini R ile simgeleyerek.
ongordiiguniiz asit-baz tepkimelerinin basamaklarim yaziniz. Ilgilendiginiz bile§igin
ayirma i§lemi sirasinda verilen bir zamanda nifin eter fazinda ya da sulu fazda ol-
dugunu aciklayimz.

(b) Amin ba§anyla izole edilip saflaftinldiktan sonra, sulu sodyum hidroksit
varliginda benzensiilfonil kloriirle etkile§tiriyor. Bu i§lemde olusan cozelti asitlendiril-
diginde bir cbkelek olu§uyor. Burada yapilan, aminleri simflandirmak ifin kullanilan
Hinsberg testidir. Bilinmeyen bilesik hangi amin sinifindadir? Birincil, ikincil ya da
iicunciil? Bu sirnflandirma iyin kullandigimz tepkimeleri bir genel amin icin yaziniz.
(Sayfa 996'da devam ediyor.)

996 Boliim 20 / Aminler

CH,0,C

CH

CH,0 2 C T OAc
OCH,

NH,

NaBH 4
"►A ^B

CH 3

Cl,OPO grubu

ivi bir ;iv rilaii
gruptur.

OAc

OCH,

(fosfor
oksikloriir)

OAc

OCH s

OCH,

Reserpin

2. (devami) (c) Safla§tinlan bilinmeyen amin IR, NMR ve MS ile analiz ediiiyor ve a§agidaki veri-
ler elde ediiiyor. Bu bilgiler i§iginda bilinmeyen aminin yapisi ifin ne soyleyebilirsi-
niz? Onerdiginiz yapinin spektral verilere uydugunu gosteriniz.

IR (cm 1 ): 3360, 3280, 3020, 2962, 1604, 1450, 1368, 1021, 855, 763, 700, 538

'H NMR (5): 1,35 (i, 3H), 1,8 (gb, 2H), 4,1 (d, 1H), 7,3 (c, 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 gordiigumuz aminlerin tep-

kimelerine benzer.

E.I Heterohalkali Aminlerin Bazligi

Aromatik olmayan heterohalkali aminlerin bazhklan acik zincirli aminlerin bazhklan-
na 50k yakindir.*

H,C

I
H 7 C

H,

"N'

H

"CH,
,CH,

Piperidin
pK, = 2,80

H : C-
H 2 C.

"N'

-CH :

H

Pirulidin

pK„ = 2,89

H,C
H,C\..

CH,
CH,

H

Dietilamin

pK h = 3,02

Sulu cozeltilerde piridin, pirimidin ve pirol gibi aromatik heterohalkali aminler, aro-
matik olmayan aminlerden ve amonyaktan 50k daha zayif bazlardir. (Ancak, anilin ve
pirol gaz fazinda amonyaktan daha baziktir. Bu durum bagil bazlikta sanlmamn cok
onemli oldugunu gosterir. bkz. Altbolum 20.3)

N

Piridin

pK b = 8,77

N =

N

Pirimidin

pa:,, = 11,30

c

N'

H

Pirol

pK 6 = 13,60

Kinolin

PA', = 9,5

* Allbolum 20,3'te aminlerin bagil bazbgini cjlenik asitleiinin pK a degerlerine gore kar|ila§tirdik. Burada
ise bazligi kar.5ila§lirmak i^in bir diger yontemi, pK b degerierini kutlanacagiz. pK a + pKj, = 14, buradan
P K b =14-pK a .

997

998 Ozel Konii E / Heterohalkali Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri

E.2 ALKiLLEME VE A^ILLEME TEPKIMELERINDE
NUKLEOFILLER OLARAK HETEROHALKALI
AMiNLER

Pek 90k heterohalkali amin, halkah olmayan aminlerinkilere 90k benzeyen alkilleme ve

acitleme tepkimesi verir.

( =N— H + RCH,— Br- ► ( '1

CH,R
baz x =N-CH 2 R + ( K Br"

CH,R
Piperidin iV-Alkilpiperidin i\yV-Dialkilpiperidinyum bromiir

Mono- ve dialkilleme urunlerinin bir kan;imiyla sonnilamr.

()N : + RCH,— Br ► SL)?**- CH2R Br

Piridin ,\-Alkilpiriflitmim

bromiir

o o

:,N— H+ RC— CI

= N— CR

baz
(-HCI)

Pirolidin N-Agitpirolidin

(bir amil I

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 + (agin) metil iyodiir b *

(e) (d)'nin iiriinii + Ag,0, H 2 0, sonra isi *-

E.3 Aromatjk Heterohalkali Aminlerin

ELEKTROFILiK YER DEGiSTIRME TEPKIMELERJ

Pirol, elektrofilik yer degijtirmeye kar§i oldukca duyarhdrr ve yer degi§tirme ba§hca 2
konumunda olur.

Genel Tepkime

5 IQJ 2 + ea ^,IQ£ +HA

^1 ¥1 E

H H

Pirol ElektroHl 2-Substitue

Ozel Ornek P iro1

Q) + PA-N-N X -^ LQ^ 4- HX

N N

I
H H

*H N N=N— C fi H 5

E.3 Aromatik Heterohalkali Aminlerin Elektrofilik Yer Degi§tirrne Tepkimeleri 999

Elektrofilik yer degi§tirmenin nicin 2 konumunu yegledigini. a§agidaki rezonans ya-
pilari inceleyerek anlayabiliriz.

Pirolun 2 Konumunda Yer Degi^tirme

N E r A"
H

\

H A

N H N H

1 1
H H _

i

Pozitif yiik iig atom iizerine dagilmijtir,

-HA

Piroliin 3 Konumunda Yer Degi^tirme

E— A

Tsr

H

H

^ : A"

t

H

^

"W N

H H

(Bu ozellikle daha kararlidir, cimkti
her atomun okteti tamdir.)

■

T

Pozitif yiik yalnizca 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 kdimr, ve po-
zitif yiik iki atoma degil iic atoma dagilir. Bunun aniami, bu ara iiriiniin daha kararli ol-
dugu ve 2 konumuna olan atagin daha kiiciik serbest aktiflejme enerjisine sahip
oldugudur.

Piridin elektrofilik yer degi§tirmeye karsj benzenden daha az etkindir. Piridin Fri-
edel-Crafts alkilleme ve acillemesini vermez, diazonyum bile§ikleri ile kenetlenmez. Pi-
ridinin bromlanmasi gercekle§tirilebilirse de, ancak buhar fazinda, 200 °C'da miimkundur
ve radikalik mekanizma uzerinden ytiriidiigu samlmaktadir, Nitrolama ve sulfolama da

1000 Ozel Konu E / Heterohalkali 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^.^2N./Br

■♦ tot +

20Q-22Q°C 1\_ J)

3-Bromopiridin 3,5-Dibromopiridin

(%37)

(%26)

HNOi. H;SOj

330 C

-or

3-Nitropiridin

(%1S)

HgSO<t, 220°C

SO,H

3-Piridinsulfonik asit

Piridinin benzene gore dii§iik etkinligini kismen, azotun karbona gore daha elektro-
negatif olmasina baglayabiliriz. Azot, daha elektronegatif oldugundan, elektrofilik yer
degigtirmede pozitif yiiklii iyonu (bir arenyum iyonuna benzer) olu§turan geci§ halini
karakterize eden elektron eksikligini daha az banndirabilir.

+ E +

N

Azot daha
elektronegatif

Arenyum

iyonuna

benzer (fakat

ondan daha az

kararhdir)

Benzen Karbonun Arenyum iyonu

elektronegatifligi daha

diisuk oldugundan

gecis hali daha diisuk

enerjilidir

Piridinin elektrofilik yer degi§tirmeye daha az yatkin olniasinin ananedeni, piridi-
nin bir proton ya da diger bir elektrofiHe, ba§langieta, piridinyum iyonuna donii§mesi
olabilir.

+ H+

(veya E + )

Piridinyum iyonu
(pozitif yiik nedeniyle tepkimeye yakmligi cok azdir)

E.3 Aromatik Heterohalkah Aminlerin Elektrofilik Yer Degi§tirme Tepkimeleri 1001

4 Konumuna (veya 2 konumuna) elektrofilik atak, ara iiriin melezine katki saglayan
rezonans yapilann ozellikle kararsiz olmasi nedeniyle yeglenmez.

H H H

Azotun alti elektrontu olmasi ve iki

pozitif yiik tasi masi nedeniyle

ozellikle kararsiz

2 Konumuna atak icin de benzer rezonans yapilan yaztlabilir.

Piridinin 3 konumuna atakta olusan melez yapiya ozellikle kararsiz ya da ozellikle
kararh bir yapi katkida bulunmaz; sonuc olarak 3 konumuna atak yeglenir ama yava§
gerceklesir.

' :. - - a' ~ g>

N N ^N

I I I

H H H

Meleze katkida bulunan ozellikle
kararsiz ya da kararh bir yapi yok.

Pirimidin, elektrofilik yer degistirmeye kar§i piridinden bile daha az etkindir. (Ni-
cin?) Eger elektrofilik yer degi§tirme gerceklesirse, bu, 5 konumunda olur.

Xfi~ Elektrofilik yer degistirme
5 burada olur

Pirimidin

imidazol elekrofilik yer degistirmeye karsi piridin ya da pirimidinden daha fazla fa-
kat pirolden daha az etkindir. 1 Konumunda stibstituent tasiyan imidazoller elektrofilik
yer degistirmeyi 4 konumunda verirler.

3

0,N*

5

OJ, **>* [oj

CH 3 Of,

1 -Metil-4-nitroimidazol

imidazolun kendisi de benzer sekilde elektrofilik yer degistirme verir. Ancak, tautomer-
lesme 4 ve 5 kontunlanm esdeger hale getirir.

n — N „,, Br -^ — n Br H — y 1

N^ ^N, ^N

3
H H

4-(5)-BromoimidazoI

1002 Ozel Konu E / Heterohalkali Arninlerin Tepkimeleri ve Sentezleri

Problem E.2 >■ Pirol ve imidazoliin her ikisi de zayif bazdir; bunlar, kuvvetli bazlarla tepkimeye

girerek anyonlanni verirler.

m

N =

Pirol anyonu

IP

imidazol anvonu

(a) Bu anyonlar daha once gordiigumuz karbosiMik anyona benzerler. Karboksilik
anyon nedir? (b) Pirol ve imidazol anyonlannin kararhliklariiidan sorumlu olan re-
zonans yapilanni yaziniz.

E.4 PiRiDiNiN Nukleofjuk Yer Deg^tjrme

TEPKiMELERl

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§tirtnelere karsi etkinligi oldukca fazladir.

Onceki altboliimde piridin ve benzenin elektrofilik yer degistirmeye kar§t etkinlik-
lerini kar§ilastirdik ve piridinin daha az etkin ohipnu halkadaki azotun elektronegatif-
ligine bagladik. Ciinkii azot karbondan daha elektronegatiftir ve elektrofilik aromatik
yer degistirmede hiz belirleyen basamagin geci§ halindeki elektron eksikligini daha az
banndirabilir. Diger yandan, azotun karbondan daha fazla olan elektronegatifligi, niik-
leofilik yer degi^tirmede. bir aromatik halkada nilkleofilin baglanmasi ile meydana ge-
len a§in negatif yiiku kendi iizerinde daha fazla tutabilir.

Ornegin, piridin sodyum amit ile tepkimeye girerek 2-aminopiridin verir. Chichiba-
bin tepkimesi denen bu onemli tepkimede amit iyonu (NH 2 ) bir hidri.tr iyonu (H") ile
yer degi§tirir.

NH,

100 c

token

Na +

N NH,

2-Aminopiridin
(%70-80)

+ Na + H =

Bu tepkimedeki ara iiriine katki saglayan rezonans yapilarim incelersek halkarun azot
atomunun negatif yiikti nasil barindrrdigini gorebiliriz.

NH,

Negatif yuk elektronegatif

azot iizerinde oldugundan

nispeten daha kararli

E.4 Piridinin Niikleofilik Yer Degijtirme Tepkimeleri 1003
Bu basamakta ara uriin bir hidriir iyonu kaybeder ve 2-aminopiridin haline gelir*.

NH,

a-

N ^ H N NH,

Piridin: fenillityum, biitillityum ve potasyum hidroksitle de benzer niikleofilik yer
degi§tirme tepkimeleri verir.

Lv yj 1 10°C, toluen liv-^1.

N N (

+ LiH

N C s Hs
2-Fenilpiridin

|Y)| cH,(CH,),cH^- L r k ff\|

N N

+ LiH

N CH 2 (CH 2 ),CH,
2-Biitilpiridin

N N OH N

N OH No

H

2-Piridinot 2-Piridon

(%50)

2-Kloropiridin sodyum metoksitle tepkimeye girer ve 2-metoksipiridin verir:

Ol ^Ol

N CI

N OCH,

* Pratikte bunun ardindan bir tepkime daha olur; 2-aminopiridin sodyum hidriirle tepkimeye girerek bir sodyo
itirevi verir ve bu da dengenin saga kaymasina yardim eder.

OL-

N NH,

+ Na + H :

N NH Na +

Tepkime tamamlandiginda tepkime kansimina soguk suyun ilave edilmesi sodyo ttirevini 2-ammopiridine
doniisturiir.

1004 Ozel Konu E / Heterohalkali Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri

Problem E.3 ► AltboliimE.4'teki, piridinin aminlenmesi icin digerbirmekanizma"piridin" ara iirii-
niinii icerir, yani.

+ NH, ►

3 -H,

NH

Bu mekanizma, 3-detoryopiridin ile sodyum amitin tepkimeye sokuldugu bir deneyde
engellendi. Her iki mekanizmada doteryumun ne oldugunu gosteriniz ve durumu acik-
layiniz.

Problem E.4 >■ 2-Halopiridinler ntikleofilik yer degi|tirmeye piridinin kendisinden daha kolay ug-
rarlar. Buradaki etken nedir?

E.5 PiRlDINYUM lYONLARINA
NUKLEOFILIK KATILMALAR

Piridin iyonlan, ajagidaki rezonans yapdannin katkdanndan dolayi, 2 veya 4 konuni-
larmda nukleofilik alaga kar§i ozellikle duyarhdir.

Ornegin, /V-alkilpiridinyum halojentirler hidroksit iyonlan ile ba§lica 2 konumlann-
dan tepkimeye girerler; bu, yalanci baz denilen bir katdma iiriiniiniin olugmasina yol agar.

K-Fe(CN) e

OH^ ►

N O
I
CH 3

Yalanci baz A?-MetiI-2-piridon

{% 65-70)

Bu yalanci bazin potasyum ferrisiyoniirle yiikseltgenmesi bir N-alkilpiridon verir.

Piridinyum iyonlanna nukleofilik katdmalar, ozellikle hidriir iyonlanniu katdmasi
kimyacilann oldukca ilgisini cekmisdr. t^iinku bu tepkimeler, onemli bir koenzim olan
nikotinamit adenin dintikleotitin (NAD", AltbolQm 14. 10) biyolojik indirgenmesine ben-
zemektedir.

Bircok model tepkime bu cahsjnalarla ilis,kili olarak yapdmigtir. Ornegin M-alki! pi-
ridinyum iyonu sodyum borhidriir (hidriir iyonu olusturur) ile etkile§tirilmi§, fakat ka-
tilmanin 2 konumunda meydana geldigi ve buna cogu kez genellikle daha ileri
indirgenmelerin de eslik ettigi gorillmi.i§tiir:

E.6 Heterolialkah Aminlerin Sentezi 1005

H.O
+ NaBH 4 ^^-*

NaBH,

-\

H,0

N"

R

Bir 1,2-dihidro-
piridin

Bir 1,2,3.6-tetrahidro-
piridin

KT

I x-

R

N-Alkil-

piridiilvuin

halujenui

Buna kar.jilik piridinyum iyonunun bazik sodyum ditiyonit (Na^C^) '' e etkile§ti-
rilmesi yalmzca 4 konumundan ozel bir katilma verir.

H H

Na,S,0 4

H.O

Bir 1,4-dihidropiridin

Sodyum ditiyonit sulu bazik cozeltide NAD' yi NADH'ye indirger. Ditiyonit indirge-
mesiyle olusan NADH'nin biyolojik olarak etkin oldugu ve potasyum ferrisiyoniir ile
NAD" ya yiikseitgenebildigi gomlmiistiir,

O

H H

N+

NH,

Na,S,0,.OH . H,0
K.Fe(CN),

R
NAD +

'JCnin yapisi kin Alllmlum
14.10'a bakuuz)

NADH

E.6 Heterohalkali Aminlerin Sentezj

Pirollerin sentezi icin kullanilan en genel ve yaygin yontem, bir a-amino keton veya a-
amino-/3-keto ester ile bir keton ya da keto esteri kondenselestirmektir. Bu tepkime, Knorr
sentezi olarak adlandinhr ve asit ya da bazla katalizlenir. Asagida iki ornek verilmisrir:

O

o o

o o

II

II II CH,CCH,COEt

CHjCCHCOEt — ►

H 3 C COEt

CH,CO,H

NH,

EtOC

II
O

XX

N

H

(%57-64)

CH,

O

O

H,C

CHjCCHjNH, CI" + CH3CCH,

NaOH, 25 C

N^ch,

1006 Ozel Konu E / Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri

Problem E.3 > Yukarida heniiz verilen siibstitiie pirollerin iki sentezi i^in uygun birer mekanizma
oneriniz.

Piridin ve pek 90k tiirevi komur katranindan izole edilir. Kotntir katramndan elde
edilen piridinlerden de yer degistirme yoluyla pek 90k bagka piridin tiirevi sentezlenir.
En 90k bilinen piridin sentezi Hantzsch sentezidir. Bu yontemde bir /J-keto ester bir al-
dehit ve amonyakla bir kondensasyon tepkimesine sokularak dihidropiridin elde edilir.
Dihidropiridinin yiikseltgenmesi de siibstitiie piridin verir. Ornegin,

O

o o

o

EtOC

2 CH 3 CCH 2 COEt + NH, + HCH

Et,NH

HNO,.I-t,SO J i

o

II

EtOC

H,C

O

COEt

N' CH,

<%58-65)

En giizel kinolin sentezi Skraup sentezidir. Bu yontemde anilin, gliserinle siilfiirik
asit ve bir yukseltgen beraberinde isitilir. Burada, nitrobenzen ve hava dahil degi§ik ytik-
seltgenler kullamlmis.tir.

o

NH,

CH,OH

+ CHOH

Tepkime a§agidaki basamakiar iizerinden ytiriir:

HA

v O

NH,

CH 2 — CH— CH,OH ► CH,=CH— CH ....,, . ►

z I " —9 H,0 Michael katilmasi

OH OH

Birinci basamakta gliserin, bir asit varhginda propenal (akrolein) olu§turmak tizere
dehidrate edilir. Daha sonra aniline Michael katilmasi ve ardindan bir asit katalizli hal-
kalanma dihidrokinolin verir. Son olarak, dihidrokinonun yiikseitgenmesi kinolini
olusturur.

E.6 Heterohalkali Aminlerin Sentezi 1007

A — H bile§iklerinin yapilanni yazimz: -< Problem E.6

ioo°c

(a) 2,5-Heksandion + (NH 4 ),C0 3 ► A (C 6 H„N)

Bir piro]

O

baz

(b) CH,CCH,NH 2 + aseton ► B (C 6 H,N)

A'nin bir izomeri

HA

(c) CH 3 NHNH 2 + (CH 3 0) 2 CHCH 2 CH(OCH.,)i -^+ C (C 4 H 6 N,)

Bir pirazol

(d) 2,5-Heksandion + hidrazin —* D (C 6 H I0 N 2 ) — -+ E (C 6 H S N 2 )

Bir dihidropiridazin Bir piridazin

O

ZnCU

(e) Anilin + CH 2 =CHCCH, ^g » F (C |0 H 9 N)

Bir kinolin

I

I j« or (DKMn0 4 .OH-

/^CH(CH 2 ),NHCH 3 ► ► G (C 10 H I4 N 2 ) —5; ► H (C 6 H ; N0 2 )

(f) \{ )\ Nikotin Nikotinik asit

N

Ozel Konu

F

Aikaloitler

Kokain

Erythroxylum coca,
yapraklari yaklasik %1
kokain iceren bir gall.

Bitkilerin kabuk, kok yaprak ve tneyvelerinin oziitlerunesinden cogu kez, aikaloitler de-
nilen ve azot iceren bile§ikler elde edilir. Bunlara alkaloit denilmesinin nedeni, "ba2 gi-
bi" davranan bilegikler olmalan, yani asitlerle tepkimeye girerek cogu kez suda
coziinebilen tuzlar vermeleridir. Alkaloitlerin cogunda azot atomu heterohalkalann bir
Qyesidir. Ama az sayida da olsa. bazi alkaloitlerin azotu birincil amin ya da kuaterner
amonyum grubu halinde bulunabilir.

Pek 50k alkaloit, hayvanlara verildiklerinde belirgin fizyolojik etkiler yapar. Bu et-
kinin niteligi ve §iddeti alkaloitten alkaloite degis_ir. Bazi aikaloitler merkezi sinir sis-
temini uyanr. Bazilan felc eder; bir kismi kan basincmi arttinrken, bir kismi dujiirur.
Alkaloitlerin bazilan agn kesici, bazilan yatis,tinci odevi goriirken, digerleri bulagici
mikroorganizmalan yok eder. Alkaloitlerin pek cogu yeterli dozda ahndiklannda zehir
etkisi yapar. Oyle ki, bu doz bazi aikaloitler icin cok kucuktur. Zehir ozelliklerine kar-
5m, bir kisim alkaloit tipta ilag olarak kullanihr,

Alkaloitlerin sistematik adlan 50k seyrek kullanihr. Kullanilan yaygm adlan koken-
lerine gore verilmistir. Bunlann cogu cikarildiklan bitkinin admdan tiiretilmi§tir. Or-
negin. bir alkaloit olan striknin Stryethnos bitkisinin tohumlanndan elde edilir. Bazi
alkaloitlere ilginc adlar da verilmisrir: Afyon alkaloidi olan morfinin adi eski Yunan rli-
ya tannsi Morpheus'tan gelir. TiitQn alkaloidi nikotin adini, tiitiin tohumlanni Fran-
sa'ya ilk getiren eski bir Fransiz elcisi Nicot'tan almistir. Alkaloit adlannin sonunda
genellikle -in son eki vardir. Bu ek alkaloitlerin birer amin oldugunu belirtir.

Aikaloitler. kimyacilann yiizlerce yil ilgisini cekmis ve binlercesi dogal kaynaklardan
izole edilmisjir. Pek cogunun yapilan, kimyasal ve fiziksel yontemlerle aydmlatilmig, yi-
ne biiyiik bii kismimn yapisi laboratuvar sentezleri ile kanitlanmistir. Alkaloit kimyasi
ciltlerce kitabi dolduracak kadar genistir. Biz burada ancak birkac tanesini gorecegiz.

F.I PlRIDlN YA DA iNDiRGENMIS PiRJDJN
HALKASI JCEREN ALKALOITLER

Tuttin bitkisinin ba§hca alkaloiti nikotindir.

OH

N
Nikotinik asit

1008

F.l Piridin ya da indirgenmi§ Piridin Halkasi iceren Alkaloitler 1009

Nikotinin 50k kiiciik dozlari uyancidir fatal biiyiik dozlan depresyon, bulanti ve kus-
maya neden olur. Daha biiyiik dozlari oldiiriicii bir zehirdir. Nikotin tuzlan bocek oldii-
riicii olarak kullantlir.

Nikotinin deri§ik nitrik asitle ytikseltgenmesi piridin-3-karboksilik asiti (nikotinik
asit) verir. Nikotin alinmasinin iiisana hifbir yaran oLmadigi halde, nikotinik asil bir vi-
tamindir. Onemli bir koenzim olan ve NAD + (yukseltgenmis hali) ile simgelenen niko-
tinamit, adenin diniikleotitin yapisma girer.

Nikotin a§agidaki tepkime dizisi ile sentezlenmistir. Buradaki biitiin tepkime ■< Problem F. I
basamaklarmi daha once gordiik. Harflerle gosterilen reaktifleri belirtiniz.

O

O

C^^

(b),

X N-

CH 3
O

N

CH,

O

/\^CCHCHXH 2 NHCH3 -&> /\^CCH 2 CH 2 CH 2 NHCH, -

u.

N O OH

N

M

OH

CHCH^H^CH^NHCH,

(e),

N'

Br H

I [

CHCH,CH,CH 2 N— CH 3

H

Br-

(f)

(±)-nikotin

Alkaloitlerin bir cogu, piperidin halkasi icerir. Bunlardan bazilan koniin (baldiran zehiri,
Conium macukttum, havug ailesinin bir iiyesi. Umbelliferae), atropine (Atropa belladonna
ve ayni bitki ailesinin digertiirlerinden, Solanaceae) ve kokaindir (Erythrosylum coca' dan).

N'

-CH,

c~

X

\

1

^"CH 2 CH,CH,
H

\i

H

H s C ( */ X C /0
HOCH 2 ||

[(+)-2-p

Koniin
ropilpiperidin]

Atropin

H

N'

^CH]

C0 2 CH 3

""H

O

H O'

Kokain

CgHj

1010 Ozel Konu F / Alkaloitter

Koniin zehirli bir maddedh". Viicuda alinmasi halsizlige, nefes darligina, bulantiya,
yorgunluga, felce ve oliime neden olur. Koniin Sokrat'in ilaeinda kullamlan baldiran
otunun zehirli bilesenlerinden biridir (baska zehirler de olabilir).

Kokainin diisiik bir dozu uyancidir ve diisiinsel aktiviteyi arttinr. Insan kendini iyi
hisseder. Kokain aynca bir lokal anestetiktir ve bir zamanlar bu amacla tipta kullanil-
mi§tir. Ahskanhga yol actigi anlasilinca bagka lokal anestetiklere yonelinmistir. Bu amac-
la, 1905'te yapisi kokaine benzeyen Novokain (bir adi da prokain) sentezlenmistir
(benzoik esteri ve Qciincul amin grubu icerir).

O

CH3CH2

N— CH 2 CH 2 — O

CO

Novokain
(prokain)

Atropin giddetli birzehirdir. Seyreltik cozeltisi (%0,5 - 1,0) goz muayenelerinde goz
bebegini biiyiiltmek icin kullamhr. Atropine benzer bilesikJer yaygin soguk alginhgi has-
taliklannda 12 saat diizenli ilac salan kapsiiller halinde kullanihr.

Problem F.2 ► Atropa belladonna' 'nin (giizelavrat otu) baslica alkaloidi optikce akttf hyoscyamin-
dir. Hyoscyamin, bitkiden izolasyonu sirasinda baz etkisiyle cogu kez, optikce ak-
tif olmayan atropine rasemlesir. (a) Rasemlesmeye ugrayan stereomerkez hangisi
olabilir? (bj Hyoscyaminin stereomerkezi (S) kanfigurasyonundadir, Bilegigin uc bo-
yutlu yapisini yazimz.

Problem F.3 > Atropinin hidrolizi tropin ve (±)-tropik asit verir. (a) Bu bilegiklerin yapilanm ya-
zimz. (b) Tropin, bir stereomerkeze sahip olmasina karsin optikce aktif degildir. Acik-
layiniz. (c) Tropin bir bazla tsitihrsa, bir izomeri olan i/r-tropine donu§ur. (//-Tropin
de optikce aktif degildir. Yapisi nasildrr?

Problem F.4 ► 1891'de G. Merling, tropini (bakiniz Problem F.3), a§agidaki tepkime dizisi ile 1,3,5-
sikloheptatriene (tropiliden) donustiirmustiir.

-H,0 CH,1 (l)Ag,0/H,0

Tropin (C s H 15 NO) —+ C 8 H„N — ►C,H 16 N1

(2) isi

C 9 H, 5 N-^> C 10 H 1S NI ^ ) / ^ PIH '° * 1 1,3,5-sikloheptatrien + (CH 3 ),N + H 2

Tepkimelerden olusan iiriinleri yazimz.

Problem F.5 ► Bitkilerde pek 50k alkaloit Mannich tepkimesine (Altbolum 19.10) benzer tepki-
melerle sentezlenir. Bunun farkedilmesi (1917'de R. Robinson tarafindan) "fizyo-

F.2 tzokinolin ya da indirgenmi? tzokinolin tgeren Alkaloitler 101 1

lojik kosullarda", yani oda sicakligi ve notr pH degerlerinde tropinon sentezinin ya-

pilmasina yol acmisttr. Bu sentez asagida goriilmektedir. Tepkime icin bir meka-

nizma oneriniz.

O

CO,H

,C— H

CH 2

N— CHy*=0 + 2 CO,
Tropinon

F.2 JZOKiNOLIN YA DA iNDiRGENMi?
JZOKiNOLiN IpEREN ALKALOITLER

Papaverin, morfin, ve kodein afyon bifkisinin (Papaver somniferum) kapsiillerinden ek
de edilen alkaloitlerdir.

CH,0

Papaverin

Morfin (R = H)
Kodein (R = CH,)

Papaverin bir izokinolin halkasina sahiptir. Morfin ve kodainde de kismen hidrojen-
lenmis (indirgenmis) izokinolin halkalan vardir.

Iznkinolin

Afyon en eski yazih tarihten beri kullanilmaktadir. Morfin, afyondan ilk kez 1803'te
elde edilmistir. Bu olay, bir ilacin 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 yil gecmistir.

Morfin, bilinen en etkili agri kesicilerden (analjezik) biridir ve tipta hala agn din-
dirmede kullanilmaktadir. Ama bu bilesik bagimhlik yapmakta ve solunum diizenini boz-
maktadir. Bu olumsuzluklar, boyle oiumsuzluklar tasjimayan morfin benzeri bi1e§ikler
sentez edilerek giderilmeye cahsilmishr. Pentazosin, bu bilesiklerin en yenilerinden bi-

1012 Ozel Konu F / Alkaloitler

ridir. Pentazosin yiiksek etkinlige sahip, bagimhlik yapmayan bir biJegik olmakla bir-
likte, ne yazik ki, tipki morfin gibi solunumu bozar.

HO

N— CHXH=C

/ CH 3

\

CH,

Pentazosin

Problem F.6 >■ Papaverin a§agidaki tepkime dizisi ile sentezlenmi§tir.

CH,0
CH,0

O

II

CH,^ CH,0. /-\.CH, CI

CH,

NH 2 CHjO

AJ

OH'

C, H 25 NO,

PA,

► dihidropapaverin ► papaverin

1S1 15]

(-H,0) (-H,j

Tepkimeyi yazimz.

Problem F.7 >■ Morfin sentezinde onemli adimlardan biri a§agidaki donti§(lmU igerir.

CH.O-.

CH 3
NCCH,

Bu basamagm nasil gercekle§tigini gosteriniz.

Problem F.8 >• Morfin 2 mol asetik anhidrit ile tepkimeye sokulursa, oldukca bagimli kihci bir nar-
kotige, eroine d6nu§iir. Eroinin yapismi yazimz.

F.3 JNDOL VE JNDiRGENMi§ INDOL HALKALARI
I^EREN ALKOLOITLER

Alkaloitlerin btiyiik bir kismi indol halka sistemi i9erirler. Bunlar nispeten basit yapili
graminden olduksa karma§ik yapili striknin ve reserpine kadar degigir.

F.3 Indol ve indirgenmi§ indol Halkalan Ijeren Alkoloitler 1013

/
,CH 2 — N x

CH,

Gramin

CH,

Striknin

Reserpin

PCH,

OCH,

OCH 3

Gramin, klorofil tasimayan arpa mutantlarmdan elde edilebilir. Striknin 90k aci, ol-
dukca zehirli bir bile§iktir ve Stiychnos nuxvomica tohumlarmdan cikanlir. Sitriknin,
merkezi sinir sistemini uyarir ve merkezi sinir sistemi depresyonlarinda (dii§uk dozda)
Slug olarak kullamlmis.ttr. Reserpin, yerel tipta yiizyillardir kullanilan Hint yilan kokiin-
den (Rauwolfia serpentina) elde edilebilir. Cagdas tipta yatistinci ve kan basincmi du-
Siirmede kullanilmaktadir. Reserpinin sentezi icin Boliim 20'deki Ogrenme Grubu
Problemine bakiniz.

Gramin: indol. formadehit ve dimetilamin kans,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

Kaliksarerder tipta, endiistride ve analitik kimyada uygulama alam bulabilen, kupa sek-
linde molekiil ailesidir. Ileride gorecegimiz gibi, kaliksaren adi bunlann yapilanni ve
ozelliklerini 90k iyi nitelemektedir. Qiinkii kaliks sozciigii Yunanca kupa sozciigiinden
geLmektedir. Yukanda bir model fotografi ve bir sonraki sayfada formulii verilen 4-ter-
butilkaliks(4]areii bunlara bir ornektir, 4-/er-Btitilkaliks[4]aren dort 4-/er-biitilfenol mo-
lekiilii ile dort formaldehit molekiiliinQn kondensasyonundan elde edilir.

KaliksarenJer, ozellikle Lewis asitleri icin olaganiistu bir konukgu molektildiir. Kalik-
sarenierdeki fenolik hidroksi! gruplan metal iyonlanm tutacak sekilde yerlesirler. Ka-
liksarenler konuk^u-konuk i]i§kilerine 50k yatkin olduklanndan, enziin taklitcjleri, secjci
iyonoforlar ve hatta pestisitler olarak genis, bir kullanim alani bulabilirler. Ornegin, ka-
liksarenlenn giimiis, iyonu kompleksleri E. coli, 11911k (herpes simpleks) viriisii ve HTV-
l'e karsi etkilidir. Kaliksaren giimus kupalar; agizdan ve lokal antimikrobiyal
uygulamalarda, aynca mutfak aletlerinin, ameliyat aletlerinin ve kapkacagin giimiis kap-

1014

4-ter-ButiIkaliks[4]aren

lanmasinda denenmislerdir. Hatta bunlar boya ile kanstinldiklarinda antimikrobiyal ak-
tivite gostermektedirler.

Kaliksarenlerin yapisi ve sentezi pek 50k bakimdan fenollerin kimyasini i9erir. Fenol-
ler, elektrofilik aromatik yer degistirmeyi kolayca verifier ve bu, kaliksarenlerin sente-
zinde bir anahtardir. Fenollerin ve kaliksarenlerin hidroksil grubu, molekiiller arasi
etkilesimlerin (kaliksarenlerin en temel ozelligi) de merkezidir, Dahasi, fenolik hidrok-
sil gTuplan eterler, esterler ve asetaller gibi diger islevsel gruplara ddnustiirulebilirler.
Bu cesit ddniisturiilmeler belirli metal iyonlarinm ve diger konuklann baglanmasi icin
uygun kaliksarenJer sentezini mumkiin kilar. Kaliksarenler, halka biiyiikliiklerine ve siibs-
titLientlerine bagh olarak, civa, sezyum, potasyum, kalsiyum, sodyum, lityum ve ku§ku-
suz giimu§ ile kompleksler olusturabilirler.

21.1 Fenollerin Yapilari ve Adlandirilmalari

Hidroksil grubunun dogrudan benzen halkasina bagh oldugu bilesiklere fenoller denir.
Bundan dolayi, fenol, hidroksibenzenin ozel adi ve hidroksibenzenden tiiremi§ bilesik
sinifimn da gene! adidir:

OH

H 3 C

o

OH

Fenol

4-MetiIfenol
(bir fenol)

Polisiklik (cok halkah) benzenoit halkasina bagh bir hidroksil grubuna sahip bilesikler

kimyasal olarak fenollere benzerler, fakat naftoller ve fenantroller olarak adlandirihrlar.

7

OH

1-Naftol

(a-naftolt

2-Naftol
(0-naftol)

9-Fenantrol

21.1 Fenollerin Yapilari
ve AdlandirilmaJari

21.2 Dogal Olarak
Olugan 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 -
Halkasimn Tepkimeleri

21.9 Claisen Cevrilmesi "" '

21.10 Kinonlar

21.11 Aril Halojeniirler ve
Niikleofilik Aromatik Yer
Degi§tirme

21.12 Fenoller ve Aril
Halojeniirlerin
Spektroskopik Analizleri

1015

1016 Bolum 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

2 1. 1 A Fenollerin Adlandinlmasi

Bazi fenollerin adlandmlmasim Boliim 14'te gordiik. Bir9ok bile§ikte fencA temel ad-

dir.

Br

^■"^ OH ^^ OH

OH

4-Klorof'enol
(p-klorofenol)

Metilfenollere genellikle krezoller denir:

CE, CH

,OH

2-Nitrofenol
( o-nitrofenol)

Benzendiollerin de yaygin adlan vardir:

OH
-OH

OH

1,2-Benzendiol
(katekoi)

1,3-Benzendiol
(rezorsinol)

3-Bromofenol
(iM-bromofenoll

OH

2-Metilfenol

3-Metilfenol

4-Metilferiol

(o-krezol)

(m-krezol)

(p-krezol)

OH

1,4-Benzendiol
(hidrokinon)

21.2 Dogal Olarak Olu§an Fenoller

Fenoller ve ilgili bile§iklei dogada yaygin olarak bulunurlar. Bir amino asit olan tiro-
sin, proteinlerin yapisinda vardir. Metil salisilat, keklik uziimii yaginda; ogenol, karan-
fil yaginda ve timol de kekikte bulunur.

HO

CH,CHCO,

NH, +

Tirosin

CH,CH == CH 7

OCH ? OH

(CH,),CH

Timol

(kekik)

Zehirli sarmasjkta bulunan iiru§iyol]er kopiik yapici (kabartici) maddelerdir.

Metil salisilat
(keklik u/uiiiu vagi)

OH

Ogenol
(karanfil yagi)

21.4 Fenollerin Sentez I eri 1017

OH

OH

R

Urusiyoller

R = — (OW.jCH,.

— (CH 2 ) 7 CH = CH(CH,I 5 CH,, veya

— (CH 2 ) 7 CH=CHCH,CH=CH(CH,),CH„ veya

— (CH 2 ),CH=CHCH I CH=CHCH=CHCH, veya
— (CH,) 7 CH=CHCH;CH = CHCH,CH = CH,

Estradiol bir disjlik seks honnonu ve tetrasiklinler de onemli antibiyotiklerdir.

OH

HO

OH O

OH O

OH II

CONH,

Estradiol

Y HO CH, 2

Tetrasiklinler
(Y = CI.Z = H;Oreomisin)
(Y = H, Z = OH; TerramisinJ

21. 3 Fenollerin FIziksel Ozelljklerj

Fenol molekiillerinde hidroksil gruplanmn bulunmasi demek, fenollerin de alkoller gi-
bi (Altboliim 11.2) giiclii molekLiller arasi hidrojen baglan yapabilmesi demektir. Bu
hidrojen baglan, fenollerin kaynama noktalannm ayni molekiil kiitlesine sahip hidro-
karbonlarin kaynama noktalanndan daha yiiksek olmasina yol agar. Ornegin, fenol ve
toluenin molekiil kLitleleri ayru oldugu halde, fenoliin kaynama noktasi (I82°C) tolu-
enin kaynama noktasmdan (1 10,6°C) 70°C daha yiiksektir.

Fenoller su molekiilleri ile kuvvetli hidrojen baglan yapabilirler ve bu nedenle suda
bir miktar cbziinebilirler. C/izelge 2 1 . 1'de bazi yaygin fenollerin fiziksel ozellikleri ve-
rilmi§tir.

21.4 Fenollerin SentezlerI

2 1 . 4 A Laboratuvar Sentezleri

Fenollerin en onemli laboratuvar sentezi, arendiazonyum tuzlannin hidrolizidir (Altbo-
liirn 20. 8E). Bu yontem oldukca uygundur. Diazolama basamagi ve hidroliz basamagi
icin gerekli kosullar ilimandir. Yani. halkadaki diger gruplar fazla etkilenmez.
Genel Tepkime

Ar— NH;

HONO

*■ Ar— N

Cu,0

" Cu 2 ,H,0

+ Ar— OH

Ozel Ornek

NH,

OH

Bf (l)NaNO,, H,SO^

n-5°c"

(2)Cu.O. Cu :+ . H,0

CH,

2-B romo-4-merJlfenoi

(%80-92)

R

imyasi

Poliketit Antikanser Antibiyotik Biyosentezi

D<

'oksorubisin (adriamisin olarak da bilinir) fenol fonksiyonel gruplan tasiyan, olduk-
9a etkili bir antikanser Uacidir. Bu bilesik, Hodgkin hastahgt ve diger akut losemiiere
karsi oldugu kadar yutnurtalik, raeme, mesane ve akciger tiimorlerini de kapsayan di-
ger pek 50k kanser tiirlerine karsi 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 tiretilir.

O OH °

Doksorubisin (R = CH 2 OH
Donomisin (R = CH,)

Izotoplarla etiketlenmi§ deneyler gostermistir ki, domisin, Streptomyces galilaeus , \&
aklavinon denen tetrasiklik bir baslangic bilesiginden sentezlenmektedir. Aklavinon ise
asetattan sentezlenir. S. galilaeus karbon-13 ve oksijen-18 ile etiketlenmis asetat ice-
ren bir ortamda cogaltilirsa, Ciretilen aklavinon, asagida belirtilen konumlarda izotopik
etiketlere sahiptir. Oksijen atomlarmin, yapirun cevresinde bazi yerlerde karbon atom-
lanni birer atlayarak yerlestiklerine ve asetat birimlerinin bas-kuyruk dtizeninde bag-
landiklanna dikkat ediniz. Bu, tipik bir aromatik poliketit biyosentezidir.

▼ O

T
ONa

H 3 C

izotoplarla etiketlenmi§ asetat

■, • = "C etiketleri

T = 1*0 etiketleri

▼OH VO

▼OH 'OH
Aklavinon

1018

Bu ve diger bilgiler, asagida verilen dogrusal poliketit ara uruniinu olu§turmak iizere,
malonil-koenzim A'dan dokuz C 2 birimi ile propiyonil-koenzim A'dan bir C, biriminin
birle§tigini gostermektedir. Bu birimler, Altboliim 19.4'te ogrendigimiz malonik ester
seiUezinin biyosentetik egdegeri olan a^illeme tepkimeleriyle birbirlerine baglanmi§tir.
Bu tepkimeler, aynca yag asitleri biyosentezinde (Ozel Konu D) gordiigiimiiz acilleme
basamaklarma da benzerler. 01u§an dogrusal poliketitler, molekiil ici aldol katilmalan
ve dehidrasyonlara (Altboliim 17.6) benzeyen enzimatik tepkimeler yardimiyla halka-
lagirlar. Bu basamaklar aklavinonun tetrasiklik 9ekirdegini olusjnirur. Aklavinondaki feno-
lik hidroksil gruplari, aldol kondensasyonu basamaklanndan sonra meydana gelen keton
karbonil gruplannin enolle^meleriyle ortaya fikarlar. Daha sonraki bir ka£ doniiijum
donomisinin olii§umuna yol a^ar.

O^; ,s — Enzim

"S— CoA
Dokuz malonil-CoA
O

H,C\-/ -s— CoA
Bir pnipivonil -CoA

Enzimatik malonik ester
kondensasyunliin

O OH OH
Aktavinon

OCH, O OH O

Dunomisin

HO

NH.

Poliketit bioseritezle olu§an onemli biolojik aktif maddelere pek cok 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 BolLim 21 /Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

£izelge 2 1. 1 Fenullerin Fiziksel Ozellikleri

en

kn

Suda Qozuniirliigii

Adi

Formiilu

PC)

PC)

(g 100 mL- 1 H 2 0)

Fenol

C fi H,OH

43

182

9,3

2-Metilfenol

fj-CH,C 6 H 4 OH

30

191

2,5

3-Metilfenol

m-CH,C 6 H 4 OH

11

201

2,6

4-Me til fenol

pCH 3 C fi H 4 OH

35,5

201

2,3

2-Klorofenol

o-C1C 6 H 4 OH

8

176

2.8

3-Klorofenol

m-ClQH 4 OH

33

214

2,6

4-Klorofenol

p-CIQH + OH

43

220

2,7

2-Nitrofenol

o-0 2 NC s H 4 OH

45

217

0,2

3-Nitrofenol

m-0 2 NC 6 H 4 OH

96

1.4

4-Nitrofenol

/>0 2 NC 6 H 4 OH

114

1,7

2,4-Dinitrofenol

o^nhOVoh

113

0,6

2,4,6,-Trinitrofenol
(pikrik asit)

0,N

OH 122

1.4

2I.4B Endiistriyel Sentezleri

Fenol oldukca onemli bir endiistriyel kimyasaldir; aspirinden cesitli plastiklere kadar
pek 90k ticari uriinun ham maddesidir. DLinyadaki yillik iiretimi 3 milyon tondan faz-
ladir. Fenoliin ticari sentezinde cesitli yontemler kullamlmaktadir.

.

1. Klorobenzenin Hidrolizi (Dow islemi). Bu yontemde klorobenzen 350°C'da (yiik-
sek basinc altinda) sulu sodyum hidroksitle isitihr. Tepkimeden olusan sodyum fe-
noksit asitlendirilir ve fenol elde edilir. Tepkimenin benzin (Altboliim 21.1 IB)
Uzerinden yuriidiigii sanilmaktadir.

-CI . /\ /ONa

+ 2 NaOH — rTT ► \( )\ + N a° + H >0

()\a

OH

+ NaCl

Sodyum Benzensiilfonatin Bazik Eritisi. Fenoliin ilk ticari sentezi 1890'da Al-
manya'da geligtirilrnistir. Bu sentezde sodyum benzenesiilfonat ile sodyum hid-
roksit kans,iminin eriti§i {350°C'da) yapihr. Oilman sodyum fenoksit daha sonra
asitlendirilir ve fenol elde edilir.

21.4 Fenollerin Sentezleri 1021

SO.,Na

2 NaOH 35 ° C »

ONa

+ Na 2 SO, + H,0

Sodiyum
bcnzensiilfonat

Bu yontem laboratuvarda da uygulanabilir ve a§agidaki dmekte gosterildigi gibi
metilfenoliin eldesinde 90k tyi sonuc verir. Ancak, tepkimenin sjddetli kogullarda
ger9ekle§tiri]mesi gerekir ve bu nedenle bu yontem pek 50k fenoliin eldesi icin uy-
gun degildir.

o

SO," Na +
Sodyum
p-tuluensiilfonat

NaOH 1 %72)-KOH I %2S\
3OO-330°C

H»0 + ,

ONa'

OH
4-Metilfenol
(toplam %63-70)

Kiimei! Hidroperoksitlerden. Bu isjem endiistriyel kimyaya en iyi orneklerden
biridir. Nispeten ucuz iki organik bile§igi — benzen ve propen — cok daha degerli
iki bile§ige — fenol ve aseton — donti§turen bir yontemdir. Bu isjemde kullandan
diger tek madde havanin oksijenidir. Diinyada §u an en 50k kullandan fenol elde
etme yontemi budur. Bu sentez, kiimen (izopropilbenzen) olu§turmak uzere. ben-
zenin propen ile Friedel-Crafts alkillenmesi ile ba§lar.

Tepkime j

+ CH, = CHCH,

250 C

H,P() 4

basin?

Sonra kiimen, kiimen hidroperoksite yiikseltgenir:

CH,

Kiimen

CH,

Tepkime 2 C 6 H 5 -CH + 2 95 - |35 ° c ► C 6 H-C-0-OH

CH,

CH,

Kiimen hidroperoksit

Son olarak, kiimen hidroperoksit, %1 0'luk siilfurik asitle efkile§tirildiginde, fenol
ve aseton oki§turan bir hidrolitik cevrilmeye ugrar.

CH 3 CH 3

H,() + \_

Tepkime 3 C 6 H 5 — C — O — O H
CH,

+ CH OH + C=0
50-WC « ' /

CH,

Fenol Aseton

Fenoliin, benzen ve propenden, kiimen hidroperoksit iizerinden sentezindeki her bir
tepkimenin mekanizmasi bazi yorumlar gerektirir. tlk tepkime bildigimiz bir tepkime-

1022 Boliim 2! / Fenoller ve Aril HalojenLirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

dir. Propetiin bir asitle (H,P0 4 ile) tepkimesinden elde edilen izopropil katyonu, benze-
ni tipik bir elektrofilik aromatik yer degistirme lepkimesiyle alkiller:

CH ^OPO,H,

HOPO.H, ^\>^ f, "",1 -HOPO.H,

CH,=CHCH, — ► CH,CHCH, ► |{ + )j *

tkinci tepkime bir radikalik zincir tepkimesidir. Bir radikal baslaticisi kiimenin ben-
zilik hidrojen atomunu cikanr ve bir 3° benzil radikali olusturur. Daha sonra oksijen ile
olan bir zincir tepkimesi ktimen hidroperoksiti verir.
Zincir Ba$lamasi

CH 3 CH

l.Basamak Q&T~ C-^-H + R ► C 6 H 5 — C ■ + R — H

CH, CH,

Zincir Geli$mesi

CH, CH,

2 . Basamak C 6 H — C ■ + ■ O — O ► C 6 H 5 — C — O — O ■

CH, CH,

CH, CH,

J, Basamak C 6 H — C — O — O- + H-^-C— C 6 H, ►

CH, CH,

CH, CH

C 6 H S — C — O— O— H + C 6 H ; — C-

CH, CH,

Tepkime 2, basamak, 3. basamak. 2. basamak, 3. basamak vb. basamaklarla devam eder.
Ucuncii 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 gruplannm bir katyonik merkeze go^me egilimleri metil
gruplanninkinden (bkz. Altboliim 16.12A) 50k daha biiyiiktiir. Asagidaki denklemler
mekanizmanin biitu'n basamaklanni gostermektedir.

CH., CH,

<T ~^ fSA + .. pi + _ H ,0

C 6 Hj— C— O — OH + H— OH 2 ►C 6 H S — C— O— OH, —*■

CH, CH,

H

H— O

CH, (CH,

QH,— C— O+ ► +C — O— C 6 H 5

fenilin birelektron /

«.. 9iftiyle birlikte oksijen j^tj

atom una gagu

21 .5 Asitler Olarak Fenollerin Tepkimeleri 1023

H CFTj CHi H

CH, .. CH,

HV CH,

/
.0=C + HOC 6 H 5

CH 3

Aseton Fenol

Mekanizmamn ikinci ve iiciincu basamaklan ayni zamanda meydana geliyor olabilir,
yani H 2 kaybi ve C 6 H 3 — gocii e§ zamanli olabilir.

21.5 Asitler Olarak Fenollerin TepkImelerI

2I.5A Fenollerin Asitlik Kuvvetleri

Fenoller yapi olarak alkollere benzemesine ragmen, onlardan 90k daha kuvvetli asitler-
dir. Bir 50k alkoliin pK t , degeri 18 dolaylanndadir. Bununla birlikte, fenollerin pA"„ de-
gerleri, Cizelge 21,2'de gordiigiimuz gibi, ll'den daha kticiiktiir.

Gdriinuqte birbirine benzeyen iki bile§igi, sikloheksanol ile fenolii, kar§rias,tiralim:

0~ oh <O~ 0h

Sikloheksanol Fenol

pK a = 18 pK a = 9,89

Fenol, asetik asit {pK i: = 4,75) gibi bir karboksilik asille kiyaslandiginda daha zayif asit
olmasina ragmen sikloheksanolden daha kuvvetli bir asittir (8 p^, birimi kati).

£izelge 21.2 Fenollerin Asitlik Sabitleri

pK a

Adi

(25°C'da, H,0 icerisinde)

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-NitrofenoI

7,17

3-NitrofenoI

8,28

4-NitrofenoI

7,15

2,4-Dinitrofenol

3,96

2.4,6 Trinitrofenol

0,38

(pikrik asit)

l-Naftol

9,31

2-Naftol

9,55

1024 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degistirme

Deneysel ve teorik sonuclar, fenoliin daha kuvvetli asit olmasinin bashca nedeninin,
— OH oksijeninin daha fazla pozilif olmasina yol acan elektrik yiikii dagilimi, dolayi-
siyla protonun daha gevsek tutulmasi oldugunu gostermektedir. Gercekte fenoliin ben-
zen halkasi, sikloheksanoliin sikloheksan halkasiyla kar§ila§tmldiginda, sanki elektron
cekici bir grupmus, gibi davranir.

Fenoldeki hidroksil grubunun baglandigi karbonun sp 1 - melezlestigine, oysa siklo-
heksanoldeki bu karbonun sp } melezle§tigine dikkat edersek bu etkiyi daha iyi anlaya-
biliriz. sp 2 Melezlesmis, karbon atomlari, daha biiyuk s karakterleri nedeniyle, sp 3
melezlesmis, karbon atomlanndan daha elektronegatiftirler (Altboliim 3.7A).

Elektron dagilimini etkileyen diger bir etken, toplam rezonans melezine, 2-4 yapisi
ile gosterilen rezonans yapilannm katkilan olabilir. Bu yapilann, hidroksil grubundan
elektron cekme etkilerine sahip olduklarina ve oksijeni pozitif yaptiklanna dikkat ediniz.

Fenoliin
rezonans
yapilan

Fenoliin sikloheksanola gore daha giiclii bir asit olmasinin diger bir aciklamasi, fe-
noksit iyonunun benzer rezonans yapilan temeline dayandinlabilir. Fenoliin 2-4 yapila-
nndan farkli olarak fenoksit iyonunun rezonans yapilannda bir yiik ayrilmasi olmaz.
Rezonans kuramina gore, boyle yapilar fenoksit iyonunu, 2-4 yapilannm enolii karar-
li kiltnasindan daha fazla kararli kilmalidir. (Kuskusuz, sikloheksanol veya anyonu icin
rezonans yapilan yazmak mumkiin degildir.) Fenoksit iyonunun (eflenik baz) fenolden
(asit) daha kararli olmasi asitlik kuvvetini artiran bir etkendir.

Problem 21.1 >■ Cizelge 21. 2'yi inceledigimizde metilfenollerin (krezoller) fenolun kendisinden da-
ha zayif asit olduklanm goriiriiz.

<^o„ „,c^

OH

Fenol 4-Metilfenol

pK a = 9,89 pK a = 10,17

Bu davram§, elektron veren gruplan ta§iyan fenoller icin ozgiidur. Buna bir acikla-
ma getiriniz.

Problem 21 .2 >• Cizelge 21.2'yi incelersek, benzen halkasina bagh elektron cekici gruplara ( — CI
veya — 2 N) sahip fenollerin fenolun kendisinden daha kuvvetli asit olduklanm go-
riiriiz. Bu durumu indiiktif etkiler ve rezonans yardimiyla aciklayiniz. Cevabiniz,
2,4,6-trinitrofenolii (pikrik asit de denir) son derece asidik (pAT = 0,38), asetik asit-
ten (pK a = 4,75) bile asidik yapan bir etkiyi, nitro gruplarinm btiyiik asit kuvvetlen-
dirme etkisini de ac^klamahdir.

* Bu konuya daha fazla ilgi duyanlann asagidaki makaleleri okumasi onerilir: Siggel, M. R. F.; Thomas, T.
D. /. Am. Chem. Soc. 1986, 108. 4360-4362; ve Siggel, M. R. F.; Streitwieser, A. R.; Thomas, T. D. J. Am.
Chem. Soc. 1988, 110. 8022-8028.

21.6 Fenollerin O — H Grubunun Diger Tepkimeleri 1025

21.5B Fenollerin Alkoller ve Karboksilik Asitlerden
Ayirt Edilmesi ve Ayrilmasi

Fenoller sudan daha asidik olduklanndan, a§agidaki tepkime ttimiiyle tamamlanir ve su-
da foziinebilen sodyum fenoksit meydana gelir.

0^

H,0

OH + NaOH 4- *

0"Na +

Daha kuvvetli asit Daha
pK a — 10 kuvvetli baz

(az cozuniir)

Daha zayif

asit
(co/.ijiiurl

+ HjO

Daha zavif asit
dJTsM

1-Heksanol sudan daha zayif asittir ve bundan dolayi sodyum hidroksitle hemen hemen
hie. tepkime vermez.

CH 3 (CHJ 4 CH,OH + NaOH-«-=^CH,(CH,) 4 CH 1 0-Na + + H,0

Daha zayif asit Daha Daha Daha zayif asit

pK a = 18 kuvvetli baz kuvvetli baz p£ o — 16

(cok az ui/iiiiin i

Alti ve daha fazla karbon atomlu alkoller sulu sodyum hidroksit gozeltisinde coziinmez-
ken fenollerin coziinmesi. bu bile§ikleri bir^ok alkolden aytrt etmemizi ve ayirmamizi
kolayla§tinr. (Bes. ve daha az karbon atomlu alkoller suda tamamen coziiniirler. Hatta
bazilannin ^ozuniirlugu sonsuzdur. Bunlar. fark edilebilir miktarda sodyum alkoksite
donusmedikleri halde sulu sodyum hidroksitte de coziiniirler.)

Fenollerin pek cogu sulu sodyum bikarbonal (NaHC0 3 ) cozeltisinde coziinmez, fa-
kat karboksilik asitler cozuniirler. Bu nedenle, sulu NaHCO, bircok fenoliin karboksil-
li asitlerden ayirt edilmelerine ve aynlmalanna yardimci olur.

ltilesiklerin tamnmasi ve
ayrilmasi kin yaptiginiz
laboratuvar cahsmalari-
nizda muhtemelen fenolun
ihinan asitligini kullana-
caksimz.

Laboratuvarda size 4-metiIf'enol. benzoik asit ve toluen iceren bir kansim veriliyor. <
Genel laboratuvar asitleri, bazlan ve cdzuciilerine sahip oldugunuzu varsaymiz ve
bu kan§imi bile§enlerinin coziinuriiik farklarmi kullanarak nasil ayirabileceginizi
aciklaymiz.

Problem 21.3

21.6 Fenollerin O — H Grubunun

Diger Tepkimelerj

Fenoller karboksilik asit anhidritleri ve asil kloriirlerle tepkimeye girerek esterleri ve-
rifier. Bu tepkimeler alkollerin tepkimelerine gok benzer (Allboliim 18.7).

OH

\RC— /,(>,.

OH-

baz

O

II
RCC1

baz

o

o-

-CR + RCO

O

o-

-cr + cr

1026 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: NUkleofilik Aromatik Yer Degijtirme

2I.6A Williamson Sentezinde Fenoller

Fenoller, Williamson sentezi (Altboliiml 1.15B) ile eterlere doniijturulebilirler. Fenol-
ler alkollerden daha asidik olduklarmdan. sodyum hidroksit (alkolleri alkoksit iyonlan-
na cevirmekte kullamlan bir reaktif olan metalik sodyumdan daha 50k) kullanilarak
sodyum fenoksite d6nii§tiirulebilirler.

Genel Tepkime

ArOH Na0H > AiO" Na +

(X = CI, Br, I,

OSO,OR' ve\u

OSO,R'l"

OCH,CH,

■*■ ArOR + NaX

+ Nal

OCH,

+ NaOSO,OCH 3

Anizol
(metoksibenzen)

21.7 Alkjl Aril Eterlerin Bolunmesj

Dialkil eterlerin asm miktarda derisik HBr ya da HI ile isitildiklannda bolimdiiklerini
veheriki alkil grubunun da alkil halojeniire donustugiinii Altboliim 1 1.16'daogrenmistik,

R— O— R'

der. HX

► R— X + R — X + HX>

Alkil aril eterler HI ve HBr gibi kuvvetli asitlerle tepkimeye girerek bir alkil halo-
jeniir ve bir fenol verirler. Fenoliin oksijen bagi cok guclii oldugundan (bkz, Problem
21.1) ve fenil katyonu kolay olusmadigindan. bu par9alanmadan meydana gelen fenol
daha ileri bir tepkimeye girmez ve dolayisiyla ile bir aril halojeniir olu§maz.

Genel Tepkime

Ar— O— R

der, HX

► Ar— OH + R— X

Ozel Ornek

CH,

-\J^ 0C ^

+ HBr ► C.

RO

^-^

J/*™

+ CH,Br

/7-Metilanizol

4-Metilfenol

Metil bromiir

HBr

1

r

tepkim

i olmaz

21.8 Fenotlerin Benzen Halkasimn Tepkimeleri 1027

21.8 Fenollerjn Benzen Halkasinin Tepkimeleri

Bromlanina Hidroksil grubu elektrofilik yer degigtirmelerde gii9lii bir etkinlejtirici
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 olmadigina dikkat ediniz.
OH OH

+ 3 Br,

H,0

+ 3 HBr

Br

2,4,6-Tribromofenol

(~%100)

Fenoliin monobromlanmasi karbon disulfiir ic,erisinde ve diipk sicakhkta genjekles,-
tirilebilir. Bu ko§ullarda bromun elektrofilligi azahr. Ana iiriin para izomeridir.

OH OH

re
+ Br, - Lk >

- cs,

o

+ HBr

p-Bromofenol
(%80-84)

Nitrolanma Fenol seyreltik nitrik asitle tepkimeye girerek o- ve p-nitrofenoliin bir
kan§immi verir,

OH OH OH

^N0 2

%20 HNO,

25 C

<%30-40)

Bu tepkimede verim nispeten dii§iik (halkanin yiikseltgenmesinden dolayi) olmasina rag-
men, orto ve para izomerleri su buhan damitmasiyla aynlabilir, o-Nitrofenol molekiil
ici hidrojen bagi an yaptigindan (a§agidaki yapiya bakiniz) daha ucucu olan izomerdir.
p-Nitrofenol ise molekuller arasi hidrojen baglannin molekiillerinin arasinda bir birles-
meye yol ac,tigindan daha az u^ucudur. Bundan dolayi o-nitrofenol su buhan ile
damitilarak alinir, p-nitrofenol ise damitma balonunda kahr.

•HO

CM

6: •••HO

OT

\

o-Nitrofenol

(molekiil ici hidrojen bagi

nedeniyle daha ucucu]

p-Nitrofenol

(molekiiler arasi hidrojen bagi

nedeniyle daha az ucucu)

1 028 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

Siilfolanma Fenol deri§ik siilfiirik asitle 25°C'da tepkimeye girerek baslica orto-siil-
folanmis iiriinii; 100°C'da ise ba§lica para-siilfolanmis, urunii verir. Bu tepkime ter-
modinamik kontrollu ve kinetik kontrollti tepkimelere bir diger ornektir (Altbollim
13.10A).

OH

25"C

OH

< *•

6

der.

H,SOj

IOO°C

-«

SO,H

I der. H,S0 4 , 100°C

OH

Kinetik kontrul altinda ana iiiun

Termodinamik kontro] altinda ana iirmi

SOjH

Problem 21.4 >■ (a) Hangi siilfonik asit (onceki tepkimeye bakiniz) daha kararlidir? (b) Hangi siil-
folama \g'm (orto ya da paraj aktifle§me enerjisi daha dii§Qktur?

Kolbe Tepkimesi Fenoksit iyonu, elektrofilik aromatik yer degi§tirme tepkimesini
fenoliin kendisinden bile daha kolay verir. (Nifin?) Fenoksit halkasinin bu yuksek et-
kinligi Kolbe tepkimesi olarak adlandinlan bir tepkimede kullamln\ Kolbe tepkimesin-
de karbon dioksit bir elektrofil olarak davranir.

; Tepkime i^in Bir Mekanizma

" Kolbe Tepkimesi

Na + =0

tautomerlesme

C^ Na +

^«-

> ^U ,r

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 gerceklegtir-
ilir. Burada olusan kararsiz ara iiriin bir proton kaymasi (keto-enol tautomerlesmesi,

2 1 . 9 Claisen ge vrilmesi 1029

Altboliim 13.2'ye bakimz) ile sodyum salisilata donii§iir. Ardindan kan§im asitlendi-
rilginde salisilik asit elde edilir.

Salisilik asitin asetik anhidrit ile tepkimesi, geni§ olciide agri giderici olarak kulla-

mlan aspirini verir.

O

OCCH,

Asetik
anhidrit

Asetilsaliklik asit
(aspirin)

O

II
+ CH,COH

21.9 CLAiSEN ^EVRiLMESi

Alkil fenil eter 200°C'a isitdirsa Claisen cevrilmesi denen molekiil i^i bir tepkime mey-
dana gelir, Cevrilmenin iirunii 6>-allilfenoldur.

OCH,CH=CH,

OH

CH 2 CH=CH 2

Allil fenil eter

0-Allilfenoi

Bu tepkime, alkil fenil eterin karbon- oksijen bagi kinlirken ayni zamanda allil gru-
bunun C3 karbonu ile benzen halkasmin orto konumu arasinda bir bagin olustugu uyum-
lu (es zamanli) bir cevrilme iizerinden yuriir. Bu cevrilmenin iiriinii, Kolbe
tepkimesindeki (Altboliim 21 .8) kararsiz ara inline benzeyen kararsiz bir ara uriindiir ve
bir proton kaymasi (bir keto-enol tautomerlejmesi, bkz Altboliim 17.2) ile o-allilfeno-
le ddnti§iir.

^rCH 2 \

en,

keto-enal
tautpnnerleijmcsi ,

Kararsiz ara Uriin

Allil grubunun, yalnizca, C3'iiniin benzen halkasina baglandigi. C3'te L4 C iceren al-
lil fenil eter ile bir cevrilme gercekle§tirilerek g6sterilmi§tir. Bu tepkimenin uriinlerinin
hepsi halkaya bagh etiketlenmi§ karbon atomuna sahiptir.

H,C.

'jCH 2

Tek iiriin

1030 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degistirme

Problem 21.5 >• Yukanda belirtilen etiketli deneyler, allil fenil eterin once allil katyonu (Altbolum
13.4) ve fenoksit iyonuna ayngtigi ve ardmdan bir Friedel-Crafts alkillemesiyle (Alt-
bolum 15.6) o-allilfenolun olu§tugu do§uncesini ciiriitmektedir. Bu allernatif meka-
nizmanin nasil onemsiz hale gelebilecegini, olti§acak uriinii (ya da urunleri) de
yazarak aciklayimz.

Problem 21.6

> Allil fenil eteri, fenol ve allil bromiirden cikarak, Williamson sentezi (Altbolum
21.6A) ile nasil sentezleyebilecegini gosteriniz.

Allil vinil eterler de tsitildiklartnda bir Claisen cevrilmesi meydana gelir. Ornegin:

Aromatik
get;i§ hali

o

4-Pentenal

Claisen cevrilmesinde gecis hali alti orbital ve alti elektronlu bir halka icerir. Bu al-
ti elektron, geci§ halinin aromatik karakter (Altbolum 14.7) kazanmasim saglar. Bu tip
baska tepkimeler de bilinmektedir ve bu tiir tepkimelere perisiklik tepkiineler denir.

Bir baska benzer perisiklik tepkime a§agida gosterilen Cope ^evrilmesidir.

k^-p-

/ *' * 1

'-O

3,3-Dimetil-
1,5-heksadien

Aromatik
gegis hali

2-Metil-2,6
heptadien

Diels- Alter tepkimesi de (Altbolum 12.1 1) bir perisiklik tepkimedir. Bu tepkime-
nin gecis, hali yine alti orbital ve alti elektron icerir.

Aromatik
gejis hali

Diels-Alter tepkimesinin mekanizmasini ileride, Ozel Konu G'de tartisacagiz.

21.10 KiNONLAR

Hidrokinonun (1,4-benzendiol) yiikseltgenmesi />benzokinon olarak bilinen bir bilesj-
gi verir. Yiikseltgenme isjemi lliman yiikseltgenlerle yapilir. Iliman yukseltgenler hid-
rokinondan bir elektron cifti (2 e) ve iki proton cikanr. (Bu yiikseltgenmeyi bir hidrojen
molekiilii, H:H, cikanlmasi olarak da tammlayabiliriz.)

21.10 Kinonlar 1031

OH
Hidrokinon

-2e~

+2e-

+ 2H +

O

/'-Itl'll/.okillllll

Bu tepkime tersinindir; />benzokinon indirgenlerle kolayca hidrokinona indirgenir.

Dogada bu tip tersinir indirgenme-ytikseltgenme tepkimelerine 90k sik rastlamhr.
Enzim katalizli bu tepkimelerde bir bilegikten digerine bir elektron gifti aktanhr, A§a-
gida verilen bu onemli bile§iklere ubikinonlar denir. (Ubiquitous + kinondan, bu ki-
nonlar biitiin canli hiicrelerin 19 mitokondriyal zarlannda bulunurlar). Ubikinonlara
koenzim Q (CoQ) da denir.

Ubikinonlar izoprenden turemi§ uzun yan zincirler ta§irlar (bkz. Ozel Konu D ve
Altbolilm 23.4). insan ubikinonlannin yan zincirinde on izopren birimi vardir. Yapila-
nnin bu kismi oldukca apolardir ve ubikinonlarin mitokondriyal i§ zardaki yag benzeri
(hidrofobik) iki tabakada c^oziinmelerini saglar. Zar fevresindeki bu coziinme, ubikinon-
larin elektron aktarim zincirinin bir bile^eninden digerine yanal geciglerini kolayla§ti-
nr. Ubikinonlar elektron aktarim zincirinde iki elektron ve iki hidrojen atomu alarak
hidrokinona donii§urler. Bu hidrokinon da iki elektronu zincir icerisinde bir sonraki ah-
ciya ta§ir.

CHjO

CH 5 Y ^ ^T )nB

O CH,

Ubikinonlar (n = 6-10)
(koenzim Q)

OH CH,

Ubikinol (hidrokinon jekli)

Kanin pihtila§ma ozelliklerini duzenleyen ve gidalarla di§ardan ahnmasi gereken K]
vitamini 1,4-naftokinon yapisi icerir.

O
1,4-Naftokinon

/~\ CH, CH,

I I

CH,CH= C(CH-,CH,CH 2 CH) 3 CH 3

K, Vitamini

p-Benzokinon ve 1 ,4-naftokinon Diels-Alder tepkimelerinde dienofiller olarak dav- -<
ramrlar. Ajagidaki tepkimelerden olu§acak iiriinlerin yapilanni yazimz.
fa) p-Benzokinon + butadien

(b) t ,4-Naftokinon + biitadien

(c) p-Benzokinon + 1.3-sik!opentadien

Problem 21,7

1032 Bdliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tiime

Problem 2 1 .8 >■ Agagidaki bile§ik icin miimkiin olabilecek bir sentez tasarlayiniz.

OH

21.1 I ARiL Halojenurler VE NUKLEOFILIK
AROMATiK YER DEGi§TJRME

Basit aril halojenurler, alkil halojenurlerin kolayca niikleofilik yer degi§tirme tepkime-
leri verdigi kosullarda, bu tiir yer degi§tirmelere kar§i nispeten etkin olmayan vinilik ha-
lojeniirlere benzerler. Ornegin. klorobenzen sodyum hidroksitle giinlerce kaynatilsa bile,
tespit edilebilecek kadar fenol (ya da fenoksit iyonu) meydana gelmez*. Benzer olarak,
vinil kloriir de sodyum hidroksit ile yer degigtirme vermez.

h,o _, ., .

NaOH ^ yer degijtirme olmaz

geri sogutucu

altinda

kaynalma

CH, = CHCI + NaOH ► yer degi 5 tirme olmaz

geri .sogutucu

altinda

kaynalma

Etkinlikteki bu azalmayi, bir kac etkene dayandirarak antayabiliriz. Bir aril haloje-
niirun benzen halkasi, bir S N 2 tepkimesinde arka taraftan olacak olan atagi onler,

NU" {( -$) — X ^ lepkime olmaz

Fenil katyonu cok kararsizdir, bu yiizden S N 1 tepkimeleri meydana gelmez. Aril (ve vi-
nilik) halojenurlerin karbon-halojen baglan, alkil, allilik ve benzilik halojeniirlerin bag-
lanndan daha kisa ve daha kuvvetlidir. Karbon-halojen baglarimn kuvvetli olmasi,
bunlarm S N 2 ya da S N 1 mekanizmasi ile kinlmasi icin daha cok enerji gerektigi anla-
mina gelir.

Aril ve vinilik halojeniirlerin karbon-halojen baglannin kisa ve kuvvetli olmasinin
iki nedeni vardir. (1) Her iki halojeniir tipinde de karbon atomu sp 1 melezlesmigtir ve
bundan dolayi, karbon orbitalindeki elektronlar, sp- melezlesmig karbondakine gore, ce-
kirdege daha yakindir. (2) A§agida goriilen tipteki rezonans, karbon-halojen bagini, ona
ikili bag karakteri kazandirarak kuvvetlendirir.

RCH^CHxp-*— ► R— CH— CH=X: +

* Bir yer degi^tirme tepkimesiyle fenolii elde elmek igin yapilan Dow ijleminde (Altboliim 21.4B) yuksek si-
caklik ve basinc gibi $ok ^iddetli kojullar gerekir. Laboratuvarlarda bu ko§ullann saglanmasi pratik degildir.

21.11 Aril Halojeniirler ve Nukleofilik Aromatik Yer Degi^tirme 1033

Biitiin bu soylenenlere ragmen sonraki iki altboltimde, aril halojenmierin , belirli siibs-
titiientler ta§imalan veya tepkimeye girmeleri icin uygun kosullann saglanmasi halinde
niikleofillere kar§i dikkat gekici olqiide etkin olahildiklerini gorecegiz.

21.1 1 A Katilma-Aynlma Yoluyla Nukleofilik Aromatik
Yer degiftirme: S N Ar Mekanizmasi

Halojene bagli aril karbonunu niikleofilik ataga uygun hale getiren bir elektronik etken
oldugunda, aril halojeniirlerin nukleofilik yer degistirme tepkimeleri gerqekle§ir, Halo-
jen atomuna gore orto ya da para konumlannda kuvvetli elektron gekici gruplar ol-
dugunda niikleofilik yer degiftirme meydana gelebilir.

0,N

NO,

NO,

+ OH"

aq. NaHCO,

130

OH

NO,

aq. NaHCO,

4- OH — 1 — -*■

100 c

NO,

H=0"

NO,

OH

NO,

_ aq. NaHCO,

+ 0H M -c "

NO,

NO,

Yukandaki omeklerden de gordiigiimiiz gibi, tepkime kin gerekli sicakhk, orto ya da
para nitro gruplarmin sayisina baglidir. Bu iic bilejiktea, o-nitroklorobenzen icin en yiik-
sek sicaklik (p-nitroklorobenzen 130°C'da tepkime verir); 2.4,6-trinitroklorobenzen icin
ise en diigiik sicaklik gerekir.

Meta-nitro grubu boyle bir etkinle§tinne 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 adlandtnlan, delokalize elektronlara
sahip bir karbanyon olusumunu iceren bir katilma-aynlma mekanizmasidir. Meisenhe-
imer bu karbanyonun dogru yapisini oneren kisidir. Tepkimenin ilk basamagmda, orne-
gin p-nitroklorobenzene hidroksit iyonunun katilmasi bir karbanyon olusturur, daha soma
kioriir iyonunun aynlmasi halkanin aromatikligini koruyarak yer degistirme iirunii ve-
rir. Bu mekanizmaya S N Ar mekanizmasi denir.

1034 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Nukleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

j Tepkime i^in Bir Mekanizma

NO,

S N Ar Mekanizmasi

katilma
yava§

OH

aynlma
hizh

OH" .

+ cr ►

+ HOH

NO,

Karbanyon
(Meisenheimer kompleksi)
Katkida bulunan rezonans
yapilan asagida verilmi§tir.

NO,

NO,

Karbanyon, halojen atomuna gore orto ve para konumlannda bulunan elektron ge-
kici gruplar tarafindan kararli kilirur. A§agidaki Meisenheimer kompleksinin rezonans
yapilanni incelersek, karbanyonun nasil kararli kilindigini gorebiliriz.

HO CI

HO CI

HO CI

En kararli

(Negatif yiikler her iki oksijen

atomu iizerinde)

HO CI

Problem 21.9

1 -Floro-2,4-dinitrobenzen S N Ar mekanizmasi iizerinden nukleofilik yer degi§tirme-
ye karsj olduk^a etkindir, (Bu bilegigin, proteinlerin yapisim belirlemek amaciyla
Sanger yonteminde nasd kullamldigini Altboliim 24.5A'da gorecegiz.) l-Floro-2,4-
dinitrobenzen a§agidaki bilesjklerin her biriyle tepkimeye sokulursa hangi urunler
olu§ur?

(a) CH 3 CH 2 ONa (c) C 6 H 5 NH 2

(b) NH 3 (d) CH,CH 2 SNa

21.1 IB Bir Aynlma-Katilma Mekanizmasi Uzerinden

Yiiriiyen Nukleofilik Aromatik Yer Degi$tirme: Benzin

Her ne kadar klorobenzen ve bromobenzen gibi aril halojeniirler pek 90k ntikleofil ile
normal kos/uilarda tepkime vermezlerse de, 50k giddetli ko§ullar altmda tepkime verir-
ler. Klorobenzen, bir basinc.li tepkime kabi i9erisinde sulu sodyum hidroksit ile 350°C
da lsitilarak fenole doniigtiiriilebilir (Altboliim 21.4).

T5~

imyasi

Bir PCB Turevinin Bakteriyel Dehalojenlenmesi

Xoliklorlanmis. bifeniller (PCB'ler) onceleri elektriWi cihazlarin bazi tiirlerinde, en-
dilstriyel uygulamalarda ve polimerlerde kullamlmis bilegiklerdir. Bunlann kullanimi
ve uretimi, zehir etkisi yapmalarmdan ve beslenme zincirinde birikme egilimlerinden
dolayi, 1979'da yasaklanmi§tir.

4-Klorobenzoik asit, bazi PCB'lerin parfalanma iiriiniidiir. Bazi bakterilerin 4-klo-
robenzoik asitten enzimatik niikleofilik aromatik yer degistirme tepkimesiyle halojen
cikardiklari bilinmektedir, Uriin 4-hidroksibenzoik asittir ve bu enzim katalizli tepki-
menin mekanizmasi a§agidaki gibidir. Tepkime dizisi. koenzim A dan (CoA) tiireyen
4-klorobenzoik asitin tiyoesteri ile basjar.

SCoA

0=C

o=c

Enz

' OF

O^ ^SCoA

O^ .SCoA
C

5 yO (**

X C / V_= 7 H— B
/ \
Enz OH

O

OH

0=C

Enz

Bu enzim katalizli S N Ar mekanizmasinin bazi temel ozellikleri sunlardir: Klorlan-
mis. benzen halkasina atak yapan niikleofil, enzimin karboksilat iyonudur. Karboksilat
iyonunun saldmsi ile olu§an Meisenheimer kompleksinin tiyoester karbonil grubunda-
ki ilave elektron yogunlugu enzimdeki pozitif yuklii gruplar tarafindan kararli kilmir.
Halkanin yeniden aromatiklesmesi ve kloriir iyonunun kaybi ile bozulan Meisenheimer
kompleksi, saldinya ugrayan grubun enzime kavalent bag ile bagli bir ester oldugu bir
ara iirun verir. Bu ester baginin hidrolizi, niikleofilligi enzimin bazik kismi tarafindan
arttinlan su molekiilii yardimiyla gercekles,ir. Bu esterin hidrolizi 4-hidroksibenzoik asi-
ti olus,turur ve bas,ka bir tepkime cevrimini katalizleyecek olan enzimi serbest birakir.

1035

1036

Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degi§tirme

CI ONa OH

350°C .

+ NaOH " — ►

H,0

H,0 +

Fenol

Bromobenzen, 90k kuvvetli bir baz olan NH 2 ile sivi amanyok i^erisinde tepkimeye girer.
Br NH,

K MSH,

-33 C

NH,

+ KBi

Anilin

Bq tepkimeler, benzin (ya da dehidrobenzen) denilen ilging bir ara iiriiniin olu§umu-
nu kapsayan bir ayntma-katilma mekanizmasi iizerinden gerceklegir. Bu mekaniz-
mayi, bromobenzen ve amit iyonunun tepkimesi ile gbsterebiliriz.

Ilk basamak (a§agidaki mekanizmayabakmiz), amit iyonunun, en asidik olduklann-
dan orto protonlarmdan birini kopardigi bir aynlma ile ba§lar. Orto karbonu iizerinde
olu§an negatif yiik, bromun induktif etkisiyle kararli kihnir. Bu aynlma oldukca karar-
siz ve bu yiizden cok etkin olan benzini verir. Benzin daha sonra yakalayabildigi her
hangi bir niikleofille (burada bir amit iyonu) iki basamakli bir katilma iizerinden anili-
ni olu§turur.

Tepkime i 51 n Bir Mekanizma

Benzin Ayrilma-Katilma Mekanizmasi

Aynlma

l-NH,l

■-I--

NH,

Benzin
(veya dehidrobenzen)

NH,

Katilma

0C ~ +: * Hi

Agagida verilen orbital diyagramini incelersek; benzinin yapisi daha anla§ilir hale
gelecektir.

21.11 Aril Halojeniirler ve Niikleofilik Aromatik Yer Degi^tirme 1037

Benzin

Benzindeki fazladan olan bag, halkamn bitisjk karbon atomlarmdaki sp 1 orbitallerinin
ortii§mesiyle olus,ur. Bu sp l orbitallerinin eksenleri halkayla aym diizlemdedir ve aro-
matik sistemin tt orbitallerine diktir. Bu yiizden n orbitalleri ile ortufcmezler, Aroma-
tik sistemi etkilemezler ve onemli sayilabilecek bir rezonans katkilan yoktur. Fazladan
olan bu bag zayiftir. Altigen halka, sp 2 orbitallerini birbirine yaklajtirmak igin biraz bo-
zulsa bile, bu orbitaller arasmdaki ortii§me fazla degildir. Bunun sonucu, benzin olduk-
ca kararsiz ve olduk^a etkindir. C^egitli yontemlerle belirlenip yakalandiysa da (a§agiya
bakiniz) hig bir zaman saf bir madde olarak izole edilememi§tir.

Oyleyse bazi nukleofilik aromatik yer degistirmelerin benzin iizerinden yiirtiyen ay-
nlma-katilma mekanizmasini izlediklerini kanitlayan gbzlemler nelerdir?

Ilk kesin kamt, 1953'te J. D. Roberts (Altboliim 9.9) tarafindan yapilan ve benzin
kimyasinm baslangic noktalanndan biri olan deneydir. Roberts, l4 C ile etiketlenmis, (*C)
bromobenzenin sivi amanyok icerisinde amit iyonu ile etkile§tirildiginde oltis,an anilin-
de, etiketli karbonun 1 ve 2 konumlanna esjt olarak dagildiklanni gostermistir, Bu sonuc,
a§agida verilen ayrtlma-katilma mekanizmasi ile uyum icindedir, fakat dogrudan yer de-
gi§tirme ya da katilma-aynlma mekanizmasi ile biitiinuyle uyumlu degildir. (Nigin?)

NH,

Nil,

Ayrilma

Katilma

(%50)

Bu durum a§agidaki tepkimede daha carpici olarak goriilebilir. Eger orto tiirevi 1,
sodyum amit ile etkile§tirilirse elde edilen tek organik iiriin m-(triflorometil)anilindir.

NH.,

(-NaCll

NH,

m-|TrifIorometil)anilin

Bu sonug da ayrilma-katilma mekanizmasi ile aijiklanabilir. Ilk basamak benzin 2'yi
verir:

CF 3 CF 3

XI

NaNH, f/^ Mi

NH,
~ H (-HC1)

1038 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Nukleofilik Aromatik Yer Degistirme

Daha soma bu benzin, bir amit iyonu katar ve daha az kararli karbanyon, 4, yerine da-
ha kararli karbanyon olan 3'ii olu§turur:

CF,

NH,

Daha az kararli
karbanyon

NH,

+ = NH,

NH,

Daha kararli karbanyon

(Negatif yiik elektronegatif tri flormetil

grubuna daha yakin.)

Karbanyon 3 daha soma, amanyaktan bir proton alir ve m-(triflorometil)anilin verir.

Karbanyon 3 karbanyon 4'ten daha kararhdir, ciinkii negatif yiikii tasiyan karbon
atomu oldukca elektronegatif triflorometil grubuna daha yakindir. Triflorometil grubu
negatif yiikii induktif etkiyle kararli kilar. (Burada rezonans etkisi onemli degildir, cun-
kii elektron ciftini tasiyan sp 2 orbitali aromatik sistemin it orbitalleri ile ortiisemez.)

Benzin ara iirunleri, Diels -Alder tepkimelerinin kullanimlan sayesinde "yakalan-
mi§lardir". Benzin olu§turmanin uygun bir yolu, antranilik asitin (2-aminobenzoik asit)
diazolanmasi ve ardindan CO, ve N 2 'nin cikanlmasidir.

O

O

CT'

O diazolama

2^-^

^N %

N,

Antranilik
asit

Benzin
(yakalandi)

Benzin, bir dien olan furan varligmda olu§tumldugunda, iiriin bir Diels-Alder ka-
tilma tirunudiir.

+ O

Benzin Furan Diels-Alder katilma

(bir aynlma iiriinii

tepkimesi ile elde
edilir)

Konukcu-konuk kimyasinin (bu alan D. Cram, UCLA, tarafindan bulunmus ve Cram
1987'de Nobel Kimya oduliinii paylasmistir) ilginc bir uygulamasinda benzinin kendi-
si, cok diigiik sicakhkta, hemikarserant denilen bir molekiiler kap icerisinde hapsedil-
mi§tir. Bu kosullarla, R. Warmuth ve Cram, hapsedilmis. benzinin, icinde bulundugu
molekiillerle Diels-Alder tepkimesi vermeden once, 'H ve l3 C spektrumlan alinabile-
cek kadar kararli oldugunu bulmusjardir.

21,12 Fenollerin Aril Halojenurlerin Spektroskopik Analizleri 1039

Bir hem ikarse rant kerisinde hapsedilmis
benzinin (yefil) molekiiler grafigi.
Benzinden elde edilen 13 C NMR verileri ve
benzini sentezlemede kullamlan tepkime
beyaz daireier icerisinde goriilmektedir.
(Jan Haller'in goriintiilemesi Ralf
Warmuth'un izniyle basdmistir.)

o-Klorotoluen, Dow islemi kosullannda (yani 350°C'da 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-l,3-dimetilbenzen sivi amonyak igerisinde sodyum amit ile etkilestirildi- ■<
ginde hie bir yer degisnrme meydana gelmez, Bu sonuc aynlma-katilma mekaniz-
malan igin bir kanit olarak yorumlanabilir. Bu yorumu aciklayimz.

Problem 21.10

Problem 21.1 I

21.12 Fenollerin ve Aril Halojenurlerin
Spektroskopik Analizleri

Infrared Spcktrumlari 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 (Altboliim 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-
lekul igi ya da molekiiller amsi olup olmadigma baglidir. Molekiiller arasi hidrojen
baginin derecesi ise fenoliin derisimine baglidir ve O — H sinyalinin konumunu siddet-
le etkiler. Ornegin, fenoliin kendisinde bu sinyalin konumu, saf fenol igin olan 5 2,55
degerinden CC1 4 icerisindeki %1'lik fenol icin olan 5 5.63 degerine kadar degisir. Sa-
lisilaldehit gibi kuvvetli molekiil ici hidrojen bagina sahip fenoller O — H sinyalini 8 0.5
ile S 1,0 arasinda verirler. Bu sinyalin konumu derisimle cok az degi|ir. Bir fenoliin
O — H protonu, degistirilebilen diger protonlarda oldugu gibi (Altboliim 9.9) numune-
ye D 2 ilave edilerek belirlenebilir. O — H protonu doteryumla hizla yer degistirir ve
protonun sinyali kaybolur. Fenollerin ve aril halojenurlerin aromatik protonlan S 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 arasmda goriimirler.

Kiitle Spektrumlan Fenollerin kiitle spektrumlannda rnolekiiler 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 (Altboliim 21.4)
Laboratuvar Sentezi

Diazonyum tuzlan iizerinden.

hono , + Cu 2 o
Ar-NH:-^^Ar-N ; Cu2 . Hi0 > Ar-QH

Kndustriyel Sentezleri
1. Dow i§lemi.

CI

Q-Na+

OH

NaOH, 350 C
yiiksek basing

o ^o

2. Sodyum benzensiilfonatlardan.

SO,Na ONa +

OH

o

NaOH, 35Q C ,

o ^o

3, Kiimen hidroperoksit iizerinden.

OH,PO,, 250°C _
+ CH,=CHCH,-

CH(CH 3 ),

O,, 95-135 C

yiiksek bastnc

HOO— C(CH 3 ) 2

OH

O

H 3 + , H,0
S0-90'C

o

+ CH,CCH,

Fenollerin Tepkimeleri

1. Asitler olarak (Altboliim 2 1.5 A).

OH

ONa

NaOH

Onemli Tepkimelerin Ozeti 1041

2. Williamson sentezi (Altboliim 21.6A).
OH ONa

OCH,R

Q^^O ^,-X , ^j

3. A^illeme (Altbolum 18.7).

KCOCI veya (RCONO „

OH "r

baz

o

i

OCR

4. Elektrofilik aromatik yer degi§tirme (Altboliim 21.8).

Br

3 Br., H 2

OH

Bi

Br,, CS 2

■* .

o

OH

BromEama

NO,

%20 UNO,, 25"C ^ _ „ /YY\

OH ► 0,N —\[))

— OH + U^jV-OH Nitrolama

CO,Na

CO,H

ONa^S-(T>°»^ :

*■ \( )/ 0H Kolbe tepkiraesi

Claisen Cevrilmesi (Altbolum 21,19)

0'

O

200 C ,

Aril Halojeniirlerin Sentezleri

1. Elektrofilik aromatik yer degi§tirmeyle (Altboliim 15.3).

O ^ CO.

1042 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Nukleofilik Aromatik Yer Degistirme

2. Arendiazonyum tuzlan tizerinden (Altboliim 20.8).

(1) HBF 4

NH,

+
N2

V WJ 0-5 °e LX_ /J

(2) IS!

CuCI

CuBr

(I

Br

Ki

Aril halojeniirlerin Tepkimeleri

1. Elektrofilik aromatik yer degi§tirme (Altboliim 15.3-15.7).

X

^ Cr* + x ^Cr x

NO,

SOjH

CHjCOCI ,

A1C1,

COCH,

\

2. Katilma-aynlma yoluyla aromatik yer degistirme (S N Ar iizerinden) (Altboliim
21.11A).

O- Na +

OH

O^e^O ^O

NO,

NO,

NO,

3. Aynlma-katiima yoluyla aromatik yer degi§tirme (benzin iizerinden) (Altboliim
21.11B).

CI

O NaOH, 350°C ^ \f~~~\
yiiksek basing LA^^X,

O- Na+ OH

H,0 +

CI

NH,

O NaNH,. MI, |f\|
-33°C L\

Ek Problemler 1043

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Asitler olarak fenoller Altboliim 21.5

Aril ester ve eterlerin sentezi ve boliinmesi Altholiimler 21.6 ve 21.7

Elektrofilik aromatik yer degislirme Altboliim 21,8

Claisen cevrilmesi Altboliim 21.9

Niikleofilik aromatik yer degi.stirme (S v Ari Altboliim 21.1 1 A

Avnlma-katilma (benzin iizerinden) Altboliim 21.116

21.12 Asag^dakiasit-baztepkimelerininherbirindeneldeedilebilecekuromernelerdir? 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 Agagidaki tepkimeleri tamamlayimz:
(a) Fenol + Br 2 — - — '-*
fb) Fenol + der. H 2 S0 4 - — ►

i(K)°C

(c) Fenol + der, H 2 S0 4 ►

>>o

(d) CH 3 — < f ) >— OH -I- p-toluensiilfonil klortir

OH-

H,0

(e) Fenol + Br 2 ——*

(f> Fenol O

O

r

(g) p-Krezol + Br 2
(h) Fenol + C f H,CC1

H,0

6 s baz

(i) Fenol + lC 6 H 5 C— /,0 baz

(j) Fenol + NaOH ►

(k) (j)"ninuriinu + CH 3 OS0 2 OCH 3 ►

(1) (j) 'nin Uriinii + CH 3 I ►

(m) (j) 'nin urunii + C 6 H 5 CH 2 C1 ►

21.14 Asagidaki bilesik ciftlerindeki her bilesigi digerinden ayirt etmek icin hangi
kimyasal tepkimeleri kullanabileceginizi aciklayiniz.

(a) 4-Klorofenol ve 4-kloro-l-metilbenzen

(b) 4-Metilfenol ve 4-metilbenzoik asit

(c) Fenil vinil eter ve etil fenil eter

* Yildizla i§aretlenmt$ problemler "f ozulmesi daha zor olan problemler"dir.

1044 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojeniirler: Niikleofilik Aromatik Yer Degistirme

(d) 4-Metilfenol ve 2,4,6-trinitrofenol

(e) Etil fenil eter ve 4-etilfenol

21.15 w-Klorotoluen sivi amonyak icerisinde sodyum amit ile etldlestirildiginde iiriin
o-, m-, ve p-toluidindir (yani o-CH 3 C 6 H 4 NH 2 , m-CH 3 C 6 H 4 NH 2 ve p-
CH 3 C 6 H 4 NH 2 ). Her bir iiruniin meydana geligini aciklayan uygun bir meka-
nizma yazmiz.

21.16 Asagidaki 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 cog u kez etkili antioksidanlardir (Problem 21.20 ve Altboliim 10.11'e
bakimz). Qiinkiibunlarradikalleri "hapsederler". Bu tutuklarna, fenoller yiik-
sek etkinlikteki radikallerle tepkimeye girerek diisiik 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, (bj 01u§an radikalin nispeten daha az etkin hale gelmesini
sagiayan rezonans yaptlanni yazmiz,

21.18 Bir tac eterin (Altboliim 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 varhgin-
da muamele etmistir. Elde ettigi iiriin dibenzo-18-crown-6 olarak adlandirdan
bir bilesikti. Bu tac eterin yapisim yazmiz ve akla yatkin bir olusma mekaniz-
masi oneriniz.

21.19 Bir X (C 10 H 14 O) bilefigi sulu sodyum hidroksitle coziiniir, ama sulu sodyum
bikarbonatta coziinmez. Bu bilesik sudaki brom cozeltisi ile tepkimeye girer.
bir dibromotiirevi, C 10 H 12 Br 2 O, verir. X'in IR spektrumu 3000-4000 cm - '
bolgesinde 3250 cm" 1 merkezli genis bir pik, 680-840 cm -1 de siddetli bir pik
verir. X'in'H NMR spektrumunda ise asagidaki pikler goriiliir:

Birli S1.3(9H)

Birli 5 4,9(1H)

goklu 8 7,0 (4H)

X'in yapisi nedrr?

21.20 Antioksidan ve gidalarda koruyucu olarak cok fazla kullanilan BHA (butillen-
mis hidroksianizol) gercekte 2-/er-biitil-4-metoksifeno1 ve 3-fer-biitil-4-metok-
sifenoliin bir kansimidir. BHA, />metoksifenol ve 2-metilpropenden
sentezlenir. (a) Bu sentezin nasil yapildigini gosteriniz. (b) Cok kullanilan di-
ger bh antioksidan ise BHT'dir (btitillenmis hidroksitoluen). BHT, gercekte
2,6-fer-biitil-4-metiIfenol vep-krezol ile 2-metilpropenden cikilarak sentezle-
nir. Burada hangi tepkime kullaniin-?

21.21 2,4-D adli herbisit fenol ve kloroasetik asitten sentezlenebilir. Sentez basa-
maklanm yazmiz.

CI— ^fjVoCH 2 C0 2 H C1CH 2 C0 2 H

CI

2,4-D Kloroasetik

(2,4-diklorofenoksiasetik asit) asit

Ek Problemler 1045

Sekil 2 1 . 1 Z hi le§iginin (Problem 21.22) 300 MHz 'H NMR spektrumu, sinyallerin geni§-
It- 1 Minis §ekilleri kaydinlmi§ olarak ayrica vorilmislir.

21.22

21.23

Z bilegigi (C 5 H 1D 0) karbon tekrakloriirdeki bromuii rengini giderir. Z'nin IR
spektrumunda 3200 - 3600 cm"' bolgesinde yayvan bir pik goriiniir. 300 MHz
'H NMR spektrumu §ekil 21.1'de verilmiftir. Z icin bir yapi oneriniz.
Bir /3-reseptor blokeri olarak bilinen toliprolololiin sentezi 3-metilfenol ve
epiklorohidrin arasindaki bir tepkimeyle ba§lar. Bu sentez a§agida verilmistir.
Ara uriinlerin ve toliprolololiin yapilarim yaziniz.

3-Metilfenol

H,C— CH— CH,C1-

-\/
O

Epiklorohidrin

"CiqH^OiCI

oh

C ln H 12 2

(CH 3 ),CHNB

^ Toliprolol, C 13 H 2l N0 2

21.24

Afagida formiilu verilen 2,2'-dihidroksi-l,r-binaftilin enantiyomerik yapila-
nnin nasi) miimkun oldugunu aciklaymiz.

21.25

Difenil eter (1) elde etmek amaciyla, p-kloronitrobenzen 2,6-di-?<?r-biitil fe-
noksit ile tepkimeye sokuluyor. Ancak elde edilen iiriin 1 degil, bunun bir izo-
meridir ve fenolik hidroksil grubu icermektedir.

#cir 3 ),

C(CH,) 3

01u§an bu bile§ik nedir ve bu bile§igin olu§masini nasil aciklayabilirsiniz?

1046 Boliim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degijtirme

21.26 Fenoliin Dow i§lemi ile iiretiminde bifenil eter (1) ve 4-hidroksibifenil (2)
yan iiriinleri de elde edilmektedir. Bu bile§iklerin olugumunu a9iklayiniz.

o-°-o OO

-OH

1 2

21.27 S N Ar tepkimelerinde aynlan grup genelikle bir halojeniir iyonudur. Aynlan
grubun hidriir oldugu a§agida tepkimenin olujumunu a9iklayiniz.

N0 2 N0 2

K 3 Fe<CN) 6 ,
NO, sonraH.O- \^ ^ N0 ,

OH

21.28 W bile§igi Japon'larm balik yemi olarak kullandiklan bir ge^it deniz kurdun-
dan izole edilmi§ ve kendisiyle temas eden bazi boceklere zehir etkisi goster-
digi g6riilmij§tiir,

MS (m/z): 151 (bagil bollugu 1,09), 149 (Mt, bagil bollugu 1,00), 148

IR (cm- 1 ): 2960, 2850, 2775

'H NMR (5): 2,3 (b, 6H); 2,6 (i, 4H): ve 3,2 (c, 1H)

a C NMR (5): 38 (CH 3 ). 43 (CH 2 ) ve 75 (CH)

W nun yapisi hakkinda daha fazla bilgi edinmek ifin a§agidaki tepkimeler ya-
pilmi§tir:

NaBH 4 C„H<COCl Raney Ni

W *X *Y — «-Z

X bile§igi 2570 cm -1 de yeni bir IR bandi vermektir ve;

'H NMR (5): 1.6 (u, 2H; 2,3(b, 6H); 2,6 (9, 4H) ve 3,2 (9, 1H)

B C NMR (S): 28 (CH 3 ), 38 (CH,) ve 70 (CH)

Y bile§iginin verileri de §unlardir:

IR (cm '): 3050. 2960, 2850, 1700, 1610, 1500, 760, 650

'H NMR (8): 2.3 (b, 6H); 2,9 (i, 4H); 3.0 (9, IB); 7,4 (9. 4H); 7,6 (9, 2H);

0,8 (9, 4H)

"C (S): 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 (Mr), 86. 72

IR (cm 1 ): 2960, 2850, 1385, 1370, 1170

'H NMR (S): 1,0 (i, 6H): 2,3 (b, 6H) ve 3,0 (yedili, 1H)

l! C (5): 21 (CH 3 ), 35 (CH 3 ) ve 55 (CH)

W'nun ve bunun iiriinleri olan X, Y ve Z'nin yapilan nasildir?

*21.29 Fenol, sodyum bor hidriir ile etkile§tirilmesi ve ardindan tepkiineye girmeyen
ajiri 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§ilik, 1,3,5-benzentriol (phloroglucinol) a§agida
ozellikleri belirtilen A bile§igini ytiksek verimle verir.

Ogrenme Grubu Problemleri 1047

MS(m/z): 110

IR (cm"'): 3250 (geni§), 1613, 1485

'H NMR (5, DMSO da): 6,15 (9, 3H); 6.89 (ii, 1H) ve 9,12 (b, 2H)

(a) A'nin yapisi nedir?

(b) Yukandaki tepkime icin bir mekanizma oneriniz. [1,3,5-Benzentriol, basit
fenollerin aksine daha 90k keto tautomerik yapisinda bulunmayi yegler.]

Tiroksin, tiroid bezi tarafindan salgilanan ve metabolik etkinlikleri diizenleyen bir
hormondur. Daha onceki Ogrenme Grubu Problemlerinde (Boliim 15) tiroksinin
kimyasa! sentezini iferen tepkimeleri ele almi§tik, Asagida ise optikce sat' 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 31-33'den
uyarlanmsUr.]

(a) l'den 2'yel'in 2'ye doniisturiilmesindeki tepkimenin tipi nedir? Bu don(i§ii-

miin aynntdi mekanizmasmi yaziniz. 2'deki nitro gruplan nasd or-
taya cikmi§tir?

(b) 2'den 3'e (i) 2'nin 3'e dbnii§mesindeki 1, basamagin aynntdi mekanizmasmi

yaziniz.

(ii) 2'nin 3'e donus.mesindeki 2. basamagin aynntdi mekanizmasi-

m yaziniz.

(iii) 2'nin 3'e dbnii§mesindeki 3. basamagin aynntdi mekanizmasi-

ni yaziniz.

(c) 3'ten 4'e (i) 3'iin 4'e doniismesinde ne tip bir tepkime mekanizmasi izlenir?

(ii) 3'ten 4'e geci§ tepkimesinin aynntdi mekanizasmi yaziniz. Tep-
kimenin igerdigi ara Uriin nedir?

(d) S'ten 6'ya 5'teki metoksi grubunun 6'da 1'enol hidroksiline donugmesinin ay-

rintdi mekanizmasim yaziniz.
0,N

UNO, //

NH, '-*■ HO^

COOH

O

Ogrenme Grubu

Problemleri

CH 3

NHCOCH,
COOEt

ID H, Pd/C

NHCOCH, < = CH,0— <\ />— O-

3 (2) HONO 3 \\ //

COOEt (3) I,.NaI

NHCOCH,
COOEt

7

I HI. CH,C0 2 H

HO A\ t°

NH 2 -i^%HO
COOH

I H

(-)-Tiroksin

1048 Boltim 21 / Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer DeJH§tirme

2. Tirosin fenolik yan zincir ta§iyan bir amino asittir. Tirosinin bitki ve mikroplarda-
ki biyosentezi, korismatin prefenata enzimatik d6nu§umiinu icerir (asagiya baki-
niz). Prefenat daha ileri tepkimeler iizerinden tirosin verir. Bu basamaklar a§agida
goriilmektedir.

C0 2 "

-o 2 cv^ — (

korismat mutaz

cor

HO H

Korismat

NH, +

aminotrunsferaz

«-ketog]utarat glutamat

pTefenat
dehidrojenaz ^^

NADH + CO,

OH
4-Hidroksifenilpiruvat

(a)

(b)

(O

(d)

Korismatin prefenata korismat mutaz ile enzimatik d6nii§[imii hakkinda onemli ara§-
tirmalar ve tartismalar bulunmaktadir. Yukanda enzim katalizli mekanizmaya tarn
uymamakla biilikte, bu boliimde ogrendigimiz hangi laboratuvar tepkimesi, koris-
matin prefenata biyokimyasal donusumiine kar§ilik gelir? Korismatin prefenata do-
nii§tugu boyle bir tepkimede elektronlann hareketlerini gostermek icin okiar
kullaniniz.

Yukanda onerdiginiz tepkime tipi laboratuvar sentezine uygulandigmda, tepkime
genellikle uyumlu sandalye konformasyonu gecis. durumu iizerinden yiiriir. San-
dalyenin be§ atomu karbon, biri oksijendir. Hem cikis, maddesinde, hem de uriin-
de sandalyenin bir bagi kaybolmusUtr. Fakat baglann yeniden dtizenlenmesi
a§amasinda, elektron yogunlugunun sandalye atomlan boyunca aki§i kabaca uyum-
ludur, A^agidaki cikis, maddesini ele alarak. urunun yapisini ve bu tip tepkimeler-
de goriilen sandalye konformasyonu ge?i§ durumunu yazimz.

NAD*'mn nikotinamit halkasmm yapisini yazimz ve NAD*'ya hidriir aktanlmasi
ile perfenatin 4-hidroksifenilpiruvata dekarboksilasyonunu gosteren mekanizmayi
oklar cizerek gosteriniz (bu, prefenat dehidrojenaz mekanizmasmin icerdigi bir i§-
lem tipidir).

Glutamat (glutarik asit) ve a-ketoglutaratin yapilarim bulunuz ve 4-hidroksifenil-
piruvatin tirosine d6nii§iimundeki transaminasyon isjemini goz oniine ahmz. Bu

Ogrennne Grubu Problemleri 1049

transarninasyonda amino grubu kaynagini belirtiniz, (Yani amino grubu "vericisi" hangi-
sidir?). Amino grubunun vericisinden aktanlmasindan sonra hangi fonksiyonel grup ka-
lir? Bu trans aminasyon i9in bir mekanizma oneriniz? Onerdiginiz mekanizmamn
muhtemelen (jesjtli imin ara iiriinlerinin olu§umunu ve hidrolizini kapsayacagma dikkat
ediniz. Benzer tepkimeleri; Altboliim 16.8'de 6grenmi|tik.

1. Asagidaki serilerin her birindeki bilegikleri artan asitliklerine gore siralayimz,
O o

II II II II

(a) CH 3 CH 2 OH CH 3 COH CH 3 OCCH : ,COCH, CH 3 CCH 3

(b)

<O oh O oh <O c = ch o

o

II

C0H

(c) (CH

3) 3 N-(0/

O

-COH (CH 3 ) 3 C

O

-o^-o-

O
COH

O

(d) CH 3 CC1,C0H CH,CH,COH CH,CHC1C0H

O

NH,

2. A§agidaki serilerin her birindeki bile§ikleri artan bazliklarma gore siralayimz.
O

NH,

(a) CH 3 CNH 2 CH 3 CH,NH 2 NH 3

(b) /QVnh, / Vnh 2 ch 3

(c) o 2 nVQVnh 2 ch,-0^)Vnh 2 /QY)_nh,

(d) CH 3 CH 2 CH, CH 3 NHCH 3 CH,OCH 3

A§agidaki her bir bile^igi. 1-biltanolden gikarak ve gerekli diger reaktifleri kulla-
narak sentezleyiniz, Bu problemin onceki kisimlannda yapttginiz basamaklari tek-
rarlamamza gerek yoktur.

(a) Biitil bromiir (c) Pentilamin (e) Pentanoik asit

(b) Biitilamin (d) Butanoik asit (f) Butanoil kloriir

1050

Ikinci Karma Problem Takimi 1051

(g) Biltanamit (i) Propilamin (k) Btitanoik anhidrit

(h) Biitil biitanoasit (j) Biitilbenzen (i) Heksanok asit

4. A§agidaki bile§iklerin her birini benzen, toluen ya da aniiinden £ikarak ve diger
gerekli reaktifleri kullanarak sentezleyiniz.

(a) CR 3 —(Cj)—CH 1 CH=CCH (d) 2 N—(C~J^CH = CKC—(C~j)

o

(e) C h H 5 CH = CCH 3

O^

CO,H

(b) OJ)— CHCH,OCH,CH,

(c) CI

A-D bile§iklerinin stereokimyasal yapilanm yaziniz.

<1)LIA1H 4 ,(2)/H,0

2-Metil-l,3-butadien + dietil fumarat *■ A (C |3 H 20 O 4 )

B (C n H 20 O 4 ) ^* C (C,H 14 Br 2 ) Zn - H ^ » D (C,H 16 )

A vitamininin (Altbbliim 17. 5B) endiistriyel sentezinde anahtar ara iiriin olan Grig-
nard bilesigi asagidaki yolla sentezlenebilir.

O

(2) NH 4 4

(DsiviNH, H,0 +

HC=CLi + CH,=CHCCH 1 f 3 -* A (C.H s O) — ►

2 3 (2) NH, 4 v s s /

CH,

2 CJ-LMgBr

B HOCH,CH=C— C=CH — ' > C (C 6 H fi Mg,Br 2 0)

(a) A ve C bile§iklerinin yapilan nedir?

(b) A'mn B'ye asit katalizli $evrilmesi 90k kolay meydana gelir. Bu olayin ger-
(jeklesmesindeki iki etken nedir?

Vitamin A'nin (bir asetat olarak) endustriyel sentezinde sonraki basamaklar aga-
gidaki gibidir. Problem 6'da elde edilen Grignard bilesigi a§agida gosterilen aide-
hit ile tepkimeye sokulur.

Bu basamaktan, asitlendirdikten sonra bir diol , D, elde edilir. D'nin 0§lii bagirun
Ni 2 B (P-2) katalizorii kullamlarak yapilan se^imli hidrojenlenmesi E'yi (CjqB^jOj)

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 nasildu?

8. Asetonun hidrojen kloriir varliginda asjn fenol ile lsitilmasi "bis fenol A" denilen
bir bilegigin endiistride iiretiminin temelini olusturur. (Bisfenol A epoksi recinele-
rin ve Leksan adi verilen polimerin iiretiminde kullanilir.) Bisfenol A'nin formiilu
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
iiriinlerinin yapilanm yaziniz.

, r , . ( I ) KMn0 4 . OH- isi , , r u Mn , SOCI,
p-Nitrotoluen _ ± *. A (C,H-Nu 4 ) --+.

(2) H,0+
B (C 7 H,C1N0 3 ) HQCH i CH 2 N < c 2H5) 2 tt c (C|3 H ]8 N 2 4 )ikJ^ prokain (C 13 H 20 N,O 2 )

10. Bir yati§tirici-uyku verici olan etinamat a§agidaki gibi sentezlenebilir. Etinamatin
ve A ve B ara iiriinlerinin yapilanm yaziniz.

Sikloheksanon ) H t =CNa.(2)H 3 O % A ^ p) CICOC1,

NJTJ

B (C 9 H n C10 2 )-L^l+ 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-
pilanm yaziniz. (b) Sentezin son basamagi icin uygun bir mekanizma oneriniz.
Benzaldehit <■> ^M gBr , (2) H 3 Q+ ( A ^y^M^

B (C |3 H, jBr) (CH j ) 2 NCH 1 CH,OH > difenh;dramin ( c i7 H 21 NO)

12. A§agidaki ilaclan sentezlemek icin yukanda verilen problemdeki sentezi ne gibi
degi§ikliklere ugratirsiniz?

o

(a) Br^\( )r~ CHOCH,CH-,N(CH 3 ), Broniodifenhidramin (bir antihistamin)

C 6 H 5

,CH 3

(b) (f )^CHOCH-,CH 2 N(CH 3 ), Orfenadrin (bir antispazmotik, Parkinson

N 1 hastaligim kontrol etmekte kullanilir)

C S H 5

13. Burada 2-metil-3-oksosiklopentankarboksilik asitin sentezi verilmi§tir. Her bir ara
iiriiniin yapisini belirtiniz.

CH,(CO,C,H,)„ EtO" CH,=CHCN. EtO"

CH 3 CHC0 2 C 2 H s " — — ^ ► A (C, 2 H M 6 ) " ►

Br

EtOH. HA EtO" (1) OH-,H,0,isi

B (C 13 H 23 N0 6 ) ■ ► C (C l7 H 2g O,) ► D (C 15 H 22 7 ) ^^-^^ *

CO,H

ikincil Karma Problem Takimi 1053

14. A-D bile§iklerinin yapilanni yaziniz. D bile§igi 1720 cm 1 yakininda §iddetli bir

IR sogutma bandi verir ve karbon tetrakloriirdeki brom gozeltisi ile radikal icer-
meyen bir mekanizma iizerinden tepkimeye girer.

o o

O

HCl w CH,CCH,COC : H v _ _ baz

baz

HA. H,0, isj

C (C 12 H I8 3 ) " ► D (C 9 H |4 0)

CH 3 CCH 3 ► A (C 6 H 10 O) —Z '~* [B (C l2 H 20 O 4 )] ~ *

15. Genis, spektrumlu bir antibiyotik olan kloramfenikol 'tin bir sentezi a§agida veril-
mistir. Son basamaktaki hidroliz, amit gmbu yamnda ester bagini secimli olarak
hidrolizler. A-E ara tiriinlerinin yapilan nedir.

Benzaldehit + HOCH 2 CH,N0 2 J22-+. A (C 9 H u N0 4 ) H a- kat v

CNCHCOCl _ _ Tr VT „ asin (CH,CO),0

BCCjHjjNOj)— - p- C(C n H 13 N0 3 J - 1 — - — *- — 2--*

D(C 15 H 17 C1 2 N0 5 ) HN0>H:S04 > E <C 1S H 16 C1 2 N 2 7 > OS ~^° m

OH

°* N \Ov CHCHCH ^ 0H

NHCOCHC1,
Kloramfenikol

16. Sakinlestirici bir ilag olan meprobamat (Equanil ya da Miltown) 2-metilpentanal-
den a§agidaki gibi sentezlenir. Meprobamat ve A-C ara urunlerinin yapilarim ya-
ziniz.

O

CH 3 CH 2 CH,CHCH HCH0 -°% [A (C 7 H 14 0,)] -^* B (C 7 H, 6 0,) ^^>

CH 3

NH

C (C,H I4 C1,0 4 ) 3 -> meprobamat (C 9 H 18 N 2 4 )

17. A-C nin yapilan nedir? C bilesjginden bir bocek kovucu olarak yararlanihr.
Suksinik anhidrit CH - lCH:CH - 0H > A (C 7 H 12 4 )^1+

B (C 7 H li a0 3 ) ( 3^^ c (C n H 21 N0 3 )

18. Fenkamfamin olarak adlandirilan bir merkezi sinir sistemi uyaricisinm sentezi a§a-
gida verilmis.tir. Her bir ara iiriiniin ve fenkamfaminin yapi formulunu yaziniz.

H Pt

1,3-Siklopentadien + (£>C 6 H 5 CH=CHN0 2 *■ A (C 13 H n NO,) — — -

CH,CHO H,.Ni

B (C,,H |7 N 2 ) — *■ [C <C 1; H 19 N)] — ** fenkamfamin (C |5 H,,N)

19. A ve B bile§ikleri nedir? B bilesjgi 1650 -1730 cm -1 bolgesinde §iddetli,
3200-3550 cm _l bolgesinde ise genis. ve §iddetli IR sogurma bandlarma sahiptir.

1-Metilsikloheksen (1) ° S ° 4 > A (C,H u O,) — * B (C 7 H,,0 9 )

(2)NaHSO, CH3CO3H -

1054

tkincil Karma Problem Takimi

20. frans-4-izopropilsikloheksankarboksilatin (yapisi agagida verilmigtir) bir stereose-
gimli sentezini fenolden cikarak gergekle§tiriniz.

(CH 3 ),CH

COCH,

O

H

21. Y (C 6 H, 4 0) bilegigi ba§lica 3334, (geni§), 2963, 1463, 1381 ve 1053 cm-' de be-
lirgin IR sogurma bandlan vermektedir. Y nin geni§ band proton-e§le§mesiz L1 C
NMR spektrumu §ekil 1 'de goriilmektedir. Y icin bir yapi oneriniz.

1

V,C 6 H M

, | ,

| i | i 1 1 | I , 1

1 '

1 i |
CH 3

CH 2

CH 2

CH

TMS

CDC1}

1

,

1 '

1 -

220

200 180

160

140

120 100 80

S c (ppm)

60 40

20

Z, C 8 H 16

I I

I ! i i i

CH 3

CH

CH

CDC1 3

J

^A

I

1

I !

190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

S c (ppm)

§ekil I Y (Problem 21) ve Z (Problem 22) bi!e§iklerinin genig band proton-e§le§mesiz l3 C
NMR spektrumlan. DEPT "C NMR spektrumlarmdan elle edilen bilgiler de aynca pikle-
rin uzerinde verilmistir.

tkincil Karma Problem Takimi 1055

22. Z (C g H 16 ) bile§igi bir stereoizemer ciftinin daha kararh olan uyesidir ve karbon
tetrakloriirdeki brom ^ozeltisi ile bir iyonik mekanizmaya gore tepkimeye giren.
Z'nin ozonlarrmasi tek bir iiriin verir. Z'nin genis band proton-e§Ie§memi§ '-'C NMR
spektrumu Sekil 1 *de verilmi§tir. Z i^in bir yapi oneriniz.

23. A§agidaki perasetik asit iceren tepkimeyi gozoniine ahniz:

B iiriiniin spektral verileri a§agidadir:

MS (m/z): 150 (Mt), 132

IR (cm- 1 ): 3400 (geni§), 750 (690-710 araliginda sogurma yok)

H NMR (5): 6,7-7,0 (c, 4H); 4,2 (c, 1H); 3,9 (i, 2H); 2,9 (i, 2H), 1,8 (1H;

D,0 ile etkile§tirildikten sonra kaybolur)

,3 C NMR (S): 159 (C), 129 (CH), 126 (CH), 124 (C), 120 (CH), 1 14 (CH), 78

(CM), 70 (CH 2 ) ve 35 (CH 2 )

(a) B'nin yapisi nedir?

(b) B'nin olu§umu icin bir mekanizma oneriniz.

cis-Tetrametilsiklobiiten

Ozel Konu

G

Elektrosiklik ve
Siklokatilma
Tepkimeleri

G.I GiRi§

ICimyacilar, tepkimenin bastan sona yuriiyiisuniin, molekiiler orbitallerin belirli simetri
ozellikleri tarafindan kontrol edildigi bir 50k tepkimenin oldugunu bulmuslardir. Bu tep-
kimeler halkah gecis. halleri iizerinden yiiriidiiklerinden bunlara 9ogunluk1a perisiklik
tepkimeler denir. Daha onceki konularda molekiiler orbital teorisini gordiik ve bu teorinin
ozellikle konjuge polierdere (dienler, trienler, vb.) nasil uygulandiklanni ogrendik. Ar-
tik burada, perisiklik tepkimelerin ilging yonlerinin bazilanni inceleme asamasindayiz.
Iki temel tiirii, elektrosiklik tepkimeler ve siklokatilma tepkimelerini. ayrintilanyla in-
celeyecegiz.

G.2 ELEKTROSIKLIK TEPKJMELER

Bir 90k tepkime, burada gosterilene benzer sekilde, bir konjuge polieni bir halkah bile-
§ige doniistiiriir.

□

1,3-Biitadien Siklobiiten

Diger bir 90k tepkimede ise halkah bir bile§igin halkasi agilir ve konjuge polien olu§ur.

Siklobiiten

1,3-Biitadien

Her iki tepkime tiirune de elektrosiklik tepkimeler adi verilir.

Elektrosiklik tepkimelerde cr ve tt baglan biribirlerine doniisiirler. Birinci ornegi-
mizde 1 .3-biitadienin bir 7rbagi, siklobiitende bir a bagina ddniismiistiir. Ikinci omegi-
mizde ise, tersi olmakta, yani siklobiitenin bir a bagi, 1,3-biitadiende bir it bagina
doniismektedir.

Elektrosiklik tepkimelerin kendine ozgii bazi ozellikleri vardir:

1. Baslama igin yalnizca isi ya da tsik gereklidir,

2. Mekanizmalan radikal ya da iyonik ara iiriinleri icermezler.

1056

G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1057

3. Baglar, halkali bir ge^is hali igmen uyumlu tek bir basamakta kinhr ve olu§urlar.

4. Bu tepkimeler oldukga stereoozgudur.

Asagidaki ornekler elektrosiklik tepkimelerin bu son ozelligini gostermektedir.

trans,fran.s-2,4-Heksadien

tran$,cis,trans-2A,6-Qktatr\en

cjs-5,6-Dimetil-l,3-
sikloheksadien

Bu orneklerin her birinde, 9tki§ maddesinin tek bir stereoizomeri, iiraniin tek bir stere-
oizomeri vermektedir. Ornegin, trans, fra«j-3,4-heksadienin uyumlu fotokimyasal hal-
kalasmasi yalnizca m-3,4-dimetilsiklobiiten verir, fra«j-3,4-dimetilsiklobuten vermez.

CH,

hv

X>

CH,
trans,tra ns-2,4-Heksadien

,CH,

""*H

■""CH,
* 3
H

fra«s-3,4-Dimetilsiklobiiten

(olusmaz)

Diger iki uyumlu tepkime de aym stereoozguliikle karakterize edilir.

Burada inceleyecegimiz elektrosiklik tepkimeler ve sonraki altboliimde gorecegimiz
siklokatilma tepkimeleri 1960'a kadar kimyacilar tarafindan 50k az anlasitmi^tir. 1960'tan
sonraki ydlarda bir 90k bilim adami, ozellikle Japonya'dan K. Fukui, Ingiltere'den H.
C. Longuet-Higgins ve A.B.D'den R. B, Woodward ve R. Hoffmann bu tepkimelerin
nasil meydana geldiklerini ve neden oldukca stereoozgii olduklanm anlamamiza yara-
yan temelleri olusturmuslardir.*

Butun bu bilim adamlan molekiiler orbital kuramindan hareket etmislerdir. 1915'te
Woodward ve Hoffman gelis.tirdikleri teoriyi bir kurallar dizisi haline getinnisler, boy-
lece yalnizca bilinen tepkimelerin anla§ilmasim saglamakla kalmayjp heniiz yapilma-
mi§ bir 90k tepkimenin de dogru olarak tasarlanmasmi saglamiglardir.

* Hoffman ve Fukui bu fali^malarindan dolayi 198] 'de Nobel Odiilii alnii§lardir.

1058 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeler

H

"ft I*, ,C-

Woodward-Hoffmann kurallari yalnizca uyumlu tepkimeler i9indir. Uyumlu tepki-
meler bag kinlmasi ve bag olusmasimn ejzamanh oldugu ve bu yiizden hie bir ara iirii-
niin meydana gelmedigi tepkimelerdir. Woodward-Hoffman kurallari §u hipoteze
dayanir: Uyumlu tepkimelerde, tepkimeye girenin molekuler orbitalleri uruntin molekuler
orbitallerine kesintisiz olarak doniisiir. Bununla birlikte, molekuler orbitallerin bu do-
nujiimii gelisjguzel degildir. Molekuler orbitaller simetri ozelliklerine sahiptirler. Bu ne-
denle, reaktantlann molekiiler orbitallerinin iiriinun belirli molekuler orbitallerine
donii§ebilmesi icin bazi sinirlamalar vardir.

Woodward ve Hoffmann 'a gore bir tepkimenin izleyecegi yollardan bazilarmin si-
metri izinli digerlerinin ise simetri yasakh oldugu soylenir. Belirli bir yolun simetri
yasakli olmasi, tepkimenin olmayacagi anlamma gelmez. Simetri yasakh olmasimn an-
lami, basitce, bir tepkime simetri yasakli bir yol iizerinden meydana geliyorsa, uyumlu
tepkimenin 90k yiiksek serbest aktifle§me enerjisine sahip oldugudur. Boyle tepkimel-
er muhtemelen farkli bir yol izleyecektir: simetri izinli baska bir yol iizerinden ya da
uyumlu olmayan bir yol iizerinden gercekle§ecektir.

Elektrosiklik tepkimelerin Woodward-Hoffmann kurallari kullamlarak yapilan tarn
bir analizi, tepkimeye giren maddelerin ve fikan uriinlerin molekuler orbitallerinin hep-
sinin simetri ozelliklerinin ili§kilendirilmesini gerektirir. Boyle bir analiz bizim burada-
ki amacimiz dismdadir. Biz burada, canlandirilmasi kolay ve ayni zamanda pek 50k
durumda dogru olan basitle§tirilmi§ bir yaklagimi ele alacagiz. Elektrosiklik tepkimeler
i^in olan bu basitlestirilmis. yaklasimda dikkatimizi yalnizca konjuge polienin en yiik-
sek dolu molekuler orbitaline (HOMO) odaklayacagiz. Bu yakla§im Fukui tarafindan
geli§tirilen sinir orbital yontemi denen bir yonteme dayanir.

G.2A An ir-Elektron Sistemlerinin Elektrosiklik Tepkimeleri

Bu kisma, a§agida gosterilen d$-3,4-dimetilsiklobQten ve ri£,?rans-2,4-heksadienin bir-
birine isisal donu§umiiniin bir analizi Lie ba§layalim.

>CH,

►
CH,

H
ci"s-3,4-Dimetilsiklobuten cis,ft-ans-2,4-Heksadien

Elektrosiklik tepkimeler tersinirdir, ileri tepkime isin olan yol ile geri tepkime icin

olan yol aynidir, Bu ornekte, a'i',fran.s-2,4-heksadien *■ a's-3,4-dirnetilsiklobuten W-

kala§ma tepkimesini izlersek orbitallere ne oldugunu kolayca gorebiliriz.

Bu halkalas,mada heksadienin bir it bagi, siklobiitenin bir a bagina donu^iir. Acaba
bu 17 bagi hangisidir? Bu d6nii§Um nasil olmu§tur?

2,4-Heksadienin tt molekuler orbitallerini inceleyerek basjayahm: ozellikle, temel

halin HOMO'sunsi (Sekil G.la) bakahm.

H a C

c y (+) ,c incelemekte oldugumuz c;'s,fra?w-2,4-heksadien < * eis-3,4-dimetilsiklobttten

' Wm u h.c (+> H halkala§masi yalnizca isi ister. Bu yiizden, bu tepkimede, 151k sogurulmasini gerektiren

1 1 . _i ■ _ __ ■ " 1 __ 1 i: .. - ... .1 * ^. I ..-. ■.. . , I . % - ;-.— ,-,■■, «.■»■. w-i n 1 i-rt ■-••—■ o t\ il.'1/riti mi -r ■ 1 It t-omol

heksadieninin uyanlmis, haline gerek olmadigi sonucuna vannz. Dikkatimizi <fe — temel
Temel halin en yuksek dolu halin HOMO'su— iizerinde toplarsak, C2 ve CS'teki p orbitallerinin, siklobiitendeki a
molekuler orbitali (HOMO) bagina nasil dbnii§tiigunu gorebiliriz.

G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1059

VI

— V*

-i* 2

(HOMO)

i! y,

Temel
hal
M

P W

ifr

(+)

^

.c (+)

(+) o

/ \

(+)

(+)

p-

H

(+)

y c \

^1

^

(HOMO)

V,

Tl JL

Uyanlmis
hal
(ft)

§ekil G.I 2,4-Heksadienin - molekiil orbitalleri. (a) Temel halin etektron dagihmi. (b) Bi-
rinci uyanlmis halin elektron dagilimi. (Birinci uyanlmis hal, molekiil uygun dalga boyun-
da bir i§ik fotonu sogurdugunda olusur.) 2,4-Heksadieninin orbitallerinin §ekil 13.5'te verilen
1,3-biitadieninkilerine bezedigine dikkat ediniz.

C2 ve C5 arasindaki erbagi/7 orbitallerinin aym yonde donmesiyie (ornekte, her iki-
si de saat yoniinde ya da saat yoniiniin tersi yonde; her iki donme da aym sonucu verir)
olusur. Ikip orbitalinin aym yonde donmesini tammlamak ifin ej yonlu donme (konro-
tatorl) terimi kullamhr.

V,

H,C

\rt/lS *\a^

AX

H

H

U0C (+)

I
H

E§ yonlii donme
(C2 ve C5 arasindaki

etkile^im bag
olu§umuna neden olur)

CH,

(+»

H

1060 Ozel Konu G / ElekS'osiklik ve Siklokatilma Tepkimkeleri

Ayni yonde donme p-orbitallerinin ayni fa: isaretli loblarmi ortiismeye uygun hale
getirir, Ayni zamanda, iki metil grubu da halkarun aym tarafma, yani cis konfigiirasyo-
nuna gelir.*

Metil gruplannin e§ yonlii donmesinden bekledigimiz iiriin ile dogru yapilan deney-
lerden elde edilen iirun uyu§maktadir: [sisal tepkime, c/s-3,4-dimetilsiklobiiten ve cis,
fra/js-2,4-heksadienin birbirine d6nu§iimunii gercekle§tirir.

CH3/ =\ CH,

. 1S1

H,C

cis,ft-an.s-2,4-Heksadien

H E$ yonlii

+~/ donme

H

H

cis-3,4-Dimetilsiklobuten

§imdi birba§ka 2.4-heksadien •< - 3,4-dimetilsiklobiiten d6niis.umunu\ 151k et-

kisiyle olanini, inceleyebiliriz. Bu tepkime a§agida goriilmektedir.

fra»s,&Yms-2,4-Heksadien

H CH, Zit yonlii

^^». donme

CH V

CH,

H

H

eii-3,4-Dimetilsiklobiiten

Bu fotokimyasal tepkime, ci£-3,4-dimetiIsiklobuten ile trans, frans-2,4-heksadieni biri-
birine doniis,tiimr. Bu fotokimyasal donu^iim 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 tepkunede — once i§igin sogurulmasi gerektiginden — heksadienin birinci
uyarilmis haiine bakmaliyiz. ilk uyanlrms, halde $t% en yiiksek dolu molekuler orbital
oldugundan i/f^'i incelemeliyiz.

H

•^s# ~*JF/

H

yt

ILk uyanlmis halin en yiiksek
dolu molekuler orbitali

H,C

H

H a C

H

t/z^'in C2 ve C5'indeki orbitallerin zit yonlii donmesi aym isaretli loblan kar§i kar§iya
getirir ve bu karbonlar arasinda baglayici sigma molekuler orbitali meydana gelir. Ku§-

* E§ yonlii donme zit tarafa dogru (saat ybniinun tersinc ) olsaydi bile ayni faz i§aretli loblar yine ortiifebi-
leceklerdi ve metil gruplan yine cis olacakti.

%

\ aym yonde T ;

(eg yonlii) U

\ donme

i / H 3 C H

(bag olu§umuna yol a^an etiketle§me)

G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1061

kusuz, orbitallerin zit yonlii donmesi metil gruplarini da zit yonde dondiiriir. Deneysel
sonuclar da bu soylediklerimizle uyum icindedir. Bu fotokimyasal tepkime cis-3,4-di-
metilsiklobiiteni ve trans, fra«s-2,4-heksadieni biribirine donii§turiir.

fa

nz C5

H,C ■«& H H

CH S

CH 3/

1/

H

Zit yonlii dbnme

(C2 ve C5 arasinda bag

olu§muna yol acar)

Ca,

H

trans, rrans-2,4-Heksadien

cis-3,4-Dimetilsiklobuten

Yukanda verilen her iki donii§um de cj'j-3,4-dimetilsiklobuten verdigine gore, bu iki
tepkimeyi a§agidaki gibi ozetleyebiliriz:

CH

' e§ vonlii
diinme

cis, ft-arw-2,4-Heksadien

CH,

ci's-3,4-Dimetil-
siklobiiten

zit yonlii
^i\^ cliinme
hv

CH 3
trans, frflns-2,4-Heksadien

Bu iki tepkimenin tamamen zit stereokimya ile olu§tugunu goriiyoruz. Ayrica, birbirine
donii§iirniin stereokimyasimn, tepkimenin i§ik mi yoksa isi mi uygulanarak gercekle§ti-
rildigine bagli oldugunu da goriiyoruz.

Birinci Woodward-Hoffmann kurali a§agidaki gibi ifade edilebilir;

1. 4n it elektronu iceren (burada n = 1,2,3, . . .) lsisal elektrosiklik tepkimeler es,
yonlii donmeyle; fotokimyasal tepkimeler ise zit yonlii donmeyle yiiriir.

Yakanda inceledigimiz her iki tepkime de 4n elektron sistemindedir ve her ikisi de bu
kurala uyar. Woodward ve Hoffmann bu kurali koyduktan sonra ba§ka pek cok An it
elektronlu donu§umleri incelemig ve hepsinin de bu kurala uydugu goriilmu§tiir.

1062 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri

Problem G.I >■ eis, fra«s-2,4-Heksadienin uyumlufotokimyasalhalkala§masindan hangi iiriinubek-
lersiniz?

CH,

cis, fran.s-2,4-Heksadien

Problem G.2 ► (a) A§agidaki lsisal elektrosiklik tepkimede hangi orbitallerin ise kanstigini goste-
riniz.

H 3 C^ jpRj

H,C

H 3 C

«*H 200°C

CH 3

H,C

CH,

(b) Gruplar aym yonde mi yoksa zil yonde mi doner?

Problem G.3 >■ trans, /r«nj-2,4-heksadienin f(i , ,frflnj-2,4-heksadiene stereoozgii doniisiimii icin bir

yontem onerebilir misiniz?

Problem G.4 > Agagidaki 2,4,6,8-dekatetraenler isik ya da isi etkisinde halka kapanmasi ile dime-
tilsiklooktatrienleri verifier. Her bir tepkimeden hangi iiriinii beklersiniz?

Problem G.5 >■ Asagidaki her bir tepkimenin, (I) eg yonlii donme ya da zit yonlii donme ilemiyii-
riidiigunii, (2) lgik etkisinde mi, yoksa isi etkisinde mi meydana geldigini belirtiniz.

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
ediiir:

2. (4n + 2) 77 elektronlu (burada n - 0, 1, 2, . . .) lsisal bir elektrosiklik tepkime
zit yonlii donmeyle, fotokimyasal bir tepkime ise es yonlii donmeyle yiiriir.

Bu kurala gore, (4n + 2) 7r-elektron sistemlerinin lsisal ve fotokimyasal tepkimelerinin
donme yonleri An sistemlerin donme yonlerinin zittidir. Her iki sistemi ^izelge G.l'de-
ki gibi ozetleyebiliriz.

A§agidaki fra«j-5,6-dimetil-l,2-sikloheksadienin ve iki farkli 2,4,6-oktatrienin bir-
birlerine donusiirnleri, 6 7r-elektronlu sistemlerin (4/i +2, burada n = 1) lsisal ve foto-
kimyasal dbniisumlerini gostermektedir.

CH 3

. ISI

trans, cis,cis-2,4,6-
Oktatrien

- CH J hvA,

^/ fraHs-S,6-Dimetil-l,3-

H sikloheksadien

H

'CH,

trans, cis, trans-2,4,6-
Oktatrien

A§agidaki isisal tepkimede metil gTuplari zit yonde db'nmektedir.

trans, cis, cis

(zit yonlii
donme)

CH 3 H

CH,

trans

<pizelge G.I Elektrosiklik Tepkimeler igin Woodward-Hoffmann Kurallan

Elektron
Sayisi

An
An

An + 2
4n + 2

Hareket

Kural

Es yonlii lsisal olarak izinli. fotokimyasal olarak yasaklt

Zit yonlii Fotokimyasal olarak izinli, istsal olarak yasakli

Zit yondlii lsisal olarak izinli, fotokimyasal olarak yasakli

Es yonlii Fotokimyasal olarak izinli, isisal olarak yasakli

1064 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri

§ekil G.2 2,4,6-Oktatrienitt
77 molekuler orbitalleri. Mole-
kiil uygun dalga boynnda isik
sogurdugunda birinci uyaril-
inis hal olusur. (Bu molekuler
orbitaller, burada tarti§ma
kapsami difinda olan islemler
kullanilarak elde edilir.)

CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3

■^0 .^0 .^jF

J

^0

ip* CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3

W J

Kax§it>

baglayici

orbitaller

*J *J

4-\ CH 3 - CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3

HOMO

- CH- CH-

HOMO <!> ~ JL ~ CH 3 -CH- CH- CH- CH- CH- CH- CH 3

(//

v^| 4^P ^ jl

-i& ■ -*ir -ijf

Baglayici
orbitaller

l

Temel
hal

J J I
CH a — CH- CH- CH— CH— CH— CH— CB

■:^0 -«ar jr «yr >^f <^0

JL

Birinci
uyantmi§ hal

Bu fotokimyasal tepkimede gruplar ayni yonde donerler.

H,C

(e§ yonlii
CH 3 donine)

trans, cis, trans

§ekil G.2'deki tt molekuler orbitallerini incelersek, bu tepkimelerin nasd meydana
geldigini anlayabiliriz. Burada dikkatimizi bir kere daha en yiiksek dolu molekuler or-
bitallere fevirmemiz gerekir. 2,4,6-Oktatrienin isisal tepkimesinde, molekiil temel hal-
de tepkimeye girdiginden en yiiksek dolu orbital ^'tiir.

G.2 Elektrosiklik Tepkimeler 1065

H a C

H

\/

H

H

H

H,C

H

trans, cis, ds-2,4,6-Oktatrien *F 3 orbitali

i/fj'iin C2 ve C7'deki orbitallerinin zit yonlii donmesinin karbonlar arasinda bagla-
yici sigma molekiiler orbitallerinin olu§masmi sagladigini a§agidaki §ekilden gdrebili-
riz. Bli orbitallerin zit yonlii donmesi, kuskusuz, C2 ve C7'ye bagli gruplarin da zit yonde

donmesini gerektirir. trans, cis, cis-2A,6-okmr\sn *- trans-5,6-d\met\\-\ ,2-sik\o-

heksadien lsisal tepkimesinde bu gruplarin zit yonde dondiigiinii gozleriz.

Temel

halin

HOMO'su

Zit yonlii donme
baglanmaya yol ajar u

trans, cis, cis

trans

trans , cis ,trans-2,4,6-Qkv&trien ■

/r«/L?-5,6-dimetil-l,3-sikloheksadienin fotokim-

yasal tepkimesini ele aldigimtzda, dikkatimizi tfrf a odakiamahyiz. Bu fotokimyasal tep-
kimede lgik, elektronun i// 3 'ten i/^f'a aktarilmasina neden olur ve bu yiizden i/»f HOMO
haline gelir. Ayrtca C2 ve C7'deki orbitallerin, ki bunlar a bagi olu§turacak orbital-
lerdir, simetrilerini inceleriz. Ajagida gosterilen donii.jumde, orbitallerin esyonlii don-
mesi ayni is,aretli loblarinortiisjnesine imkan verir. Boylece, bir fotokimyasal tepkimede
gozledigimiz gruplarin ayni yonde donmesinin nedenini anlayabiliriz.

Birinci
uyarclmis
halin
HOMO'su

hv

CH<

E§ yonlii donme
baglanmaya yol afar

trans, cis, frwK-2,4,6-Oktatrienin V^u

trans

1066 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri

Problem G.6 >• Asagidaki elektrosiklik tepkimelerin her birinden beklediginiz uriiniin stereokimya-
sim belirtiniz.

JCH,

H *=*

H
CH 3

CH,

Problem G.7

^" fran.s-5,6-Dimetil-l,3-sik]oheksadiem c/s-5,6-dimetil-l,3-sikloheksadiene doniis,-
tiirmek iqm stereoozgii bir yontem onerebilir misiniz?

Problem G.8 >

A bilesigi isitildiginda tepkime kan§imindan B bilesjgi izole edilebilir. Burada ardar-
da iki elektrosiklik tepkime meydana gelir; birincisi bir 4 Tr-elektron sistemi, ikin-
ci ise bir 6 ir-elektron sistemi i9erir. Her iki elektrosiklik tepkimeyi gosteriniz ve
ara uriinun yapismi yazirnz.

G,3 Siklokatilma Tepkimelerj

Aiken ve polienlerin, iki molektiliin biribirine katilarak halkali uriinler verdigi pek cok
tepkimesi vardir. Bu tepkimelere siklokatilma tepkimeleri denir.

Aiken Aiken

Dien

Aiken
(dienofll)

D

[2 + 2] siklokatilmasi

Siklobiitan

[4 + 2] siklokatilmasi

Sikloheksen

(katilma urn mi >

Kimyacilar siklokatilma tepkimelerini her bir bile^ende ije kari^an k elektronlarim
sayarak siniflandinrlar. tki alkenin bir siklobiitan verdigi tepkime [2 + 2] siklokatilma
tepkimesi, bir dien iie bir alkenin bir sikloheksen olu§turdugu tepkime [4 + 2] sikloka-
tilma tepkimesi olarak adlandinlir. [4 + 2] siklokatilma, Altboliim 13.11'de ogrendigi-
miz Diels- Alder tepkimesi oldugundan, bize yabanci degildir.

Siklokatilma tepkimeleri, a§agidaki ozellikleri bakimindan elektrosiklik tepkimele-
re benzerler:

1. Sigma ve pi baglari birbirine donusiirler.

2. Siklokatilma tepkimeleri, basjama icin yalmzca isi veya is,ik gerektirir.

3. Uyumlu siklokatilmalarm mekanizmalan radikaller ve iyonik ara uriinler icermez.

G.3 Siklokatilma Tepkimeleri 1067

4, BagJar, halkali bir gecis hali iceren uyumlu tek bir basamakta olusur ve kinlir.

5. Siklokatilma tepkimeleri oldukca stereoozgiidur.

Umabilecegimiz gibi, uyumlu siklokatilma tepkimeleri bir baska onemli yonden de
elektrosiklik tepkimelere benzerler: Etkilesra molekiiler orbitallerin simetri elemanlan,
onlann stereokimyasim aciklamamiza imkan verir. Etkilesen molekiiler orbitallerin si-
metri elemanlan, aynca, siklokatilma tepkimeleri hakkinda yaptigimiz diger iki gozle-
mi de aciklamamizi saglar:

1. Fotokimyasal [2 + 2] siklokatilma tepkimeleri kolayca gercekle§irken isisal [2 +
2] siklokatilma tepkimeleri ancak siddetli kosullarda meydana gelir. Isisal [2 + 2]
siklokatilmalan uyumlu bir isjem iizerinden degil radikalik (ya da iyonik) mekanizma-
lar iizerinden yiirtirler,

2. Isisal [4 + 2] siklokatilma tepkimeleri kolay, fotokimyasal [4 + 2] siklokatilma
tepkimeleri ise zor gerceklesir.

G.3A [2 + 2] Siklokatilmalan

Incelememize, iki eten molekuliinUn [2 + 21 siklokatilmasimn bir siklobiitan molekiilii
verdigi tepkimeyle ba^layahm.

CH*, H-.C CH2

CH, H 2 C— CH,

Bu tepkimede iki it bagimn iki ubagina d6nu§tiigiinii gormekteyiz. Acaba bu donii§um
nasil gerceklesjr? Bu soruyu cevaplamamn bir yolu, tepkimeye girenlerin sinir orbital-
lerini incelemektir. Sinir orbitalleri, tepkimeye girenlerden birinin HOMO'su, digerinin
LUMO'sudur.

iki eten molekuliiniin bir siklobiitan molekiiliine uyumlu isisal donusiimiiniin olasi-
hklanni incelersek sinir orbital etkile§imlerinin nasil rol oynadiklanni gorebiliriz.

Isisal tepkimelerde molekuller temel halde tepkimeye girerler. Etenin temel hal or-
bital diyagrami asagidaki gibidir.

^

CH 2 -CH 2 W . LUM ^StSr"

Etenin temel hali

Temel haldeki etenin HOMO'su 77orbitalidir. Bu orbital iki elektron icerdigin-
den diger eten molekiiliinun bos molekiiler orbitali ile etkilesir. Temel haldeki etenin
LUMO'su, kuskusuz, 77*'dir.

1068 Ozel Konu G / Elekrrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri

Simetri yasakh

Kar^itbaglayici
etkilesim

it t *- x li*

^J CH 2 "^^J CH 2

^CH 2 "K -«-- CH 2 ^

Bir eten Baska bir eten

molekultinun molekuluniin

HOMO'su LUMO'su

Yukandaki diyagramda goruldiigii iizere, bir eten molekiiliiniin it orbitali, diger bir
eten molekiilunun K* orbitali ile, her iki karbon arasinda da bag olu^turacak §ekilde br-
tiijemez. Cunkii iistteki karbon atomlarinin orbitalleri zit i§aretlidir. Bu tepkimenin si-
metri yasakh oldugu soylenir. Bunun anlami nedir? Bunun anlami, etenin isisal (veya
temel halde) uyumlu siklokatilma veremeyecegidir, Bu sonuc deneysel olarak da bulu-
nabilir; etenin isisal siklokatilmasi, oldugunda, uyumlu degildir ve radikal mekanizma-
lan iizerinden yliriir.

Diger olasilik — fotokimyasal [2 + 2] siklokatilmasi — hakkinda ne diyebiliriz? Bir
eten molekiilii uygun dalga boyunda bir lsjk fotonu sogurursa bir elektronu -n-'den 7r*'a
atlar. Bu uyanlmis eten molekuluniin HOMO'su 77*'dir. A§agidaki diyagram, uyanlmis.
haldeki bir eten molekuluniin HOMO'su ile temel haldeki bir eten molekiilunun LU-
MO'su arasindaki etkilesjneyi gostermektedir.

Bagiayici
etkilesim

Oetkile§im
CH 2 I--*- +- CH a |

Simetri izinli

J--J

Bagiayici

Uyanlmi ? etifcile ? im Temel haldeki

haldeki bir eten bir eten

molekuluniin molekuhin

HOMO'su LUMO'si

Burada her iki CH 2 grubu arasinda baglanma miimkiindiir. Ctinkii orbitallerin ayni
i§aretli loblan kar§i kar§iya gelmektedir. Aynca tarn iliskilendirme diyagramlan da fo-
tokimyasal tepkimenin simetri izinli oldugunu ve uyumlu bir mekanizma iizerinden ko-
layca yurumesi gerektigini gostermektedir. Zaten deneysel olarak gozledigimiz de budur:
Eten: fotokimyasal siklokatilma tepkimesini kolayca verir.

Etenin [2 + 2] siklokatilmasi icin verdigimiz analiz biitiin alkenlerin [2 + 2] siklo-
katilmalan icin de yapilabilir. Cunkii butiin alkenlerin de tt ve tt* orbitallerinin simet-
ri elemanlari eteninkilerle aymdir.

Problem G.9 >■ A§agidaki uyumlu siklokatilma tepkimelerinden hangi iirunlerin olusmasini bekler-
siniz? (Stereokimyasal formullerini de yaziniz.)

(a) 2 d.s-2-Buten *■

hv

(b) 2 ?ra«i-2-Biiten ►■

Asagidaki tepkimede ne oldugunu gbsteriniz.

G.3 Siklokatilma Tepkimeleri 1069
•< Problem G.IO

hv ,

G.3B [4 + 2] Siklokatilmalan

Uyumlu [4 + 2] siklokatilmalan — Diels-Alder tepkimeleri — isisal tepkimeleriHr. Orbi-
tal etkilesimlerinin goz onune alinmasi bu olayin iyice anlasdmasina imkan verir. Bu-
nu gormek icin, §ekil 6.3'te gosterilen diyagrami ele alalim.

HOMO

(dien)

LUMO

it*
(dienofil)

c a

c c

c c

LUMO

*3

(dien)

HOMO

71

(dienofil)

Seldl 6.3 Isisal [4 + 2] sikloka-
tilmasi icjn iki simetri izinli et-
kilesim. (a) Dienin HOMO'su ile
dienofilin LUMO'su arasindaki
baglayici etkilesim. (b) Dienin
LUMO'su ile dienofilin HO-
MO'su arasindaki baglayici et-
kilesim.

Baglayici etkilesim
(simetri izinli)

M

Baglayici etkilesim
(simetri izinli)

(b)

§ekil G.3'te goriilen orbital brtiismesinin her iki §ekli de baglayici etkile§imlere ne-
den olur ve bu ikisinde de tepkimeye girenler temel haldedir. Dienin temel halinde iki
elektron i/r 2 'dedir (HOMO'sunda). §ekil G.Ba'da goriilen ortusme bu iki elektronun di-
enofilin LUMO'suna (#*'&) kaymasina izin verir. §ekil G.3//deki ortusme ise her iki
elektronun, dienofilin HOMO'sundan {if} dienin LUMO'suna ($%) akmasini 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-

Dienin

kon figii rasyonunun

korunmasi

1070 Ozel Konu G / Elektrosiklik ve Siklokalilma Tepkimeleri

Problem G.I I >■ A§agidaki tepkimelerden hangi iiriinlerin olu§masim beklersiniz?

H NC X /*

" H + / C_C X

NC CN

CH 3

► ?

Ozel Konu

H

£evremizdeki
Organik Halojenurler ve
Organometalik Bilefikler

DDT.

h.i bocek oudurucu (insektisit)
OrganIk Halojenurler

Bocek oldiirme ozelligi ta§iyan DDT'nin I942'de ke§finden beri, boceklerle miicadele
amaciyla yeryiizune a§in miktarda klorlanmi§ hidrokarbon serpilmi§tir. Bli islem baslan-
gicta, ozellikle sitma ve tifiis hastahklanni ta^iyan boceklerin yer yiiziinde azalmasina
neden olmu§tur. Fakat, zamanla, klorlu hidrokarbonlann bu kadar yogun kullanilmasi-
nin korkunf derecede zararh yan etkileri oldugunu anlamaya ba§iadik. Klorlu hidrokar-
bonlar genelde olduk9a kararh bile§iklerdir ve cevrede dogal yollarla parcalanmalan cok
yava§tir. Bu nedenle, kloroorganik bocek olduriiculer dogada yillarca degi§meden ka-
lrrlar. Boyle kararh bocek zehirlerine "sert" bocek zehirleri denir.

Klorohidrokarbonlar yagda ^oziinen bile§iklerdir ve pek cok hayvamn yag dokula-
nnda birikebilirler. Gida zinciri, planktondan kii^iik bahga, oradan biiyiik bahga ve ku§-
lara, oradan da insanlar dahil. geli§mi§ hayvanlara kadar gittiginden, her basamakta
kloroorganik bile§iklermin dogadaki deri§imi artma egilimindedir.

Bir klorohidrokarbon olan DDT, ucuz gikig maddeleri, klorobenzen ve trikloroase-
taldehitten sentezlenir Tepkime asit katalizlidir.

O

2 a \j} + hccci ' w* ci ^O K( [ h ^O^ ci

GG3j
DDT

[l,U-trikloro-2,2-
bis(p-klorofenil)etan]

DDT'nin dogadaki ba§lica bozunma LirLinQ DDE'dir.

"tl r JQT

CI

CI

DDE

[l,l-dikloro-2,2-

bis(p-klorofenil)eten]

1071

1072 Ozel Konu H / Cevremizdeki Organik Halojeniirler ve Organometalik Bile§ikler

Tahminlere gore diinya ekosistemine yaklafik 0,5 milyon ton DDT serpilmigtir.
DDT'nin bozunmasindan olu§an DDE'nin, pek 50k ku§un yumurta kabugunun
olugumunu etkiledigi belirtilmektedir. DDE. yumurta kabugunun oIu§umundakullamlan
kalsiyumun saglanmasim kontrol eden karbonik anhidraz enzimini inhibe eder. (Karbonik
anhidrazm diger onemli bir rolii icin Bottim 3 giri§ine bakmiz.) Sonu? olarak, yumurta
kabugu 90k kolay kmlir ve kulugka sonuna kadar dayanamaz. 1 940'h yillann sonlarinda
kartal, dogan, §ahin nufusunda korkunc bir azalma g6rulmu§tur. DDT'nin bunun ba§hca
sorumlusu oldugu hakkmda §iiphe azdir.

DDE insanlarin yag dokulannda da birikir. insanlar orta diizeyde DDE'yi ktsa siire
ifin tolere ederlerse de uzun siirede ne olacagi kesin degildir.

Diger sert bocek oldiiriiciiler aldrin, dieldrin ve kiordandir. Aldrin, heksaklorosiklo-
pentadien ve norbornadienin Diels-AIder tepkimesi ile iiretilir.

CI

Heksakloro-
siklopentadien

Norbornadien

Aldrin

Klordan, heksaklorosiklopentadien ve siklopentadienin Diels-AIder katilma uriinunde-
ki siibstitiient ta§imayan ikili bagina klor katilarak elde edilir. Dieldrin ise aldrindeki
ikili bagi epoksite donii§turerek yapilabilir, (Bu tepkime dogada da meydana gelir,)

c >

xCl

1

^Cl

\ C1

CI

i

Cl,

cr

• Cl

4

1

Klordan

Aldrin

Dieldrin

1970'lerde Cevre Koruma Kurulu (EPA), insan saghgina bilinen ve ku§kulanilan zarar-
lan nedeniyle DDT, aldrin, dieldrin ve klordan kullanimini yasaklami§tir. Biirtin bu bi-
le§iklerin kansere neden oldugu samlmaktadir.

H.2 Herbisitler Olarak Organik Halojenurler 1073

DDT'nin klorobenzen ve trikloroasetaldehitten siilfiirik asitli ortamda sentezi iki ■< Problem H.I

elektrofilik aromatik yer degistirme tepkimesi icerir. Birinci elektrofilik yer degi§-
tirme lepkimesinde elektrofil, protonlanmi§ triklorosetaldehittir. Ikincisinde ise elekt-
rofil bir karbokatyondur. DDT'nin olu§um mekanizmasmi yaziniz.

DDT'in DDE'ye d0nu5i.imi.inde icerilen tepkime ttirii nedir?

< Problem H.2

Mireks, kepon ve lindan, kullamrni yasaklanmis, sert bocek bldiiriiciilerdir.
ci ci

Mireks

Kepon

Lindan

H.2 HERBisiTLER Olarak Organik Halojenurler

Diger klorlanmi§ organik bile§ikler yabani ot miicadelesinde genis, olarak kullamlnns-
lardtr. Asagida verilen 2,4-D ve 2,4.5-T bunlara iki brnektir.

OCH,CO,H

CI

2,4-D

(2,4-diklorofenoksi-

asetik asit)

CI
CI— (f j\— OCH 2 CO,H

CI

2,4,5-T

(2,4,5-triklorofenoksi-

asetik asit)

Bu iki bilesik Vietnam Sava§fnda Hindicini'nin balta girmemis. oranlarmda yaprak
dokiicii olarak cok miktarda kullanilmi§tir. 2,4,5-T*nin bazi orneklerinin bir teratbjen
(bir doliit bozucu madde) oldugu gbriilmii§tur. Bu teratbjenik etki ticari 2,4,5-T icerisinde
safsizlLk olarak bulunan 2,3,7, 8-tetraklorodibenzodioksin bile§iginden kaynaklanmak-
tadir.Aynca, 2, 3, 7, 8-tetraklorodibenzodioksin 50k zehirlidir, ornegin, siyanur iyonun-
dan, strikninden ve sinir gazlanndan bile daha zehirlidir.

Ck ^x ^(K /\ XI

roc

01 iq

C1 v -^ C1

2,3,7,8-Tetraklorodibenzodioksin
(TCDD'de denir)

Bu dioksin oldukca da kararhdir; fevrede bozunmadan kabr ve yagda ^bziinme ozel-
liginden dolayi besin zincirine katilabilir. Oldiirucii miktann altindaki miktarlarla abn-
digmda klorakne denilen cildi cirkinle§tiren bir hastaliga yol acar.

1976 Temmuzunda italya'nm Seveso kentindeki bir kimyasal fabrikada meydana ge-
len bir patlama sonucu, atmosfere yakiasik 10-60 kg arasinda dioksin kacmt§tir. Fabri-

1074 Ozel Konu H / Cevremizdeki Organik Halojeniirler ve Organometaiik Bilesjkler

ka asagidaki yontemi kullanarak 2,4,5-triklorofenol (2,4,5-T iiretiminde kullanihr) iiret-
mek icin anlasma yapmigti.

NaOH, CHjOH
!60°C

ONa

H,0*

Sodyum 2,4,5-
triklorofenoksit

2,4,5-
Triklorofenol

CI

1,2,4,5-
Tetrakloroben/en

Birinci tepkimede sicaklik 50k dikkatli kontrol edilmelidir, yoksa, tepkime kan§i-

minda dioksin olu§ur:

CK ZX ^O NaO./\/Cl CI^^^/O^^^.Cl

ci

, /\ .CI NaO. /\.C1
^"^ ONa CI ^^ CI

CI

CI

italyan fabrikasmda sicakligin kontrolden giktigi, bunun da basincin artmasma yol
actigi anla§ilmaktadir. Bunun sonucu olarak basin9 vanasi agilmis. ve atmosfere triklo-
rofenil ve dioksin bulutu yayilmistir. Pek cok yabani ve evcil hayvan olmiig, pek cok
insan, ozellikle cocuklar agir deri hastaliklarina yakalanmisUr.

problem H.3 >■ (a) Orto ve para klor atomlarmm, katilma-aynlma yoluyla meydana gelen nukle-
ofilik yer degistirme tepkimesi icin yeterli elektron gekme giiciine sahip oiduklanni
ve aromatik halkayi yeteri kadar etkinlestirdiklerini varsayarak, 1, 2,4,5 -tetrakloro-
benzenin sodyum 2,4,5-triklorofenoksile donii§mesi icin uygun bir mekanizma ta-
sarlayiniz. (b) Ayni is,lemi 2,4,5-triklorofenoksitin Altboliim H.2'deki dioksine
doniigiimii icin de yapiniz.

Problem H.4 > 2,4,5-T, sodyum 2,4,5-triklorofenoksitin sodyum kloroasetat (ClCH 2 COONa) ile
etkilestirilmesiyle elde edilir. (Bu i§lemde once 2,4,5-T'nin sodyum tuzu olujur 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 yazimz.

H.3 MIkrop Oldurucu Maddeler (GERMisiTLER)

2,4,5-Triklorofenol, heksaklorofen iiretimi icin de kullanihr. Heksaklorofen bir mikrop
oldurucu maddedir ve sabunlarda, sampuanlarda, deodorantlarda, agiz yikama sularmda,
tra§ losyonlannda ve diger pek 90k iirunde yaygin olarak kullanilmaktadir.

OH OH

XI

CH, ■

o

CI CI

CI CI

Heksaklorofen

Heksaklorofen deriden degigiklige ugramadan sogurulur ve deney hayvanlan ile yapi-
lan denemeler onun beyin hasanna yol agtigiru gostermektedir. Heksaklorofenin temiz-

H.6 Organometalik Bile§ikler 1075

lik madelerinde ve kozmetiklerde kuUanuni 1972 'den sonra ABD'de Gida ve tla5 Yo-
netimi tarafmdan yasaklanmishr.

H.4 POLiKORLANMI? BIFENILLER, (PCB'LER)

Poliklorlanmi§ bifenil kansimi 1929'dan sonra iiretilmi§ ve ticari olarak kullandmi§tir.
Bu kansimiarda, numaralanmis konumlarin (a§agidaki yapiya bakiniz) herhangi birile-
rinde klor atomlan i?eren bifeniller bulunabilir. Boylece toplam 210 bi1e§ik miimkiin-
diir, Tipik bir ticari kansimda 50 kadar farkli PCB bulunabilir. Kansjmlar genellikle
klor iceriklerine gore siniflandmlirlar. Bir^ok endiistriyel kan§im %40-60 klor igerir.

6 6'
Bifenil

Poliklorlanmis bifeniller 50k cesitli kullanim alanlarina sahiptirler. Kapasitorlerde,
termostatlarda ve hidrolik sistemlerde isi degi§tirici maddeler olarak; polistiren kahve
kaplannda, dondurulmus yiyecek 9antalannda, ekmek posetlerinde, emziklerde plastik-
lestirici olarak kullanilmislardir. Bunlar aynca, matbaa miirekkeplerinde, karbonsuz kar-
bon kagitlarmda ve mum olarak, metal dokiimii icin yapilan kaliplarda da
kullanilmislardir. 1929 ile 1972 yillari arasinda yaklasik 500.000 ton PCB uretilmigtir.

Cevreye yayilmasi asla istenmemekle birlikte, PCB'ler, belki de diger herhangi bir
kimyasaldan daha fazla, 90k yaygin ^evre kirleticisidir, Diinyanm her yerindeki yagmur
suyunda, pek cok balik, ku§ ve diger hayvan tiirlerinde (kutup ayilan dahil) ve insan
dokularmda tespit edilmi§lerdir.

Pol iklorl annus, bifeniller oldukca dayanikh maddelerdir, yagda coziinerek besin zin-
cirinde birikme egilimine sahiptirler. Ornegin, PCB ile khienmis. sularda beslenen ba-
Iik, 9evresindeki suya gore 1000-100.000 kat daha fazla PCB las.tr ve bu bahkla beslenen
kuglarda bu seviye 50k daha yuksektir. PCB'lerin zehirliligi her iki kansimm bilegimi-
ne baglidir. PCB ile olan en geni§ insan zehirlenmesi 1968'de Japonya'da meydana gel-
mis, bu olayda, kazaran PCBIer ile kirlenmis. yagla pisjrilen yemekleri yiyen yaklasik
1000 insan zehirlenmi§tir. PCB 'den kurtulmanin muhtemel bir ybntemi igin "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 dbkiilmesini yasakladi ve 1972'den beri
de PCB'lerin iiretimi, islenmesi ve dagitimi yasaktir.

H.5 POLJBROMOBiFENiLLER (PBB'LER)

Polibromobifeniller PCB'lerin brom benzerleridir ve alev geciktiriciler olarak kullam-
lirlar. 1973'de Michigan'da, bir kimya §irketindeki bir hata, PBB'lerin cjftcjlere satdan
hayvan yemlerine kansmasina yol acti. Yanh§hk farkedilinceye kadar binlerce besi
danasi, domuz, pilic ve koyun etkilendi ve zorunlu olarak imha edUdi.

H.6 Organometalik Bjlesjkler

Organometalik bilegikler, birka^i di§mda zehirlidir (Ozel Konu I'ya bakiniz). Zehirli-
ligin derecesi genig ol^iide organometalik bilejigin niteligine ve metalin cinsine 90k bag-

1076 Ozel Konu H / Cevremizdeki Organik Halojenorler ve Organometalik Btle§ikler

lidir. Arsenik, antimon, kur§un ve civanin organometalik bilesikleri, bizzat metal iyo-
nunun kendisinin oldugundan daha zehirlidir. Silisyum ve onun cogu inorganik bilesigi
zihirli olmadigi halde organik silisyum bilesiklerinin bazilan zehirlidir.

Yirminci yiizyihn baslannda organoarsenik bilesiklerinin canh organizmalan oldii-
riicii etkilerinin kesfedilmesi Paul Ehrlich'in kemotorapi calismalanna baslamasim sag-
ladi. Ehrlich, konukcu hiicrelerden daha 90k, hastaliga yol a£an mikroorganizmalara karsi
daha fazla zehir etkisi gosterebilecek olan "sihirli mermiler" dedigi bilegikleri ara§tir-
di. Ehrlich'in arastirmalan, Salvarsan ve Neosalvarsan adi verilen, spirochetes (yani fren-
gi) ve trypanosomes (yani uyku hastahgi) hastaliklannin tedavisinde basanyla kullamlan
iki organometalik bilesigin geli§tirilmesini sagladi. Salvarsan ve Neosalvarsan, bu has-
taliklann tedavisinde uzun siire kullanilmadi; bunlar, giivenli ve daha etkili antibiyotik-
lerle yer degistirdi. Bununla birlikte Ehrlich'in aragtirmasi kemoterapi caligmalanmn
baslamasina neden oldu (Altboliim 25.1 1).

Gercekte pek 50k organizma organometalik bilesikler sentezler ve bu kesif ekolo-
jik bakimdan korkutucudur. Civa metali zehirlidir fakat etkin degildir. Gecmigte, ton-
larca civa metali i§eren endiistriyel atik hicbir isjeme tabi tutulmadan dogrudan gollere
ve akarsulara birakilmistir. Civa zehirli oldugundan, bakteriler kendilerini korumak ama-
ciyla civa metalini metilciva iyonlarma (CH 3 Hg") ve dimetilciva [(CH 3 ) 2 Hg] gazina do-
niisturiirler. Bu organik civa biles.ikleri de bahktan insana kadar besin zincirine (bazi
degisjkliklerle) katiltr ve metilciva iyonlan, sinir hiicrelerine etki ederek oliime neden
olurlar. 1953-1964 yillan arasinda Japonya Minamata'da iki kisi, metilciva bilesjkleri
iceren balik yedikleri kin zehirlenmisjerdir, Arsenik de organizmalar tarafmdan metil-
lenerek zehirli dimetilarsine, (CH 3 ) 2 AsH, donusturiilur.

Klorlanmis. hidrokarbonlann. civa metillenmesine neden olan biyolojik tepkimeleri
onlemesi §asirticidir. Organoklor pestisitleri ile kirlenmis, gollerde civa metillenmesi be-
lirgin derecede azalmaktadir. Bu iki cevre kirleticisinin etkile§imi bir bakima olumlu
ise de, kargi kar§iya kaldigimiz cevre sorunlannin karmasikhgini belirtmesi bakimindan
50k onemlidir.

Tetraetilkurs.un ve diger alkilkur§un bilesikleri 1923 'ten beri benzinde vuruntu bn-
lemek i9in kullamlmakladir. Artik bu bilesjklerin benzine katilmalari yavas yava§
birakilmakla birlikte, simdiye degin atmosfere yakla^ik 500 milyar kg kursun salmmistir.
Kuzey yarimkiirede yer kiirenin her bir metrekaresine, benzinin yanmasi nedeniyle 10
mg kursun serpilmis,tir. Sanayilesmis Ulkelerde metrekareye verilen kur§un miktari,
muhtemelen bunun yiizterce katidir. Kursunun bilinen zehirliliginden dolayi, bu durum
biiyuk bir sorundur.

Ozel Konu

Ge<;i§ Metalli
Organometalik Bile§ikler

Ferrosen

1,1 GiRi§

Son yillarda en yogun arastirmalarm yapildigi kimyasal ara§tirma alanlanndan biri, bir
organik grubun karbon atomu ile bir geci$_ metali arasinda bag iferen bile^ikler iizerin-
de yapilan 9ahsmalardir. Bu alan, organik kimya ile anorganik kimyanin bir kesi§me
noktasidir ve organometalik kimya adini ahr, Organometalik kimya, organik sentezler-
de 50k onemli uygulama alanina sahiptir. Bu gecig metalli organik bilesiklerin qogu,
olaganiistii segiciligi olan katalizorler olarak davranir.

Gefi§ metalleri, elemental halde ya da onemli bilesiklerinde kismen dolu d (ya da/)
kabuklan i^eren elementler olarak tanimlamrlar. Organik kimyacilann en 90k ilgilen-
dikleri ge§ig metalleri §ekil I.l'de verilen periyodik cizelgenin yesil ve sari renkli
kisimlannda goriilmektedir. Ge9is metalleri, ligandlar denilen 9e§itli molekiil ya da
1/IA

H

1,00797

2/IIA

3/lllB

4/IVB

5/VB

6/VIB 7/VIIB 8/VIIIB 9/VIIIB

3

Li

6,941

4

Be

9,01218

11

Na

22,98977

12

Mg

24,305

10/VIIIB 11/IB 12/IIB

19

K

39,098

20

Ca

40,08

21

Sc

44,9559

22

Ti

47,90

23

V

50,9414

24

Cr

51,996

25

Mn

54,9380

26

Fe

55,847

27

Co

58,9332

28

Ni

58,71

29

Cu

63,546

Zn

65,38

37

Rb

85,4678

38

Sr

87,62

39

40

41

Nb

92,9064

42

Mo

95,94

43

Tc

96,9062

44

Ru

101,07

45

Rh

102,9055

46

Pd

106,4

47

Ag

107,868

48

Cd

112,40

Y

88,9059

Zr

91,22

55

Cs

132,9054

56

Ba

137,34

57

La

138,9055

72

Hf

178,49

73

Ta

180,9479

74
W

183,85

75

Re

186,2

76

Os

190,2

77

Ir

192,22

78

Pt

195,09

79

Au

196,9665

80

Hg

200,59

l

5 6 7

Degerlih elektronlan

10

11

12

§ekil 1. 1 Onemli gecj§ elementteri periyodik cizelgenin ye§il ve sari renkli kisimlarinda go-
riilmektedir. En altta, her bir elementin degerlik elektronlarinin (s ve b) toplam sayisi ve-
rilmistir.

1077

1078 Ozel Konu I / Geci$ Metalli Organometalik Bile§ikler

gruplarla tepkimeye girerler ve gegi§ metali komplekslerini olu§tururlar. Bir kompleks
olusumunda, ligandlar metalin bo§ orbitailerine elektron verirler. Metal ile ligand
arasindaki bagin kuvveti 50k zayiftan, cok kuvvetliye kadar degis/ir. Bu baglar kova-
lenttir fakat cogunlukla oldukca polar karaktere sahiptir.

Gecis metal kompleksleri metale ve onu saran ligandlann sayisina gore ge§itl i
geometrilere sahip olabilirler. Ornegin, sodyum dort ligandli kompleksler oIus.tu.rur ve
kare duzlemdlr. Ote yandan rodyum, bes ya da alti ligandla da kompleksler olu§turabilir
ve iicgen bipramit ya da bir dtizgiin sekizyiizlii verir. Bu tipik §ekiller a§agida, ligandi
belirtmek icin L harfi kullamlarak gosterilmi§tir.

L L L

^Rh^ ^Rh— L L— Rh— L

L L

.Rh— L L— Rli

L L l

Kare dtizlem O^gen bipiramit Diizgiin sekizyiizlii

rodyum kompleksi rodyum kompleksi rodyum kompleks!

1.2 Elektron Sayimi.
I8-Elektron Kurali

Geci§ metalleri de daha once goriilen elementler gibi, bir soygazin elektron dagihmi-
na sahip olduklarinda en kararlidirlar. Bu metaller, s ve p orbitallerinden baska, bes. d
orbitali (bunlar 10 elektron alabilirler) icerirler. Bu nedenle, geci§ metallerinin soygaz
konfigiirasyonu, karbon, azot, oksijen ve benzerleri gibi 8 degil, 18 etektronludur. Bir
geci§ metali kompleksinin metal atomu 18 degerlik elektronuna sahipse koordinasyon
bakimindan doymu^tur denir.*

Bir kompleksteki her gecis metalinin degerlik elektronlan sayisini belirleyebilmek
icin, element haldeki metalin degerlik elektronlarimn toplan sayisini (bkz. §ekii 1.1) ah-
nz ve bu sayidan kompleksteki metalin yiikseltgenme basamagmi cikarinz. Bu islem
bize d elektronlan sayisini, d", verir. Bir metalin yiikseltgenme basamagi, biitiin ligand-
lar (Cizelge 1.1) uzaklastinldiginda metal iizerinde kalacak ytiktiir.

. _ elementel metalin toplam metalin kompleks ujindeki

degerlik elektronlan sayisi yiikseltgenme basamagi

Daha sonra kompleksteki metalin toplam degerlik elektronlanni hesaplamak icin d"'s,
ligandlann tamami tarafindan verilen elektronlann sayisini ekleriz. Bazi yaygin ligand-
lar tarafmdan verilen elektron saytlan Cizelge I.l'de goriilmektedir.

kompleksteki metali toplam ligandlar tarafindan

= d" -\-
degerlik elektronlan sayisi verilen elektronlar

Simdi a§agidaki tki ornegi ele alaimi ve elektron sayilanm hesaplayahm.

Orrtek A Ince toz halindeki demir ile karbon monoksitin tepkimesinden olugan bir ze-
hirli sivi olan demir pentakarbonili, Fe(CO) 5 , ele alalim.

* Yapilanmizda, bir metal kompleksinin ortakla^ilmami^ elektron ciftlerini, gereksiz karma§ikhga yer ver-
memek 19111 50J11 kez gostermeyecegiz.

1.2 Elektron Sayimi. 18-Elektron Kurah 1079
Cizelge 1 0.2 Gegi§ Metali Komplekslerindeki Yaygin Ligandlar

Ligand

Gosteriligi

Sagladigi Elektron
Sayisi

Negatif viiklii ligandlar

H
R
X
Allil

Siklopentadienil, Cp

Elektriksel olarak notr ligandlar

Karbonil (karbon monoksit)
Fosfin

Aiken

Dien

Benzen

CO

R 3 P veya Ph,P

'Schwartz, J.; Labinger, J. A. J. Chem. Educ. 1980, 57, 170-175'ten uyar!annn$tu.

CO

oc*,,.

Fe + 5 CO

Fe(CO) 5

veya

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 basamagma, komp-
lesk iizerindeki (kompleks, bir iyon degil) ve her bir CO ligandimn iizerindeki yiikiin
sifir olduguna dikkat ederek ulasabiliriz. Demir, bundan dolayi sifir yiikseltgenme ba-
samagindadir,

Bu sayilan kullanarak d" degerini ve ondan da kompleksteki demirin degerlik elekt-
ronlarmin toplam sayisini hesaplayabiliriz.

rf«= 8 - = 8
degerlik elektronlarirun
toplam sayvs, = * + * C0 > = 8 + 5(2) = 18

Fe(CO) 5 'te demirin 18 degerlik elektronu oldugunu ve dolayisiyla koordinasyon
bakimindan da doymus oldugunu gdriiriiz.

Ornek B Rodyumun RhlCgHj^P^H^Cl kompleksini goz oniine alimz. Daha ileride
gorecegimiz gibi, bu kompleks, bazi alkenlerin hidrojenlenmesinde bir ara iirundiir.

9 L

L—Bh—K L = Ph,P [yani, (C ( H 5 ),P]

L H

1080 Ozel Konu I / Gecij Metalli Organometalik Bile§ikler

Rodyumun kompleksdeki yiikseltgenme basamagi + 3'tiir. (Iki hidrojen atomu ve
klor atomunun her biri - 1 olarak sayihr. Trifenilfofin ligandlannin her birinin yiikii si-
firdir. Biitiin ligandlar cikanldigi zaman Rh H iyonu kahr.) §ekil 1.1 'den rodyumun ele-
mentel halde 9 degerlik elektronuna sahip oldugunu buluruz. §imdi, kompleksteki
rodyum igin d"'i hesaplayabiliriz.

d» m 9 - 3 = %

Kompleksteki alti ligandm her biri rodyuma iki elektron verir ve degerlik elektro-
nunun toplam sayisi 18 olur. Oyleyse, RhfCgH^^P^H^Cl kompleksinin koordinasyon
bakimmdan doymuglur.

rodyumun degerlik

elektronlanmn toplam. = * + 6 & = 6 + 12 = 18

1.3 METALOSENLER: Organometalik
SANDViC BlLEflKLER

Siklopentadien, fenilmagnezyum bromiirle tepkimeye girerek siklopentadienin Grignard
bile§igini verir. Bu tepkime beklenmeyen bir tepkime degil. daha once gordiigiimuz ba-
sit bir asit-baz tepkimesidir. Siklopentadienin metilen hidrojen atomlan benzenin hid-
rojen atomlarmdan 50k daha asidiktir ve bu nedenle tepkime uriin yoniindedir,
(Siklopentadiendeki metilen hidrojen atomlannm normal metilen hidrojen atomlarmdan
asidik olmasinm nedeni, siklopentadienil iyonunun aromatikligidir. Altboliim 14.7C'ye
bakiniz).

rv"

w^ H

+ C 6 H s MgBr -^ |^-j>MgBr + C 6 H 6

Siklopentadien Fenilmagnezyum Siklopenta- Benzen

bromiir dienilmagnezyum

bromiir

Siklopentadienin Grignard bilesigi demir(II) kloriirle etkilestirildiginde ferrosen de-
nilen iiriinii verecek bir tepkime olusur.

2 [(p) > MgBr + FeCl 2 ► (C,Hj),Fe + 2 MgBrCl

Ferrosen

(siklopentadiene gore

toplam verim %71)

Ferrosen, erime noktasi 174°C olan portakal renginde bir katidir. Oldukca kararii bir bi-
lesiktir, 100°C'da sublime edilebilir ve 400°C'a kadar isitildigtnda bozunmaz.

X-Ismlan analizi dahil, pek gok c,ahsma ferrosenin iki siklopentadien halkasi arasin-
da bir demir(II) iyonu ta^idigini gostermistir.

Fe

1.3 Metaloresenler: Organometalik Saiidvif Bile^ikler 1081

Karbon-karbon bag uzunluklannin tamami 1 .40 A ve biitiin karbon-demir baglanmn
uzunlugu ise 2,04 A'dur, Ferrosen gibi olan bile§ikler yapilanndan dolayi "sandvic/'
bile§ikler olarak adlandinlmi^lardrr.

Ferrosenin karbon-demir baglan, demir atomlannin 3d orbitalleri ve siklopentadienil
anyonlannin /; orbitallerinin i^teki loblan arasindaki drtii§meyle olu§ur, Aynca, yapilan
daha ileri cah§malar. bu baglann; ferrosen halkalarmm, demir atomundan gec.en ve hal-
kalara dik olan bir eksen etrafinda serbestce donebilecek §ekilde oldugunu gostermi§tir.

Ferrosenin demir atomu 18 degerlik elektronu ta§ir ve dolayisiyla koordinasyon
bakirmndan doymu§tur. Bu elektron sayisim a§agtdaki gibi hesaplayabiliriz.

Demirin elementel halde 8 degerlik elektronu vardir, Ferrosendeki yiikseitgenme ba-
samagi ise +2 dir. Buna gore, d" = 6'dir.

d* = g -2 = 6

Ferrosenin her bir siklopentadienil (Cp) ligandi demire 6 elektron verdiginden, de-
mirin degerlik elektronlan sayisi 1 8'dir.

degerlik elekti'onlarm
toplam sayisi

= d" + 2(Cp) = 6 + 2(6) = 18

Ferrosen bir aromatik bile§iktir. Siilfolama ve Friedel-Craft acillemesi dahil bir 50k
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 kullamlarak yan-sandvif bilegikleri de elde edilmigtir. Bunlarm
birkagi a§agida verirmistir:

CO

Siklobiitadien demir
trikarbonil

OC

^

CO

CO

Siklopenta dienilmangan
trikarbonil

Benzen krum
trikarbonil

Siklobiitadien in kendisi kararh olmadigi halde, siklobiitadien demir karbonil
kararlidir.

Yukanda verilen yan— sandvig biles,iklerinin her biri koordinasyon bakmiindan -K
doymu§tur. Bunun dogrulugunu her bir kompleksteki metal icin degerlik elektron
sayilanm hesaplayarak gosteriniz.

Problem 1.1

* Ernst o. Fischer (Teknik Oniversite, Miinihj ve Geoffry Wilkinson (imperial Kolej, Londra). organometa-
lik sandvic bilejikterinin (veya metalosenler) kimyasi uzerine fbirbirlerinden bagimsiz olarak) yaptiklan oncii
caltsmalan icin 1973'te Nobel Odiilii kazanddar.

1082 Ozel Konu [ / Gegij Metalli Organometalik Bile§ikler

1.4 GE<pi§ METALi KOMPLEKSLERiNiN
TEPKiMELERi

Organik gegi§ metali bile§iklerinin kimyasal ozelliklerininin pek gogu, meydana gelen
tepkimelerin mekanizmalanni izleyebilirsek daha anlasilir hale gelecektir. Bu mekaniz-
malar, cogu kez, her bir gecis metali kompleksine ozgii temel bir tepkime tipini temsil
eden tepkimelerin siralanmasindan daha fazla bir §ey degildir. §imdi burada tic. temel
tepkime tipini inceleyelim. Her bir durumda, bir alkenin Wilkinson katalizbrii denilen
bir katalizor kullanilarak yapilan hidrojenlenmesinde meydana gelen basamaklan kul-
lanacagtz. Daha sonra (Altboliim 1.5 'te) hidrojenlenme mekanizmastni bir biitiin olarak
inceleyecegiz.

Ligand Ayrismasi-Birle§mesi (Ligand Degi§imi). Bir gegis metali bir ligand
kaybedebilir (aynsmayla) ve baska 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 even ile) asagidaki gibi tepkimeye girebilir.

H T H T

I j? I ,ACH,

H— Rh— L + CH,=CH, «=* H— Rh< 1 ~ + L

/ / I CH,

L CI L CI

L = Ph,P[yani,(C fi H s ) J Pl

Bu tepkime iki basamaklidir. Birinci basamakta, trifenilfosfin ligandlanndan biri
aynhr. Bu. rodyumun, yalmzca 16 elektrona sahip ve bu yiizden koordinasyon
bakimindan doymamis bir kompleksinin olusmasma yol acar.

H T H

I ,^ L I *L

H— Rh— L «=* H— Rh' + L

L CI CI

(18 elektron I (16 elektron)

L

ikinci basamakta, rodyum yeniden koordinasyon bakimindan doygun hale gelmek
icin alkenle birlesir.

H H

„<*L /■ CHi

H— Rh. + CH,=CH, s=t H— Rh<

CI L C1

(16 elektron) (18 elektron)

Rodyumla alken arasmdaki komplekse tt kompleksi denir. Burada alken. rodyuma
iki elektron saglar. Alkenlere, cogu kez, Ph,P:, CI~ ve benzeri gibi cr vericilerinden
ayirt etmek 19m tt vericileri denir.

Yukandaki gibi bir Trkompleksinde metalin dolu d orbital ferinden alkenin bos
ir* orbitaline elektron verilir. Bu tiir elektron vermeye "geri baglanma" denir.
Girme-£ikma Bir alken gibi doymamis bir ligand, bir hidrojen veya bir karbon

5.4 Ge^ig Metal Kompleksierinin Tepkimeleri 1083

ile bir kompleksin metali arasmdaki baga girebilir. Bu tepkimeler tersinirdir ve bu
tepkimenin tersi "cikma" olarak adlandinlir.
Agagida girme-cikmaya bir omek verilmi§tir.

CH,

I "
H t CH,

I ,j? (Ill girme I ,»<*L

H— Rh<— II « ' H— Rh^

/ I CH, s,fcma I ^ L

L CI CI

(18 elektron) (16 elektron)

Bu i|lemde bir it bagi (rodyum ile alken arasinda) ve bir crbagi (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 I8'den I6'ya
dii^muitiir.

Bu girme-cikma tepkimesi stereodzgii bir yolla gerceklegir ve M — H birimi-
nin alkene katilmasi bir sin katilma seklinde olur.

M — H M H

3. Yiikseltgemeli Katilma-indirgerneli Aynlma. Koordinasyon bakimindan doy-
mamts, olan metal kompleksleri ce§itli maddelerin a§agidaki yolla* yiikseltgemeli
katilmasina ugrayabilirler.

A

"""■M''^ + A~B yUkseltgemelikal 1 lma > _ ; l 1 ^ B

A— B maddeleri; H— H, H— X, R— X, RCO— H, RCO— X ve daha pek cok bi-
le§ik olabilir.

Yiikseltgemeli 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).

H T

^*V ^^ yiikseltgen katilma ^ . J, / .

^Rh. + H— H<=^ - L— Rh — H

■T ^pi mdirgen aynlma J |

L CI
(16 elektron) (lg elektron)

Rh'nin yiikseltgenme Rh'nin yiikseltgenme

basamagi +l'dir. basamagi +3'tiir.

indirgemeli aynlma, yiikseltgenmeli katilmamn tersidir. §imdi bu bilgilerin i§i-
gmda, gegi§ metali kompleksierinin organik sentezlere uygulamsjnin bir kac ilginc
omegini inceleyelim.

Koordinasyon bakimindan doymti§ kompleksler de yiikseltgemeli katdmaya ugrayabilirler.

1084 Ozel KOnu I / Geci§ Melalli Organometalik Bile^ikler

1.5 HOMOJEN HiDROJENLEME

Buraya kadar gordugumiiz biitiin hidrojenieme isjemleri heterojen ortamlarda yapilmak-
taydi. Tepkime ortaminda iki faz vardir. Biri absorplamms, hidrojen i^eren kati katali-
zoriin (Pt, Pd, Ni, vb.) kati fazi; digeri ise doymamis. bilesigi itjeren gozeltinin sivi fazi.
Rh[C ej H 5 ) 3 P] 3 Cl (Wilkinson katalizorii) gibi bir ge9is metali kompleksinin kullanildigi
homojen hidrojenlemede hidrojenieme tek hir fa: icerisinde, yani gozeltide ger9ekle§-
tirilir.

Alkenlerin Wilkinson katalizorii kullanilarak yapdan hidrojenlenmesi a§agidaki ba-
samaklar iizerinden ytiriir (L = Ph^P).

/. Basamak

2. Basamak

3. Basamak

4. Basamak

5. Basamak

6. Basamak

+ H— H

H

L CI

(16elektron, Rh 1 )
9 L

L— Rh— H ►!! — Rlu

L CI
(18 elektron)

H

L— Rh— H
(18 elektron, Rh" 1 )

,** L

+ L

Yiikseltgemeli
katilma

Ligand
ayrilmasi

,„*L

H— Rh

>*

CI
(16 elektron)

CH 2 =CH,—

H

J-

L

CI

(16 elektron)

H |

I ,^CH,
H~ Rh< — N -

y

L CI
(18 elektron)

CH,

CH,

I >L
— Rh. +L-

L

CI

(16 elektron)

CH,

I "
CH,

H— Rh— L — ►

L CI

CH,

i '
CH,

1 18 elektron)

H-Rh
L CI

CH,

I '
CH,

I >L
-* H— Rh'

L

CI

(16 elektron)
CH,

CH,

I <A*
-► H— Rh— L

(IS elektron)

L*„

,**L

Rh

L CI

+ CH 3 — CH 3

(16 elektron, Rh ! )

Ligand

Imi ksnu'si

Girme

Ligand

Inilesiin'si

Indirgemeli
ayrilina

(18 elektron)

Sonra bu basamaklar tekrarlanir.

6. Basamak katalizorii yeniden ortaya cikarir ve bu da diger bir alken molektiliiniin
hidrojenlenmesine yol a^abilir.

1.6 Rodyum Kompleksleri Kullanilarak Karbon-Karbon Baginin Olu§turdugu Tepkimeler 1085

Girme basamagi (4. basamakj ve indirgemeli ayrilma basamagi (6. basamak) stere-
oozgii oldugundan Wilkinson katalizorii kullanilarak yapilan bir hidrojenlemenin net so-
nucu. hidrojenin alkene sin katiltnasidir. Bu durum, a§agidaki ornekte (H 2 yerine D 2
kullamlmigtir) acikca goriilmektedir.

H __ _ CO,Et

tCO.Et % l n

f + Dn Rh ' w » C \

H iC0 2 E, /

Bir m-alken Bir rnc/.o hiltjigi

(dietil maleat)

cis-Alken yerine (bir onceki tepkimeye bakimz) bir trans-alken kullansuydiniz ^ Problem 1.2

Wilkinson katalizorii ve D ; ile yapilan bir hidrojenlemede hangi iiriin (ya da iirlin-
ler) olu§urdu?

1,6 Rodyum Kompleksleri Kullanilarak

Karbon-Karbon Baginin Olusturuldugu
Tepkjmeler

Rodyum kompleksleri, gerekli olan bir karbon-karbon bagini olusturmak icin de kulla-
nilabilirler. Asagidaki sentez buna ornektir:

(Ph,P),RhCl + CH 3 Li ^ mi > (Ph,Pl 3 RhCH, + LiCI

0-

yiikseltgemeli
katilma

indirgemeli

(Ph,P) 3 RM < ayr ;| ma (Ph 3 P) 3 Rh(CH,)I

Birinci basamak bir ligand degi§imidiT, ligand birlesmesi-aynsmasi basamaklari Qze-
rinden yiirtir ve rodyumun koordinasyon ktiresine bir metil grubu girer. Sonraki basa-
mak yiikseltgemeli katilmadir ve fenil grubu rodyumun koordinasyon kiiresine girer.
Son basamakta tse bir indirgemeli ayrdma iizerinden, metil grubu ile benzen halkasi bir-
birine baglamr ve toluen olu§ur.

Yukandaki sentezde, komplekslerdeki rodyumun toplam degerlik elektronlari sayi- -< Problem 1.3

lanni hesaplayiniz.

1086 Ozel KOnu I / Geiji§ Metali Organometalik Bilegikler

Diger bir ornek asagidaki keton sentezidir.

(a)

(Ph,P),Rh(CO)CI + CH,Li ► (Ph,P) 2 Rh(CO)(CH,) + LiCI

1 2

(t>)

o

(Ph 3 P),Rh(CO)Cl + QHjCCH, < (Ph 3 P),Rh(CO)(COC fi H,)(CH,)Cl

3

Problem 1.4 > 1, 2 ve 3 ile belirtilen komplekslerde rodyumun degerlik elektronlan sayisini ve
ytikseltgenme basamugini bulunuz. Sonra, (a), (b), ve (c) basamaklannin hangi tip
temel tepkime (yiikseltgemeli katilma, ligand degisimi vb.) oldugunu belirtiniz.

Asagtda verilen diger bir karbon-karbon bagi olusumu ornegi, bu tepkimelerin ste-
reoozgii oldugunu gostermektedir.
O

I I -Ph,P
(Ph,P).,Rh(CO)H + CH^OCC^CCOCH-,

OC PPh,

Ph,P

Rh CO,CH 3 chj

OC^PPha

Ph,P

M CO : CH 3 , s .

I /\
H CO,CH 3

H CO,CH,

CH,. .COXH,

H C0 2 CH,

RhI(CO)(PPh 3 )-,

Problem 1.5 > Yukanda verilen sentez icin, miimkiin olan bir mekanizmayi aynntilanyla veriniz.
Her bir basamagm hangi temel tepkime tipini icerdigini belirtiniz.

Problem 1.6 > Corey-Posner, Whitesides-House sentezlerinin (Altboliim 12.9) gercek mekaniz-
masi tarn olarak bilinmemektedir. Olasi bir mekanizma W — X ya da Ar — X'in R 2 Cu-
Li'ye yiikseltgemeli katilmasi ve ardindan indirgenmeli aynlma iizerinden R — R'
ya da R — Ar'nin olu§masidtr. Boyle bir mekanizmada bu basamaklan (CH 3 ) 2 CuLi
ve C 6 H 5 I kullanarak belirtiniz.

1.7 Vitamin B l2 : BiR GE£i§ Metali Biyomolekulu

Fazla miktarda karaciger tuketiminin bir tiir oidiirucii kansizligi onlediginin kesfi (1926)
iizerine, B 12 vitamini denilen etkin bir madde izole edilmujtir (1948). B, 2 vitaminin
(§ekil 1.2a) tic boyutlu yapisi. Dorothy Hodgkin tarafmdan 1956 ytiinda X-isinlan ca-
lismalan sonucucunda aydinlatilmistir. (Hodgkin 1964'te Nobel Odiilii almigtir) ve bu
karmasik molektiliin sentezi ise 1972'de R, B. Woodward (Harvard Universitesi) ve

Bir karbon-kobait
(t bagi

NH,

NH„

CH 3 O O HO

,7 Vitamin B w : Bir Geci§ Metali Biyomofekiilii 1087

§ekil 1.2 (a) B,, Vitamininin yapisi.
Vitaminin ticari sekiinde
(siyanokobalamin), R = CN.

(b) Cekirdekli halka sisteini.

(c) Vitaminin (5'-deoksiadenozil-
kobalamin) bijolojik olarak aktif
sekiinde 5'-deoksiadenozinin

5' karbon atomu kobalt atomuna
koordinedir. Adenin yapisi icin
Althiiltiin 25.2'ye bakini/.

1 v; sxx

CH,

OH OH

p /h h l

CH 2 o Adenin
-Co —

(o)

(b)

A. Eschenmoser (Isvicre Federal Teknoloji Enstitusii) tarafmdan gerceklestirilmi§tir. Bu
sentez 1 1 yil siirmiig. 90 farkli tepkime yapilmi§ ve yiize yakin arasttrmaci calismi^tir

B I2 Vitamini karbon-metal bagi icerdigi bilinen tek biyomolekiildiir. Bu vitaminin
kararli ticari sekiinde bir siyano grubu kobalta bagh, kobalt atomu +3 yukseltgenme ba-
samagindadir, B ]2 Vitamininin cekirdegi, cesjtli gruplar tasjyan bir qekirdek halkadir.
Bu cekirdek halka, merkezdeki kobalt atomu, azotlanndan koordine olmu§ dort pirol
halka birimi tafir. Altinci ligand (Sekil I.2a'da alttaki halka) 5,6-dimetilbenzimidazol
denilen, heterohalkah bir molektlltin azot atomudur.

B| 2 Vitaminindeki kobalt +2 ya da +1 yukseltgenme basamagma indirgenebilir. Ko-
balt +1 yiikseltgeme basamaginda oldugunda B,, vitamini (B, 2s denir) bilinen en giiclii
ntikleofildir. Metanolden 10 14 kat daha giiclii bir niikleofil haline gelmistir.

Vitamin B,,„adenozin trifosfata (Sekil 22.2) niikleofil olarak etkir ve vitaminin bi-
yolojik olarak etkin seklini olusturur (Sekil 1.2c).

Karbohidratlar

Hastahklarda ve iyile§mede Karbohidrat Taninmasi

Beyaz kan hiicreleri, yaralanmaya ugrayan bir bolgeye ulasmaya hazir halde dolasim
sisteminde ve dokular arasindaki boskklarda bulunurlar. Akyuvarlar i?in en ugtaki
gozciiler, sialil Lewis* asitleri olarak adlandmlan yiizeylerindeki karbohidrat graplan-
dir. Yaralanma meydana geldiginde yaralanma bolgesindeki hucreler, yaralanma bolge-
sini i§aretle bildiren ve sialil Lewis" asitlerini baglayan, selektinler denilen proteinleri
aijiga 5ikarirlar, Akyuvarlar iizerindeki sialil Lewis' 1 asitleri ve selektinler arasmdaki
baglanma, akyuvarlann etkilenen alana yapismasina neden olur. Akyuvarlann bu yolla
toplanmasi iltihapli bolgede onemli bir asatnadir. Bu, enfeksiyona karsj dogal savun-
mamizin bir pargasi oldugu kadar iyilesme surecinin de gerekli bir krsmidir. Sialil
Lewis* asidinin bir molekuler modeli yukarida gosterilmi§tir ve yapi formiilu Altboliim
22.16'da verilmistir.

1088

Devriye gezen akyuvariann, yiizeyle-
rindeki sialil Lawis 1 glikoproteinleri ve
yaralaninis hiicredeki selektin protein-
leri arasmdaki etkilesinilerle travina
bolgesine baglanmasi. Chem. Rev, 1998.
98, 833-862 (Sekil 1, s. 835).

Sialil Lewis"
glikopeptitleri

Endotel
hiicreler

\ /

Selektin

k y

t

Sitokinler
I

Damar
kanali

Damar
duvan

Travma
bolgesi

Akyuvariann asm toplanmasmdan kaynaklanan bazi hastahklar da vardir. Eklem ilti-
haplan, feeler, organ nakilleri ve ameliyatlar sirasmdaki perfiizyona bagh yaralanma-
lar bunlara birkac ornektir. Bu durumlarda vucut bu hiicrelerin tehdit altinda oldugunu
algilar ve buna bagh olarak iltihaplanma siirecini baslatir. Bu kosullarda ne yazik ki ilti-
haplanma siireci iyilikten 50k daha biiyiik zarara neden olur.

Istenmeyen iltihaplanma surecinin baslamasim engellemek icin strateji, akyuvariann
yapismasini onlemektir. Bu, sialil Lewis" asitlerinin selektin baglayan bolgelerini kap-
atmakla mumkiin olabilir. Kimyacilar bu yakla§uni ilerleterek baglanma siireci tizerine
calismalar icin hem dogal hem de benzeri yapay sialil Lewis" asitleri sentezlemislerdir.
Bu bilesikler. sialil Lewis* asidindeki. belirlemede ve baglanmada anahtar rol oynayan
fonksiyonel gruplann belirlenmesinde yardimci olmu§tur. Kimyacilar dogal sialil Le-
wis 1 asitlerinden daha yiiksek baglanma giicleri olan yeni bilesikler tasarlamis. ve sen-
tezlemi§lerdir. Bunlarda tekrarianan yapisal motifleri iceren polimerler bu baglanma icin
temeldir. Bu polimerik yapdar, tahmine gore, bir defada cesitli sialil Lewis" asidi bag-
layici bolgeleri i§gal ederler ve boylece monomerik sialil Lewis" asiti benzerlerinden
daha siki baglamrlar.

Oldukca iyi uyumlu molekiller reaktifleri hazirlamak icin yapdan boyle calismalar
ilac tasanmi ve kesfi arastirmalarmm tipik ornekleridir. Sialil Lewis" asiti benzerleri
iizerine yapilan cahsmalarda kimyacdar, istenmeyen akyuvar yapi§malarim engellemek
i^in geli§tirilmi§ siirekli diizeltici maddeler yaparak kronik iltihaplarla iliskili hastahk-
lara yeni tedaviler olusturmayi umut etmektedirler.

20.1 GiRi§

22. IA Karbohidratlarin Simflandinlmasi

Karbohidratlar olarak bilinen bilesikler grubu adlanm, eski incelemelerde, siklikla
Cx(H 2 0) y — formiiliine sahip olmalan ve bunun "karbonun bidratlan" olarak goriinme-
sinden almi§lardir, Basit karbohidratlar sekerter veya sakkaritler olarak bilinirler (La-
tince saccharum, Yunanca sakcharon sekerdir) ve sekerlerin cogunun adi -oz ekiyle
sonlantr. Bundan dolayi gay sekerini sukroz (sakkaroz), kan sekerini glikoz balda ve mey-
valardaki sekeri fruktoz ve malt §ekerini de maltoz olarak adlandinyoruz.

Karbohidratlar genellikle polihidroksi aldehitler ve ketonlar veya hidroliz edildik-
lerinde polihidroksi aldehitleri veya ketonlari veren bilesikler olarak tanimlanirlar. Her

IT"

Yan-asetaller ve asetalle-
rin kimyasim gozden
gccirmeiii/in sinidi size
yardimi olacaktir. (Altbo-
lum 16.7).

1089

1090

Boltim 22 / Karbohidratlar

22.1 Giris,

22.2 Monosakkaritler

22.3 Mutarotasyon

22.4 Gilikosit Olusumu

22.5 Monosakkaritlerin
Diger Tepkimeleri

22.6 Monosakkaritlerin
Yiikseltgenme Tepkimeleri

22.7 Monosakkaritlerin
tndirgenmesi: Alditotler

22.8 Monosakkaritlerin
Fenilhidrazinle
Tepkimeleri: Osazonlar

22.9 Monosakkaritlerin
Sentezi ve Kuciiltulmesi

22.10 Aldozlann d Ailesi

22.11 D-(+)-Glikozun
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 Ytizeyinin
Glikolipit ve
Glikoproteinleri

22.17 Karbohidrat
Antibiyotikler

ne kadar bu tamm karbohidratlarin onemli fonksiyonel gruplanna dikkat cekse de tama-

men tatminkar degildir. Ileride gorecegimiz gibi karbohidratlar, C=0 ve — OH

gruplan icerdiklerinden oncelikle yart-asetaller veya asetalier olarak bukinurlar (Alt-
boliim 16.7).

Daha basit karbohidratlara hidrolizlenemeyen basit karbohidratlara monosakkarit-
ler denir. Yapisal olarak, hidrolizlendiklerinde yalnizca iki molekiil monosakkarit ve-
renlere disakkaritler, tic molekiil monosakkarit verenlere trisakkaritler denir ve boyle
surer. (Hidrolizlendiklerinde 2-10 molekiil monosakkarit verenlere bazen oligosakka-
ritler denir.) Fazla sayida (> 10) monosakkarit molekiilu 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.

•

D

O

OH

OH

Ch

1 mol maltoz
Bir disakkarit

2 mol glikoz

Bir monosakkarit

O

o

OH

OH

O

1 mol sukroz
Bir disakkharit
D

mol glikoz + 1 mol fruktoz
Monosakkaritler

#f"#)°

O

OH

1 mol ni§asta

veya
1 mol selliiloz
Polisakkaritler

n m m— oh

bircok mol glikoz
Monosakkaritler

Karbohidratlar bitkilerin organik iceriklerinde en cok bulunanlardir. Canli organiz-
malann onemli bir kimyasal enerji kaynagi olmakla kalmazlar (§ekerler ve ni§astalar bu
bakimdan onemlidirler), ayni zamanda bitkilerde ve bazi hayvanlarda destek dokulann
onemli bir ogesi olarak islev yaparlar (ornegin bu; odun. pamuk ve ketende bulunan se-
lulozun en onemli gorevidir).

Giinliik ya§amimizin hemen her a§amasinda karbohidratlarla kar§ila§mz. Bu kitabtn
basildigi kagit biiyiik olciide seliilozdur, dahasi elbiselerimizin pamugu ve evlerimizin
ah§aplan da. Ekmek yaptigimiz un biiyiik olciide ni§astadir ve ni§asta ayni zamanda pa-
tates, pirinc, fasulye, misir ve bezelye gibi yiyeceklerin de ana bilesenidir. Karbohid-
ratlar metabolizmamn merkezidir ve hiicre tamnmasi icin onemlidir (bu bolumun acihsjna
ve Altboliim 22. 16'ya bakmiz).

22.1 Giris 1091

22.1 B Fotosentez ve karbohidrat Metabolizmasi

Karbohidratlar, ye§il bitkilerde giine§ enerjisini kullanarak karbon dioksiti indirgeme
veya "tutma" ijlemi olan fotosentez ile sentezlenirler. Fotosentez, deniz yosunu ve da-
ha yiiksek bitkilerde kloroplast denilen hiicre organellerinde olur. Fotosentezin toplam
esjtligi a§agtdaki gibi yazilabilir.

X CO, + y H 3 + giine§ enerjisi ► C v (H 3 0) v + % 2

Karbohidrat

Gene! fotosentetik stirecte pek 90k ozel. enzim katalizli tepkime meydana gelir ki
bunlar tamamen aniasiltnis. degildirler. Bununla beraber, fotosentezin bitkilerin onemli
bir pigmenti olan klorofilin (§ekil 22.1) i§igi sogurmasiyla basjadigini biliyoruz. Klo-
rofilin yegil rengi ve bundan dolayi giines, i§iginin gbriiniir bolgesini sogurma kabiliye-
ti ba§lica genis konjuge sisteminden dolayidir. Giine§ i§iginm fotonlarinin klorofil
tarafmdan yakalanmasiyla, bu enerji, kimyasal olarak karbon dioksiti karbohidratlara
indirgeyen ve suyu oksijene ytikseltgeyen tepkimeleri yliriitmek icin kullamlabilecek ha-
le gelir.

Karbohidratlar, giine§ enerjisinin ana kimyasal depolari olarak davramrlar, Enerjile-
ri, hayvanlar veya bitkiler karbohidratlan karbon dioksit ve suya metabolize ettiklerin-
de aciga gikar.

Misinn bir kloroplastinin
st nut ii-. cjzimi. [Voet, D. ve
Voet J. G. Biochemistry, 2.
baski, Wiley: 1995]

C,(H 2 OX +x0 2

vC0 2 +y H,0 + enerji

Karbohidratlann metabolizmasi da enerji iireten her bir basamagin bir yiikseltgenme (ve-
ya bir yiikseltgenmenin sonucu) oldugu bir seri enzim katalizli tepkime olarak meyda-
na gelir.

Karbohidratlann yiikseltgenmesinde agiga <jikan enerjinin bir kisrm kacimlmaz ola-
rak tsiya dbnii§mekle beraber, ?ogu, adenozin difosfat (ADP) ve inorganik fosfattan (P,-)
adenozin trifosfatin (ATP) sentezine e§lik eden tepkimeler sayesinde yeni bir kimyasal
yaptda saklantr (§ekil 22.2). ADP'nin uc, fosfat grubuyla fosfat iyonu arasinda olusan
fosforik anhidrit bagi kimyasal enerjiyi saklamanm ba§ka bir geklidir. Bitkiler ve hay-
vanlar ATP'nin (veya buna benzer biles, iklerin) depolanmi§ enerjisini bir kasin kasilma-

(-vHoGHj,

§ekil 22.1 Klorofil a. [Klorofil a'nin yapi-
si biiyiik okudf H. Fischer (Miinih), R.
Willstatter (Miinih) ve J. B. Conant (Har-
vai (I I'm calismalanvla saplanmi§tir, Kloro-
fil a'nin basit organik bilesiklerden sentezi,
sentetik organik kimyaya olaganiistii katki-
lari nedeniyle 1965'te Nobel Odillii kazanan
R. B. Woodword (Harvard) tarafmdan,
1960'ta yapilmistir.l

1092

BolCim 22 / Karbohidratlar

§ekil 22.2 Adenozin trifosfatin (ATP) ade-
nozin difosfat (ADP) ve hidrojen fosfat iyo-
nundan sentezi. Bu tepkime tiim canh
organizmalarda meydana gelir ve adenozin
trifosfat, kimyasal enerji a^iga cikaran bi-
yolojik yukseltgenmelerde flomisiimiin ba§-
lica iiruniidiir.

O

O

O

OP OP OH + HO-P-0

o-

Difosfat

Yiikseltgenme tepkimelerinden
olusan kimyasal enerji

Fosfat iyonu

O

O

O

ATP

/oh ho\ch 3 — o— p— o— p— o— p— o- + H^O
o- o- o-

Yeni
Fosforik
anhidrit

bagi

si, bir makromolekulun sentezi ve bunun gibi enerji gerektiren is,levleri yapmakta kul-
lanilirlar. ATP'deki enerji kullamlacaginda, bunun i^in, ya ATP hidrolizlenir;

ATP + H,0 ► ADP + P, + enerji

veya yeni bir anhidrit bagi olusturulur;

O

II
R— C— OH + ATP -

o o

II II

R— C— O— P— O- + ADP

I

o-

A<;il fosfat

22.2 MONOSAKKARlTLER

22.2A Monosakkaritlerin Siniflandinlrnasi

Monosakkaritler (1) molekiildeki karbon atomlannin sayisina ve (2) icerdikleri aldehit
veya keton grubuna gore siniflandinltrlar. Buna gore iic. karbon atomu ic/eren bir mono-
sakkarite trioz; dort karbon atomu icerene tetroz; bes. karbon atomu icerene pentoz; ve
alti karbon icerene heksoz denir. Aldehit grubu iceren monosakkarite aldoz; bir keto

22.2 Monosakkaritler 1093

grubu i9erene ise ketoz denir. Bu iki simflandirma cogu zaman birle§tirilir. Ornegin, bir
C 4 aldoza aldotetroz: bir C 5 ketoza ketopentoz adi verilir.

CH,OH

CH 2 OH

CH

CHOH

c=o

CH

■■

C =

I

CHOH

(CHOH)„

(CHOH)„

CHOH

|

CHOH

|

CH,OH
Bir aldoz

CH 2 OH
Bir ketoz

CH 2 OH
Bir aldotetroz

c 4

CH,OH
Bir kelopentoz

Yukarida verilen (a) aldotetroz ve (b) ketopentoz kac tane stereomerkez icermekte- -<
dir? (c) Her bir genel yapidan ka9 stereoizomer beklersiniz?

Problem 22.1

22, 2B Monosakkaritlerin D ve L Gosterimleri

Basit monosakkaritler gliseraldehit ve dihidroksiaseton bilesikleridir (asagidaki yapila-
ra bakiniz). Bu iki bilesjkten sadece gliseraldehitin bir stereomerkezi vardir.

CHO

CH,OH

*CHOH

c=o

1

CH,OH

1
CH,OH

Gliseraldehit

Dihidroksiaseton

(bir aldotrioz)

(bir ketotrioz)

Gliseraldehit bundan dolayi iki enantiyomerik sekle sahiptir ve bunlann mutlak konfi-
giirasyonlan a§agida g6sterilmi§tir.

°^c^ H

H-

•OH

O^/H

HO«

•H

CH 2 OH
(+)-Gliseraldehit

CH 2 OH
(-)-Gliseraldehit

Altboliim 5.6'da gordugumuz Canh-Ingold-Prelog diizenlemesine gore (+)-glise-
raldehit, (R )-(+)-gliseraldehit ve (-) gliseraldehit (5)-(-)-gliseraldehit olarak gdsterilme-
lidir.

Yirminci yiizyilm basinda, organik bilesiklerin mutlak konfigiirasyonlanmn bilin-
mesinden once, stereokimyasal gosterimler icin bir baska sistem onerilmisti. Bu siste-
me gore (ilk kez New York Universitesi'nde, I906'da, W. A. Rosanoff tarafmdan
onerildi) (+)-gliseraldehit, D-(+)-gliseraldehit ve (-)-gliseraldehit ise L-(— )- gliseralde-
hit olarak belirtilir. Bundan da ote bu iki bile§ik turn monosakkaritler icin konfiguras-
yon standartlan olarak alimr. En buytik numarah stereomerkezi (sondan bir orceki karbon)
D-(+)-gliseraldehitle ayni konfigiirasyonda olan bir monosakkarit D seker; en buyiik nu-
marah stereomerkezi L-gliseraldehitinkiyle ayni konfigiirasyonda olan ise L seker ola-

1094

Boliim 22 / Karbohidratlar

rak belirtilir. Bu diizenlemede, monosakkaritlerin halkali olmayan yapilan, dikey ola-
rak. aldehit veya keto grubu en ustte veya en iiste en yakin olarak yazilir. Bu §ekilde
yazildigtnda, d jekerlerin sondan bir onceki karbonundaki — OH sagdadir.

1 CHO

2 *CHOH

3 *CHOH

4

5 CH 2 OH
Bir i>-aldopentoz

En bliyuk numarali stereomerliez

1 CH 2 OH

2 C =

I

3 *CHOH

4 *CHOH
HO^-*c--H

-"6 CH 2 OH
BirL-ketoheksoz

Problem 22.2

D ve l gosterimleri, (/?) ve (S) gosterimleri gibi uygulandiklan sekerlerin optik don-
meleriyle ilgili olmak zorunda degildirler. Bu yiizden D-(+)- veya D-(-)- §ekerlerle ve
L-(+)- veya L-(-)- §ekerlerle kar§ila§ilabilir. Stereokimyasal gbsterimlerdeki D-L siste-
rni. karbohidrat kimyasi kaynaklannda tamamen yerles,mi$tir ve sadece bir stereomer-
kezin — en buyiik numarali stereomerkez — konfigiirasyonunu belirtmesi olumsuzluguna
ragmen d-l sistemini karbohidratlann gosteriminde uygulayacagiz.

^ Problem 22.1'deki her aldotetroz ve ketopentoz izomerinin tie boyutlu formiillerini
yazimz ve her biriiii D veya L §eker olarak belirtiniz.

22.2C Monosakkaritlerin Yapi Formiilleri

Bu boltimde daha sonra, buyiik karbohidrat kimyacisi Emil Fischer* 'in, dogada en yay-
gin olarak bulunan monosakkarit olan aldoheksoz D-(+)-glikozun stereokimyasal yapi-
sim nastl saptayabildigini gorecegiz. Aym zamanda, monosakkaritlerin yapilarim
gostermenin cesjtli yollarmda D-(+)-glikozu bir Srnek olarak kullanacagtz.

Fischer D-(+)-glikozun yapisini §ekil 22.3'teki gibi; capraz yazilmis. bir formulle (1)
verdi. Bu tiir bir formul giiniimtizde Fischer izdu^iimii (olarak 5.12) olarak bilinir ve
karbohidratlar icin hala kullanisjtdtr. Fischer izdus,Umlerinde kabule gore, yatay bagiar
one, okuyucuya dogru ve dikey bagiar sayfa duzieminin arkasma dogru yonlenmisler-
dir, Buminla hiriikte. Fischer izdusiimlerini kullamrken bimlann ustiiste cahsabiinw-

Emil Fischer

* Emil Fischer (1852 - 1919) Berlin Universitesi'nde organik kimya proibsdruydii. Karbohidrat kimyasi ala-
nindaki amtsal eahsmalartna ilaveten, Fischer ve cahsma arkadajlan monosakkarillerin hemen hemen cogu-
nun yapilarim saptaddar. Fischer aym zamanda amino asiller, proteinler, purinler, indoller ve stereokimya
cahsmalarryia ilgili bnemti makaleler yaymladi. Fischer, lisans iisrii ogrencisiyken daha sonraki karbohidrat
cahsmalarmda onemli bir reaktif atari fenil hidrazini kesfetti. Fischer Kimya Nobel Odulunii (1902*de) alan
ikinci ki§iydi.

H

HO

H

H

-H

-OH

-OH

CH 2 OH

Fischer

izdiisiimu

formiilii

HOCH

<\H

CH 2 OH

Daire-ve-cizgi
formiilii

2

It

QHO

H— C-*OH

HO—C— H
H»~C— OH

H»~C— OH

CH 2 OH

Kama-cizgi-

cizgili kama

formiilii

HOCH

OH

HO

OH

2 ve 3 formiilleri, bir
Fisher izdu§umundeki
fDher karbon
atomunun yatay
baglarimn nasil bir
papyon gibi bize
ybneldigini
gbstermektedir.

22.2 Monosakkaritler 1095

§ekil 22.3 1-3 For-
miilleri D-(+)-glikozun
agik zincir yapisi icin
kullamlirlar. 4-7 for-
mQlleri ise D-(+)-gliko-
zun halkali yan-asetal
yapilan itjin kullamlir-
lar.

Haworth formiilleri

Haworth formiilleri

HOCH,

hoA----~"" , T^

HO

HO

HO

HOCH,

OH

6

o

OH

a-D-(H-)-Glikopiranoz

OH

p-D-(+)-Glikopiranoz

lerini summak igin (zihnimizde) kagit diizieminden kaldirmamali ve 90° cevirmeme-
liyiz. Daha kolay anla§dir diizenlemeler, izdusumii 2 ve 3 formiillerine cevrilebilir.
IUPAC adlandirmasinda ve Cahn-lngold-Prelog stereokiinyasal gbsterimlerde acik zin-
cirli D-(+)-glikoz, (2fl,3S,4/?,5fi)-2,3,4,5,6-pentahidroksiheksana]dir.

Fomiullerinin anlamlan en iyi, molekul modellerinin kullamlmasryla anlasdabilir: On-
ce iistte — CHO ve altla — CH ; OH olan alti karbonlu bir zincir yapahm. Daha sonra
— CH 2 OH grubunu zincirin arkasindan — CHO grubuna hemen hemen dokununcaya
kadar getirelim. Bu model i, — CHO ve — CH,OH gruplan bizden uzakta olacak §e-
kilde tutarak kalan dort karbon atomunun her biri uzerine — H ve — OH gruplarmi
yerlesdrmeye ba^layalim. C2'nin — OH grubu saga, C3'iinku sola, C4 ve C5'inkiler
saga yerlestirilir.

1^

1096

Boliim 22 / Karbohidratlar

D-(+)-Glikozun ozelliklerinin pek 90gu a9ik zincir yapisiyla (1, 2,veya 3) a^iklan-
makla birlikte, pek 90k kanit, bunun esas olarak iki halkali yapi ile dengede oldugunu
gosterir. Bunlar 4 ve 5 veya 6 ve 7 yapilan seklinde gosterilebilir. D-(+)-Glikozun hal-
kali yapilan olan yan-asetaller, C5'teki — OH grubunun aldehit grubuyla molekiil 19!
bir tepkimesiyle olusurlar (§ekil 22.4). Cl'deki halkalasma yeni bir stereomerkez yara-
tir ve bu stereomerkez iki farkh halkali yapimn nasil mvimkun oldugunu a9iklar. Bu iki
halkah yapi sadece CI 'in konfigiirasyonu farkh olan diastereomerlerdir, Karbohidrat
kimyasinda bu tiir diastereomerlere anomerlcr ve yari-asetal karbonuna anommk kar-
bon atonni denir.

?ekil 22.4 D-(+)-Glikozun
halkali yari-asetal yapisi
ijin Haworth forniiilleri ve
acik zincirli polihidroksi
aldehit yapisiyla iliskisi.
Holum, J. R. Organic
Chemistry: A Brief Course;
Wiley: New York, 1975; s
332'den izin almarak kul-
lamlmistir.

H
I

C

I

HO

/

. CH„OH

I "

i~\

\ OH H /"*

\l 1/

C -C

H OH

<*-d -t+J-Glikopiranoz

(Yildizh —OH,

yari-asefcal — OH'dir;

bn, n-glikozda CS'teki

— CHjOH grubuyla

halkaiun ztt

taraflarindadir,)

Y

\

H— C— OH

HO— C— H

J
H— C— OH

J
H— C— OH

J
CH z OH

Glikoz
Iduzlem izdu$um formulti)

Bunun bir modelj

yapildiginda a;agidaki gib]

kivrilacaktir.

CH 7 OH

CH=0

C4'e bagh grup oklarin gosterdigi

gibi ekseni etrafinda dondiirtilurse

ajjagidaki yapiyi elde ederiz.

H

OH

H

I
HO

CH,OH

H

OH

Bit -Oli ■ grubu, all 1 atom In
bir lialka olu§turacak

$BklidE^C = i'igrBb-uria
katalirve bir halkali
yari-asetal olu^ur.

\ OH H /

\l j/

1*1
CH=0

c

I

OH

H

I

C

I

HO

CH.OH

I

H

\ OH H /

\l 1/

OH

I
OH

D -glikozuu

ac, lk zincir $ekll

/•■l' ■(+)-Glikopiranoz

<Yi!dizU —OH,

yanasetal — OH'dir,

bu, £i-glikozda

CS'tefci — CHjOH

grubuyla halkanm

<tynt tarafindadir.)

22.2 Monosakkaritler 1097

Glikoz anomerleri i9in olan 4 ve 5 yapilanna Haworth formiilleri* denir ve alti
iiyeli halka §eklinin dogru gbriintiisu olmasalar da pek 50k pratik kullanimlan vardir.
§ekil 22.4, agik zincir seklindeki her bir stereomerkezin gosteriminin Haworth formu-
llindeki gosterimle nasil ili§kilendirilebilecegini gostermektedir.

Her bir glikoz anomeri CI deki — OH grubunLin konumuna gore a-anomer veya fj-
anomer olarak belirtilir. §ekil 22.3 veya 22.4'te gosterilen bir d sekerin halkah yapi-
lanni cizdigimizde a anomerde — OH, — CH 2 OH grubuna trans; /3 anomerde ise — OH,
— CH 2 OH grubuna cis olacaktir.

Glikozun halkah yan-asetal sekillerinin yapilarmin X igmlanyla belirlenmesi galif-
malari, halkalann gercek konformasyonlarmm §ekil 22.3 'te 6 ve 7 formiilleriyle goste-
rilen sandalye sekilleri oldugunu gostermistir. Bu sekil sikloheksamn konformasyonlan
hakkinda bildiklerimizle (BOlum 4) tamamen aynidir ve D-glikozun /3 anomerindeki bii-
yiik gruplann, — OH ve — CH 2 OH'nin ekvatoryal oldugunun gortilmesi ozellikle ilginc-
tir. a Anomerde tek hacimli aksiyal substitiient Cl'deki — OH'dir.

Monosakkaritlerin halkah yapilarim gosterirken bazen anomerik karbon atomunu a
veya /3 olarak belirtmek gerekmez. Boyle yapacagimiz zaman asagidaki gibi formiiller
kullanacagiz.

CH 2 OH

HO

CH,OH _

i; OH

OH

H OH

VO.a veya P clemektir (tig boyutlu gtiruntu belirli degiltlir.)

Karbohidratlarm hepsi alti iiyeli yan-asetal halkalan ile dengede degildir. Bazi du-
rumlarda halka bes iiyelidir. (Hatta glikoz bile dengede kiiciik bir miktarda bes iiyeli ya-
n-asetal halkalan icerir.) Bu farklilik nedeniyle halka biiyukliigiinti de belirtmeye imkan
saglayan bir adlandirma sistemi one stirulmiistur. Eger monosakkarit halkasi alti iiyeli
ise bilesik bir piranoz olarak; bes iiyeli ise furanoz olarak adlandirihr.t Boylece bile-
§ik 4'Un (veya 6'mn) turn adi a-D-(+)-glikopiranoz iken S'in (veya 7'nin) ise jS-D-(+)-
glikopiranoz olur.

* Ingiliz kimyasi W. N. Haworth'un (Birmingham fjniversitesi) 1926"da E. L. Hirst ile birlikte glikoz ase-
tallerinin halkali yapismtn alti iiyeli oldugunu gostermesiyle bunlar Haworth formiilleri adini aldilar.
Haworth karbohidrat kimyasindaki calismasrndan dolayi 1937'de Nobel Oclulu aldi. Hawort formulleri ve
bunlann acik zincirli §ekilleriyle olan iliskisinin daha ile tarttsmalan icjn asagida 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 Editc. 1982, 59, 969-97,
tBu adlar, oksijenli heterohalkalar piran vefuran + oz'dan gelmektedir.

Fiirnn

1098

Boliim 22 / Karbohidratlar

22.3 MUTAROTASYON

D-(+)-Glikozun halkah yan-asetal yapisiyla ilgili kanitlarin bir kismi a ve jS yapilarmm
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 buharlastinlarak kiis-
tal lendiri Idiginde, D-(+)-glikozun, crime noktasi 150 °C olan ikinci bir yapisi elde
edilebilir. Bu iki yapimn optik cevirmeleri olculdugtinde cok farkli olduklan goriiliir,
fakat her iki seklin de sulu cozeltileri beklemeye birakildiklarmda cevirmeleri degisir.
Sonucta her iki cozelti aym degeri gostehnceye kadar bir §eklin Szgul cevirmesi azahr,
digerinin cevirmesi artar. Erime noktasi 146 °C olan D-(+)-glikoz baslangicta + 1 12° oz-
giil cevirmeye sahiptir. fakat bu cozeltinin ozgiil cevirmesi sonunda + 52,7°'ye diiser.
D-(+)-Glikozun diger seklinin (en 150 °C) baslangictaki ozgiil cevirmesi + 18,7°'dir, fa-
kat bu cozeltinin ozgiil cevirmesi yavasca + 52,7°'ye yiikselir. Cevirmedeki, bir denge
degerine dogru gerceklesen bu degi§ime mutarotasynn denir.

Bu rnutarotasyon icin bir aciklama, D-(+)-glikozun acik zincir sekliyle halkah yan-
asetallerin a ve f3 sekilleri arasmdaki bir dengenin varliginda bulunabilir.

CH,OH .

ho--y-C------' o \

HO

OH

«-D-( + )-Glikupiranoz

(en 146°C; [a]f = +112°)

CH,OH

D-(+}-glikozun
acik-zincir §ckli

OH

P-D -( + )-Glikopiranoz

(enlS0°C;[a]^ = +18.7°

X-i|inlari analizleri ile, adi D-(+)-glikozun anomerik karbon atomunda a konfigu-
rasyona sahip oldugu: daha yiiksek sicaklikta eriyen seklin ise f3 konfifiirasyonuna sa-
hip oldugu saptanmistir,

Dengedeki cozelti icerisinde D-(+)-glikozun acik zincir seklinin derisimi cok azdrr.
D-(+)-Glikoz cozeltileri, karbonil grubu ile ilgili gozlenebilen UV ve IR sogurma band-
las vermezler. D-(+)-glikoz cozeltileri Schiff reaktifiyle (pozitif test icin, bir yan-ase-
talden cok serbest aldehit grubunun nispeten yiiksek derisimini gerektiren ozel bir reaktif)
negatif test verirler.

Agik zincir seklinin derisiminin ihmal edilebilir oldugu kabul edilerek ve asagidaki
sekilde verilen ozgiil cevirmeler kullanilarak, a ve /3 anomerierin dengede yiizdeleri he-
saplanabilir. Bu yiizdeler, a anomer %36 ve )3 anomer %64, /3-D-(+)-glikopiranozun
daha kararh olmasiyla uyum icindedir. Bu, yalmz ekvatoryal grup iceren bir yapidan
bekleyebilecegimiz bir durumdur.

CH,OH

HO-^

CH.OH

HO-\— — """^i
HO

OH

na

HO (ekvatoryal)

(aksiyal)

a-D -( + )-Glikopiranoz
(dengede %36)

P-d -( + )-Glikopiranoz
(dengede %64)

22.4 Glikozit Olu$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 adlandmlir.

CH,OH

OH

a- d -Mannopiranoz
(dengede %69)

CH,OH

HO-A------ -, ^-A HO A— — ■"""^-Ol

OH

fi- D-Mannopiranoz
(dengede %3l)

Anomerik etkilerin iki elektronegatif oksijen atomunun etkile§tigi konformasyonel
durumlardan kaynaklandjgim soylemenin di§inda daha ileri bir tarti§maya girmeyece-
giz. Bir anomerik etki, hidroksil veya alkoksil gruplan gibi bir elektronegatif siibstitii-
entin cogu kez aksiyal konumu tercih etmesine yol acar.

22.4 GLiKOZlT Olu§umu

Glikozun metanoldeki cozeltisi icerisinden az miktarda hidrojen kloriir gazi ge^irildi-
ginde anomerik metil asetallerin olu^tugu bir tepkime meydana gelir.
O

H-

HO-
H-
H-

II
CH

-OH
-H
-OH :
-OH
CH,OH

CH.OH _
HO-T^X^-^°\

HoX """"\^\a,

HO
D -(+)-Glikoz

CHjOH ,

HCl

CHOH ( -hoh)

HO

HO

CH,OH

O

HO

CH,OH

HO

O

OCH,

Metil a-n-glikopiranozit

(enl65 C;[a]r, 5 = +158°)

HO

HO

OCH,

Metil /J-D-glikopiranozit

(enl07°C;[a]r, 5 = -33°)

Karbohidrat asetallerine genellikle glikozitler denir (izleyen mekanizmaya bakiniz)
ve glikozun bir asetali de bir glikozittir. (Mannozun asetalleri mannoznler, fmktozun
asetalleri fruktozitler ve benzerleri.) Yukanda gosterilen metil D-glikozitler alti tiyeli
halkalara sahiptirler (Altbolum 22.2C) ve buna uygun olarak da metil a-D-glikopirazo-
it ve metil j3-D-glikopiranozit olarak adlandinhrlar.

Glikozitlerin olusum mekanizmasi (keyfi olarak /3-D-glikopiranozdan baslayarak) a§a-
gidaki gibidir:

1 100 Boliim 22 / Karbohidratlar

Tepkime i^in Bir Mekanizma

CH,OH

HO'
HO

Bir Glikozit Olusumu
CH^OH f\

OH

OH
/J-D-Glikopiranoz

-HA U IT - +H.O

(a)

Oksijtnin. rezonans (b)

kararli karbokatyonun
her iki tnral'intlan atagi

OH

CH,OH

\ <r"
HO

HO

^1+

-1LV

OH

0CH <^

CH,OH
HO"

HO

OH

OCH,

Metil j8-D-gliko-
piranozit

CH,OH CH,OH

(b)' HO-\ -^\ a ~»\ HoA. — -""^--\

OH

OCH,

Metil a-D-gliko-
piranozit

°?6 + CH 3

H^ 7= A

Altboliim 16.7C'deki asetal olu.SLimu mekanizmasini gozden geciriniz ve burada veri-
len basamaklarla karsila§tinniz. Ikinci basamakta olu§an karbokatyonun kararlihk ka-
zanmasinda bitisik oksijen atomunun elektron 9iftinin oynadigi onemli role dikkatediniz.
Glikozitler, asetaller oldulari ifin bazik cbzeltilerde kararhdirlar. Buna kargilik gli-
kozitler, asidik (jozeltilerde seker ve alkol vermek iizere hidroliz olurlar (fiinkii yine ase-
tallere doniismiislerdir. Altboliim 16.7). Bir glikozitin hidroziyle elde edilen alkole
aglikon denir.

CH^OH „

ho-T-^X^------- ,

H,0. H,0 +

HO

CH,OH

HO

OH
Glikozit
(bazik cowhide kararli)

W()R

§eker

+ ROH

^OH

Aglikon

Ornegin, metil /3-D-glikopironozitin sulu fozeltisi asidik yapildiginda, glikozit, D-
glikozun her iki piranoz seklinin bir karqanum vermek iizere hidrolize ugrar (dengede
az miktarda agik zincir sekli de bulunur).

I Tepkime igin Bir Mekanizma

22.4 Glikozit 01u§umu 1101

Bir Glikozitin Hidrolizi

HO

HO

CH,OH

Q

H
H ^if-.. t H0

CH 2 OH q

OCH,

HO

-CHjOn
OCH,

OH
Mt-lil /J-D-glikiipiruiluzit

Mt

CH,OH g\ (a) H

HoX^-— f^ "

oh ^y

(b)

HO'

H'

(b)

OH

CH,OH

q

o— H

CH,OH

^ H .-">"'> ho4— — - T^L-

H. H

OH

OH

OH

CH,OH

ho"-T\I_^-- — m

/3.|»-Gliko-
piranoz

CH,OH
HO~"T\^ : ~-~~~~ \

HoA- ^A -"-■"'. HoA. -t^\

HO :J^H _ ° H :()H

:O^H

1$ ..

H

cr-D-(iliko-
piranoz

Glikozitler, heniiz inceledigimiz bu metil glikozitler kadar bash ya da oldukca faz-
la karma§ik olabilirler. Pek 90k dogal bilegik glikozittir. Bir ornek olarak, sogut agaci
kabuklarinda bulunan bir bilesjk olan salisin verilebilir.

Karbohidrat

Aglikun

Salisin

Qok eski Yunanlilar zamanmda sogut kabugundan hazirlanan maddeler agnlann gi-
derilmesinde kullanilmi§lardir, Sonunda kimyacilar, salisini sogut 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 doniisUirulebi-
lir(Altboliim21.8).

1102

Boliim 22 / Kaibohidratlar

Problem 22.3 ► (a) Salisin, seyreltik HC1 ile etkLlegtirilirse hangi iiriinler olu§ur? (b)Bunlarin olu-
§um tepkimeleri icin bir mekanizma tasarlaymiz.

Problem 22.4

>• D-Glikozu, etil a-D-glikopiranozit ve etil /3-D-glikopiranozit kan§unina nasil d6nii§-
tiirQrsiinuz? 01u§um mekanizmalanndaki tiim basamaklan gosteriniz.

Problem 22.5 )►■ Notr ve bazik sulu cozeltilerinde, glikozitler mutarotasyon gostermezler. Buna kar-
silik cozeltiler asidik yapihrsa, glikozitler mutarotasy on gosterirler. Bunun nicin ol-
dugunu aciklaymiz.

22.5 MONOSAKKAR1TLERIN DiGER TEPKIMELERJ

22. 5A Enolle;me, Tautomerlefme, ve izomerle§me

Monosakkaritleri sulu bazlarda cozmek onlan enollegmeye ugratir ve bir seri keto-enol
tautomerlegmeyle izomerles,melere yol acar. Ornegin kalsiyum hidroksit iceren bir D-
glikoz cozeltisi birkac gun beklemeye birakihrsa, bundan D-fruktoz ve D-mannozu da
iceren bircok iiriln izole edilebilir (§ekil 22.5). tki Hollandah kimyacinin 1895"te bunu
ke^fetmeleri anisina bu tiir tepkimeler, Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein dd-
niigumleri olarak adlandirilrrlar.

Sekil 22.5 Monosakkaritler
sulu bazlar icerisine konulduk-
larinda enolat iyonlan ve endi-
oller iizerinden izomerlesirler.
Burada, D-glikozun D-mannoz ve
D-f'ruktoza nasd izomerlestigi
gosterilmektedir.

H-

H0-

H-

H-

H

I
C=0

-OH

-H ■

-OH

-OH

i 1

OH-

H,0

^HO-

H-
H-

c=o

I
-:C — OH

-H

-OH

-OH

H

I
C-

II

c-

HO-
BE-
H-

o-

OH

H

OH

■OH

CH,OH

CH,OH

D-Glikoz

( aciU-ziiit'ir seklh

CH,OH

I "
C=0

HO H

H OH"

H OH

Enolat iyonu

HjOlToH-

H

I
C— OH

II

C— OH

tautomeric am e

HO-
H-

H-

-H

-OH

-OH

CH,OH
D-Fruktoz

CH 2 OH
Endiol

T

H a O
OH'

HO-

HO-

H-

H-

-o

-H

-H
-OH

-OH

CH,OH
D-Mannoz

Monosakkaritlerle tepkime yuriitiildiigiinde genellikle bu tiir izomerle^melerin
bnlenmesi ve boylece stereomerkezlerin tamamimn stereokimyasimn korunmasi onem-

22.5 MOnosakkariderin Diger Tepkimeleri 1103

lidir. Bunu yapmanm bir yolu monosakkariti once metil glikozite cevirmektir. Aldehit
grubu artik bir asetale d6nu§ttigunden ve asetaller de sulu bazlarda kararh olduklarm-
dan bazik ortamda bu tepkimeleri giivenle yiiriitebiliriz,

22. SB Eterlerin Olufumu

Bir metil glikozit, sulu sodyum hidroksitte dimetil sillfatin asmsiyla etkilestirilerek
pentametil tiirevine donustiirulebilir. Bu tepkime sadece 50k yonlii bir Williamson tep-
kimesidir (Altboliim 1 1.15B). Monosakkaritlerin hidroksil gruplan herhangi bir
alkoliinkinden daha asidiktir, cunkii monosakkaritler bir cok elektronegatif oksijen atomu
icerirler ve her biri yamndaki hidroksil grubu icin elektron cekici bir etki gosterir. Su-
lu NaOH'de hidroksil gruplan alkoksit iyonlanna cevirilirler ve bunlarm her biri dime-
til stilfatla S N 2 tepkimesine girerek metil eter verirler. Bu isleme tiimden metilleme denir.

HO

CH,OH

OH
Metil glikozit

OCH,

O:

HO

CH,OH

-io-A— — **v^

tekrar cden
inetillemder

OCH,

V)CH,

CH,OCH, „

CHp-^<Xi_---i-0

CH,0~A— ■ "t -^i- 1 ;

OCH, U - 1

Pentametil tiirevi

Pentametil tiirevinin C2, C3, C4, ve C6'daki metoksi gruplan normal eter gruplandir.
Sonuc olarak bu gruplar, seyreltik sulu asitlerde kararlidirlar. (Eterleri kirmak icin de-
risik HBr veya HI ile lsttmak gerekir. Altboliim 11.16.) Bununla birlikte Cl'deki me-
toksi grubu digerlerinden farklidir. (jtinkti o. asetal baginin bir kismidir (bir glikozittir).
Bu nedenle pentametil tiirevinin seyreltik sulu asitle etkiles,tirilmesi bu glikozitik metil
grubunun hidrolizine yol acar ve 2.3,4.6-tetra-O-metil-D-glikoz olu§ur. (Bu O, oksijen
atomuna bagli metil gruplanni belirtir.)

CH,OCH, _

cHjcrr^n — -^°\

CBW>\- "T -^ift ,

H,0

och ;aoc Hj

CH,OCH, n
CH ,0 -A— — — ~T*--A

'VVjQH
OCH,

Pentametil tiirevi

H-
CH,0-

H-
H-

CHO

-OCH,
-H

-OCH,
OH
CHXJCH.

2,3,4,6-Tetra-O-metil-D-glikoz

Glikozun halkali yan-asetal baginin ba§langictaki bir kisnn olmasi nedeniyle, acik
zincirin Cfindeki oksijenin bir metil grubu tasimadigina dikkat ediniz.

1104

Bolilm 22 / Karbohidratlar

22.5C Esterlere DonUfum

Bir monosakkaritin, asetik anhidritin as_insi ve bir zayif bazla (piridin veya sodyum ase-
tat) etkile§tirilmesi anomerik hidroksil de dahil olmak iizere Him hidroksil gruplarim
ester gruplanna dbnustiiriir. Eger tepkime diisiik sicaklikta yapihrsa (ornegin 0°C) ste-
reoozgii olarak yiiriir ve a-anomer, a-asetat; /3-anomer ise /3-asetat verir.

CH,OH _

OH I

CH,OCCH,

(CU,COl,0

piridin. 0°C

CH,CO

OH

22. 5D Halkali Asetallere Doniifiim

Altbdliim 16.7C'de aldehit ve ketonlann acik zincirli 1,2-diollerle tepkimeye girerek
halkali asetaller verdiklerini 6grenmi§tik.

CR\OH

/

CH,

+ 0=C

CH 2 OH

1,2-Diol

CH,

r°v cH -'

X + HOH

^O CH,
Halkali asetal

1,2-Diol, monosakkaritlerde oldugu gibi bir halkaya bagliysa halkali asetallerin
olusumu sadeee komsu hidroksil gruplari birbirine cis olduklarinda ger<;ekle§ir.

Ornegin, a-D-galaktopiranoz asetonla a§agidaki §ekilde etkilesir.

HO

HO

+ 2H,0

Halkali asetal olus.umu, molekiilun diger kisimlannda tepkimeler yapihrken bir §ekerin
belirli hidroksil gruplarim korumak icin kullamlabilir. Bunlarm orneklerini Problem
22.19, 22.41 ve 22.42 de ve Boltim 25'te gorecegiz. Asetondan olu§an asetallere aseto-
nitler denir.

22.5 MONOSAKKARiTLERIN YClKSELTGENME
TEPKiMELERi

Yukseltgeme reaktiflerinden binjogu, karbohidratlarrn yapdarinm aydinlatilmasinda fonk-
siyonel gruplarmin belirlenmesi icin ve sentezlerde kullamlirlar. Bunlarm en onemlileri
(1) Benedict veya Tollens reaktifleri, (2) bromlu su, (3) nitrik asit ve (4) periyodik asit-
tir. Bu reaktiflerden her bin monosakkaritlere etkiles/tiklerinde farkli ve genellikle
ozgil bir etki gosterirler. §imdi bu etkilerin neler oldugunu gorecegiz.

22.5 Monosafckaritlerin Yiikseltgenme Tepkimeleri 1105

22. 6A Benedict ve Tollens Reaktifleri: indirgen Sekerler

Benedit reaktifi (bakir(II) sitrat kompleksi iyonlan iceren bazik bir cozelti) ve Tollens
cozeltisi [Ag(NH,) 2 OH] yiikseltger ve boylece aldozlar ve ketozlar ile pozitif testier verir-
ler. Bu denemeler, aldozlar ve ketozlar bagltca halkali yan-asetal yapismda olsalar bile
pozitiftir.

Tollens'in giimus aynasi testinin uygulanisini Altboliim 16. 1 3'te gordiik. Benedict
cozeltisi ve benzeri Fehling cozeltisi (bakir(TI) tartarat kompleks iyonu icerir) bir aldozu
yiikseltgediklerinde tugla kirmizisi rengindeki CtuO cokelegini verirler. [Bazik cozelti-
de ketozlar aldozlara doniisiir (Altboliim 22.5A) ve sonra bakir(II) komplekslerince
ytikseltgenirler.] Bakir(II) tartarat ve sitrat cozeltileri mavi olduklanndan tugla kirmizi-
si cokelegin goriiniisii actktir ve pozitif testin belirlenmesinde hata olmaz.

O

CH

CH,OH

Cu 2+ (kompleks) +(CHOH)„

Benedict
cozeltisi

(mavi)

CH,OH

Aldoz

veva C — O
(CHOH)„

CH,OH
Ketoz

CluO I +yukseltgenme iirtinleri

(tugla-

kirmizisi

indirgenine

1 1 n 1 1 1 u )

Tollens veya Benedict ^ozeltileriyle pozitif test veren sekerler indirgen §ekerler

olarak bilinirler ve bir yan-asetal gruhu iceren butlin karbohidratlar pozitif test verir-
ler. Sulu cozeltilerde bu yari-asetaller, dengede. nispeten az ama ihmal edilemeyecek
bir derisimde halkali olmayan aldehitler veya a-hidroksi ketonlar seklinde bulunurlar.
Bunlaryukseltgenmeye ugrar, daha fazla aldehit veya a-hidroksi keton olusturmak iizere
denge bozulur ve daha sonra bir reaktant tiikeninceye kadar yiikseltgenme boyle surer.
Yalnizca asetal gruplan iceren karbohidratlar Benedict ve Tollens cozeltileriyle po-
zitif test vermezler ve bunlar indirgen olmayan sekerler olarak adlandinltrlar. Asetal-
ler, test reaktiflerinin bazik sulu ortamlannda aldehitler veya a-hidroksi ketonlarla denge
olusturmazlar.

indirgen §eker

-C— O O— H

1 .v

— C R'

indirgen olmayan $ek er

— C— O O— R

1/ \

— C R'

Alkil grub u veya
bir baska seker

Yan-aseta! (R = H

veya = CH ; OH)
{ pozitif Tollens veya
Benedict testi verir)

Acetal (It = H

veva = CH,OH)

(pozitif Tollens veya

Benedict testi

vermez)

a-D-GIikopiranoz (D-glikoz) ve metil a-D-glikopiranoziti nasil ayirt etmeyi -^
dii^iinursuniiz?

Problem 22.6

1106

Boliim 22 / Karbohidratlar

Benedict ve Tollens reaktiflerinin te§his araci olarak bazi kullanimlan varsa da
[Benedict cozeltisi kanda veya idrarda indirgen §ekerlerin (glikoz olarak belirtilen) kan-
titatif tayininde de kullamlabilir] bu reaktiflerin hie biri karbohidrat yukseltgenmelerinde
sentetik amacli olarak kullanis.li degildir. Her iki reaktifle de yiikseltgenmeler bazik
cozeltide meydana gelir ve bazik qozeltilerde $ekerler izomerlesmelerle sonuqlanan bir
dizi karmasik tepkimelere ugrarlar (AltbolLim 22. 5A).

22. 6B Bromlu Su: Aldonik Asitlerin Sentezi

Monosakkaritler zayif asidik qozeltilerde izomerlesme ve parcalanma tepkimelerine ug-
ramazlar. Bu nedenle su icerisindeki brom (pH 6,0) sentetik amaclara uygun bir yiik-
seltgeme reaktifidir. Bromlu su, — CHO grubunu secimli olarak — C0 2 H grubuna
yiikseltgeyen genel bir reaktiftir, Bu, bir aldozu bir aldonik asite (jevirir.

CHO

CO,H

Br,

(CHOH) n — ^ ( CHOH X,

CH 2 OH
Aldoz

CH 2 OH
Aldonik asit

Aldopiranozlarla yapilan deneyler tepkimenin gercek yiiriiyiisuniin yukanda acikla-
nandan 50k dahakarmas.ik oldugunu gostermistir. Bromlu su ozel olarak /3 anomeri yilk-
seltger ve olu§an basjangic. iirunti bir 8-aldouolabondm. Bu bile§ik aldonik aside
hidrolizlenebilir ve ardmdan halka kapanmasiyla bir 8-aldonolakton olu§turur.

CH,OH

CH,OH

+H,o
j — *■

OH
/J-D-Glikopiranoz

H"

HO-

H"

H"

D-Glikono-(i-
lakton

CO,H
-OH
-H

-OH +H *°
-OH

CH 2 OH

D-Glikonik
asit

HO-

-H.O

CH 2 OH

-H

H

Os,

OH H/

H OH

D-Glikonik-y-
lakton

22.6C Nitrik Asit Yukseltgenmesi: Aldarik Asitler

Seyreltik nitrik asit — bromlu sudan daha gti^lti bir yukseltgen — bir aldozun hem — CHO
grubunu hem de uc — CH 3 OH grubunu — C0 2 H gruplanna yiikseltger, Bu dikarbok-
silik asitler aldarik asitler olarak bilinirler.

22.6 Monosakaritlerin Yiikseltgenme Tepkimeleri 1107

CHO

CO,H

HNO, I

(CHOH),, '-* (CHOH),,

CH,OH

Aldoz

CO,H

Aldarik asit

Bir aldozun aldarik aside yiikseltgenmesinde bir laktonun ara iirun olup olmadigi bi-
linmiyor ancak aldarit asitler kolaylikla 7- ve 5-laktonlar olustumrlar.

^

.OH
C

I
CHOH

I

CHOH -h,o

I —^~>
CHOH

CHOH

c

I

CHOH

I
CHOH

I
CH

O

^ c /OH

CHOH
I
CH

.&~\

veya

O OH

Aldarik asit
(bir aldoheksozdan)

O

^

CHOH
OH

CHOH
CHOH

X

O

Bu tur koseler

bir CH,

gruhunu

temsil etmezler.

O

Bir aldarik asitin y-lakronlan

D-Glikozdan elde edilen aldarik asite D-glukarik asit* denir.

O

CH

CH,OH _
HO-^XJ^-----0

HO

OH

V^OH

H-

HO-

H-

H-

%c /OH

-OH

-H ■

-OH

OH

HNO

H-

♦ HO-

CH,OH

H-
H

O

*?

C,

-OH
-H
-OH
-OH

OH

D-Glikoz

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) aijik zincir yapisint yazimz.

(c) Mannarrk asitin optikce aktif olmasini 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 iirUnQnun Fischer izdLt§i.im formtilleririi yaziniz.

(g) D-Eritroz ve D-treozdan elde edilen aldarik asitlerin adlari nedir? (Altboliim
5.I4A'ya bakmtz)

Problem 22.8 ^ D-Glukarik asit laktonlasmaya ugrayarak farkh iki y-lakton verir. Bunlann yapila-
n nasildir?

22. 6D Periyodat Yiikseltgenmeleri: Polihidroksi
Bile§iklerinin Yilkseltgemeli Bolunmelen

Bitisjk atomlannda hidroksil gruplan iceren bilesikler sulu periyodik aside (HI0 4 ) et-
ki1e§tiklerinde yiikseltgen boliinmeye ugrarlar. Tepkime karbon-karbon baglarim kirar
ve karbonil bilesjkleri (aldehitler, ketonlar veya asitler) olu§tiirur. Tepkimenin stokiyo-
metrisi soyledir:

I O

— C— OH V

+ HI0 4 ► 2 ^C\ + HI0 3 + H 2

:— OH

Tepkime genellikle kantttatif verimle gerceklestiginden karbonil uriinlerinin yapdarinm
belirlenmesinin yamsira tepkimede harcanan periyodik asitin kaq esdeger mo I oldugu
ol^Cilerek cogu kez degerli bilgiler edinilebilir.*

Periyodat yiikseltgenmelerinin balkah bir ara iirun uzerinden yiiriidiigu du§iinulmek-
tedir:

I V-o

— C— OH — C-rO, XT /

|-H,Ol

+ ro 4 — —»

y k/z

— C— OH — C— O O \

c=o

/

Periyodik asitin karbohidrat kimyasinda kullamlnjim tartismadan once, bazi basit
ornekler iizerinde tepkimenin yiiriiyii^unii aciklamaltyiz. Periyodat yiikseltgenmelerin-
de hrilan her bir C — C bagina kar§ilik her karbonda bir C — bagtiun oht§tuguna
dikkat ediniz.

1. Uc veya daha cok — CHOH grubu bitisik oldugu zaman ictekiler/brmj'A: asit ola-
rak elde edilir. Ornegin gliserinin periyodat yiikseltgenmesi iki esdeger mol for-
maldehit ve bir esdeger mol formik asit olu§turur.

* Kur§un letraasetat, PblOiCCHj)^, reaktifi periyodik asilinkine benzer bolunme lepkimesi verir. iki reaktif
bir birinin lamamlayicisidir: periyodik asit sulu <;ozeltilerde. kur§un leraaseiai ise organik fozeltilerde iyi so-
nu? verir.

22.6 Monosakkaritlerin Yiikseltgenme Tepkimeleri 1109

H
I
H— C— OH

H— C— OH + 2I0 4
H— C— OH

H

Gliserin

o

II

H H

+

O

I formaldehit I

H OH

(formik asit)

+

II

H H

(formaldehit)

Yiikseltgemeli boliinme, bir — OH grubu bir aldehit veya ketonun (asit veya este-
rin degil) karbonil grubuna komsu oldugunda da meydana gelir. Gliseraldehit, iki
e§deger mol fonnik asit ve bir e§deger mol formaldehit verir. Buna karsdik dihid-
roksiaseton iki egdeger mol formaldehit ve bir e§deger mol karbondioksit verir.

o

II

c— II

H— C— OH + 2 I0 4

H— C— OH

I
H

Gliseraldehit

H OH

( formik asit 1

+

<)

H OH

(formik asitl

+

^C\ (formaldehit)

H H

O

H
H— C— OH

C=0 + 2 10,

H — C— OH

I

H
Dihidroksiaseton

Periyodik asit, hidroksil grubu — CH 2 — grubuyla ayrilrmg bileslkleri ve hidrok-
sil grubu eter veya asetal fonksiyonel grubuna bitijik olan bilejikleri bolmez.

H H

+

(formaldehit)

o=c=o

(karbon dioksil)

+

o

II

H H

(fonnaldehif l

CH,OH CH,OCH 3

CH, + IOj" — ► boliinme olmaz CHOH + I0 4 "

CH,OH CH,R

boliinme olmaz

1110

Boltim 22 / Karbohidratlar

Problem 22.9 >

Uygun miktarda periyodik asitle etkilestirildiklerinde a§agidaki bile§iklerin her bi-
rinden hangi iiriinlerin olusmasini beklersiniz? Her birinde kag e§deger mol HI0 4
harcanir?

(a) 2,3-Biitandiol

(b) 1,2.3-Butantriol fg) CH 3 C— CH,

(c) CH 2 OHCHOHCH(OCH 3 ) 2 ^ ^

(d) CH,OHCHOHCOCH 3

(e) CH,COCHOHCOCH, ( h ) D-Eritroz

(f) a'i'-1.2-Siklopentandiol

CH 3

Problem 22.10

J* Bir aldoheksoz ve ketoheksozun ayirt edilmesinde periyodik asidin nasil kullamla-
bilecegini gosteriniz. Her birinden hangi uriinler olusur ve kagar esdeger mol HI0 4
harcanir?

22.7 MONOSAKKARITLERJN iNDJRGENMESi:
ALDJTOLLER

Aldozlar (ve ketozlar) sodyum borhidrurle alditoller denilen bile§iklere indirgenebilirler.

CHO CH,OH

NaBH„

(CHOH)„

CH 2 OH
Aldoz

-4- (CHOH}„

veya
H„Pt

CH,OH
AJditoI

Ornegin D-glikozun indirgenmesi D-Glusitol verir.

CHO

HO
HO

CH^OH

HO

OH

H-

HO-

H-

H-

OH

H-

-H NaBtt HO-

*-*

OH H-

H-

-OH
CH,OH

CH,OH

-OH
-H
-OH
-OH

CH,OH

D-Glusitol
(veya D-sorbitol)

Problem 22. II >■ (a) D-Glusitoliin optikce aktif olmasim beklermisiniz? (b) Optlkqe aktif ohnayan al-
ditoller veren tiim D-aldoheksozlarin Fischer izdiigiim formiillerini yaziniz.

22.8 MONOSAKKARiTLERIN 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 yelerli fenilhidrazin varsa iic esdeger mol fenilhidrazin harcanarak C2 de ikinci bir
fenilhidrazon grubu olusur. Uriin bir fenilosazoiidur. Fenilosazonlar kolayca kristalle-
nirler (sekerlerin aksine) ve sekerlerin taninmasinda yararli tiirevlerdir.

22.8 Monosakkaritlerin Penilhidrazinle Tepkimeleri: Osazonlar 1111

H

c=o

CHOH

H

C=NNHC,H ;

C=NNHC 6 H S

(CHOH), + 3 C„H 5 NHNH, ► (CHOH),, + C 6 H,NH, + NH, + H,0

CH 2 OH

Mill)/

CH 2 OH
Fenilosazon

\

Osazon olu§umunun mekanizmasi, muhtemelen, C — O grubuna 50k benzer §e-
kilde davranan C^N — grubunun bir enoliin azota uyarlanmis. bir sen tepkimesine
dayanir.

Tepkime igin Bir Mekanizma

Fenilosazon Olusumu

^H— A
CH=N— NHC 6 H,

k-.n—c—on

(aldozdan
olu§mu§)

H H

I I
CH^-N-rN— CM,

Yyl Vf " 5

tautomerlejme k II VT~ \ (-CJi,NH,)

4 =feC— O— H - — — — 2L *

I ^ = A

CH=NH CH=NNHC 6 H,

( + 2C 6 H 5 NHNH 2 ) ,

c=o

■>C=NNHC 6 H ? + NH, + H 2

Osazon olu§umu C2'deki stereomerkezin kaybolmasiyla sonu^lanir, fakat diger stere-
omerkezleri etkilemez; ornegin D-Glikoz ve D-mannoz ayni fenilosazonu verirler.

CHO

CHO

CH=NNHC fi H s

C=NNHC 6 H 5

HO-

C,,H,NHNH, HO-

H-
H-

H
-H

OH
-OH

CH,OH
D-Glikoz

CH,OH
Ayni fenilosazon

CH,OH
D-Mannoz

Bu deney ilk kez Emil Fischer tarafindan yapddi ve Fischer, D-glikoz ile D-manno-
zun C3, C4 ve C5"te ayni konfigiirasyona sahip olduklanm gosterdi. Sadece bir karbo-
nundaki konfigiirasyonda farklilik gosteren diastereomerik aldozlara (D-glikoz ve
D-mannoz gibi) epimerler denir. Genel olarak, sadece bir tek stereomerkezinin konfigii-
rasyonunda farklilik gosteren diastereomer ctftleri epimerler olarak adlandiniabilirler.

1112 Boliim 22 / Karbohidratlar

Problem 22.12 > D-Fruktoz, D-glikoz veya D-mannozun epinieri olmamasina ragmen (D-fmktoz bir

ketoheksozdur). her iicii de ayni fenilosazonu verir. (a) Fischer izdiisum formiille-
rini kullanarak fruktozun fenilhidrazinle verdigi tepkime icin bir denklem yazimz.
(b) Bu deney D-fruktozun stereokimyasi hakkinda nasil bir bilgi verir?

22.9 MONOSAKKARITLERiN SENTEZI VE
KU£ULTULMESi

22.9A Kiliani-Fischer Sentezi

Heinrich Kiliani (Freiburg. AlmanyaJ 1885*le, bir aldozun hidrojen siyantir katilmasi
ve ardindan epimerik siyanohidrinlerin hidroliziyle bir fazla sayida kartona sahip epi-
merik asitlere donustiiriilebilecegini buldu. Daha sonra Fischer, aldonik asitlerden elde
edilen aldonolaktonlann aldozlara indirgenebilecegini gostererek bu yontemi gelistirdi.
BugCin bir aldozun karbon zincirinin uzatilmasi seklindeki 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 siyanuriin katilmasi yeni bir stereomerkez olusturmasi nede-
niyle iki epimerik siyanohidrin verir. Siyanohtdrinler kolaylikla aynlabilir (diastereomer
olduklanndan) ve her biri hidroliz, asitlendirme, laktonlastirma ve Na-Hg ile pH 3— 5'te
indirgemeyle bir aldoza doniistiirulebilir. Bir siyanohidrin, sonuc olarak, D-(-)-eritroz
verirken digeri D-(-)-treoz verir.

Kiliani-Fischer senteziyle elde ettigimiz aldotetrozlann her ikisinin de D-sekerler
oldugundan emin olabiliriz, ciinkii bu^langic bile^igimiz D-gliseraldehittir ve bunun stere-
omerkezi sentezden etkilenmez. Kiliani-Fischer sentezinde hangi aldotetraozun, Fischer
izdiis,umunde, her iki — OH grubunun da sagda oldugunu ve hangisinin iistteki — OH
grubunun solda oldugunu henuz bilemeyiz. Buna karsin her iki aldotetrozu da aldarik
asitlere yiikseltgersek biri [D-(-)treoz] optikge aktifvtnm verirken digeri [D-(— J-eritroz]
optikge inaktif (msza) iiriin verecektir (Problem 22.7 ye bakmiz).

Problem 22. 13 >■ (a) L-(+)-Treoz ve L-(+)-eritrozun yapilan nasildir? (b) Kiliani-Fischer sentezinde

bunlan elde etmek i§in hangi aldotriozu kullanmaniz gerekir?

Problem 22. 14 >■ (a) D-(-)-Eritrozdan ba§layarak epimerik aldopentozlarm Kiliani-Fischer sentezle-

rini tasarlayimz (Fischer izdiisumierini kullaniniz). (b) Elde edilmi§ olan epimerik
aldopentozlar D-(-)-arabinoz ve D-(-)-ribozdur. D-(-)-Ribozun nitrik asit yiikselt-
genmesi optikge aktif olmayan bir aldarik asit verirken benzer §artlarda D-(-)-ara-
binoz optikce aktif bir iiriin verir. Sadece bu bilginin lsiginda hangi Fischer izdusumti
D-(-)-arabinozu ve hangisi D-(-)-ribozu gosterir.

Problem 22.15 ►• 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 Ku^ultiilmesi 1113

optikce inaktif bir aldarik asit verirken D-(-)-liksozun benzer yilkseltgenmesi optikce
aktif bir urun verir. D-(+)-Ksiloz ve D-(-)-lik$ozun yapilan yazimz.

Sekiz aldopentoz vardir. Problem 22.14 ve 22.1 5 'te dordiinun yapisina ula§tiniz. Geri -< Problem 22.16
kalan dorduniin yapilanm ve adlanm yazimz?

C

H OH

CH 2 OH
d -Gliseraldehit

Ihcn

CN

H-
H-

-OH
-OH

Epimerik

siyanohidrinler

(ayrilirlar)

CH 2 OH

(1) Ba(OH),

(2) H 3 cr

O^ /OH

H-
H-

-OH
-OH

Epimerik
aldonik asitlcr

CN

HO-

H-

-H
OH

CH 2 OH

(1) Ba(OH),

(2) H.<CT

O^ /OH
C

HO-
H-

-H
-OH

CH,OH

r

h V y

OH OH

Na-Hg, H,0

pH 3-5

CH,OH

r

H A

Epimerik JC HQ A"

y-aldonolaktonlar Hv [/

O
H

H
Na-Hg, H.O
P H 8-S

^,

O

H-

H-

CH.OH
D-(-)-Eritroz

H

-OH

-OH

°^c- H

HO-
H-

-H
OH

CH 2 OH
D-(-)-Treoz

§el<il 22.6 D-(-)-Eritroz ve d-(-)- treozun
D-gliseraldehitten Kiliani-Fischer sentezi.

1114 Bolum 22 / Karbohidratlar

22.9B Ruff Kiifultulmesi

Kiliani-Fischer sentezi bir aldozim zincirini bir karbon atomu uzatmak icin kullanilablir;
Ruff kuciiltiilinesi* ise zinciri bir birim kisaltmak i^in kullamlabilir. Ruff kiigultulmesi
(1) bir aldozun bromlu su kullanilarak aldonik aside yiikseitgenmesini ve (2) aldonik
asitin bir sonraki kii^iik aldoza, hidrojen peroksit ve demir(IIT) siilfat ile yiikseltgen de-
karboksilasyonunu icerir. Ornegin D-(-)-riboz, D-(-)-eritroza kuc,iiltiilebilir.

%,/H

H-
H-
H-

-OH

OH

-OH

CH,OH
D-(— )-Riboz

H-

Br-

H,0

-*-H-

-OH

OH

-OH

H-

CHpH
D-Ribonik asit

H,0,

Fe,(SO_),

o

H-
H-

%,

.H

-OH
-OH

CH,OH
D-( — )-Eritroz

CO,

Problem 22.17 >

Sutte bulunan bir dissakkarit olan laktozun hidroliziyle bir aldoheksoz olan D-(+)-
galaktoz elde edilebilir. D-(+)-Galaktoz nitrik asitle etkile^tirildiginde optikce in-
aktif bir aldarik asit verir. D-(+)-GaIaktoz Ruff kiiijiiltulmesine ugradiginda
D-(— )-liksoz verir (Problem 22.15'e bakiniz). Sadece bu verileri kullanarak D-(+)-
galaktozun Fischer izdiisiim formulunii yaziniz.

22.10 Aldozlarin d Ailesi

Ruff kuculriilmesi ve Kiliani-Fischer sentezi, aldozlarin tiimiinu, D- veya L-gliseralde-
hitle iliskilendirerek aileleri veya "aile agaclan'" icerisine yerle§tirmemizi saglar. Bu tiir
bir agac §ekil 22.7'de yapitmistir ve D-aldobeksozlann, 1-8, yapilanni icerir.

Dogal olarak bulunan aldozlarin tumii olmasa da bt'tyuk cogunlugu, en yaygin olan
D-(+)-glikozla birlikte D ailesine aittirler. D-(+)-galaktoz silt §ekerinden (laktoz) elde edi-
lebilir. fakat L-(-)-galaktoz bah9e 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) sentezlenmi§lerdir.

22 J I D-(+)-GLJKOZUN KONFJGURASYONUNA
FISCHER KANITI

Emil Fischer, van't Hoff ve Le Bel'in karbonun duzgiin dortyiizlu yapisim onermele-
rinden yalnizca 12 yil sonra, 1888'de, (+)-glikozun stereokimyasiyla ilgili cahsmasma
ba§ladi. Ba§langi§ta Fischer'in elde edebildigi 50k az veri vardi: (+)-Glikoz, (+)-arabi-
noz, (+)-mannoz [(+)-Mannoz Fischer tarafindan heniiz sentezlenmi§ti] dahil birkac mo-
nosakkarit biliniyordu. (+)-Glikoz ve (+)-mannoz aldoheksoz, (+)-arabinoz ise aldopentoz
§ekerler olarak biliniyorlardi.

* Alman kimyacisi Otto Ruff. 1871 - 1939. tarafindan gelistirildi.

o

a

5-

o
a
o-

o
a
o-

o

o
a
o-

o

a

o-

o
u-

o

a

o-

a a X O

O O O X

x x a

a a

o a a o

a o o a

a a

a o x o

o a © a
a a

o o a ©

Ph Pm O ffi

a a
a a o o

o o a a
a a

a a a
© a c o

a © a a
a

a a a
a o o o

o a a a
a

a a a a
o o © ©

PC Ph iJh Ph

a

c

a"
- o

a
o

a*

o

+

o

a

a a

a
o

a I

1 C+-

+
p

a

S I

a s

© o a
a a

o
a
u-

K
X ©

a

O o

■O 5

^■•-i

o a

a

o
a
u-

a
o

a

a

O o
.g J-t

a |

i

a
o

J

©

s

a

\

o
a
o-

1

a 1

O a

a 1
a

a
S

a

o

a"
■o

T5=

o

a

D-

11 n

a ©

a
o

a
o

a'
■o

£S?

o

a

a

o
a
o-

a a
o o

a" |

— N

— Q

CD I

a h

/*

a

a a

t

o
a
o-

E
O

a

a
o

a
o

M

a
■u

a a

o I

a | »<fc

(J T

a

s> ft
> o

£

-§

S 8

>

a:

_ E

u

^r

j*

M

E3

§ o

U

U

u

t- 3

u

ffl 1

o

g

Ed
—

53

■«>>

O

1 a

5 o

S

** T

1

2

u

OS

c «

^

V*

i

5

l-H

— -

6

V~.

d

>>

C ad

rt

C flj

_4

iCI)

a "C 1

\ —

U2

*0 'w

CJ

'>,

■3 s

X

3^

X

>

-r

c

13 u

fS

jg

1 §

y

3

>>

rt

J4 re

-

3

in

a

:3

S3

B

g

w

3

a

.5- I

c

S

^

Si S,

:=

"0

o

56
,2

-d S

:0

2 C

K as

3

£ 3

y -3

o

c

hi w

■a

>-i *—

<t

3"/.

a sp

I-.

w

ex

3 fi

o :3

■a g

"2
—

3 j^

3

?l

c

^ o

V

i*

a >i

1115

1116 Boliim 22 / Karbohidratlar

Bir aldoheksoz dort stereomerkeze sahip oldugundan 2 A (veya 16) stereoizomeri
miimkiindur ve bunlardan biri (+)-glikozdur. Fischer, keyfi olarak ilgisini §ekil 22.7'de-
ki konfigiirasyonundaki sekiz yapiyla (1-8 yapilan} sinirlandirdi. Fischer, organik bile-
siklerin mutlak konfigiirasyonlanmn belirlenmesi yontemleri heniiz geli§tirilmemi§
oldugundan bu enantiyomerik konfigurasyonlan farklandiramiyacaginin farkina vardi.
195 1 yihnda Bijvoet (Altboliim 5.14A) tartarik asitin mutlak konfigiirasyonunu [ve bu-
na bagh olarak D-(+)-gliseraIdehitin mutlak konfigiirasyonunu] tayin ettiginde, Fischerin
(+)-glikozu, bizim D ailesi olarak adlandirdigimiz gruba keyfi olarak koyusiinun dogru
oldugunu buldu.

Fischerin (+)-glikoz icin 3 yapisim onermesi asagidaki sonuclara dayaniyordu:

1. Glikozun nitrik asit yiikseltgenmesi optikce aktif bir aldarik asit verir. Bu 1 ve 7
yapilanm disjar. cunkii her iki bile§ik de merfl-aldarik asitler verir.

2. Glikozun kiiciiltiilmesi (-)-arabino: ve (-)-arabinozun nitrik asir 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
konfigurasyonlannda olamayacaginin tespitidir. Bu. (+)-glikoz icin geride 3, 4 ve 8
yapilannin olma olasiligmi birakir.

3. (-)-Arabinozdan baslayan Kiliani-Fischer sentezi (+)-glikoz ve (+)-mannoz verir
Mannozun nitrik asit yiikseltgenmesi optikce aktif bir aldarik asit olusturur. Bu, (+)-
glikozun da farkli fakat optikce aktif bir aldarik asit vermesi gercegiyle birlesfnce
(-)-arabinozun 10 yapismda oldugunu saptar ve (+)— glikoz icin olasi yapilardan 8
yapisim eler. (-)-Arabinoz 12 yapismda olsaydi Kiliani-Fischer senteziyle 7 ve 8
aldoheksozlanni verirdi ve bunlardan biri (7) nitrik asit yiikseltgenmesiyle optikce
aktif olmayan bir aldarik asit verirdi.

4. §imdi geriye 3 ve 4 yapilan kaliyor. Bir yapi (+)-glikozu, digeri (+)-mannozu gos-
teriyor. Fischer, (+)-glikoz ve (+)-marmozun epimer olduklanni (C2'de) farketti, fa-
kat hangisinin hangi bilesjgi temsil ettigine karar vermek 90k zordu.

5. Fischer daha onceden bir aldo: zincirinin iki uc gruhimu ( — CHO ve — CH 2 OH)
kendi arasmda degistiren etkin bir tepkime gelistirmisti, Fischer, parlak bir mantik-
la (+)-glikoz 4 yapisinda ise uc gruplarm degi§mesinin aym aldoheksozu verecegi-
ni farketti.

CHO

HO-
HO-

H-
H-

-H
-H

HO-

kimyasal
tepkimelerle HO -

►

H-
H

-OH u 5 S n ^* nn

kcndiLeri

aras mda

~OH degi§mesL

CH : OH
4

CH,OH

H

H

OH

CHO

OH

CHO

HO-

HO-

H-

H^

-H

-H

-OH

-OH

CH ; OH
4

(Fischer
izdusiimuniin,

sayfa <ln/U iiv;
icinde 180°

dund 11 nd milium

1 1 1 1 1 . 1 ■ 1 . 1 1 r 1

olduKiinu
hatirlavinrz.)

Diger taraftan (+)-glikozun yapisi 3 ise, bir uc grup degisme si farkli bir aldohekso-
zu (13) verecektir.

22.11 D-(+)-Glikozun Konfigiirasyonuna Fischer Kamti 1117

CHO

H-

HO-

H-

H-

OH

H-

kimyasal
-H tepkimderde HO"

"OH u - § l ' u P' anrl
kendileri
arasinda

"OH degi§mesii

CH 2 OH
3

H-
H-

CH 2 OH
-OH
-H
-OH
-OH

CHO

CHO

HO-

HO-

H-

HO-

-H
-H
OH

-H

CH,OH
13
L-Guloz

Eger ota§saydi bu yeni aldoheksoz bir L §eker olacakti ve D-gulozun ayna goriintilsu
olacakti. Boylece adi da L-guloz olacakti.

Fischer, (+)-g!ikoz ile uc grup degisjmlerini yaptiginda Qriin olarak yeni bir aldo-
heksoz (13) olustu. Bu sonuc (+)-glikozun, 3 yapisinda oldugunu kamtladi. Bu sonuc
ayni zatnanda 4'iin (+)-mannozun ve 13'un de L-(+)-gulozun yapilan oldugunu goster-
di.

(+)-Glikoz zincirindeki uc gruplann degistirilmesi icin kullanilan Fischer iflemi D-
glukarik asitin y-laktonlarindan biriyle basjadi (Problem 22.8'e bakiniz) ve a§agidaki
gibi yiiriitiildu.

D-Glukarik
asitin bir
y-laktonu

CH.OH

Bir T-aldonolakton

H-

HO-

H-

H-

CH,OH

O

V-

OH HO-

-H HO-

-OH H-

OH HO-

O^ H

-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 sartlarda 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 islemi uygulamisti. Diger y-laktonu veren hangi urundtir?

22.12 DlSAKKARJTLER

22.I2A Sakkaroz

Bildigimiz cay sekeri sakkaroz (sukroz) denilen bir disakkarittir. Sakkaroz en yaygin di-
sakkarittir, fotosentez yapan turn bitkilerde bulunur ve ticari olarak seker kamisi ve se-
ker pancanndan elde edilir. Sakkaroz Sekil 22.8 'de gosterilen yapiya sahiptir.
Sakkarozun yapisi asagidaki kamtlara dayamr:

1. Sakkaroz C 12 H 22 O n molekiil formiilline sahiptir.

2. Bir mol sakkarozun asit katalizli hidrolizi bir mol D-glikoz ve bir mol D-fruktoz
verir.

§ekil 22,8 (+)-Sakkaroz (a-D-
gtikopiranozil /3-D-fruktofura-
nozit) icin iki gosterim.

HOCH,

CH,OH

OH H
Fruktoz
(bir jS-furanoz olarak)

Sakkaroz indirgen olmayan bir sekerdir. Benedict ve Tollens cozeltileriyle 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 arasmda bir glikozidik
baglanti icermelidir. Ancak bu sekilde iki karbonil grubu da tam asetal halinde ola-
bilirler (glikozitlere bakimz).

6

HOCH 2

1
CH,OH

ikozdan -

l\OH /
HO \i_ /

K)

\ HO/^CH.OH

l>Fruktozdan

3 |2
OH

o

A \

OH J

a-Glikozidik

- 0-Fruktozidik

baglamna

baglanma

CH 2 OH t
HO

V \ CH,,OH f>

H0 \Vf

CH.OH

HO

22.12 Disakkaritler 1119

4. Glikozidik baglarm stereokimyasi enzimlerle yapilan deneylerle aydmlatilabilir.
Sakkaroz, mayadan elde edilen a-glikosidaz enzimiyle hidrolizlenir fakat (1-gHkosi-
daz enzimiyle hidroliz olmaz. Bu hidroliz, glikozit kismmda bir a-konfigiirasyonun
oldugunu belirtir. Sakkaroz aynca )3-fruktofuranozlan hidrolizleyen araa ct-frukto-
furanozlara etkimedigi bilenen bir enzim olan sukaz ile de hidrolizlenir. Bu hidroliz
defmktozit kismimn fi-konfigiirasyonun da oldugunu gdsterir.

5. 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 uriinun
tanimlanmasi glikoz krsminin bir pironozit, fruktoz kismimn ise bir fiiranozit oldu-
gunu gdsterir.

Sakkarozun yapisi X-i§rnlan analiziyle ve §uphe gotiirmeyecek bir senteziyle
dogrulanmi§tir.

22.I2B Maltoz

Ni§asta (Altboliim 22. 13 A) diastaz enzimiyle hidrolizlendiginde iiriin 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 sekerdir. Fehling, Benedict ve Tollens
cdzeltileriyle pozitif sonuc verir. Maltoz. fenilhidrazinle de etkileserek bir
monofenilosazon olusturur (yani iki mol fenilhidrozinle birlesir).

3. Maltozun iki anomer §ekli vardir: a-(+)-maltoz, [a] D 5 = + 168°, ve /3-(+)-maltoz,
[a]o = + 112°. Maltoz anomerleri. bir denge kansuni olusturmak iizere, [a] D 5 = +
136°, mutarotasyona ugrarlar.

2 ve 3 durumundaki ozellikleri. maltozun glikoz kahntilarmdan birinin yan-ase-
tal seklinde, digerinin de glikozit yapismda olmasim gerektirir. Maltoz. /3-glikosi-
daz enzimiyle degil a-glikosidaz enzimiyle hidrolizlendiginden glikozidik bagimn
konfigtirasyonunun a-oldugu sonucu cikanlabilir.

Sekil 22.9 (+)-Maltozun jS-anumer
yapisimn iki gosterili§i. 4-0-(a-D-glikopira-
nozil)-/3-D-glikopiranoz.

""-Glikozidik
baglanti

veya

CH,OH

HO

HO

OH

HO

1120 Bolum 22 / Karbohidratlar

4. Maltoz bromlu su ile etkileserek bir monokarboksilik asit olan maltonik asiti verir
(§ekil 22.10a). Bu da sadece bir yan-asetal grubunun oldugunu gosterir.

5. Maltonik asitin metillendikten sonra hidrolizi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-glikoz ve
2,3,5,6-tetra-O-metiI-D-glukonik asit verir. Birinci tiriin 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 buyuklugtidur.

6. Maltozun kendisininin metillenip hidrolizlenmesi (§ekil 22. 10t>), 2,3,4,6-tetra-O-
metil-D-glikoz ve 2,3,6-tri-O-metil-D-glikoz verir. ikinci uriinde C5'teki serbest
— OH bu karbonun oksijenli halka icinde bulunmasi ve indirgen glikozun da bir pi-
ran oz halkasi halinde olmasim gerektigini belirtir.

§ekil 22. 1 (a) Maltozun
maltonik asite yukseltgen-
mesi, bunu izleyen
metilleme ve bidroliz. (b)
Maltozun kendisinin metil-
lenmesi ve ardindan
hidrolizi.

BrJHjO

H

OH

H OH

Maltoz

(a)

(b)

UJ CH,OH, H+
(2) (CHjJjSO.,. OH"

OCH,

OH

2,3,6-Tri-O-
metil-D-glifeos
(piranoz yapisi)

CH,0

2,3,4, 6-Tetra-O-metil-

D-glikoz

(piranoz yapisi)

2,3 t 5,G-Tetra-0-metil-
D*glukonik asit

22.12 Disakkaritler 1121

#-Glikozidik baglanti

6
HOCH,

Sekil 22. 1 I Selobiyozun fi anomerinin iki ayn
gosterimi. 4-0-(/^D-glikopiranozil)-/3-D-gIikopira-

HO

OH

22. IZC Selobiyoz

Selulozun kismT hidrolizi (Altboliim 22.13C) bir disakkarit olan selobiyozu verir (C 12
H 22 O n ) (§ekil 22.1 1). Selobiyoz, glikozit baginin konfigiirasyonu di§indaher bakimdan
maltozo benzer.

Selobiyoz, maltoz gibi indirgen bir sekerdir ve asit katalizli hidrolizde iki e§deger
mol D-glikoz verir. Selobiyoz aym zamanda mutarotasyona ugrar ve bir monofenilosazon
olusturur. Metilleme cahsmalari bir glikoz biriminin Cl'inin C4'iiyle glikozit bagi yap-
tigini ve her iki halkanin da alti iiyeli oidugu gostermi§tir. Buna kar§ihk maltozdan fark-
li olarak selobiyoz. a-glikosidaz enzimleriyle degil fi-glikosidai enzimleriyle hidrolizlenir
ve bu, selobiyozdaki glikozidik baglantinin /3 oldugunu gosterir (§ekil 22.11).

22. 1 2D Laktoz

Laktoz (§ekil 22.12) insanlann, ineklerin ve biitiin memelilerin siitiinde bulunan bir di-
sakkaritir. Laktoz, D-glikoz ve D-galaktoza hidrolizlenen indirgen bir sekerdir ve /3 gli-
kozidik bag i9erir.

^•Glikozidik baglanti ~| Q\\ OH

H

OH

I

Ll-tJLUiuzciiUl

Sekil 22.12 Laktozun ^-anomerinin,
4-0-(|3-D-galaktopiranozil)-|3-D-gliko-
piranozun iki gosterilisi.

veya

HO

\ - \

HO

HO

OH

HO

*

imyasi

Yapay Tatlandincilar (Ne Kadar Tatli)

Yapay tatlandinci
aspartami i^eren bazi
iiriinler.

Oakkaroz (cay sekeri) ve fruktoz en yaygin dogal tatlandiricdardir. Bununla
birlikte, bunlann kalori almamiza ve dig ciiriimeleri basjatrnaya neden oldukla-
rini biliyoruz, Bu nedenlerle bircok kisj yapay tatlandmcilan. dogal ve kalori
saglayanlara kar§ihk cekici bir secenek olarak goriirler.

Belki en basarili ve en 50k kullanilan yapay tatlandinci. fenilalanin ve aspar^
tik asitten olusan bir dipeptitin metil esteri olan aspartamdir (Altboliim 24.4).
Aspartam sakkarozdan yaklasik 100 kez daha tatlidir. Cbzeltilerinde yavas. ola-
rak hidrolize ugramasi mesrubatlar gibi iirlinlerde raf omriinii kisttlar. Pisjrme-
de de kullamlamaz, ciinkii isiyla bozunur. Dahasi, fenilketoniire olarak bilinen
bir genetik hastaliga sahip insanlar aspartam kullanamazlar. ciinku metabolizmalan as-
partamdan fenilpiruvik asit olu§turur. Fenilpiruvik asitin vucutta birikmesi, ozellikle ye-
ni dogan bebekler icin zararlidir. Diger yandan alitam, aspartama benzer, ama
gelis,tirilmig ozelliklere sahip bir bilegiktir. Bu, aspartamdan dalia kararli ve sakkaroz-
dan yaklasik 2000 kez daha tatlidir.

CO,

CO,H

;[ NH,H

och;

Aspartam

Alitam

Sukraloz, sakkarozun trikloro ttirevi olan bir yapay tatlandincidir. Aspartam gibi bu
da Amerika Birlesik Devlerleri Gida ve ilac tdaresince onaylanmistir. Sukroloz, sakka-
rozdan 600 kez daha tatlidir ve bir cok ozelligi istenen niteiiktedir. Goriiniimii ve tadi
§eker gibidir, pi§irme ve isitma sicakhklannda kararhdir, dis curiigiine neden olinaz ve
kalori vermez.

CI

CH,OH

HO

CH,C1

Sukraloz

1122

Siklamat ve sakkarin sodyum veya kalsiyum tuzlan seklinde kullamlan bir zaman-
lann gozde tatlandmcilaridir. Siklamat ve sakkarinin 10:1 'lik yaygin olarak bilinen bir
kansirm, her iki bilesigin ayn ayn olduklanndan daha tathdir. Bu kan§imin hayvanlar
Lizerinde tiimor olusturdugu deneylerle gosterildikten sonra kansim FDA tarafindan
yasaklanmistrr. Kurallardaki bazi degisjklerlerle sakkarinin bazi iiranlerde kullamltna-
sina izin verilmistir.

H

N.

~SO,H

H

Siklamat Sakkarin

Diger bircok bilesik de yapay tatlandinci ozelligine sahiptir. Ornegin L sekerler de
tathdir ve bunlar muhtenrelen sifir kalori saglarlar, ciinkii enzimlerimiz onlan degil se-
cimli olarak D §ekerleri metabolize ederler. L sekerler dogada 50k az bulunmalarma kar-
stn sekiz L-heksoz, S. Masamune ve K. B. Sharpless tarafindan Sharpless asimetrik
epoksitleme (AltbolLim 11.17) ve diger enantiyosecimli sentez yontemleriyle sentezlen-
misjerdir.

OH

OH

HO

OH OH
L-Glikoz

Tatlandincilann arastinlmasinda cahsmalarin cogu tat algilama merkezlerinin yapi-
lan uzerindedir. Tat algilayicilan icin onerilen bir model van der Waals kuvetlerine ek
olarak hidrojen baglan da iceren sekiz baglanma etkile§imiyle birlestirilir. Sukromk asit
bu modele gore tasarlanmis sentetik bir bilesiktir. Sukronik asitin sakkaroza gore 200.000
kez daha tath oldugu bildirilmistir.

- CH ? ^

HO,C

H.

'N'

N

*%

o

CN

H
Sukronik asit

22.13 POLiSAKKARiTLER

Polisakkaritler, glikanlar olarak da bilinirler ve birbirlerine glikozidik baglarla bagh
monosakkaritlerden olusurlar. Tek bir monosakkaritin polimeri olan polisakkaritlere
homopolisakkaritler; birden 50k tipte monosakkaritten yapdanlara ise heteropolisak-
karitler denir. Homopolisakkaritler monosakkarit birimlerine gore de sinflandirilirlai".
Glikoz monomerik buimlerini iceren homopolisakkaritlere glikan, galaktoz birimlerini
icerenlere galaktan, vb. denir.

1123

1124 Boliim 22 / Karbohidratlar

Sekfl 22.13 D-Glikozun <*(1^4)
glikozidik baglarla baglandigi dallan-
mamis bir polimeri olan amilozun kismi
yapisi.

<*U -» 4) Glikozidik
baglanti

Tiimii glikan olan u? onemli polisakkarit nisasta, glikojen ve seliilozdur Ni§asta, bit-
kilerin temel besin stogudur. Glikojen hayvanlarda karbohidrat stogu olarak islev ya-
par, Seliiloz ise bitkilerde yapi malzemesi olarak i§lev goriir. Bu iic polisakkaritin
yapilarini inceledigimizde, bu yapilann her birinin fonksiyonlanyla nasil uygunluk gos-
terdigini gorebiliriz.

22.I3A Ni$asta

Ni§asta bitkilerin koklerinde, yumrulannda ve tohumlannda mikroskopik granuller §ek-
linde meydana gelir. Misir, palates, bugday ve pirinc onemli ticari nisasta kaynaklan-
dir. Nisasta suyla tslatildiginda graniiller §i§er ve kolloidal bir siispansiyon olu§ur. Bundan
iki ana bilesen izole edilebilir. Bunlardan biri amiioz, digeri amilopektindir. Ni§astala-
nn binjogu % 10-20 amiioz, %80-90 amilopektin verir.

Fiziksel ol^umler amilozun, bir birimin Cl'i ile sonrakinin C4'iinun a baglantdari
He birlepigi 1000'den fazla D-glikopiranoz biriminden meydana geldigini gosterir (§e-
kil 22.13). Bu ytizden glikoz birimlerinin halka buyiiklugii ve aralanndaki glikozit bag-
Iannin konfigiirasyonu bakirmndan amiioz, maltoza benzer.

Amilozdakilergibi ee-glikozit baglantilanna sahip D-glikoz birimlerinin zincirlerinin
bir sarmal diizenlenme egiliminde oldugu diisunuliir. (§ekil 22,14). Bu diizenlenme mo-

§el<il 22.14 Amiioz. a-\ -4i
baglantdari sola dongiilii bir sarmal
olusumuna yol a^ar. [§ekil Irving
Geis'ten alinmi;tir. Voet D.; Voet, J,
G-, Biochemistry, 2nd ed.; Wiley: New
York, 1995; s 262'den, izin almarak
kullanilmi$tir.

22. 1 3 Polisakkaritler 1 1 25

lekiil kiitlesi oldukga fazla biiyiik (150.000 - 600.000), siki sekilli amiloz molekiillerinin
olu§umuna yol agar.

Amilopektin amiloza benzer bir yapiya sahiptir [ornegin a(l — ► 4) baglantilan],
Amilozdan farki zincirlerinin dallanmi§ olmasidir. Dallanma. bir glikoz biriminin C6'siy-
la digerinin Cl'i arasinda ve 20-25 glikoz birimlik arahklarla olusur (Sekil 22. 15). Fi-
ziksel olgiimlef, amilopektinin molekiil kiitlesinin 1-6 milyon oldugunu ve birbirleriyle
baglantrii yiizlerce 20-25 birimlik glikoz zinciri igerdigini belirtmektedir.

22.I3B Glikojen

Glikojen, amilopektine 50k benzer bir yapiya sahiptir, fakat glikojendeki zincirler 50k
50k daha fazla dallanmi§tir. Glikojenin metillenmesi ve hidrolizi her 10-12 glikoz bi-
rimi igin bir uc grup oldugunu ve dallanmalann da her 6 birimde meydana gelmi§ ola-
bilecegini gosterir. Glikojenin molekiil kiitlesi 50k biiyiiktiir. Hidroliz olasiligim en aza
indiren gartlarda izole edilen glikojen iizerindeki galifjmalarda molekiil kiitlesinin 100
milyon civannda oldugu saptanmis.tir.

Glikojenin buytikliigu ve yapisi, onun hayvanlarda karbohidrat stogu olarak davran-
ma islevine cok giizel uyar. ilk olarak, glikojen hiicre zarlanndan diffiizlenemeyecek
kadar biiyiiktiir, boylece bir enerji kaynagi ihtiyacmm duyuldugu hiicre ig inde kaltr. Ikin-
ci olarak, glikojen, onbinlerce glikoz birimini bir molekiilde banndirdigi igin hiicrenin
bnemli bir ozmotik basing problemini gozer. Hiicrede boylesine 50k glikoz birimi ayn
ayn molekuller olarak bulunsaydi hiicre igindeki ozmatik basing cok 90k biiyiik olacak-
ti, oyle ki hiicre zari parcalanacakti.* Son olarak gUkoz birimlerinin biiyiik ve 50k dal-
lanmts, olmasi hiicrenin lojistik sorunlanni kolaylagtinr: Hiieredeki glikoz derisjmleri
dtistik oldugunda hazir bir glikoz kaynagi olarak davramr, yiiksek oldugundaysa hizla
depolanabilir. Hiicre igerisinde glikojenden glikan birimlerini ayiran (ya da glikojene
glikoz birimleri baglayan) tepkimeleri katalizleyen enzimler de bulunmaktadir. Bu en-
zimler uc gruplardaki a( 1 — »4) glikozit baglantilan hidrolizlerler (veya olustururlar). Gli-
kojen 90k fazla dallanmis. oldugundan bu enzimlerin galisabilecegi pek 90k U9 grup
bulunabilir. Buna kar§ilik glikojenin toplam deri§imi (litrede mol olarak) 90k biiyiik olan

Dallanma CH,OH

CH,OH

CH 2 OH H ° H CH 2 OH H ° H 6 CH,

HH / \ HH / A, HH

l< 1 — • 6) dallanma noktasi
CH,OH

H H

§ekil 22. 1 5 Amilopektinin kismi yapisi

* Ozmatik basing olayi, coziiciiyti geciren ama cbziineni gecirmeyen bir zarla ayrilnuj farkili deri§imlerdeki
iki cozelti icin soz konusudur. Zann bir tarafindaki ozmotik basinc (jr.), coziinenin taneciklerinin mol sayisi
(h), cozeltinin hacmi (V) ve mutlak sicaklikla gaz sabitinin carpimi (RT) ile ilis,kilidir: nV = nRT.

1126 Boliim 22 / Karbohidratlar

molekiil kiitlesinden dolayi 90k dii^uktiir.

Amilopektin. bitkilerde muhtemelen benzer §ekilde iglev yapar. Amilopektinin gli-
kojenden daha az dallanmis. olmasr onemli bir dezavantaj degildir. Bitkilerin metabolik
hizlari hayvanlardan daha diiijiiktur ve bunlann bir anda fazla enerjiye gereksinimleri
yoktur,

Hayvanlar enerjiyi hem yaglar (triagilgliseroller) hem de glikojen olarak depolarlar.
Yaglar cok daha indirgenmis, olduklanndan daha 90k enerji saglarlar. Ornegin bir yag
asidi her bir glikoz veya glikojene gore iki kat fazla enerji aciga ^lkanr. O halde doga
neden iki farkij depo geli§tirmi§ diye sorabiliriz. Glikoz (glikojenden) kolayhkla elde
edilebilir ve suda cok 96zunilr.* Sonuf olarak glikoz hticrenin sulu ortammda hizla di-
fiizlenir ve ideal bir "hazir enerji" kaynagi olarak davramr. Buna kar§ihk uzun zincir-
li yag asitleri suda hie 96zunmezler ve hiicre iyindeki derisjmleri hie bir zaman 90k yliksek
olmaz, Hiicre bir enerji sikintisi i9indeyse bunlar zayif bir enerji kaynagi olacaklardir.
Diger taraftan yag asideri (tria9ilg!iseroller olarak) kalori zenginlikleri nedeniyle uzun
donemler i9in miikemmel enerji depolandir.

22.I3C Seluloz

Seliilozun yapisini ineeledigimizde, dogamn monomerik glikoz birimlerini i§levine uy-
gun §ekilde degistirdigi bir baska polisakkarit ornegi goriiriiz. Seluloz, 90k uzun olan
dallanmamis. zincirlerinde (1~»"4) §eklinde baglanmt§ D-glikopironozit birimieri icerir.
Bununla birlikte ni§asta ve glikojenin aksine seliilozdaki baglantilar p-glikozit baglan-
tilari .jeklindedir (§ekil 22.16). Karbon atomlarmin bu konfiglirasyonu seluloz zincirle-
rini onemli ol^tide dogmsal yapar, glikoz polimerlerinin cc( 1 -*■ 4) §eklinde baglandiginda
yaptigi gibi kangal veya sarmal yapi olu^turmazlar,

Selulozda. (S-/?aglantdi glikoz birimlerinin dogrusal diizenlenmeleri — OH gruplan-
nin her bir zincirin di§ tarafinda diizgiin dagilimli olmalanni saglar. iki veya daha 90k
seluloz zinciri temas ettiginde hidroksil gTuplan. olu§an hidrojen baglanyla bir arada
tutulan zincirleri "fermuar gibi kapatmak" Lfin uygun durumdadir (§ekil 22.17). Bu
§ekilde bir cok seluloz zincirinin fermuar gibi kapatilarak bir arada tutulmasi hemen
hemen hie 96ziinmeyen sert ve lifli bir polimer olu§turur ve bu polimer. bitkiler icin
ideal bir hiicre duvan malzemesidir.

Vurgulamaliyiz ki, seluloz zincirlerinin bu has ozelligi yalmzca /3(1 -»■ 4) glikozit
baglarmin sonucu degildir; bu ozellik aynca, her bir stereomerkezdeki stereokimyasi-
nin da bir sonucudur. Benzer §ekilde bagh D-galaktoz veya D-alloz birimieri olsaydi.
bunlar hemen hemen kesinlikle seliilozunkine benzer ozelliklere sahip bir polimer ver-
meyeceklerdi. Bu yiizden kisa da olsa, D-glikozun bitkilerin ve hayvanlann kimyasin-
da dzel bir yer tuttugunu vurgulamaliyiz. D-Glikoz yalmzca en kararli aldoheksoz degil
(biitiin hacimli gruplanmn ekvatoryal konumlarmda bulundugu birsandalye konformas-
yonunda olabildigi ifin) ozel stereokimyasi nedeniyle, ni§astada oldugu gibi a baglan-

Sekil 22.16 Seluloz zincirinin bir kismi.
Glikozdik baglantilar /3(l->4)'tur.

Giikoz. ger^ekte glikoz-6-fosfat (G6P1 olarak serbest birakilir. o da su igerisinde ijozuntir.

22.13 Polisakkaritler 1127

-^

...

) ■ C

O

o c

-• -

O G

-O- G

Sekil 22.17 Seliiloz kin onerilen bir yapi. Bir seliiloz lifi, glikoz molekiillerinin (i\ I --h
seklinde bagli oldugu yaklasik 40 paralel iplikdk iierehilir. Zincirdeki her bir glikoz biri-
mi bir oncekine gore ters donmiis durumdadir ye bu konumlan zincirler arasindaki hidro-
jen baglanyla (kesikli ^izgilerle gosterilmistir) sabitlenmistir. Glukan zincirleri yanyana
tabakalar olusturaeak sekilde uzanirlar ve bu tabakalar bir glikoz biriminin yansiyla capraz
olacak sekilde dikey olarak cok diizgiin sekilde istiflenirler. (Hidrojen baglannda yer alma-
yan hidrojen atomlan karma§ikligi onlemek icin gosterilmemistir.) [Voet D.; Voet J. G, Bi-
ochemistry, 2nd ed.; Wiley New York 1995; s 261'den izin almarak kullanilmistir.]

malanyla sarmal yapilar ve seliilozda oldugu gibi /3 baglanmalanyla saglam cizgisel ya-
pilar olusturabilen bir biles.iktir.

Seliilozun bilinen bir ba§ka ilginc ve dnemli ozelligi daha vardir: Insanlann sindirim
enzimleri onun /3(l -»-4) baglantisina etkiyemez. Bu ytizden seliilozun insanlar icin
besin kaynagi olarak degeri yoktur. Buna karjilik, ornegin. inekler ve beyaz karinca-
lar seliilozu (olun veya odunun) gida kaynagi olarak kullanabilirler, ^iinkii, sindirim
sistemlerindeki simbiyotik baktertlerde /3-glikosidaz enzimleri bulunur.

Belki kendi kendimize soyle bir soru da sorabiliriz: Nicin doga boyle ozel bir i§lev
icin D-(-)-glikozu secmi§, bunun ayna goriintiisii olan L-(-)-glikozu secmemistir? Burada
buna kesin bir cevap verilemez. D-(+)-Glikozun seclmi enzim katalizorlerinin gelijme
silrecin.de, onceden olan rastgele bir oiay sonucu olmus olabilir. Bir kere bu secim ya-

1128

Bolum 22 / Karbohidratlar

pilmca enzimlerin aktif merkezlerinin stereojenligi L-(-)-glikoza gore degil D-(+)-gli-
koza gore olacaktir (L-(-)-glikoz uymayacagindan). Bir kere girdiginde, bu egilim sii-
reklilik kazanacak, ve diger katalizorlere yayiiacaktir.

Sonuc olarak doganin istenen bir i§lev icin ozel bir molekiilu ayirmasindan veya se-
ciminden soz ettigimizde bunu, bu gelismenin molekuler diizeyde meydana geldigi an-
larninda soylemek istemiyomz. Geli§me, §iiphesiz, organizmatopluluklan diizeyinde olur
ve molekiiller, yalnizca, kullanimlarinin yasami stirdiirme ve iireme olasihgini arttirma-
sina gore secilirler.

22. 1 3D Seliiloz Tiirevleri

Bir 50k seliiloz tiirevi ticari olarak kullamlmaktadirlar. Bu bilesiklerin cogunda her bir
glikoz biriminin iki veya tig serbest hidroksil grubu bir ester veya bir etere doniistiirul-
rniistur. Bu doniigum maddenin fiziksel ozelliklerini onemli olgiide degistirir, onu orga-
nik coziiciilerde daha cok cozuniir, elyaf ve film haline getirilebilir kilar. Seliilozun asetik
anhidrit ile etkile§tirilmesinden tekstil endiistrisinde "Arnel" veya "asetat" olarak bili-
nen bir triasetat olu§ur. Seliiloz trinitrata "barut pamugu" veya nitroseltiloz denir ve pat-
layicilarda kullamhr.

Rayon seliilozun (pamuk veya odun hamurLindan) bazik cozeltide karbon disiilfurle
etkilegtirilmesiyle elde edilir. Bu tepkime seltilozu 96ziinebilen bir ksantata doniigtii-
riir:

HO

Seliiloz— OH + CS,

NaOH

*• seliiloz — O — C — S~Na 4
Seluloz ksantata

Seliiloz ksantatin cozeltisi daha sonra kiiciik bir delik veya yanktan asidik bir cozelti-
ye puskurtiiliir. Bu i|leoa, seliilozun — OH gruplarim serbest hale gecirir ve seliilozun,
bir lif veya bir tabaka halinde cokmesine yol agar.

S

II

Seluloz— O— C— S- Na +

-+• seluloz — OH

Rayon veya selofan

Lifler rayon, tabakalar ise gliserinle yumu§atildiktan sonra selofandir.

22.14 BiYOLOjlK OlMEMi OLAN DlGER §EKERLER

C6'daki — CH 2 OH grubu ozel olarak karboksil grubuna yiikseltgenmis monosakkarit
tiirevlerine uronik asitler denir. tsimleri ttiretildikleri monosakkaritten gelir. Ornegin
glikozun C6'sinin karboksil grubunun ozel olarak yiikseltgenmesi glikozu glikuronik
asite doniistiinir. Aym sekilde galaktozun C6'simn secimli yiikseltgenmesi ise galaktu-
ronik asit verir.

H.

^

O

OH veya

H-
HO-

H-

H-

CO,H

-OH
H

-OH
-OH
CO,H

HO

OH veya

H-
HO-

^

O

HO-

H-

-OH
-H

H

OH

CO,H

d -Glikuronik asit

D-Galakturonik asit

22.15 Azot iceren §ekerler 1129

Bir aldozun dogrudan yiikseltgenmesi, once bir aldehiti bir karboksilik aside "^ Problem 22.19

doniisturar (Altbolum 22. 6B). 1° alkol gruplanna etkiyen tiim 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 doniisturecek uygun bir yiikseltgenme icin
bir yontem dneriniz (tpucu: Altbolum 22.5D'ye bakiniz).

Monosakkaritlerin — OH gruplan — H ile yer degigtirmi§ olanlanna deoksi seker-
ler denir. En onemli deoksi seker DNA'da bulunan deoksiribozdur. Polisakkaritlerde
yaygin olarak bulunan diger deoksi §ekerler L-ramnoz ve L-fukozdur.

^0 N

HOCH

OH

OH
/J-2-Deoksi- D-ri boz

. OH OH
a-L-Ramnoz
(ti-deoksi-i.-mannoz)

HO
a-L-Fukoz

(6-deoksi-L-galaktoz)

22.15 Azot Iceren §ekerler

22.I5A Glikozilaminler

Anomerik — OH'si amino grubuyla yer degistirmis sekere glikozilamin denir. Bunun
ornekleri /3-D-glikopiranozilatnin ve adenozindir.

CH,OH _.

HO
/>-[!-<; likopiranozilami n

NH,

HO OH
Adenozin

Adenozin, ayni zamanda niikleosit de denilen bir glikozilamin omegidir. Niikleositler
amino bileseni bir pirimidin veya purin (Altbolum 20. IB J olan ve seker bileseni ya D-
riboz ya da 2-deoksi-D-riboz (D-ribozun 2. konumundaki oksijen cikmi§) olan glikozil-
aminlerdir. Niikleositler, RNA (riboniikleik asit) ve DNA'nin (deoksiribonlikleik asit)
onemli bilesenleridir. Bunlarin ozelliklerini Altbolum 25.2'de aynntili olarak ele alacagiz.

22. 1 SB Amino §ekerler

Anomerik olmayan — OH grubu amino grubuyla yer degistirmis bir sekere amino §e-
ker adi verilir. Buna bir ornek D-glikozamindir. Bir 50k durumda amino grubu. N-ase-

1130

Boliim 22 / Karboliidratlar

Sekil 22. 1 8 Kitinin yapisimn bir kisnu.
Tekrarlanan birimler /3(I->4) baglantib
A'-asetilglikozaminJerdir.

NHCOCH.j

til-D-glikozaminde oldugu gibi asetillenir. /V-Asetilmuramik asit bakteri hiicre duvar-
lannin onenili bir bile§enidir (Altboliim 24.10).

H

HO

CH 2 OH

— a

H
OH

CH.OH

OH

CH,OH

H

HO

H
OR

OH

CH,

H

R b

H

H

CO,H

P-B-

H NH,
Glikozamin

H NIICOCH,

/J-N-Asetil-r>- glikozamin

H NHCOCH,
/J-N-Asetilmuramik asit

(NAM)

(NAG)

D-Glikozamin. istakoz ve yengeclerin kabugunda. bocek ve oriimceklerin dis isket-
lerinde bulunan kitinin hidrolizinden elde edilebilir. Kitinde oldugu gibi, D-glikozaminin
amino grubu asetillenir; bu yiizden gercekte tekrarlanan birim N-asetilglikozamindir
(§ekil 22.18). Kitindeki glikozit baglantilari /3(1 — *- 4)"tur. X i§inlan analizleri kitinin
seliilozunkine benzer yapiya sahip oldugunu gosterir.

D-Glikozamin, sulfatlanmis, bir polisakkarit olan ve ba§hca, birer atlayarak tekrar-
layan D-glikuronat-2-siilfat ve A^sulfo-D-giikozoamin-6-siilfat birimlerinden olu§an
heparinden de (§ekil 22.18) izole edilebilir. Heparin atardamar duvarlarinda siralanan
mast hticrelerinin hiicre ici granullerinde bulunur ve yaralanmalarda sahndiginda kanin
pilttila^masini engeller. isjevinin dolasan pihti olu§umunu onlemek oldugu gortilmekte-
dir. Heparin ameliyal sonrasi hastalarda kan pihtilas,masini engellemek tizere yaygin ola-
rak kullantlir.

22.16 HUCRE YUZEYiNIN GLiKOLJPiT VE
GLiKOPROTEiNLERi

1960'tan once karbohidratlann biyolojisinin pek fazla ilgi cekici olmadigi, karbo-
hidratlarm hikrelerde bir cesit soy dolgu maddesi oldugu, yalnizca bir enerji kaynagi
ve bitkilerde yapisal malzeme oldugu dusiiniiluyordu. Oysa. arastinnalar gostermisti ki
karboliidratlar glikozit baglanyla lipitlere (Boliim 23) ve proteinlere (Boliim 24) bag-

§el<il 22.19 Kanin pihtila§inasim onleyen
bir polisakkarit olan heparinin kismi
yapisi.

d -Glikuronat-2-siilfat

JV-Siilf o -d -glikozamin-
6-siilfat

22.16 Hticre Yiizeyinin Glikolipit ve Glikoproteinleri 1131

lanmi§lardir ve bunlara sirasiyla, glikolipitlcr ve glikoproteinler denir. Bunlar. hticre

ici olaylarda genis. bir aralikta islev goriirler. Ashnda tiim proteinler glikoproteinlerdir,

Bunlarm karbohidrat icerigi %1'den az olabilecegi gibi %90'dan fazla bile olabilir.

HLicre yiizeyindeki glikolipitlerin ve glikoproteinlerin (Altboliim 23.6A) hiicrenin di-

ger hiicreierle ve saldirgan bakteri ve viruslerle etkilesen maddeleri olduklan artik bili-

niyor. Ekletn iltihabi gibi bazi hastalik hallerinde veya iyilesnielerde hticre yiizeyi

karbonhidratlanniri tanmmasi gereklidir. Bu tilr i§levi olan onemli bir karbohidrat sialil

Lewis* tir (boltim grisine bakiniz),

OH
[ OH

HO-i O-vA

I / OH NHCOCH,

hooc V 1 --" R o-r~-^p-on

OH HO

OH

Sialil Lewis*

Insan kan gruplan, glikolipit ve glikoprotein yapilanndaki karbohidrat! arm nasil bir
biyokimyasal isaretciler olarak davrandiklannin bir ba§ka ornegidir. A, B ve O kan tiir-
leri sirasiyla kan hiicresi 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 J9erirler. Bu belirleyiciler A, B ve H antijcnlcrinin kar-
bohidrat kisimlandir.

Antijenler. bir hayvana enjekte edildiklerinde antikorlarm iiremesine yol acan ka-
rakteristik kimyasal maddelerdir. Her antikor, kar§iligi olan en az iki antijeni baglaya-
bilir ve onlarin birlesmesine yol acabilir. Kirmizi kan hUcrelerinm birlesmesi onlann
kiimetenmelerine (birlikte yigin haline gelmelerine) yol agar. Bir kan naklinde bu kiime-
lenme damarlann olumciil tikanmasina neden olabilir.

Kan hticrelerinde 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 olanlarm 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 uclanndaki monosakkarit birimleriy-
le farkhlik gosterirler. H tipi antijen (§ekil 22.20) A tipi ve B tipi antijenlerin baslan-
gi§ oligosakkaritidir. Kan tipi A olan bireylerde de H antijeninin uctaki galaktoz biriminin
3-OH grubuna bir /V-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 etkilesimleri, kan gruplanni belirleyenlerde oldugu gibi, bagrsiklik
sisteminin temelidir. Bu etkilesmeler antijendeki bir glikolipiiin veya glikoproteinin an-
tikorun bir glikolipti veya glikoproteini tarafmdan kimyasal olarak taninmasini icerir.
"Antikor Katalizli Aldol Kondensasyoniannin Kimyasf'nda (Boltim 19) antikorlan ice-
ren kimyayi farkli boyutlanyla gordiik. Bu konuyu Boliim 24' tin giris.inde "Tasanmci
Katalizor'lerde ve *'Bazi Katalitik Antikorlarm Kimyasfnda gorecegiz.

1132 Solum 22 / Karbohidratlar

CH,OH
O

O-j- vb,-j- Protein

*-D-GalNAc<l — 3lfl-D-Gal(l -» 3>0-D-GlycNAc-vb.

| a(l^a)
L-Fuc

A tipi beLirlevici

OH
I CH..OH

H °^ fO I CH,OH

] KLl—O CH,OH

HO O V \HO^

CH

o

o

0~T vb ~r Protein

CHXONH

tr-D-Gald ^3>p-D-Galll ^ 3>p-D-GlycNAc-vb.
L-Fuc

B tipi beHrleyic)

OH

CH 2 OH

"9wrw.9 H * OH

hoji \ r^i — o

CH.

p-D-Gal(l -» 3)0-D-GlycNAc-vb.
| <*(1— 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 ciki| mad-
desidir. Bu oligosakkarit antijenler kirmizi kan hucresi zannda sabitlenmi§ protein molekiU-
lerine ya da tasmci lipitlere baglidir (bir biicre zari inn Sekil 23.8'e bakmi/.i. Ac = asetil,
Gal = D-galaktoz, GalNAc = .V-astt ilgalaktozamin, GlycNAc = iV-asetilglikozamin, Fuc = Fu-
koz.

22. i 7 KARBOHiDRAT ANTiBiYOTIKLER

Karbohidrat kimyasmdaki en onemli buluslardan biri streptomisin denilen karbohitrat
antibiyotiginin 1994 yilinda izolasyonudur. Streptomisin asagida gosterilen tie alt bi-
rimden olusur:

Karbohidratlarin Tepkimelerinin Ozeti 1133

NH

HO \ H "
">1 N_ C-NH 2

10 >, — <:

OH

/f I "

.0

HO \

O

H

NH— C— NH,

NH

HOCH,-7-^ /

^ ^^ \

HO

NHCH,

Streptidin

}

L-Streptoz

2-Deoksi-
2-mefilamirto-
a-l-giiko-
piranoz

Bu tic bilesen de siradis,idir: Amino seker L-glikoz esaslidir; streptoz dallanmis, zin-
cirli bir monosakkarittir; ve streptidin ise §eker bile degildir. amino siklitol denen bir
sikloheksan tiirevidir.

Bu ailenin diger iiyeleri kanamisinler, neomisinler ve gentamisinler (gosterilmemi§-
tir) olarak adlandinlan antibiyotiklerdir. Tumti bir veya daha fazla amino sekere bagh
bir amino siklitol yapisindadir. Glikozidik baglanma hemen hemen tamamen a'dir. Bu
antibiyotikler, penisilinlere direncli bakterilere karsj ozellikle yararhdir.

Karbohidratlarin Tepkimelerinin Ozeti

'■ Karbohidratlarin tepkimeleri birkac istisna di§inda onceki boliimlerde gordiigiimiiz
fonksiyonel gruplarin, ozellikle, aldehitler, ketonlar ve alkollerin tepkimeleridir. Kar-
bohidratlarin en temel tepkimeleri yan-asetal ve asetal olusumu ve hidrolizidir, Yari-
asetal gruplanni, karbohidratlarda piranoz ve furanoz halkalan; asetal gruplanni, glikozit
tiirevleri; birbiriyle birlesmi§ monosakkaritleri, di-, tri-, oligo-, ve polisakkaritler
olu§tururlar.

Karbohidratlarin diger tepkimeleri alkol, karboksilik asit ve tiirevlerininkini igerir.
Karbohidratin hidroksil gruplanmn alkillenmesi eterleri; acillenmesi esterleri verir. Al-
killeme ve acilleme tepkimeleri bir d6nu§um yapihrken, karbohidrat hidroksil grubunu
tepkimeden korumak icin bazen kullamlabilir. Hidroliz tepkimeleri, karbohidratlarin es-
ter ve lakton tiirevlerini tekrar polihidroksi yapisina doniisjiiriilur. Aldehit ve ketonla-
nn enolle§mesi epimerle§meye ve aldoz ve ketozlann birbirine donii§mesine yol acar.
Osazon olu§masinda amonyak ttirevlerinin, Kiliani-Fischer sentezinde siyaniiriin katil-
masi gibi aldehit ve ketonlann katilma tepkimeleri de oldukca yararhdir. Killiani-Fischer
sentezinden elde edilen nitrillerin hidrolizlenmesi karboksilik asitleri verir.

Karbohidrat kimyasmda yiikseltgenme ve indirgenme tepkimelerinin de yeri vardtr.
Aldehitlerin ve ketonlann borhidriir indirgenmesi ve katalitik hidrojenlenme gibi
indirgenme tepkimeleri aldoz ve ketozlari alditollere fevirmek icin kullamlir. Tollens
ve Benedict reaktifleriyle yiikseltgeme §ekerdeki yari-asetal baglanti icin bir testtir. Brom-

1134 Boliiin 22 / Karbohidratlar

lu su bir aldozun aldehit grubunu aldonik asite yiikseltger. Nitrik asit, bir aldozun hem
aldehit hem de ue hidroksimetil grubunu aldarik asite (bir dikarboksilik asit) yiikselt-
ger. Son olarak karbohidratiann periyodat boliinmesi yapi aydinlatmada faydalamlabi-
len yiikseltgenmis kisimlar verir.

Anahtar Terirnler ve Kavramlar

Monosakkaritler

Disakkaritler

Oligosakkaritler

Poiisakkaritler (glikanlar)

l)-L adlandinnasi

Fischer i/dustimleri

Halkali yan-asetaller

Furanoz yapisi

Piranoz yapisi

Anomerik karbon

a anoiner, /3 anomer

Haworth formiilii

Mutarotasyon

Glikozii

Aglikon

Halkali asetal

Indirgen §eker

Epimerler

Osa/.onlar

(tlikolipitler

Glikoproteinler

Altbolumler 22.1A ve 22.2
Altboliimler 22.1A ve 22.12
Altboliim 22.1 A
Altboliimler 22.1A ve 22.13
Altboliim 22.2B
Altbolum 22.2C
Altboliim 22.2C
Altboliim 22.2C
Altbolum 22.2C
Altbolum 22.2C
Altbolum 22.2C
Altboliim 22.2C
Altbolum 22.3
Altbolum 22.4
Altbolum 22.4
Altboliim 22.5D
Altboliiml 22.6A
Altbolumler 17.3A ve 22.8
Altbolum 22.8
Altboliim 22.16
Altboliim 22.16

EK PROBLEMLER 22.20 A§agidakilerin her birini gostermek iizere uygun yapi formiilleri yaziniz.

(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 seker

(k) Bir piranozit

(I) Bir furasozit

(m) Epimerler

(n) Anomerler

(o) Bir fenilosazon

(p) Bir disakkarit

(q) Bir polisakkarit

(r) Bir indirgen olmayan seker

22.21 Asagidakilerin her biri icin konformasyon formullerini yazmiz: (a) a-D-
allopiranoz (b) metil j3-D-allopiranozit (c) metil 2,3,4,6-tetra-0-metil-/3-D-
allopiranozit.

Yildizla i^aretlenmi^ problemler "fozulrnesi daha zor olan problemler"dir.

Ek Problemler 1135

22.22 D-Ribozun furanoz ve piranoz §ekillerinin yapilanni yaziniz. Periyodat ytik-
seltgenmesiyle bir metil ribopiianozit 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. Aciklayimz.

22.24 C Vitamininin ticari sentezinin basjangic maddesi L-sorbozdur (a§agidaki
tepkimeye bakiniz) ve bu, D-glikozdan a§agidaki tepkime dizisiyle sentezle-
nir:

CH,OH

C=0

I
H, o, HO-C-H

D-Glikoz —^*- D-Glusitol ►

Ni Asettjhaktcr n p p.TT

sub'ok&dans i

HO— C— H

CH,OH
L-Sorboz

Bu tepkime dizisinin ikinci basamaginda bakteriyle yiikseltgenme yapildigi go-
ruliiyor. Asetobakter suboksidans bu basamagi %90 verimle ba§arir. Sentezin
toplam sonucu bir D-aldoheksozun (D-glikoz) bir L-ketoheksoza (L-sorboz) do-
nu§umudiir. Bu, bakteriyel yiikseltgenmenin ozgultigu acisindan ne anlarn ifa-
de eder.

22.25 Hangi iki aldoz L-sorbozun (Problem 22.24) verdigiyle aym fenilosazonu verir.

22.26 Fruktoz (Problem 22. 1 3) ve sorboz (Problem 22.24) ile birlikte iki 2-ketohek-
soz daha vardir. BiWlar psikoz, ve tagatozdm. D-P.sikoz D-allozun (veya D-alt-
roz) verdigiyle aym; D-tagatoz ise D-gaiaktozun (veya D-toloz) verdigiyle aym
fenilosazonu verir. D-Psikoz ve D-tagatozun yapilan nasildir?

22.27 A, B ve C tig aidoheksozdur. A ve B, bir katalizorle hidrojenlendiklerinde
aym optikce aktif alditolii verirler, A ve B, fenilhidrazinle etkilestirildiklerin-
de ise farkli fenilosazonlan verirler. B ve C aym fenilosazonu fakat farkh al-
ditolleri verirler. Bunlann D §ekerler oldugunu kabul ederek A, B ve C'nin
adlanni ve yapilanni yazimz.

22.28 Ksilitol, §ekersiz sakrzlarda kullamlan bir tatlandinctdir. Uygun bir
monosakkaritten baslayarak ksilitoliin mtimkun bir sentezini tasarlaymiz.

CH,OH

H

— OH

(J

11

H.

UH

CH,OH

Ksi

itol

22.29 Monosakkaritlerin bir baz icerisinde karma§ik izomerle§meler vermelerine
kars.ni (bkz. Altboliim 22.5), aldonik asitler. piridinle lsitildiklannda kendi-

1 136 Boliim 22 / Karbohidratlar

lerine ozgii olarak C2'de epimerlesirler. D-Glikozdan D-mannozun sentezinde
bu Cepkimeden nasil yararlanabileceginizi gosteriniz.

22.30 Aldopiranozlann hemen hemen tiimiinde en kararli konformasyon, en biiyiik
grup olan — CH 2 OH grubunun ekvatoryal oldugu yapidir. Buna kar§m D-ido-
piranoz baslica olarak — CH 2 OH grubunun aksiyal oldugu bir yapi sergiler. a-
D-Idopiranozun iki sandalye konformasyonunun ( — CH 2 OH grubunun aksiyal
ve ekvatoryal olduklari) fbrrniillerini yaziniz ve buna bir aciklama getiriniz.

22.31 (a) D-Altrozun seyreltik asitle lsitilmasi indirgen olmayan bir anhidro §eker
(C 6 H 10 O 5 ) verir. Anhidro sekerin metillenmesi ve ardindan asidik hidrolizi
2,3,4,-rri-0-metil-D-a!troz verir. Anhidro §ekerin olusumu /3-D-altropiranozun
— CH 2 OH grubunun aksiyal oldugu bir sandalye konformasyonu iizerinden
gerceklesir. Anhidro sekerin yapisi nasildir ve nasil olusur? (b) D-Glikoz da
anhidro seker verir ama sartlar D-altrozunkine gore cok daha zordur. Nedeni-
ni aciklayimz.

22.32 Asagidaki deneysel kanitlann laktozun yapisinin (Altboliim 22.12D) belirlen-
mesinde nasil kullamlabilecegini gosteriniz.

1. Laktozun (CjjH^Oh) asidik hidrolizi esmolar miktarlarda D-glikoz ve D-
galaktoz verir. Laktoz, jl-galaktosidaz varligmda da benzer hidrolize ugrar.

2. Laktoz bir indirgen sekerdir ve bir fenilosazon olusturur. Ayni zamanda,
mutarotasyona ugrar.

3. Laktozun bromlu suyla yiikseltgenmesinden sonra seyreltik asitle hidrolizi
D-galaktoz ve D-glukonik asit verir.

4. Laktozun bromlu suyla yiikseltgenmesinin ardindan metillenmesi ve hidrolizi
2,3,6-tri-O-metilglikonolakton ve 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galaktoz verir.

5. Laktozun metillenmesi ve hidrolizi 2,3,6-tri-O metil-D-glikoz ve 2,3,4,6-
tetra-Ometil-D-galaktoz verir.

22.33 A§agidaki verilerden bir disakkarit olan melMyoztm yapisim bulunuz.

1. Melibiyoz bir indirgen sekerdir. Mutarotasyona ugrar ve fenilosazon
olusturur.

2. Melibiyozun asitle veya bir a-galaktosidaz ile hidrolizi D-galaktoz ve
D-glikoz verir.

3. Melibiyozun bromlu suyla yukseltgenmesi melibiyonik asit verir. Melibi-
yonik asitin hidrolizi D-galaktoz ve D-glukonik asit verir. Melibiyonik asi-
tin metillenmesinin ardindan hidrolizi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galaktoz ve
2,3,4,5- tetra-O-metil-D-glukonik asit olusturur.

4. Melibiyozun metillenip hidrolizlenmesi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-galaktoz ve
2,3,4,-tri-O-metil-D-glikoz verir.

22.34 Trehaloz mayalar, mantarlar, deniz kestanesi, yosun ve boceklerden elde
edilebilen bir disakkarittir. Asagidaki bilgilerden trehalozun yapisim cikaruuz:

1. Trehalozun asidik hidrolizi sadece D-glikoz verir.

2. Trehaloz ct-glikosidaz enzimiyle hidrolizlenir ve fakat /3-glikosidazla
hidrolizlenmez.

3. Trehaloz bir indirgen olmayan sekerdir, mutarotasyona ugramaz, fenilosa-
zon olu§turmaz ve bromlu su ile etkilesmez

4. Trehalozun metillenmesi ve ardindan hidrolizi iki e§deger mol 2,3.4,6-tetra-
O-metil-D-glikoz verir.

Ek Problemler 1137

HOCH,.(X H

\h £a

HN| I/OCH

OH H

n

22.35 A§agidaki ciftleri farklandiracak tepkimeleri yazmiz.

(a) D-Glikoz ve D-glusitol (d) D-Glikoz ve D-galaktoz

(b) D-Glusitol ve D-glukarik asit (e) Sakkaroz ve maltoz

(c) D-Glikoz ve D-fruktoz (f) Maltoz ve maltonik asit
(g) Metil /3-D-glikopiranozit ve 2,3,4,6-tetra-O-metil-/3-0-glikopiranoz
(h) Metil a-D-ribofuranozit (I) ve metil 2-deoksi-a-D-ribofuranozit (II)

OCH,

22.36 Schardinger dekstrinleri denilen bir gTup oligosakkarit, amilozca zengin
ortamda gelistirilen Bacillus macerarts' tan izole edilebilir. Bu oligosakkarit-
lerin tumii indirgen degildir. Tipik bir Schardinger dekstrini asitle veya bir a-
glikosidaz ile etkilestirildiginde hidrolize ugrar ve alti, yedi veya sekiz molekul
D-glikoz verir, Schardinger dekstrinin tarn metillemesinin ardindan asit hidro-
lizi sadece 2,3,6-tri-0-metil-D-glikoz verir. Bir Schardinger dekstrini icin ge-
nel bir yapi oneriniz.

22.37 izomaltoz amilopektinin enzimatik hidroliziyle elde edilebilen bir disakkarit-
tir. izomaltozun yapismi a§agidaki verilerden cikanmz.

1. Bir mol izomaltozun asit veya a-glikosidaz ile hidrolizi iki mol D-glikoz
verir.

2. izomaltoz indirgen bir §ekerdir.

3. Izomaltoz bromlu su ile izomaltonik asite yiikseltgenir. izomaltonik asitin
metillenmesi ve ardindan hidrolizi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-glikoz ve 2,3,4.5-
tetra-£?-metil-D-glukoaik asit verir.

4. Izomaltozun metillenmesi ve ardindan hidrolizlenmesi 2,3,4,6-tetra-O-
metil-D-glikoz ve 2,3,4-tri-O-metil-D-glikoz verir.

22.38 Stakiyoz pek cok bitki ve iiriiniin koklerinde bulunur. Agagidaki verilerden
stakiyozun yapismi bulunuz.

1. Bir mol stakiyozun asidik hidrolizi 2 mol D-galaktoz, 1 mol D-glikoz ve 1
mol D-fruktoz verir.

2. Stakiyoz bir indirgen olmayan gekerdir.

3. Stakiyozun a-galaktosidaz ile etkile§tirilmesi D-galaktoz, sakkaroz ve
indirgen olmayan bir trisakkarit olan rafinozun bir kangimini verir.

4. Rafinozun asidik hidrolizi D-glikoz, D-fruktoz ve D-galaktoz verir.
Rafinozun a-galaktosidaz ile etkile§tirilmesi D-galaktoz ve sakkaroz verir.
Rafinozun invertazla (sakkarozu hidrolizleyen enzim) etkile§tirilmesi ise
fruktoz ve melibiyoz (Problem 22.33'e bakiniz) verir.

5. Stakiyozun metillenmesi ve ardindan hidrolizi 2,3,4,6-tetra-O-metil-D-
galaktoz, 2,3,4,-tri-O-metil-D-galaktoz, 2,3,4-tri-O-metil-D-glikoz ve
1,3,4,6- tetra-O-metil-D-fruktoz verir.

22.39 Arbutin bazi cileklerin ve armutun yapraklanndan izole edilir ve molekul
formiilu C| 2 H| 6 7 'dir. Arbutin, seyreltik asit veya /S-glikosidazla ektilegtiril-
diginde D-glikoz ve molekul formiilu C 6 H 6 2 olan X bile§igtni verir. X

1138 Boltim 22 / Karbohidratlar

bile§iginin 'H NMR spektrumu biri 8 6,8'de (4H), digeri 8 7.9'da (2H) olmak
Qzere iki birli icerir. Arbutinin metillenmesi ve ardindan asidik hidrolizi
2,3,4,6-tetra-0-metil-D-gIikoz ve Y bilesjgini (C 7 H s 2 ) verir. Y bilesjgi sey-
reltik sulu NaOH eozeltisinde coztinur fakat sulu NaHC0 3 'te coziinmez. Y'nin
'H NMR spektrumu 5 3.9'da (3H) ve 8 4,8'de (1H) birer birli ve 8 6,8'de (4H)
bir coklu (birli gibi goriiniiyor) icerir. Y'nin sulu NaOH ve (CH 3 ) 2 S04 ile et-
kile§tirilmesi Z (C s H| O 2 ) bile$igini verir. Z'nin 'H NMR spektrumu 5 3,75'te
(6H) ve 5 6,8'de (4H) birer birli icerir. Arbutin ve X, Y, Z bilesjklerinin ya-
pilanni aciklayiniz.

22.40 Bir D-aldopentoz olan A bilegigi Ruff kucultiilmesiyle B aldotetrozuna
doniisur. Sodyum borhidriirle indirgendiginde, B aldotetrozu, optikce aktif bir
alditol verir. Bu alditoliin ,! C NMR spektrumu sadece iki pik icerir. A'mn sod-
yum borhidriirle dogrudan indirgenmesinden olu§an alditol optikce aktif de-
gildir. A'dan cikilarak yapilan Kiliani-Fischer sentesinde diastereomerik
aldoheksozlar, C ve D, elde edilir. Sodyum borhidriirle etkiles.tiklerinde C, E
alditoliinii ve A ise F alditoliinii verir. E'nin "C NMR spektrumu iic, F'ninki
alti pik icerir. A'dan F'ye tiim bilesiklerin yapilanni yazimz.

22.41 §ekil 22.21, D-(+)-mannozun eser miktarda asit iceren asetonla verdigi tep-
kime iiriinunun n C NMR spektrumunu gostermektedir. Bu bile§ik. bazi hid-
roksil gruplan aseton asetalleri (asetonitler olarak) olarak korunmu§ bir
mannofuranozdur. IJ C NMR spektrumunu. molektilde kac asetonit grubunim
oldugunu belirlemek icin kullaniniz.

22.42 D-(+)-Mannoz. sodyum borhidriirle D-mannitole indirgenebilir. D-Mannitol eser
miktarda asit iceren asetonda coztildtigunde ve bu tepkimenin iiriinii Nal0 4
ile ytikseltgendiginde ''C NMR spektrumu alti pik iceren bir bile§ik olusur.
Bu piklerden biri 8 200 civanndadir. Bilesjgin yapisi nedir?

TMS

220 200 180 160 140 120 100

5 c IPPTO

80

60

40

1 WM^B4MMPM> WflBil f

20

§ckil 22.2 I Problem 22.4l'deki tepkime iiriinunun genisband proton-esjesmesiz "C NMR
spektrumu.

EkProblemler 1139

*22.43 Metil 2,3-anhidro-D-ribofuranozitin, I, iki anomerinden ,/J-yapisi §asirtici
sekilde diisiik kaynama noktasina sahiptir. Yapi formiillerini kullanarak bu du-
rumu aciklaytnrz.

HOCH

OCH,

*22.44 A§agidaki tepkime dizisi 2-deoksi-D-Ribozun, IV, D. C. C. Smith'in 1955'te
yaytnladtgi. zarif bir sentezidir.

CHO

H-

HO-
H-
H-

"OH j^O-

-H CH3COCH3 H,C (y
-OH

SUSIB

CuSO,

(>

H

H

OH

h:

CH,SO-,Cl

O

C,H,N

-►II

-OH

CH 2 OH
D-Gltkoz

H

O

CH,

CH,

H,0 4

*22.45

CHO

H-
IV H-

H-

-H

_ HO-

OH^^tni]

OH

CH,OH

(a) II ve IH'iin yapilan nasildir?

(b) IH'iin IV ? e doniismesi icin bir mekanizma oneriniz.

Aselik anhidrU

D-Glikoz *

sodyum asetat
Asctik anhidrit

Piridin

D-Glikopiranoz pentaasetat,
anomer V

D-Glikopiranoz pentaasetat,
anomer VI

Bir iki anomer icin olan 'H NMR verileri 5 2,0-5,6 bolgesinde kar§ila§tinla-
bilir pikler icerir. Bunun yaninda en yiiksek S'daki pikleri, anomer V icin
S 5,8'de (1H, J = 4 Hz) bir ikili ve anomer VI icin S 6,3'te (1H, J = 4 Hz) bir
ikilidir.

(a) Bu anomerlerde hangi protonun en yiiksek 5 degerine sahip olmasi bekle-
nir'.'

(b) Bu protonlann pikleri nicin ikililer olarak goriilmektedir?

(c) Bir C — C baginin bitisik karbonlan iizerindeki C — H baglari arasindaki
dihedral act (Newman izdusiimii kullamlarak olciildiigiinde) ile gozlenen
esjesme sabitinin biiyuklugii arasmdaki iliski Karplus esitligiyle verilir. Bu,
bir aksiyal-aksiyal ili§kisine ait e§lesme sabitinin 9 Hz buyiikliigiinde (goz-

1140 Boliim 22 / Karbohidratlar

lenen aralik 8-14 Hz'dir); bir ekvatoryal-aksiyal ili§kisine ait e§le§me
sabitinin 2 Hz biiyuklugunde (gozlenen aralik 1- 7 Hz'dir) oldugunu beli-
tir. Buna gore V ve Vl'nin hangisi a-anomer, hangisi^-anomerdir?
(d) V ve Vl'nin her birinin en kararh konfortnerini ciziniz.

Ogrenme GfiUBU
PROBLEMLERi

1. (a) Dti§uk kalorili tatlandiricilann bir grubu polioller olarak bilinir. Boyle bir poliol
tatlandiricrmn kimyasal sentezi, belirli bir disakkaritin diastereomerik glikositler ka-
ns,imina indirgenmesini icerir. Diastereomerik glikositlerin alkol (gercekte poliol) kis-
mi basjangictaki diasakkaritin gekei kisimlarirun birinden tiirer. Bir tatlandincinin
tiim gruplannin metillenmesi (omegin sodyum hidroksit beraberinde dimetil sLilfat-
la), ardmdan hidrolizi sonucu, 2,3,4,6-tetra-O-metil-ce-D-glikopiranoz, 1 ,2,3,4,5-pen-
ta-0-metil-D-sorbitol ve 1,2,3,4,5-penta-O-metil-D-mannitoliin 2:1:1 oraninda
olu§malan bekleniyor. Bu bilgiler i§igmda, bu poliol tatlandiricidaki diastereomerik
kanjimi olugturan iki disakkarit glikozitin yapismi aciklaymiz.

(b) Tatlandiricidaki iki disakkarit glikozitin kan§iminm tek bir disakkarit basjangic
maddesinin indirgenmesinden (ornegin sodyum borhidriirle indirgeme) olu§tugu bi-
lindigine gore indirgenine basamagmdaki reaktant disakkaritin yapisi ne olmalidir?
Bu bile§igin indirgenmesinin nasi! iki glikozit olu§turacagini aciklaymiz.

(c) 2,3,4,6-Tetra-O-metil-a-D-glikopiranozun en dii§iik enerjili sandalye konformas-
yonunu ciziniz.

, Bitkilerde ve mikroorganizmalarda, §ikimik asit, anahtar konumda bir biyosentetik
ara iirundur. Boliim 21'deki Ogrenme Grubu Probleminden gikimik asitin, dogada,
korismata gevrildigini bunun da daha sonra aromatik amino asitlerin ve diger onem-
li bitkisel ve mikrobik melobilitlerin olu^umuna yol a^an prepenata donii§tugunii bi-
liyoruz. §ikimik asitin yer aldigi biyosentetik siirecler uzerinde yaptigi ara§tirmasinda
H. Floss (Washington Universitesi), biyokimyasal d6nii§melerde etiketlenmis. kar-
bon atomlannin davrani§im izlemek icin lj C ile etiketlenmig bilesjge gereksinim duy-
du. Etiketlenmis, sjkimik asit sentezi icin Floss, daha once G.WJ.Fleet (Oxford
Universitesi) tarafindan aciklanan, D-mannozdan optikce aktif §ikimik asit sentezi-
ni uyarladi. Bu sentez dogal §ekerlerin optikce aktif bile§iklerin sentezinde kiral ba§-
langic maddeleri olarak kullanildigi ilk ornektir. Aym zamanda karbohidrat
kimyasindaki klasik tepkimeler icin de miikemmel bir ornektir. D-(-)-[l,7 - "C]-§i-
kimik asitin (1) D-mannozdan Fleet-Floss sentezi sayfa 1141 de gosterilmistir.

(a) Mannozdan 2'ye geci§teki degisimleri aciklaymiz. Hangi yeni fonksiyonal grup-
lar olu§mu§tur?

(b) 2'den 3'e; 3'ten 4'e ve 4'ten 5'e gecis. basamaklannda neler olmu§tur?

(c) Bile§ik 9'un yapisim (5*i, 6'ya d6nu§ttirmekte kullamlan bir reaktif), 5'in triflo-
rometansiilfonat (tiriflat) grubunu degi§tiren bir karbanyon oldugunu goz onlinde bu-
lundurarak gosteriniz. Son iiriin icin gereken ,3 C atomlanni saglayamn bilesjk 9
oldugunu hatirlaymiz.

(d) 7'den 8'e olan degisrmi aciklaymiz. 7'den 8'e gecme siirecinin olu§abilmesi icin
gerekli olan 7 ile dengedeki bilesjgin yapismi yazimz. Bu ara uiiinden 8'e gecis, tep-
kimesine ne ad verilir?

(e) D-Mannozun ve Tin karbon atomlarmi, l'in hangi atomunun D-mannozun han-
gi atomundan geldigini gosterecek §ekilde sayiyla veya harfle i§aretleyiniz.

Ogrenme Grubu Problem leri 1141

CHO

CH 2 OH
n-Manno/

OSO,CF,

to,

OBz

(f),

OBz

*COO-/-Bu

I
*CHPO(OMe) 2

*COO-f-Bu
*CHPO(OMe),

*COO-r-Bu

* = 13 C etiketU

'OH HO' 'OH

-O OH

8 1

D-(-)-[l,7- 1;s C]-§ikimik
asit

Sema I D-(-)-[1.7 - "C]-sjkiniik asitin 1, H.G. Floss tarafmdan, Fleet ve ciihsnw arkadas-
larimn yoluna dayandinlan sonle/i. §artlar: (a) aseton, II ; (b) BzCI, NaH; (c) HC1, sulu
MeOH; (d) NaI0 4 ; (c) NaBH 4 ; (f) (CF 3 S0 2 ) 2 0, piridin; (g) 9, NaH; (h) HCOO NH 4 + , Pd/C;
(i) NaH; (j) %60 sulu CF 3 COOH.

Lipitler

Sinirlerin Yalitimi

Elektrigi ileten yalin bir tel bas.ka bir iletkene temas ettiginde bir kisa devre olacaktir.
Bu yiizden elektrik telleri bir yalitkanla kaplanir. Sinir sistemlerinde elektrik iletkenli-
gini saglayan noronlann (sinir hiicrelerinin) aksonlan da boyle yalitilir. Kasil ki elekt-
rik tellerini saran yahtkan bir plastik varsa, sinir hiicrelerinin aksonlanm da (viicut
eksenini) cevreleyem yahtan, miyelin kilifi denilen bir ortii vardir. Miyelin kihfi,
Schwann hiicreleri denilen ozel hiicre zarlanndan olu§mustur ve aksonlar etrafinda bii-
yiiyerek onu bir cok defa sarar. Bu zarin yapisindaki molekiillere lipitler denir ve mi-
yelinin icinde en fazla bulunan yapi sifingomiyelindir. Sifingomiyelinin molekiil modeli
yukanda g6sterilrni§tir ve yapisi Altbolum 23.6B*de verilmistir. Aksonlann Schwann
hiicre zarlari tarafuidan sanlmasi, sifingomiyelin ve ilgili lipit molektillerince tabaka-
tabaka (kat-kat) yalitim saglar. Bu. miyelin kilifimn yalttim ozelliginin anahtandir.

Ba§tan sona yahtilmasi gereken elektrik tellerinin aksine, miyelin kaplamanin lipit
tabakalan akson boyunca siirekli bir yalitkanhk gostermez. Miyelin kaplamadaki diizen-
li araliklarla olan bosluklar akson boyunca sinir dtirtiilerinin elektrik sinyallerinin gec-
tigi diigiimlerdir (Ranvier diigiimleri diye isimlendirilir). Sinir dtirtiilerinin bu sekilde

1142

yayilmasi 100 m s~ kadar hizla olur. bu ise siframa etkisi miimkiin olmayan miyelin-
siz sinir tellerindeki yayilmadan 90k daha fazladir. Miyelinsiz sinirlerde diirtiiniin ya-
yilmasi, miyelinli sinirlerdekinden yakla§ik on kat daha azdir. Bir sinir durtiisuniin
diigiimler arasinda si^ramasi a§agidaki diyagramda §ematik olarak gosterilmi§tir.

Lipit molekiillerlnden
olujmu? miyelin kihf

Ranvier

dugumii

r

Akson

J

|Na +

+ + +

+ + +

t

Na +

i , +

j *

r

^

e^ ~~^*.

^_

j

r

\

^_

\ : J

+ + +

r

i ... i

Goruldiigii gibi sinir tellerinin miyelinlenmesi, tain bir sinirsel fonksiyon if in 90k
onemlidir. Qoklu doku sertle§mesi, sinir hiicrelerinden miyelin aynlmasma sebep olan
bir bagj§ikhk hastaligidir ve 90k ciddi sonuflara yol a^ar. Sfingolipit depolama hasta-
ligi ise fesitli sfingolipitlerin birikmesine sebep olur. Tay-Sachs ve Krabbe hastahklan
sfingolipit depolama hastahklarm iki ornegidir. Her iki hastalik da 3 yas,min altmdaki
focuklar icin olumciildiir.

Bu boliimde lipitlerin 90k genis. bir sinifa yayilmi§ oldugunu gorecegiz. Ancak sfingo-
lipitler sadece bir ornektir. Aynca lipitlerin biyolojik rolleri 90k daha ce§itlidir ve ya-
pilan da o derece biiytileyicidir.

23.1 GiRis

Lipitler biyolojik kokenli molekiillerdir ve klorofonn ve dietil eter gibi polar olmayan
96ziicvilerde gozuniirler, Lipit ismi hayvansal yagin Yunanca karsjligi olan lipos keli-
mesinden tiiremistir. Kimyasal yapilanna gore tanimlanan karbohidrat ve proteinlerin
aksine lipitler, eldelerinde kullamlan fiziksel ijlemlere gore tammlamrlar. Bundan do-
layi, lipitlerin a^agida verilen orneklerde oldugu gibi degisjk kimyasal yapilan i9ermeleri
§a§irtici olmamalidir.

CH : — O— C— R

• :h— o— c— R'
o

CH, — O— C— R"

Hayvansal veya bitkisel yag

(bir triayilgliserol)

CH,OH

Mentol
(bir terpenoit)

A vitamini
(bir lerpenoit)

23.1

Gins.

23.2

Yag Asitleri ve

TriacHgliseroIler

23.3

Terpenler ve

Terpenoitler

23.4

Steroitler

23.5

Prostaglandinler

23.6

Fosfolipitler ve

Hiicrc

Zarlan

23.7

Mumlar

1143

1144 Boliim 23 / Lipitler

O
Ctt,— O— C— R

O

II
CH— o— c— R'

II

CH 2 — O — P — OCH 2 CH,N(CH 3 ) 3

0"

Lesitin
(bir fosfatit)

HO

Kolesterol
(bir steroit)

23.2 YAG ASITLERi VE TRiACiLGLiSEROLLER

Polar olmayan cbziiciiler ile yapilan ekstraksiyondan elde edilen toplam yagin sadece
kiiciik bir kismi, uzun zincirli karboksilik asitlerden olu§mustur. Biyolojik kbkenli kar-
boksilik asitlerden cogu, gliseroliin (gliserinin) esterleri seklinde bulunur ve bunlara tri-
acilgliseroller denir (§ekil 23.1)*.

Sekil 23. 1 (a) Gliserin (b) Bir triacilgli-
serol. R, R', ve R" genellikle uzun zincirli
alkil gruplandir. R, R' ve R" bazen bir
veya daha fazla karbon-karbon ikili bagi
icerebilir. Bir triacilgliserolde R, R' ve R"
birbirlerinden farkli olabilir.

CH 2 OH

I
CHOH

CH 2 OH

(a)

o

II

CH 2 OC— R

O

II
^HOC— R'

O

CH 2 OC— R

(b)

Triacilgliseroller, bitkisel ve havyansal kaynakh yaglardir. Bunlar yer fistigi, soya
yagi, misir yag], aycicegi yagi, tereyagi ve domuz yagi gibi yaglardir. Oda sicakligin-
da sivi halde bulunan triacilgliserollere sni yaglar; kati halde bulunanlanna da Rati
yaglar denir. Uc acil grubu da ayni olan triacilgliseroller basit Iriacilgliserollerdir. Acil
gTuplannin farkh oldugu triacilgliseroller ise karisik triacilgliseroller olarak adlandi-
nhrlar ve bunlar en yaygin olarak bulunanlardir.

Sivi ya da kati yaglann hidrolizi yag asitlerinin bir kansimmi verir.

O

II
CH,— O— C— R

O

:h— o— c— R'

o

II

CH,— O— C— R"

Bir sivi veya kati yag

I OH / H,o, isi
(21 H,<>

O
CH,— OH RCOH

O

II
' ;H— OH + RCOH

O

CH,— OH R'COH

Gliserin Yag asitleri

* Daha eski kaynaklarda triacilgliseroller, trigliserit ya da daha basit olarak gliseritler oiarak adlandinl-
misjardir. lUPAC'a gore adlandirmada ise triacilgliseroller. gliseroltin esterleri olduklarindan gliserd trialka-
noatlar. gliseril trialkenoatlar §ekiinde adlandinlmahdrr.

23.2 Yag Asitleri ve Triagilgliseroller 1145

<pizelge 23.1 Yaygin Olan Yag Asitleri

en TC)

Doymus, Karboksillik Asitler

CH 3 (CH 2 ) 12 C0 2 H

Miristik asit
(tetradekonaik asit)

CH 3 (CH 2 ) 14 C0 2 H

Palmitik asit
(heksadekanoik asit

CH 3 (CH 2 ) 16 C0 2 H
Stearik asit

(oktadekanoik asit)

Doymamis, Karboksilik Asitler

CH,(CH,), X / (CH 2 ) 7 C0 2 H

C=C
H H

Palmitoleik asit
(cis-9-heksadekenoik asit)

CH 3 (CH,) 7 (CH,) 7 C0 2 H

c=c

/ \

H H

Oleik asit

(cis-9-oktadekenoik asit)

54

63

70

32

CH 3 (CH 2 ) 4 .

/CH 2X

/

(CH 2 ) 7 C0 2 H

C=C C=C

/ \ / \

H H H H

Linoleik asit
(a'5,ci's-9,12-oktadekadienoikasit)

CH 3 CH 2X / CH *\

/CH 2X

/

(CH 2 ) 7 C0 2 H

c=c c=c c=c

H H H H H H

Linolenik asit
(cw,cis,cis-9,12,15-oktadekatrienoik asit)

-11

Dogal halde bulunan yag asitlerinin cogu dallanmaims zincirlere sahiptir. Bu yag asit-
leri ikili-karbon birimlerinden sentezlenmis, olduklanndan karbon atomlarinin sayist
her /a m a n cjfttir. Qizelge 23. 1 50k yaygin olan yag asitlerinden bazilanni, Qizelge 23.2
ise belli bagli sivi ve kati yaglarm yag asitleri bile^imini vermektedir. Qizelge 23.1'de
verilen doymami§ yag asitlerindeki ikili baglarin hepsi cis-yapisindadir. Dogal ola-
rak bulunan yag asitlerinin §ogu iki ya da iic ikili bag icerirler ve bu yaglara <;oklu doy-
mamis yaglar ya da sivi yaglar denir. Doymami§ yag asitlerinde ilk ikili bag genellikle
9 ve 10 numarali karbonlar arasinda bulunur, geri kalan ikili baglar ise genellikle 12 ve
15 numarali karbonlar ile baslar (linoleik ve linolenik asitlerde oldugu gibi). ikili bag-
lar bundan dolayi konjuge degillerdir. Ucjii-baglar yag asitlerinde nadiren bulunur.

Doymus yag asitlerinrJeki karbon zinciri bir$ok konformasyona sahip olabilir, an-
cak zincir, genellikle komsu metilen gruplarindaki sterik etkiyi en aza indirecek sekil-
de diizenlenmistir. Doymus yag asitleri iyi bir sekilde kristallenirler ve van der Waals

1h

Yag asitlerinin ikili kar-
bon birimlerinden nasi!
biyokimyasal olarak
senteztendigini Ozel
Komi I )'de
gordiik.

1146 Boliim 23 / Lipitler

£izelge 23.1 Yaygin Kati ve Sivi Yaglarm Hidrolizinden Elde Edilen Yag Asitlerinin Bilesimi '

Kati veya
Sivi Yaglar

Elde Edilen Yag Asitlerinin Bilesimi (% mol)

Doymus

Doymamis.

C 4 C 6 C 8 C ]fl C l2 C M C ls C 18

Biitirik Kaproik Kaprilik Kaprik LaurikMiristik Palmitik Stearik

Asit Asit Asit Asit Asit Asit Asit Asit

c M

Palmit-
oleik
Asit

C-18 C lg C 1S
Oleik Linoleik Linolenik
Asit Asit Asit

Hayvansal Yaglar

Terayagi 3-4 1-2 0-1 2-3 2-5

Domuz Yagi

Srgir Donyagi
Bitkisel Yaglar

Zeytinyagi

Yernstigi Yagi

Mmrbzu Yagi

Pamuk Yagi

Soya Yagi

Keten Tohumu Yagi

Hindistan Cevizi Yagi 0-1 5-7 7-9 40-50

Deniz Uriinleri Yaglan

BalikYagi 5-7

8-15

25-29

9-12

4-6

18-33

2-4

1-2

25-30

12-18

4-6

48-60

6-12

0-1

2-5

24-34

15-30

35-45

1-3

0-1

0-1

5-15

1-4

67-84

8-12

7-12

2-6

30-60

20-38

1-2

7-11

3-4

1-2

25-35

50-60

1-2

18-25

1-2

1-3

17-38

45-55

1-2

6-10

2-4

20-30

50-58

5-10

4-7

2-4

14-30

14-25

45-60

15-20

9-12

2-4

0-1

6-9

0-1

8-10

0-1

18-22 27-33 27-32

" Bu veriler "Holum J. R. Organic and Biological Chemistry: Wiley: New York. 1978; s 220" ve "Biology Dam Book: Altman. P. L.; Dinner,
D. S., Ed.; Federation of American Societies for Experimental Bioloyg; Washington DC, 1994" ten almmisnr.

Bir doymiis, triaeilgliserol

etkile§imlerinin biiyiik olmasindan dolayi da bagil olarak yiiksek erime noktalanna sa-
hiptirler. Molekiil kiitlesinin artmasi ile erime noktasi artar. Doymamis yag asitlerinin
ikili baglarmin cis-konfigiirasyonunda olmasindan dolayi, karbon zincirindeki egilme,
kristal istiflenmeyi dogrudan etkiLer ve molektiller arasi van der Waals etkilesmesini za-
yiflatir. Bu ytizden doymamis yag asitleri diistik erime noktasina sahiptir.

Yag asitleri hakkinda soylenenler triacilgliseroller icin de gecerlidir. Doymus yag
asitlerinden olusan triacilgliseroller yiiksek erime noktasina sahiptir ve oda sicakhgin-
da katidir. Bu nedenle bunlara kati yaglar denir. Yiiksek oranda doymamis, ve birden
cok doymamislik iceren yag asitlerinden olusan triacilgliseroller ise diistik erime nok-
tasina sahiptirler. Btindan dolayi da bunlara sivi yaglar denir. §ekil 23.2, cis-halde bu-
lunan bir ikili bagin, tria^ilgliseroliin seklini nasil etkiledigini ve katalitik
hidrojenlemenin, boyle doymamis triacilgliserollerin doygun hale getirilmesinde nasil
kullamldigim gostermektedir.

23. 2A Triacilgliserollerin Hidrojenlendirilmesi

Piyasadaki yemeklik kati yaglar, bitkisel yaglarm kismen hidrojenlendirilmesi ile iireti-
lirler. Bu ise hazir yiyeceklerin bir cogunda bulunur ve etiketlerde "kismi hidrojenlendi-
rilmi§ yag" seklinde belirtilir. Bitkisel yagin tamamen hidrojenlendirilmesinden miimkiin
oldugu kadar kacimhr, ciinkii tamamen doymus bir triaeilgliserol 50k sen ve kinlgan ozel-
lige sahiptir. Genellikle, bitkisel yaglar, yan-kati ve giizel bir goruntim kazamncaya ka-
dar hidrojenlendirilirler. Kismi hidrojenlendirmenin piyasadaki avantajlanndan biri de,
kati yaglarm uzun stire raflarda saklanabilmesidir. Birden fazla doymamislik iceren yag-
lar kendi kendine-ytikseltgenme tepkimelerine girmeye egilimlidir ve bu tepkimeler so-
nunda yaglarm tadi degisir. Bununla beraber, kismT hidrojenlendirme isleminde kullamlan
katalizorun tepkimeye girmeyen bazi ikili baglan, dogal hallerindeki cis-diizeninden trans-

CH 2 -0

CH — O

CH 2 — O

CH 2 — O

CH —

CH 2 —

Doymu§ yag

23.2 Yag Asitleri ve Triacilgliseroller 1147

Sekii 23.2 tki tipik triaciigtiserol, biri
doymu§ digeri doj iiunnis. Doymamig
triagilgliseroliin cis-hallndeki ikili bagi,
kristallerin etkili bir sekilde istiflen-
nHsitii etkiler ve doymaim; yaglarm dii-
§iik erinie noktasina sahip oltnalanna
neden olur. ikili bagin hidrnjenlenmesi
ise cloymiimLS triacilgliseroliin doymasi-
na neden olur.

konformasyonunagecirmesi onemli birproblemdir. Bu diizenleme ile oilman "trans" yag-
larin kalp damarlarintn tikanmasrnda roliinun olduguna iliskin bircok kanit vardir.

23. 2B Tria^ilgliserollerin Biyolojik islcvleri

Triacilgliseroller hayvanlarda oncelikle bir enerji kaynagi olarak i§lev goriirler, Triacil-
gliseroller biyokimyasal tepkimelerde karbon dioksit ve suya drjniisturiilduklerinde (ya-
ni metabolize otduklannda) protein ve karbonhidratlann gram basina verdikleri
kilokalorinin iki katmdan daha cok enerji iiretirler. Bu durum, molektil basina dlisen
karbon-hidrojen baglannin oranimn yiiksek olmasmdan ileri gelir.

Hayvanlarda adipoksitez (yag hucreleri) denilen ozel hiicreler tri agi 1 gl i se rolleri sen-
tezler ve depolarlar. Bu tur hucreleri bulunduran zartar adipoz zarlan olarak bilinirler;
mide boslugundaki ve derinin altindaki tabakalarda bolca bulunurlar. Erkeklerdeki yag
miktan %21, kadmlarda ise %26 dtr. Bu yag oranlan, bir insanin achga 2-3 ay dayana-
bilmesi icin yeterlidir. Glikojen ve karbohidrat kaynaklan ise ancak bir gun icin gerek-
li olan enerji ihtiyacini saglayabilir.

Viicuttaki doymus triacilgliserollerin tamami ve doymami§ triacilgliserollerin bazi-
lan, karbohidrat ve proteinlerden sentezlenebilir. Yiyeceklerdeki yag miktan, ozellikle
de doymus yag orani, yillardan beri saghk icin endise verici olmustur.

Yiyeceklerde bulunan cok miktardaki doymus. yagin, kalp hastaliklan ve kanserin
ortaya cikmastnda etkili bir etken olduguna iliskin dikkatleri cekecek boyutta onemli
kamtlar vardir.

*

imyasi

Olestra ve Kati Yaglar Yerine Kullanilan Diger Maddeier

O,

Olestra He yapilan besin mad-
del eri

lestra, dogal yag hissi veren ve o goruniimde olan, siftr-kaloriye sahip, yag ye-
rine kullanilan piyasaya siiriilmiis sentetik bir maddedir. Yapisi ise, dogal bilesenle-
rin bir araya gelmesinden olusur. Olestranin ozti. siradan bir seker olan sakkorozdan
tiiremisUr. Sakkorozun yapisinda bulunan alti ile sekiz arasmdaki hidroksil gruplan-
na, uzun zincirli karboksilik asitler ester bagi ile baglanmi§lardir. Bu yag asitlerinin
uzunlugu 8 karbondan ba§lar 22 karbona kadar ulasir. Olestranin endiistrideki sente-
zinde ise bu yag asitleri pamuk cekirdegi ya da soya yagmdan elde edilirler.

R-

Olestra
R gruplarimn 6 ile 8'i yag asitlerinin esterleridir, geri kalam ise hidroksil gruplaridir.

Olestra Olestradaki yag asit esterlerinin varltgi, olestraya siradan yaglann mutfakta sahip ol-

duklari ozellikleri ve tadi verirler. Ancak, olestra tipik bir yag gibi sindirilemez. Bu ise
olestranin sterik olarak kalabahk bir yapiya sahip olmast nedeniyle siradan yaglann hid-
rolizini katalizleyen enzimler tarafmdan etkilenmemesinden kaynaklamr. Olestra sindirim
sisteminden degi§meden ge^er ve sonucta yiyecege herhangi bir kalori ilave etmez. An-
cak olestra, yagda coziinen vitaminlerden bazilarini ornegin A, D, E ve K vitaminlerini
de beraberinde disanya tas,ir. Bundan dolayi olestra ile hazirlanan yiyeceklerden vitamin
kaybini onlernek igin olestra, yukarida sayilan bu vitaminler ile zenginle§tirilir. Olestranin
ortaya cikmasindan sonra yapilan fahsmalarda, Olean (Olestra'nin ticari markasi) yiyen-
lerde, tam-yagli cips yiyenlerden farkli olarak, sindirim sistemini etkileyen rahatsizhklar
goriilmemistir.

Yag yerine kullanilan diger bircok maddeier iizerine de ilgi olduk9a artmi§tir. Bunlar ara r
sinda poligliserol esterleri de vardir ve bu maddeier de olestra poliesteri gibi sterik kala-
bahkliktan dolayi sindirilemezler. Dii^iik kalorili yaglara baska bir yakla§im ise, gliserin
iskeletindeki bazi uzun zincirli karboksilik asitlerin orta ve kisa zincirli yag asitleri (C 2 ile
C 4 ) ile degistirilmesi esasina dayanrr. Bu tip bile§ikler daha az kalori verirler, fiinkii glise-
rin esterlerindeki her bir CH 2 grubunun yoklugu (uzun zincirli yag asitleri ile kar§ilas,tinldi-
ginda) bu bilesik metabolize edildiginde a9iga 9ikan enerjiyi azaltir. Bir gliserin esterinin
kalori icerigi, gerekh kaloriyi verecek sekilde, uzun zincir, orta ve kisa zincir oranlan ayar-
lanarak diizenlenebilir. Yag yerine kullanilan diger diisuk kalorili maddeier, karbohidratlar
ve protein kaynakli bile§iklerdir. Bu maddeier, yaglann verdigine benzer bir mekanizmaya
gore ^ahsular ve ^e§itli nedenlerden dolayi az enerji iiretirler.

23. 2C Triafilgliserollerin Sabunlastinlmast

Triafilgliserollerin baz ile hidrolizi (yani sabunlastinlnuisi), gliserin ve uzun-zincirli
karboksilik asitlerin tuzlannin bir kansimim verir.

1148

23.2 Yag Asitleri ve Triacilgliseroller 1 149

O

II
CH : OCR

O

CHOCR' + 3 NaOH

O

CH.OCR"

CH,OH

H,<>

*■ CHOH +

O

RCO" Na +

II
R'CO" Na H

O

CH,OH

R'CO- Na +

Gliserin Sodyum karboksilatlar
"sabun"

Uzun-zincirli karboksilik asitlerin bu tuzlari sabunlardir, ve bu sabunla§tirma tep-
kimesi bir^ok sabunun iiretiminde kullanilir. Kati ve sivi yaglar, sulu sodyum hidroksit
cozeltisinde, hidroliz tamamlamncaya kadar kaynatihr. Kansima sodyum kloriir ilave
edilerek sabun cbktiirulur. (Sabun ayrildiktan soma gliserin sulu fazdan damitma yolu
ile ayinlabilir.) Ham sabun genellikle bircok ^oktiirme islemi ile safla§tinhr. Eger iste-
nen iiriin tuvalet sabunu ise parfumler ilave edilebilir. Temizlik sabunu yapmak icin ise,
kum, sodyum karbonat ve diger dolgu maddeleri ilave edilir. Eger uretici firma piyasa-
ya yiizen sabun hazirlamak istiyorsa, erimis, sabuna hava basdir.

Uzun-zincirli karboksilik asitin sodyum tuzlari (sabunlar) hemen hemen tamamen su
ile kan§abilir. Ancak, bekledigimiz gibi, tek tek iyonlar halinde coziinmezler. (Jok sey-
reltik ^ozeltileri haric, sabunlar miseller halinde bulunurlar (§ekil 23.3). Sabun misel-
leri, sulu fazda dagdmis. bulunan karboksilat iyonlannin olu§turdugu kiiresel kiimelerdir.
Karboksilat anyonlari, negatif yuklii (bu yiizden polar) karboksilat gruplan yuzeyde, po-
lar olmayan hidrokarbon zincirleri ise tg tarafta olacak sekilde birarada istiflenmis gibi
bulunurlar. Sodyum iyonlan ise, ayri ayn sanlmis. iyonlar olarak sulu fazda dagilmis
halde bulunurlar.

Misel olu§umu, sabunlarm su icerisinde coziinme gercegini de aciklar. Sabunun po-
lar olmayan (hidrot'obik) alkil zinciri polar olmayan cevrede, miselin i$ kisminda ka-
hr. Polar (hidrofilik) karboksilat gruplari ise polar cevrede, sulu fazda bulunurlar.

Na +

Na +

Na +

V/

\ .O-

Na +

Miselin
if kismi

^VWvVvWo'

"""•m.

\

o

o

$ekii 23.3 Polar dagilma ortami ile
onun ara yiizeyini gosteren sabun
misellerinin bir kesiti.

Na +
Sulu faz

? Na+

Na +

Na +

1150 Bolum 23 / Lipitler

Na +

Na +

Na +

Na +

Na +

O
\

c

Na +

O

o

Na +

Na H

o

.> c

o*

Oo O n-

P O c y > H „ O

Na +

Na +

Na +

Na +

Na

0. /°' H Ah

C CO

w

§ekil 23.4 Yag-kapli kir par^aciklarinin bir sabun ile dagilmasi

Misellerin ytizeyi negatif yLiklLi oldugu icin, her bir misel birbirini iter ve boylece sulu
fazda dagilrms oiarak kahrlar.

Sabunlar "kir temizleme" islevlerini benzer sekilde yerine getirirler. f^ogu kir par-
cacigi (ornegin deride) sivi veya kati yag tabakasi ile cepecevre sanlmis oiarak bulu-
nurlar. Su molekullerinin herhangi bir katki olmaksizin yag damlaciklanni dagitmalari
mumkiin degildir. £iinku yagsi tabakaya gecmeleri ve teker teker parcaciklan birbirin-
den ya da yapisik oldugu yiizeyden ayirmalan imkansizdir. Sabun cozeltileri ise, sahip
olduklan hidrokarbon zincirleri yagsi tabakada "coziinebildiklerinden" her bir pargaci-
gi ayirabilirler (§ekil 23.4). Bu boyle olunca, ayn ayn her bir parcacik karboksilat an-
yonlanndan oilman bir dig tabaka olusturur ve sulu faza 50k daha uygun bir dis-polar
yuzey saglar. Her bir damlacik birbirini iter ve boylece sulu fazda dagilmis hale gelir-
ler. Daha sonra da lavobadan asagiya akitilarak temizleme islemi gerceklestirilir.

Sentetik deterjanlar (Sekil 23.5). sabunlar gibi aym isleve sahiptirler; bunlar, polar
olmayan uzun alkan zincirleri ile zincir sonunda polar olan gruplara sahiptirler. Sentetik
deterjanlann cogunun polar gruplan sodyum siilfonat ya da sodyum siilfatlardir. (Bir za-
manlar 90k dallanmis alkil gruplanna sahip sentetik deterjanlann kullanuru cok yaygin-
di. Bu deterjanlar biyolojik oiarak bozunmadiklanndan kullanimlan devam ettirilmedi).

Sentetik deterjanlar, sabunlarla karsdastirildigmda daha avantajhdirlar. Bunlar sen

§ekil 23.5 Tipik sentetik deterjanlar

CH 3 (CH 2 ) 10 CH 2 SO 2 O- Na +

Sodyum alkansulfonatlar

CH 3 (CH 2 ) 10 CH 2 QSO 2 O Na +

Sodyum alkil sulfatlar

CH 3

CHjCHjCCHjjJkjCH— (QV S0 2 0" Na^
Sodyum alkilbenzensulfonatlar

23.2 Yag Asitleri ve Tria^ilgliseroller 1151

sularda dahi i§levlerini yerine getirirler. Sert sular Ca :+ , Fe 2 *, Fe ?t ve Mg 2i iyonlan bu-
lundururlar. Al leans iilfonatlarin ve alkil hidrojen sulfatlarin kalsiyum, demir, ve- mag-
nezyum tuzlan buyiik olciide suda coziiniirler ve boylece sentetik deterjanlar cozelti
icerisinde kalirlar. Sabunlar, bunun aksine sert suda kullamldiklarinda yikama kabinin
etrafinda halka §eklinde bir cokelek olustururlar.

23.2D Yag Asitlerinin Karboksil Gruplarimn Tepkimeleri

Yag asitleri, bekledigimiz gibi, karboksilik asitlerin verdigi tipik tepkimeleri verirler (bkz.
Bolum 18). Yag asitleri LiAlH 4 ile alkolleri; alkoller ve mineral asitleri ile esterleri ve
tiyonil kloriir ile acil kloriirleri olusUirmak iizere tepkimeye girerler.

(1) LIA1H,. El 2
' (2) H,0

^^

RCH 2 CH,OH
Uzun zincirli alkol

O

/

.0

RCH,C

2 \
OH

Yag asidi

CH,t)H. HA

/

Yag asitleri k-in Altboliim
23.2D, 23.2E ve 23.2F'de
verilen tepkimeler, karbok-
silik asitler ve alkenler ile
ilgili daha onceki boliimler-
de gijsterilen tepkimelerin
aynisidir.

> RCH,C

SOCl,

piridio

A

OCH,

Metil ester

RCHX'

\

CI

Uzun zincirli ;u;il kluriir

23. 2E Doymuf Yag Asitlerinin Alkil Zincirlerinin Tepkimeleri

Yag asitleri, diger karboksilik asitlerde oldugu gibi fosfor varliginda brom ya da klorla
etkile§tirildiklerinde kendilerine ozgii a-halojenleme tepkimesini verirler. Bu tepkime
Hell-Volhard-Zelinski tepkimesine benzer (Altboliim 18.9).

O O

RCRCOH

Yag asidi

(2) H,0

■*■ RCHCOH + HX

23.2F Doymamis Yag Asitlerinin Alkenil Zincirlerinin Tepkimeleri

Yag asitlerinin karbon zincirindeki ikili baglar. karekteristik alken katilma tepkimeleri-

H H

I I

-* CH,(CH 2 )„CH— CH(CH,) n CO,H

ni verirler (bkz. Bolum 7 ve 8).

H„

CH 3 (CH,)„CH = CH( CH 2 ) m CO,H

Ni
Br„

CC1 4

-► CH,(CH 2 )„CHBrCHBr(CH 2 )„,C0 2 H

,Z\ NaHSO
HBr

+ CH,(CH,)„CH— CH(CH 2 ),„CO,H

OH OH

■> CH 3 (CH 2 ) CHCHBr(CH 2 ),„C0 2 H

H +

CH 3 (CH 2 )„CHBrCH(CH,) m C0 2 H

H

1152 Boliim 23 / Lipitler

15^

Problem 23.1 >• (a) 9.10-Dibromoheksadekanoik asitin kaq tane steroizomeri vardir? (b) Palmitoleik
asite bromun katilmasiyla (±)-ft"reo-9,10-dibromoheksadekanoik asitin enantiyomer
setlerinden biri olu§ur. Bromun ikili baga katilmasi anti katilmadir (yani bromon-
yum iyonu ara iiriinii tizerinden gergeklesjr), Palmitoleik asitin ikili bagmin cis-ste-
rokimyasina sahip oldugunu ve bromun katilmasimn sterokimyasirn da dikkate alarak,
(±)-freo-9,10-dibromoheksadekanoik asitlerin iig boyutlu yapilanni giziniz.

23.3 Terpenler ve Terpenoitler

Insanlar, gegmisten bu giine, bitkilerden organik bile§ikler elde etmektedirler. Belirli bir
bitki malzemesi yava§ca isitddiginda ya da buhar damitmasma tabi tutuldugunda, ugu-
cu yaglar olarak bilinen kokulu bile§iklerin bir kan§imi elde edilir. Bu bilesjkler gesjt-
li yerlerde, ozellikle il&q ve parfiim yapimlannda kullanilrrlar.

Organik kimya biliminin gelismesiyle, kimyacilar bu kansjmlan bilesenlerine ayir-
dtlar ve bu bile§enlerin molektil formiillerini, daha sonra da onlann yapi formilllerini
tayin ettiler. Bugiin bile bu dogal iiriinlerin yapi tayini, bu konu ile ilgilenen kimyaci-
lar icin biiyiik cabalar gerektiren 90k onemli problemler olarak ortada durmaktadir. Bu
alandaki ara§tirmalar bize. bitkilerin kendi kendilerine bu bilesikleri hangi yollan takip
ederek sentezledikleri hakkmda onemli bilgiler vermektedir.

Genellikle terpenler olarak bilinen hidrokarbonlar ve terponoitler olarak bilinen
oksijen iceren bilesikler ucucu yaglann en onemli bilesenleridir. Cogu terpen 10, 15. 20
veya 30 karbon atomlu iskelete sahiptir ve as.agidaki sekilde siniflandinlirlar.

Ozel Konu D'de terpen-
lerin biyosentezi veril-
mistir.

Karbon Atomu

Saytsi

Sinifi

10

Monoterpenler

15

Seskiterpenler

20

Diterpenler

30

Triterperder

Terpenlerin, izopren birimleri olarak bilinen iki veya daha fazla C 5 birimlerinden
olusmug oldugu goriilebilir. izopren. 2-metil-l,3-butadiendir. izopren ve izopren birimi
farkli sekillerde gosterilebilir.

9^3 H CH,

CH 2 =C— CH=CH, veya /C=C X H veya

H /-<

1 ~r-Z 2

izopren

C— C— C— C veya

Bir izopren birimi

Bitkilerin terpenleri izoprenden sentezlemezlemediklerini biliyoruz (ozel konu D'ye
bakiniz). Ancak, izopren biriminin terpenlerin yapisimn bir parcasi olarak tanmmasi,
terpenlerin yapilannin aydinlatilmasinda 90k onemlidir. Bu yapilan asagidaki bilesik-
lerde daha iyi gorebiliriz.

23.3 Terpenler ve Terpenoitler 1153

CH,

II

CH, CH

veya

qi 2 ch,

CH

H 3 C CHj

Mirsen
(defne yagindan elde edilmistir)

CH 3

CH 2 C C

-T- " ll

CH, H >C.

CH

H,C

M

veya

*CH

II
CH,

H,C

CH,

a -Farnesen
(elma kabuklanndan elde edilmistir)

tzopren birimlerini aynmak icin kullamlan kesikli cizgilere bakildiginda. monoter-
penin (mirsen) iki izopren birimine, seskiterpenin (a-farnesin) iif izopren birimine sa-
hip oldugunu gorebiliriz. Her iki bilegikte de izopren birimi ba§-kuyruk jjeklinde
baglanmi§tir.

/
C

c— c

\

/ c - c \
c c

(kuyruk) i has i

(kuvruk)

Bir cok terpen, halka §eklinde baglanmi§ izopren birimierine sahiptir ve digerleri
(terpenoitler) ise yapilannda oksijen bulundururlar.

Limonen
(portakal veya limun yagindan)

OH

Geraniol
(giil ve diger ^iceklerden)

P -Pinen
(terebentin yagindan)

OH

Mentol
(naneden)

1154 Bolum 23 / Lipitler

Problem 23.2 >■ (a) A§agidaki terpenkrin her birinin izopren birimlerini gosteriniz. (b) Her bir ter-
peni monotorpen, seskiterpen, diterpen vb. olarak simflandinniz?

CH,

Zingiberen
(zencefil yagindan)

Karyofilen
(karanfil yagindan)

/3-Selinen

(kereviz yagindan)

Skualen
(Kopekbaligi karacigeri yagindan)

Problem 23.3 ► A§agidaki terpen ler ozonloma ve bunu izleyen Zn ve asetik asitle etkile§me sonra-
si hangi tiriinleri verirler?

(a) Mirsen (c) a-Fernasen <e) Skualen

(b) Limonen (d) Geraniol

Problem 23.4 >• A§agidaki tepkimelerde olugmasim beklediginiz uriinlerin yapi formullerini yaziniz.

(c) Karyofilen + HC1 ►

(a) /3-Pinen + sicak KMn0 4 -

Pt

(b) Zingiberen + H 2 — ►

(d) jS-Selinen +2THF:BH 3 a)U ^ m - >

Problem 23.5 >■ Geraniol ve mentolii birbirinden ayirt etmek ifin hangi basit kimyasal denemeleri
kullanirsiniz?

Karotenler, tetraterpenlerdir. Bunlar kuyruk-kuyruga baglanmi§ iki terpen gibi dii-
§iiniilebilir.

/J-Karoten

23.3 Terpenler ve Terpenoitler 1155

T-Karoten

CH,

Karotenler hemen hemen turn ye§il bitkilerde bulunurlar. Hayvanlarda bu uc karo-
ten, A vitamini icin oncii madde olarak kullamhrlar ve karaciger enzimleri tarafindan
A vitaminine donii§ttiruliirler.

CH 2 OH

A Vitamini

Bu d6nu§iimde bir molektil /3-karoten iki A vitamini molekiilunu olugturur. a ve y-Ka-
rotenler ise sadece bir A vitamini molekiiliiiie donii§iir. A vitamini sadece gorme fonk-
siyonunda degil. diger faaliyetlerde de onemlidir, Ornegin, beslenmelerinde A vitaminin
eksikligi olan gene hayvanlarda biiyiime kusuru gozlenir.

23. 3A Dogal Kau^uk

Dogal kaucuk, izoprenin bir 1,4 katdma polimeri olarak goriilebilir. Piroliz (yunanca
piros, ate§ + lisiz), bir §eyi havasiz ortamda bozununcaya kadar isitmak demektir.
Dogal kaucugun olu§umunda, izopren birimleri ba§-kuyruga baglanir ve tiim ikili bag-
lar cis' dir.

CH, h CH, H

\ _ / C1S N _ /

C=C. .CH 2 CH 2 C — C.

vb — CH, CH 2 / C=C \ CH 2 CH 2 — vb.

H cis

CH 2

CH 3
Dogal kuiK'iik (c i,s-l,4-poliizopren)

Ziegler-Natta katalizorii (Ozel Konu A'ya bakimz) izoprenin polimerle§mesini miim-
kiin kilar ve boylece dogal kaynaklardan elde edilen kaucugun benzeri olan yapay bir
iiriin elde edilir.

Saf dogal kaucuk yumu§ak ve yapi§kandir. Kullam§h olabilmesi icin dogal kaucugun
vulkanize edilmesi gerekir. Vulkanizasyon i§leminde dogal kaucuk kiikiirt ile tsitdir. Tep-
kime sonunda ds-izopren zincirleri arasinda capraz baglar olu§ur ve bu, kaucugu sert-
legtirir. Kiikiirt, hem ikili bag ile hem de allilik hidrojen atomlan ile tepkimeye girer.

— CH,— C=CH— CH-f^CH,— CH— CH— CH —

c

a

-CH 2 — C=CH— CH??CH 2 — CH-

CH 3 CH 3

Vulkanize olmus kaucuk

S
I

s

I

-CH-

CH,-

1156 Boliim 23 / Lipitler

23.4 STEROiTLER

Bitki ve hayvanlardan elde edilen lipit kisimlan, steroitler olarak bilinen onemli bir
baska bile§ik grubunu da icerir. Steroitler. onemli "biyolojik duzenleyiciler"dir ve can-
li organizmaya verildiginde hemen hemen her zaman dramatik fizyolojik etkiler goste-
rirler. Bu onemli bilesikler arasinda, erkek ve kadin seks hormanlan, adrenokortizonlu
hormonlar, D vitaminleri, safra asitleri ve kalbi etkileyen zehirler de vardir.

23.4A Steroitlerin Yapisi ve Sistematik Adlandirilmalan

Steroitler, a§agida verilen perhidrosiklopentanofenantren halka sisteminin tiirevleridir.

is

CH 3

Bu halka sisteminin karbon atomlari sekilde gosterildigi gibi numaralamr. Dort hal-
ka ise harflerle gosterilir.

Bircok steroitte B, C ve C, D halka baglantilari trans-konumdadir. A, B halka bag-
lantisi ise cis ya da trans olabilir ve (Sekil 23.6)'da gosterilen lie boyutlu yapilara sahip
steroitler iki genel grubu olustururlar.

§ekii 23.6 Steroitlerin Save 5/3
serilerinin basit halka sistemleri.

Steroitlerin 5a serileri
(biitiin halka baglantilari transtir)

Steroitlerin 5/3 serileri
(A,B halka baglanttsi cistir.l

23.4 Steroitler 1157

Halka baglantilanndaki metil gruplanna (yard 18 ve 19 numarali olanlar) acisal me-
til gruplan denir ve bunlar steokimyasal adlandirmada onemli referans noktalan ola-
rak kullanihrlar. Acisal metil gruplan, §ekil 23.6'da gosterildigi sekilde yazildiklannda,
halka sisteminin genel dLizleminin iistiinde dik cikinti seklinde dururlar. Genel olarak.
bu molekiilterde acisal metil gruplan ile ayni tarafta (yani list tarafta) bulunan diger grup-
lar /S-siibstitiientler olarak isimlendirilir (bunlar ici dolu kama ile gosterilirier). Ayn-
ca asagidaki gruplar (yani acisal metil gruplarma trans olanlar) a-siibstitiientler olarak
adlandinlirlar (kesik cizgili kamalarla gosterilir). a ve /3 Adlandmnalan 5 numarali ko-
numdaki hidrojen atomuna uygulandiginda A, B halka baglantisindaki trans halka sis-
temi 5a serisi, A, B halka baglantisindaki cis halka sistemi de 5/3 serisi olur.

Sikloheksan halkalanndaki butiin hidrojen atomlanni gosteren, 5a ve 5/3 serileri icin ■<
§ekil 23.6'da verilen iki basit halka sistemini ciziniz. Her bir hidrojen atomunu ak-
siyal ya da ekvatoryal olarak isaretleyiniz.

Problem 23.6

Sistematik adlandmnada 17 numarali konumdaki R grubu her bir steroidin temel adi-
m belirler. Bu adlar, Cizelge 23.3'te (sayfa 1 158) verilen steroit hidrokarbonunun adin-
dan tiiretilir.

Bj temel adlandirmanin kullammini gosteren iki ornek asagida verilmistir

CH 3 CH 3

H 3 C

CH,CH 3

Mm

CHCH,),CHCH
H,C ?

i chJ h

i
2 f^

chJ h

H H

J^ Is J

H H

J5 I

°^rT

o

4

H

5«-Pregnan-3-on

5a-Kolest-l-en-3-on

§imdi bir 90k steroidin yaygm adlanni ve Cizelge 23.3'te verilen steroit hidrokar-
bonlarmin tiiretilmis adlanni gorecegiz.

(a) Bir ikincil erkek seks hormonu olan androsteron, 3a-hidroksi-5a-androstan- < Problem 23.7
17-on seklinde de adlandinlir. Androsteronun Lie boyutlu fonniilLinu yazmiz. (b)
Agizdan ahnan ve sikca kullamlan gebelik onleyici sentetik bir steroit olan noreti-
nodrel. 17a-etinil-17/S-hidroksi-5(10)-estren-3-on seklinde de adlandinlir. Moreti-
nodrelin ilq boyutlu form 0.1 tin ii yazmiz.

23. 4B Kolesterol

^

En yaygin olarak bilinen steroitlerden biri olan kolesterol hemen hemen buttin hayvan Kolesterol biyosentezinin

dokulanndan elde edilebilir. Ozellikle insan safra tasjan zengin bir kaynaktir. nasil oldugunu "Koleste-

Kolesterol ilk defa 1770 yihnda izole edildi. 1920'lerde iki Alman kimyaci, Adolf rol Biyosentezinin Kimya-

Windaus (Gottingen Universitesi) ve Heinrich Wieland (Miinih Universitesi), koleste- si"nda gormiistiik.

1158 Brjliim 23 / Lipitler

£izelge 23.3 Steroit Hidrokarbonlarimn
Adlandmlmasi

is R tj
H,C I-*"

ishn

— H

Androstan

19

— H (— Hile — CH 3 yer

degigebilir)

Estran

20 21

— CH,CH,

Pregnan

21) 22 23 24

— CHCHXHXH,

1 " " '

Kolan

CH,

21 3

20 22 2.1 24 25 26

— CHCH,CH,CH,CHCH,

1 1

Kolestan

CH, CH,

21 " 27 J

rolun yapisim aydinlatmi§lardir. Bu cali§rnalanndan dolayi 1927 ve 1928 yillarinda No-
bel odiilu alddar.*

Kolesteroliin yapisinm aydinlatilmasindaki zorluk, sekiz diizgiin dortyiizlii stereomer-
kez icermesinden ileri gelir. Bu ise, basit yapimn 2* ya da 256 adet degi§ik stereoizo-
mere sahip olabilmesi ardamina gelir ve kolesterol bunlardan sadece bir tanesidir.

H
C

/

CH,

H 3 Q ¥ CH 2 CH,CH,CH

\

CH,

S-Kolesten-30-ol
(kolesteroliin konfigiirasyonu)

* Windaus ve Wieland tarafindan onerilen kolesterolun yapisi yanligti. Bu durumu Ingiliz fizikci J. D. Bernal,
1932'de X-]§inlan difraksiyon cali§masiyla orlaya cikarrm§tn-. 1932 yilinin sonunda tngiliz bilim adami
Wieland, Bernal 'in sonu^lanm kullanarak kolesterolun dogni yapismi buldu,

23.4 Steroitler 1159

Kolesterolun sekiz stereomerkezini yildizlarla isaretleyerek belirtiniz.

-< Problem 23.8

Kolesterol insan viicudunda £okc,a oius,ur, ancak kolesterolun biyolojik fonksiyon-
lannin tamami hentiz bilinmemektedir. Kolesterolun viicuttaki steroitlerin tamamimn bi-
yosentezinde bir ara iiriin olai'ak iglev gordiigu bilinmektedir. Yiyeceklerimizin kolesterol
icermesine ihtiyac yoktur, cunkii viicudumuz tarafindan sentezlenmektedir. Kolestero-
lii di§andan aldigimizda viicudumuz hie yemedigimiz zamankinden daha az sentezler,
fakat toplam kolestrol hie, yemedigimiz zamankinden daha fazladir. Viicutta, steroit bi-
yosentezi icin gerekenden daha fazla kolesterol vardir. Kan kolesterol iiniin yiiksek se-
viyede olmasi damar sertlesmelerinde ve kalp krizinde rol oynamaktadir. Kalp krizi,
kolesterol iceren tabakanin kalp damarlarim tikamasindan olu§ur. Diyetle ve ilaclarla
kolesterol seviyesinin dii§uriilebilecegi umidiyle kolesterol metabolizmasi alaninda ol-
dukca fazla cab§ma yapdmaktadrr.

23. 4C Seks Hormonlan

Seks hormonlan iic ana grup altinda siniflandinlabilir: (1) Kadin seks hormonlan, ya
da estrojenler, (2) erkek seks hormonlan, ya da androjenler, ve (3) hamilelik honnon-
lan, ya da projestinler.

flk elde edilen seks hormunu bir estrojen olan estrondur. Almanya'daki Gottingen
Universitesi'nden Aldolf Butenandt ve ABD'deki Louis Universitesi'nden Edward Doisy
birbirinden bagimsiz olarak yapmis, olduklan cah§malarda hamile kadinlann idranndan
estronu elde etmisjerdir. Bu ara§tirmacilar bulduklan sonuclan 1 929 yilinda yayinladi-
lar. Daha sonraki yillarda Doisy, etkili bir estrojen olan estradiols elde etmeyi ba§ardi.
Doisy bu ara§tirmada, yalnizca 12 mg estradiol elde etmek igin 4 ton di§i domuz yu-
murtasmi ekstraksiyon isjeminde kullanmistir. Estradiol gercek bir disi seks hormonu-
dur ve estron, salgilanan estradioliin metabolize olmus, seklidir.

HO

Estron

[3-hidroksi-l,3,5(10)-

estratrien-17-onJ

Estradiol
[l,3,5(10)-estra-
trien-3,17/3-diol]

Estradiol, yumurtalik tarafindan salgilanir ve ergenlik cagtnda goriilen gene kizliga
adim atma karakteristigidir. Estrojen hamilelik esnasinda siit bezlerinin gelismesini hiz-
landinr ve hayvanlarda (di§i) kizjsmayi saglar.

1931 'de Butenandt ve Kurt Tscherning ilk androjen olan androsteronu izole ettiler.
Bu bilim adamlan yaklasjk 15.000 litre erkek idranni ekstrakte ederek, bu hormondan
15 mg elde etmeyi ba§ardilar. Ernest Laqueur (Hollanda'da) boganm testisinden, ba§ka
bir seks hormonu olan testosterone elde etti. Daha sonra testosteronun gercek erkek seks

1160 Boliim 23 / Lipitler

hormonu oldugu ve androsteronun ise idrarda salgilanan testosteronun metabolize ol-
mus sekli oldugu anlasildi.

H

Androsteron Testosteron

( 3a -hidroksi-5o: -androstan- 1 7-on) < 1 7/J -hidroksi-4-androsten-3-on )

Testisler tarafindan salgilanan testosteron, erkeklerin ergenlige adim attigini goste-
ren bir erkeklik hormonudur. Vucut killarinin cikmasi, sesin kalinlasmasi. kas geligimi
ve erkek seks organimn olgunlasmasini diizenler.

Testosteron ve estradiol "erkeklik" ve "disiligi" diizenleyen kimyasal bilesiklerdir.
Yapisal formiilleri ineelendiginde bu iki bilesigin ne kadar az bir farkhhk icerdigi go-
rulecektir. Testosteronun A, B halka baglantisinda a9isal metil gruplan yer almaktadir
bu ise ozeilikle estradiolde yoktur. Estradioliin A halkasi bir benzen halkasidir ve so-
nucta estradiol bir fenoldiir. Testosteronun A halkasi ise bir a, /3-doymamis, keto grubu
icermektedir.

Problem 23.9

>■ Estrojenler (estron ve estradiol) kimyasal ozelliklerinden bir tanesine dayamlarak
androjenlerden kolayca (androsteron ve testosteron) ayinlabilirler. Bu ozellik nedir
ve bu aymna islemi nasil gerceklestirilebilir?

Progesteron
(4-pregnen-3,20-dion|

Progesteron cok onemli bir progesHtifisx (hamilelik hormonu). Yumurtlama olduk-
tan sonra yumurta hiicresinin {corpus luteum) parcalanmasindan geri kalanlar progeste-
ron salgilamaya bas,lar. Bu hormon rahmi, dollenmis, yumurtamn tutulmasi icin hazirlar
ve devam eden progesteron salgilamasi hamileligin tamamlanmasi icin gereklidir, (Pro-
gesteronun corpus luteum tarafindan salgilanmasi azaldiginda plasenta tarafindan salgi-
lanir).

Progesteron yumurtlamayi da durdurur ve hamile kadinin hamilelik sirasinda tekrar
hamile kalmasini onler. Bu gozlem, agiz yolu ile alinan koruyucular olarak bilinen sen-
tetik progestinlerin arastmlmasina onciiltik etmistir. (Progesteron, agiz yolu ile alindi-

23.4 Steroitler 1161

ginda yumurtlamayi durdurmada etkili olabilmesi igin 50k yiiksek dozaj gerektirir, 51111-
kii bagirsaklarda bozunur). Boyle birkac bile§ik gelistirilmistir ve simdi bircok kisi ta-
rafindan kullamlmaktadir, Noretinodrele Have olarak, (Problem 23.7) yaygin olarak
kullanilan bir diger sentetik progestin ise noretinodrelin ikili bag izomeri olan noretind-
rondxn.

C=CH

Noretindron
(17a-etinil-l7/3-hiclroksi-4-estren-3-on)

Sentetik estrojenler de gelistirilmistir ve bunlar sikca agiz yolu ile alman koruyucu-
larla, sentetik progestinler ile birlikte kullamlmaktadir. Etinilestradiol veya novestrol
olarak adlandmlan bilesik cok etkili bir sentetik estrojendir.

C=CH

Etinilestradiol
[17o'-etini]-U,5(10)-estrati-ien-3,17/3-diol]

23.4D Adrenokortikal Hormonlar

Adrenal korteksten. yani karacigerin iistiinde bidunan adrenal bezlerinin bir kismindan
en az 28 farkli hormon salgilanir. A§agidaki verilen iki steroit bu gruba girmektedir.

Kortizon
(17a,21-dihidroksi-4-pregneii-

3,11,20-trion)

Kortizol

(ll/3,17a,21-trihidroksi-4-pregnen-

3,20-dioni

Adrenokortikal steroitlerin cogu 11 numarah konumda biroksijenli fonksiyonel gru-
ba sahiptir (ornegin. kortizonda bir keto grubu ve kortizolde /3-hidroksi grubu). Korti-
zol insan adrenal korteksi tarafindan sentezlenen bashca hormondur.

1162 Boliim 23 / Lipitler

Adrenokortikal steroitleri, karbohidrat, protein ve yag metabolizmasi; su ve elektro-
lit dengesi, allerjik ve iltihaba yol a9an tepkimeler gibi binjok biyolojik etkinligin dii-
zenlenmesinde rol ahrlar. 1949 'da kortizonun iltihap giderici etkisinin anlasdmasi ve
romatizmanin tedavisinde kullamlmasi bu alanda yogun bir arastirma yapilmasina ne-
den oldu. 1 1-numarali konumunda oksijen tasiyan bircok steroit son zamanlarda Addi-
son hastaligindan astima ve deri iltihaplanna kadar bir cok hastaligin tedavisinde
kullamlmaktadLr.

23.4E D Vitaminleri

1919'da giines i§inlannin; zayif kemik gelisimi ile kendini gosteren ve bir cocuk has-
taligi olan kemik hastaligimn iyi1e§mesine yardimci olmasi, bu konu iizerindeki arastir-
tnalan yogunla§tirdt. Bazi yiyecek maddelerinin lsinlanmasi onlann antirasidik (ra§itizm
hastahgini onleyici) etkilerini arttirdigi gozlendi ve 1930'daki arastirmalar mayadan
elde edilen ergosterol isimli bir steroidin kullanimmi sagladi. Ergosteroliin i§inlanmasi
ile fok etkin bir maddenin ortaya ijiktigi bulundu. 1932'de Windaus (Altboliim 23. 4B)
ve cahsma arkadaslari Almanya'da, bu maddelerin en etkininin D 2 vitamini oldugunu
buldular. Burada olusan fotokimyasal tepkime ile ergosteroliin dienoit B halkasi acila-
rak bir konjuge trien olusturtnaktadir.

HO

UV i§im, oda sicakhgi

Ergosterol

HO

CH,

H 3 C,„

"Y " 1 1 H

,~ \^^ ^ , ~-~-~^

D,Vitamin

23. 4F Diger Steroitler

Bazi onemli steroitlerin yapilart, kaynaklan ve fizyolojik ozellikleri <Jizelge 23.4'te ve-
rilmistir.

23. 4G Steroitlerin Tepkimeleri

Steroitler; ikili baglar. hidroksil gruplan. keto gruplan icerdiginden benzeri fonksiyo-
nel grup bulunduran molekullerde gozlenen tepkimeler, bu bilesiklerden de beklenir.
Steroit tepkimelerinin stereokimyasi genellikle karmasiktir, ancak bunlar, ^3-yiizeyinde

23.4 Steroitler 1163

Cizelge 23.4 Diger Onemli Steroitler

HO

Dijitoksijenin

Dijitoksijenin. yuksiikotunun hidroli-
zinden izole edilebilen, 1785 yihndan
bu yana kalp rahatsizliklannda ilac
olarak kullanilan bir maddedir. Ytik-
siikotunda, §eker molekiilleri steroidin
3 -OH grubunda asetal kopriileri ile
baglanmisur. Az bir miktar yiiksiiko-
tu kalp kaslarini kuvvetlendirir, ancak,
biiyiik dozlar kalp ifin giicjtl bir ze-
hirdir.

HO

H,C CHXH,CO : H

HO H,CH

Kolik asit

Kolik asit, insan ya da okiiz safrasimn
hidrolizi ile elde edilen cok bulunan bir
asittir, Safra, karacigerden salgilamr
ve safra kesesinde depolanir. ince ba-
girsaga salgisi ulasjigmda. safra, yag-
lar iizerine bir sabun gibi etki eder, bu
da sindirim i§lemine yardimci olur.

Stigmasterol, soya yagindan ticari ola-
rak elde edilen bir bitkisel steroittir.

Stigmasterol

HjC ^

,,^CHi

Diosjenin, Meksika §arabi, cabeza de
negro, genus Dioscorea' dan elde edi-
lir. Kortizon ve seks hormonlanmn ti-
cari olarak sentezinde cikis maddesi
olarak kullanilir.

Diosjenin

1164 Boliim 23 / LJpitler

bulunan acisal metil gruplarmin sterik engelinden de 50k kuvvetli bir §ekilde etkilenir-
ler. Bir?ok kimyasal madde engelsiz olan a yiiziinden secimli olarak tepkimeye girer
(ozellikle tepkime acisal metil grubuna yakin bir fonksiyonel grupla oluyorsa ve tep-
kimeye giren molekiil sterik engelli ise). Bu egilimi gosteren tepkimeler asagida veril-
mistir.

5<*-Kolestan-3/3-ol

(% 85-95)

5a,6 a-Epoksikolestan -3/3 -ol
(tek iirun)

(2) H,(),. OH"

OH

5a-Kolestan-3/3,6a;-diol

5a,6a-Epoksikolestan-3/3-olun (asagidaki tepkimeye baktniz) epoksit halkasi acil-
digmda klorilr iyonunun atagi /3-yQzeyinden olmalidir. ancak tepkime daha acik olan 6
numarah konumdan gerceklesjir. Dikkat edilirse iiriindeki 5 ve 6 numarah substitiient-
ler diaksiyaldw (Altboliim 8.7).

5o:,6o!-Epoksikolestan-3^-ol

HC'L

HO

Problem 23.10

> Kolestrolii asagidaki her bir bile§ige nasil dbniistiirebileceginizi gosteriniz.

(a) 5a,6/3-Dibromokolestan-3/3-ol (d) 6a-Doteryo-5a-kolestan-3/3-ol

(b) Kolestan-3/3,5a,6/3-triol (e) 6/3-Bromokolestan-3/3,5a-diol

(c) 5a-Kolestan-3-on

23.5 Prostaglandinler 1165

Ekvatoryal gruplarm bagil acikhgi (aksiyal gruplar ile karsilastinldiginda) steroit tep-
kimelerinin stereokimyasal geklini etkiler. 5a-Kolestan-3j3-diol (asagidaki tepkimeyeba-
kiniz) etil kloroformatm (C 2 H 5 OCOCl) fazlasi ile lepkimeye sokuldugu zaman, sadece
ekvatoryal 3/3-hidroksil esterle§ir. Aksiyal 7a-hidroksil grubu tepkimeden etkilenmez.

\ ( -,1-ljOCCi (agin)

H

H OH

5a-Kolestan-3/J,7a-diol

5or-Kolestan-3/3-7/3-diol, etil kloroformatm fazlasi ile etkilestirildiginde her iki hid-
roksil grubu da esterlesir. Bu durumda her iki grup da ekvatoryaldir.

+M* f -f-OH

H H H

5a-Kolestan-3A7/S-diol

O
II
ZC.HjOCC

23.5 Prostaglandinler

Son yillarda 90k etkin olan arastirma alanlanndan biri de prushigLindinlcr denilen li-
pitler iizerinedir. Prostaglandinler, bir bes ilyeli halka, en az bir ikili bag ve birkac ok-
sijen bulunduran fonksiyonel gruplar iceren C 20 karboksilik asitlerdir.

1166 Boliim 23 / Lipitler

Prostaglandinler icin olan
bu isimier, bu alanda
cahsanlar tarafindan
kisall ilim.s gosterimlerdir.
Prostaglandinler icin sis-
tematik adlandirmalar
nadiren kullanilir.

1982 Yilinda Fizyoloji ya
da Tiptaki Nobel oclulu
prostaglandinler iizerinde-
ki falismalanndan dolayi
S. K. Bergstrom ve B. I.
Samuelsson (Karolinska
Enstitiisii, Stokholm, isvec)
ve J. R. Vane (Wellcome
Vakfi, Beckenhan, ingilte-
re)'e verildi.

Biyolojik olarak 50k etkin olan prostaglandinlerin ikisi prostaglandin E 2 ve prostaglan-
Q

din F|„'dir.

CO,H

OH

Prostaglandin h
(PGE 2 )

CO,H

Prostaglandin F ia

(PGF la )

E tipi prostaglandinler C9'da karbonil grubuna ve CI 1 'de hidroksil grubuna sahip-
tirler, F tipi olanlarm her iki konumunda da hidroksil gruplan vardir. 2 serilerinin pros-
taglandinleri C5 ve C6 arasinda bir ikili baga sahipken 1 serilerinde bu bag birli bagdir.

Ilk kez meniden elde edilen prostaglandinler, o giinden bugiine hemen hemen tiim
hayvan dokulannda bulunmu§tur. Miktarlan dokudan dokuya degigir, fakat hemen he-
men her zaman cok azdir, C°g u prostaglandinler guclii fizyolojik etkinlige sahiptir, an-
cak bu etkinlik genis spektrumludtir. Prostaglandinlerin kalp atisini, kan basincmi, kan
pihtilasmasim, gebeligi, dollenmeyi ve allerjik tepkileri etkiledigi bilinmektedir.

Prostaglandinlerin kamn pihtilasmasini engelleyebildigine dair onemli klinik bulgu-
lar vardir. Kalp krizi ve felc vakalarmin sikca kan damarlannda anormal bir pihtilajma
olmasindan kaynaklandigi bilinmektedir. Prostaglandinlerin pihtilasma olusumunu na-
sd etkilediginin anla§dmasi, kalp krizi ve felci onleyen ilaclarin gelistirilmesine yol aca-
bilecektir.

Prostaglandinlerin 2 serilerinin biyosentezleri, C 20 polienoik ve arasjdonik asit ile
basjar (prostaglandinlerin 1 serilerinin sentezi ise daha az ikili baga sahip yag asitleri
ile ba§lar). ilk basamak iki molekiil oksijen gerektirir ve siklooksijenaz isimli enzim ta-
rafindan katalizlenir.

CO,H

2o,

siklooksijenaz
CH3 (aspirin lie iniiibc cditiii

Arasidonik asit
H

CO-.H birka ?

" rvj 1 1 PGE 2 ve diger prostaglandinler

2 H

PGG 2
(halkali endoperoksit)

Ate§li ve alerjik hastahklarda prostaglandinlerin kullaniminin ozel bir yeri vardir.
Bazi prostaglandinler ateglenme basjatirken, bazilan azaltir. Cok yaygin kullandan ates,
dii§urucii bir ilac aspirindir (Altboliim 21.8). Aspirin, prostaglandinlerin arasjdonik asit-

23.6 Fost'olipitler ve Hticre Zarlan 1167

ten sentezini durdurur. Bu isi. siklooksijenaz enzimini asetilleyerek yapar ve boylece
enzimi etkisiz kilar (onceki tepkimeye bakiniz). Bu tepkime aspirinin ates-diisuriicii ozel-
ligini acjklar. Diger bir prostaglandin (PGE|) etkili bir ates artinci maddedir (pirojen).
Aspirinin ates dtisiirme kabiliyeti prostaglandin^ sentezine engel olmasindan kaynak-
lanrnaktadir.

23.6 FOSFOLiPITLER VE hOcre zarlari

Yaglann diger bir sinifi fasfnlipitkrdir, Birjok fosfolipit yapisal olaxak. fosfatidik asit
olarak bilinen bir gliserin tiirevinden tiiremistir. Fosfatidik asitte gliserinin iki hidrok-
sil grubu ester bagi iie yag asitlerine ve bir uc. hidroksil grubu da bir ester bagi ile/os-
forik aside baglanmisjir.

O
II
CHjOCR

O

CHOCR

Yag
asidinclen

CH,

O

II

-()— P— OH

OH

Bir fosfatidik asit
(bir diaglgliseril fosfat)

}

Fosforik

asitten

23. 6 A Fosfatitler

Fosfatitierdv, fosfatidik asitin fosfat grubu baska bir fosfat ester bag! ile a§agidaki azot
iyeren bilesiklerden birine baglidir.

NH,

T

HOCH,CH-,N(CH,), HO~ HOCH,CH,NH, HOCH— C C0 2

H
Kolin 2-Aminoetanol L-Serin

fetanolamin)

En onemli fosfatlitler; lesitinler, sefalinler, fosfatidilserinler ve plazmalojenIer(bir

fosfatidil tiirevi)dir, Genel yapilan Cizelge 23.5'te verilmistir.

Fosfatitler, hem polar hem de apolar gruplara sahip molektiller olmasi ile sabun ve
deterjanlara benzerler (§ekil 23.7a, sayfa 1 169). Sabunlar ve deterjanlar gibi, fosfatit-
ler de siilu ortamda miseller olusturarak goziiniirler. Biyolojik sistemlerde tercih edilen
miseller "istiflenmis" bimolekiiler misellerin tie boyutlu dizilerinden ibarettir (§ekil
23.7b). Bunlar daha iyi, lipil <;ift tabakalan olarak tanimlanirlar.

Fosfatitlerin hidrofiiik ve hidrofobik krsimlan, onlann onemli biyolojik fonksiyon-
lanni yerine getirmede yardimci olurlar. Bunlar yapisal birimierinin uygun kisimlan ile
organik ve sulu ortam arasinda bir ara yiizey meydana getirirler. Bu yapi (§ekil 23.8)

1168 Boliim 23 / Lipitler

C.izelge 23.5 Fosfatitler

Lesitinler
O

CH,OCR

II
CHOCR'

O
II
CH,OPOCH,CH,N(CH,),

■ I

o-

i ki (linden •
R doyrnii§ ve R' do,vmami§tir.

Fosfatidilserinler

CH 2 OCR

O

II
CHOCR'

O

II
CH 3 OPOCHXHNH,

o- CO,"
(L-serinden(

R clfi\ runs ve R'
dovmarnishr.

SeFalinler

CH,OCR

O

II
CHOCR'

O

II
CH,OPOCH,CHUNH,

" I

o-

( 2.aminoetanolden )
Plazmalojenler

CH,OR R = — CH=CH(CH 2 )„CH,
< Li.ii baglanti a, j3-doymamis
eterinkidir.)

O

CHOCR'

O

CH,OPOCH,CH,NH,

O"

(2-arninuetaiiolden) veya
OCH,CH,N(CH,»,lki>!Inden)
R' doy iiuiniis bir yag asitidir.

hiicre duvan ve zarlannda bulunur. Fosfatitler genellikle proteinler ve glikolipillerle bir-
likte bulunurlar (Altboltim 23. 6B).

Problem 23.11 >■ Uygun kosullar altinda bir fosfatidin tiim ester (ve eter) baglantilan hidroliz edile-

bilir. (a) Lesitinin (b) sefalinin (c) koline dayali plazmolojenin tamamen hidrolizin-
den hangi organik bile§ikleri elde etmeyi umarsimz? [Not: (c) §ikkmdaki
a,,/?-doymamis, eterin ozelliklerine dikkat ediniz).

23. 6B Sifingosin Tiirevleri

Yaglann onemli bir grubu da sifingosinlerden tUretilmigtir. Bunlara sifingolipitler de-
nir. Bir sifingolipit oian sipingomiyelin ve serebrosit §ekil 23.9, sayfa 1 170'te gosteril-
mi§tir.

23.6 Fosfolipitler ve Hiicre Zarlan 1169

Apolargrup

uH^GH20H2CH2CH20ii2CH2LH2CH2CH2CHiCH2CH^CH2CH9CH7CH'j COCIi

o

II

CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH=CHCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 — COCH

Polar grup

(a)

lb)

O

CH 2 0P0CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3

o-

Sekil 23.7 (a) Bir fosfati-
tin polar ve apolar kismila-
n. (b) Bir fosfatit miseli
veya lipit cift tabakasi.

Glikolipit

Oltgosakkarlt

Tam protein

Foslolipit

Kolesterol

Hidrofobik
a sarmal

Sekil 23.8 Plazina /arm in seinatik gosterilisi. Tam proteinler (kinmzi-portakal rengi) gercek biyolojik zarlarcla bulunan-
dan daha buyiik olarak gosterilmistir. Kolesterol (sari), fosfolipitlerden (iki kityruklu mavi kiire) olu§mus list tabaka i<;ine
gomulmiistiir. Glikoproteinlerin karbohidrat bilesenleri (sari boncuklu zincirler) ve glikolipitler (yesil boncuklu zincirler)
sadece zann di§ yiizeyinde olusurlar. [Voet, D., Voet, J. G. Pratt, C. W., Fundamentals of Biochemistry, Wiley: New York,
1999; s. 248'den ahnmiftir].

1170 Bolum 23 / Lipitler

§ekil 23.9 Bir sifingosin ve iki
sifingolipit.

CH 3 (CHj) U v yH
C

A

H CHOH
CHNH,
CH,OH

Sifingosin

CH,(CHj)|,^ M.

C

/ C \

H

C

CHOH

II
CHNHQCH,),,^

o

II

CH : OPOCH,CH,N(CH,),

O"
Sifingomiyelin
(bir sifingolipit)

H

Uir
karbohidrattan,
D-galaktozdan

CH,OH

HO

H CHOH

II
CHNHC(CH,),,CH (

O— CH,

H OH

Serebrosit

Sifingomiyelinlerin hidrolizi ile sifingosin, kolin, fosforik asit ve lignoserik asit de-
nilen bir C 24 yag asiti olusur. Sifingomiyelinlerde bu en son bile§ik, sifingosinin — NH 2
grubuna baglidir. Sifingolipitler hidroliz edildiklerinde gliserin vermezler.

Sekil 23 .9 'da gosterilen serebrosit bir glikolipit ornegidir. Glikolipitler bir karbo-
hidratm katkisi ile bir polar gruba sahiptirler ve hidroliz edildiklerinde kolin ya da fos-
forik asit vermezler.

Sifingolipitler, proteinler ve polisakkaritler ile beraber miyelini yani aksonlar ya da
sinir tellerini cevreleyen koruyucu kaplamayi yaparlar, Sinir hucrelerinin aksonlan elekt-
riksel sinir diirtiilerini tastrlar. Miyelin. siradan bir elektrik telindeki yalitima benzer
§ekilde aksonla iliskili bir fonksiyona sahiptir. (Bolum girisindeki "Sinirlerin Yahtimi"
ba§likh yaziya bakiniz.)

23.7 MUMLAR

Bircok mum, uzun zincirli alkollerin ve yag asitlerinin esterleridir. Mumlar, hayvanla-
nn tiiylerinde, postlannda, derilerinde ve bitkilerin yaprak ve meyvelerinde koruyucu

Anahtar Terimler ve Kavramlar 1171

tabakalar olarak buHtruirlar. Mumlardan elde edilen birka? ester asagida verilmi§tir.

O

II
CH 3 (CH 2 ) 14 COCH 2 (CH 2 ) 14 CH 3

Setil palmitat
(balinayagindan)

o

II

CH 3 (CH 2 )„COCH 2 (CH,)„,CH,

n = 24 veya 26; m = 28 veya 30
(balmumundan)

HOCH 2 (CH 2 )„C— OCH 2 (CH 2 )„,CH 3

n = 16-28; m = 30 veya 32

(karnauba mumundan)

Lipitlerin Tepkimelerinin Ozeti

Lipitlerin tepkirneleri onceki boliimlerde gbrdugiimiiz, ozellikle karboksilik asit-
lerin, alkenlerin ve alkollerin tepkimelerine cogunlukla benzer. Ester hidrolizi (yani sa-
bunlasma) triacjlgliserollerden yag asitlerini ve gliserini serbers hale gecirir. Yag asidinin
karboksilik asit grubu indirgenebilir, acil kloriir gibi etkin acil tiirevlerine, ester ve amit-
lere donu§tiirulebilir. Doymamis yag asitlerindeki alken fonksiyonel gruplan hidrojen-
lenebilir, hidratlanabilir, halojenlenebilir, hidrohalojenlenebilir, diol ya da epoksitlere
d6nu§turQlebilir, ya da ytikseltgenme tepkimeleriyle parcalanabilir. Hell-Volhard-Zelink-
si tepkimesi karboksilik asidin ce-karbonuna halojen baglamak kin kullamlabilir, bu-
radan olu§an iiriin, tipik alkil halojeniirlerin verdigi tepkirneleri verir. Terpenler, steroitler
ve prostaglandinlerdeki alkol fonksiyonel gruplan, alkillendirilebilir, acillendirilebilir.
yiikseltgenebilir, ya da aynlma tepkimelerinde kullamlabilirler. Bu tepkimelerin hepsi-
ni daha onceden kticiik molekiiller ile incelemi§tik.

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Hidrofobik molekiH/grup

Altboliim 23.2

Hidrofilik molekiil/grup

Altbolum 23.2

Triagilgliseroller

Altbolum 23.2

Kati .vaglar

Altbolum 23.2

Sivi vaglar

Altbolum 23.2

Doymus yag asiHeri/ester

Altbolum 23.2

Do\ maims yag asitleri/ester

Altbolum 23.2

( .'oklir doymamis yag asitleri/ester

Altbolum 23.2

Sabunlasma

Altbolum 23.2C

Terpenler, Terpenoitler

Altbolum 23.3

Steroitler

Altbolum 23.4

Prostaglandinler

Altbolum 23.5

Fosfollpitler

Altbolum 23.6

Fosfolipit gift tabakasi

Altboliim 23.6

Miseller

Altbolum 23.2

1172 Boliim 23 / Lipitler

EK PROBLEMLER 23.12 Stearik asiti. CH 3 (CH 2 ) 16 C0 2 H. asagidaki bilesiklerin her birine nasil

doniisturLirsiinLiz?

(a) Etil stearat CH,(CH 2 ) 16 C0 2 C 2 H 5 (iki yo ii a )

(b) fer-Butil stearat, CH 3 (CH 2 ) lfl C0 2 C(CH 3 } 3

(c) Stearamit, CH 3 (CH 2 ) I6 CONH 2

(d) W,/V-Dimetilstearamit. CH,(CH 3 ) l6 CON(CH,)j

(e) Oktadesilamin, CH 3 (CH 2 ), 6 CH 2 NH,

(f) Heptadesilamin.CH^CH.l.sCHjNT-I,

(g) Oktadekanal, CH 3 (CH 2 ) I6 CHQ

O

(h) Oktadesil stearat, CH^CH^^COCH/CH-O^CH;,
(i) 1-Oktadekanol, CH 3 (CH,) l& CH 2 OH (iki yolla)

1

(j) 2-Nonadekanon, CH,(CH 2 ) I( ,CCH 3

(k) 1-Bromooktadekan. CH,(CH 2 ) 16 CH,Br
(I) Nonadekanoik asit. CH,(CH,) 1ft CH,C0 2 H

23.13 Miristik asiti asagidaki bilesiklerin her birine nasil doniistiirUrsunuz?

(a) CH 3 (CH 2 ) n CHC0 2 H ( C ) CH 3 (CH 2 )„CHC0 2 H

Br CN

(b) CH 1 (CH,) n CHCO,H (d) CH,(CH 2 ) n CHC0 2 -

OH NH, +

23.14 Palmitoleik asiti bir omek olarak kullanarak ve stereokimyasini ihmal ederek.
ikili bagin asagidaki her bir tepkimesini gosteriniz.

(a) Brom katdmasi (c) Hidroksilleme

(b) Hidrojen katilmasi (d) HC1 katdmasi

23.15 Oleik asit 180 — 200"C'a ismldiginda (az miktarda selenyum varliginda),
oleik asit (%33) ve elaidik asit olarak adlandinlan izomerik bilesigi (%67)
arasinda bir denge olusur. Elaidik asit icin uygun bir yapi yaziniz.

23.16 Gadoleik asit (CjoHjgOj), balik yagmdan elde edilen bir yag asididir ve once
hidroksillenip sonra periyodik asit ile etkilestirildiginde CH 3 (CH 2 )c>CHO ve
OHC(CH 2 ) 7 C0 2 H'yeparcalanir.(a) Gadoleik asit i^in miimktin olan iki stereo-
izomerik yapi nedir? (b) Gadoleik asitin gercek yapisini aydinlatmada hangi
spektroskopik teknik yardrmcr olur? (c) Hangi pikleri ararsimrz?

23.17 Limonen (AltbolQm 23.3) kuvvetlice ismldiginda 2 mol izopren olusur. Bu-
rada nasil bir tepkime olmustur?

23.18 G-Fellandren ve /J-fellandren izomerik bilesiklerdir ve nane yaginda
bulunurlar; molektil t'ormiilleri Ci H 16 "dir. Her bir bilesik 230 - 270 am
arasinda bir sogurma maksimumuna sahiptir. Katalitik hidrojenlemeyle her
bir bilesikten l-izopropil-4-sikloheksan olusur. a-Fellandren,
potasyum permanganat ile §iddetli yiikseltgenmeye ugradiginda

EkProblemler 1173

O
CH,CCO,H ve CH 3 CHCH(CO : H)CH : C0,H verir. /3-Fellandren ise benzer

CH,

O

sekilde yiikseltgendiginde sadece CH,CHCH(C0 2 H)CH 2 CH 2 CC0 2 H'yi verir,

CH 3

a ve /J-Fellandrenin yapilanni oneriniz.

23.19 Oleik asitin bir yapisal izomeri olan vakkenik asit asagidaki tepkime dizisi
takip edilerek sentezlenmistir.

mm iCH,(CH,)XH,Cl

1-Oktin +- NaNH, ^^> A (C R H 13 Na) ■ — - — ►

NaCN KOH. H,0 H,0"

B (C I7 H„C1) ► C (C 18 H,,N) — ► D (C 18 H 3I 2 K) — — ►

H, Pd

E (C, R H, 2 Oj) BaSQ * vakkenik asit (C l8 H 34 2 )

Vakkenik asit ve A-E ana uriinleri icin bir yapi oneriniz.

2J.20 co-Florooleik asit Afrika'da yetisen fall turn Deehapetalum toxieori urn' dan
elde edilir. Bu bilesik, sicakkanli hayvanlar igin 90k zehirlidir; kabile
savasjannda dii^manin su kaynaklannin zehirlenmesinde, ok zehiri olarak ve
biiyuculer tarafindan "yerli halkj tedirgin etmek maksadiyla" kullanilmistir.
Bitkinin meyve tozu fare zehiri olarak da kullanilmistir. Bundan dolayi
floroleik asit "sican otu" olarak bilinir w-Florooleik asitin sentezi ana
hatlari ile asagida verilmistir. F - I bile§iklerinin yapisini buiunuz.

(1) NaNH,

1 -Bromo-8-florooktan + sodyumasetileniir ► F (C m H| 7 F) '

(2) I(CH,),C1
G (C I7 H 30 FC1) ^^ H (C 1S H 30 NF) ^° Q H ► I (C IB H„0 2 F) ~^j '

?

F— (CH 2 ) 8x (CH 2 ) 7 COH

c=c
/ \

H H

at -Floruoleik asit

(%46 verim)

23.21 A ve B bile§iklerinin isim ve formiillerini yaziniz.

II

C,H,CQOH HBr„

5a-Kolest-2-en ► A (bir epoksit) *"

(tpucu: B en kararli izomer degildir.)

23.22 Kolesteroliin ilk laboratuvar sentezlerinden biri. 1951 yilinda Harvard
Universitesinde R. B. Woodward ve ogrencileri tarafindan ba^anlmistir, Bu
sentezin bir 90k basamagi sayfa 1174 ve 1175'te ana hatlari ile verilmistir.
Tepkimelerde gerekh olan reaktifleri (a) - (w) yaziniz.

1174 Boliim 23 / Lipitler

CH,0

CHO

CHO

H,C c ° 2CHl

\ JsL

HC CO-CF

(o). (P)

(q)

EkProblemler 1175

H,C £°2 H

T_I fl COt-Xlq

ch.co;

*■ kolestrol

23.23 1 968'de E. J. Corey ve cah§ma arkada§lan ( Altboliim 4. 1 8C) bazi prostaglan-
dinlerin laboratuvar sentezlerinin ilk basamaklanni aciklami§lardir. Bu tep-
kimelerdeki reaktifleri yaziniz.

(a) + HSCH,CH,CH,SH ►

H^ >< .(CH 2 ) 4 CH3 Li^.(CH 2 ) 4 CH 3

BA. ? ~ (Tj) 9 ? Ic)

(CH 2 ) 4 CH, NC(CH,) 6 *„,

(CH,) 4 CH 3

(e) Diger bir prostaglandinin sentezinin ilk basamaklan a§agida verilmi§tir.
Burada hangi tiir tepkime ve ne tiir katalizor gereklidir?

NO,

NO, H^.(CH,) 6 CN

+

CH
/ \
CH,0 OCH,

HC H
O

(CHA.CN

CH

/ \ ' CHO

CH,0 OCH 3

1176 Bolum 23 / Lipitler

23.24 Seskiterpen ketonlarindan sigeronlann sentezinde, Robinson halkalasma
i§leminin (Altboliim 17.9B) bir degisigi kullanilmi§r.ir.

+ ! NaNH,

+ R^NCH^CHXCH^CH, ..,. "„ »

3 22 2-3 pindin-El,0

I-

Dihidrokarvon

Bir siperon

Bu sentezin her bir basamagimn olusumunu gosteren bir mekanizma yaziniz.

*23.25 Pahu ya da sandik baligi (Ostracian lentiginosus) denilen Hawai baligi,
etrafindaki diger baliklan oldtiren bir zehir salgilar. Salgidaki etkin madde
P. J. Scheuer tarafindan pahutoksin olarak adlandirilmis,; D. B. Boylan ve
Scheuer tarafindan farkh lipit parcaciklanndan ohistugu bulunmu§tur. Bu
yapiyi kamtlamak icin asagidaki yol izlenerek bu madde sentezlenmi§tir.

CH 3 (CH,) l: CH,OH ■

Piridinyum

fctorofcromat

BrCH,CO,E[, Zn

-►A ■ — — — ►

B

Ae,0
Piridin

+ D

sock

1) HO

2) H.,0 +>
Kolin kloriir

Piridin

-> Pahutoksin

Bilesik

Sceilinis Infrared Sogurma Bantlan (cm-i)

A
B
C
D
E

1725

3300(genisJ, 1735
3300-2500 (genis), 1710
3000-2500 (genis), 1735. 1710
1800, 1735

Pahutoksin 1735

Pahutoksin ve A-E'nin yapilan nastldir?

"23.26 Asagidaki esitlik ile gosterilen tepkime asit, baz ve bazi enzimler
tarafindan katalizlenebilen genel bir tepkimedir. Bu yiizden gliserin ve
seker gibi birden gok hidroksil grubu tasjyan maddelerin esterlerini
sentezlerken bunlarm dikkate alinmasi gereklidir.

eser HCIO,. kloroiormda

1 dakika, oda sicakligi
%90 verini

<CH,) 14 CH,

F if in spektrum verileri:

MS(m/z): (trimetilsilillemeden sonra): 546, 531

IR (cm- 1 , CCl 4 cozeltisi): 3200 (genis), 1710

Ogrenme Grubu Problemleri 1177

'H NMR (5) (D 2 ile yer degisimi yapildiktan sonra): 4,2 (i); 3,9 (q); 3,7 (i);
2,2 (ii) ve digerleri 1 .7 ile 1 arasinda

l3 C NMR (5) 172 (C), 74 (CH), 70 (CH 2 ). 67 (CH 2 ), 39 (CH 2 ) ve digerleri 32
ile 14 arasinda

(a) F uriiniiniin yapisi nasildir?

(b) Tepkime molekiil ici bir tepkimedir. Mantikli bir mekanizma yaziniz.

1. Olestra, yag yerine kullanilan bir maddedir ve Proctor ve Gamble isimli sjrket ta-
raf'indan patenti alinmigtir. Bu madde, triacilgliseroilerin tadini ve yapisal ozellik- OGRENME GRUBU
lerini gosterir ( Altbbliim 23,2 'deki "Olestra ve Kati Yaglar Yerine Kullanilan Diger PROBLEMLERI
Maddelerin Kimyasi" basligi altindaki konuya bakiniz). Bu maddenin kalori de-

geri yoktur. CtinkQ ne sindirim enzimleri tarafindan hidroliz edilir ne de bagirsak-
lar tarafindan emilir, ancak viicuttan herhangi bir degisjme ugramaksizin atihr.
FDA, olestranin patates kizartmasi ve bir kac cesit yiyecekte kullanilmasina onay
verdi. Olestra hem kizartma isjemlerinde hem de hamurda kullanilabilir.

(a) Olestra, sakkarozun yag asiti esterlerinin bir kansimindan olugmugtur (triacilg-
liseroller bunun aksine, yag asitlerinin gliserol esterleridir). Olestradaki her bir
sakkaroz molekillil 6-8 yag asiti ile esterlegmistir (olestranin istenmeyen yam, vii-
cut tarafindan ihtiyac, duyulan ve yagda coziinen vitaminleri. yiiksek lipofilik ka-
rekteri sebebiyle ortamdan uzaklastnmasidir). Sakkarozda var olan, her hangi bir
konumda, esterlesebilen alti farkli yag asitinin bulundugu olestra molekiiliinii gi-
ziniz. Bu cizimde iic doymug, iic de doymamis yag asidi kullammz.

(b) Cizdiginiz olestra molekiiliiniin esterlerini sabunlastirmak 19111 kullamlabile-
cek tepkime sartlanm yaziniz, ve sabunla§ma sonucu serbest hale gecen her bir
yag asidinin genel ve IUPAC isimlerini yaziniz.

(c) Olestra, ardarda transesterlegme tepkimeleri ile olusur. Ilk transesterlesme, me-
tanoliin bazik ijartlar altmda soya ya da pamuk yagindan (zincir uzunlugu C a ile
C22) elde edilen dogal tria^ilgliserolleri ile tepkimesini kapsar. ikinci transester-
legme ise bu yag asidi metil esterlerinin olestrayi olusturmak icin sakkaroz ile tep-
kimesini i^erir, Olestranin sentezinde kullanilan bu transesterlesme iglemlerinin her
biri icin, mekanizmalan dahil, bir ornek tepkime yaziniz. Olestradakine benzer yag
asitlerine sahip herhangi bir triacilgliserolden cikmiz.

2. Yag asitlerinin biyosentezi, yag asidi sentetazi denilen bir enzim kompleksi tara-
findan, her defasinda bir -CH 2 CH 2 - parcasi olusacak sekilde, gelisir. Yag asitle-
ri sentezi ile ilgili biyokimyasal tepkimeler Ozel Konu D'de verilmi§tir. Bu
biyokimyasal tepkimelerin her biri, gordQgQmQz sentetik tepkimelere benzer.
Yag asiti biyosentezindeki (asetil-S-ACP, ve malonil-S-ACP ile baslayan ve biiti-
nil-S-ACP ile sonuclanan Ozel Konu D'deki sentez) biyokimyasal tepkimeleri goz
oniinde bulundurunuz. Daha once gordiiguniiz tepkimeleri, tepkime sartlanm ve
reaktifleri kullanarak laboratuvar sentezlerini yaziniz (kondensasyon-dekarboksi-
lasyon, keton indirgemesi. dehidrasyon ve alken indirgeme basamaklan).

3. Dogal bir terpenin klitle spektrumunda mlz 204, 21 1, ve 93 (digerlerinin arasinda)
te pikler gozlenir. Bu ve asagidaki bilgilere dayanarak, bu terpenin yapisini aydin-
latiniz. Sonuclan yorumlayimz.

1178 Boliim 23 / Lipitler

(a) Bilinmeyen terpenin platin i^erisinde ve basing altinda hidrojen ile tepkimesi,
molekiil formiilu C^E^g olan bir bile§ik verir.

(b) Terpenin once ozon ardindan, cinko ve asetik ile tepkimesi asagidaki bile§ik
kans,imini verir. (Bilinmeyen terpenin her bir molii icin her birinden bir mol),

O O

O.

(c) Bilinmeyen terpenin yapisim yazdiktan sonra, bu bilegikteki her bir izopren
birimini halka icine ahniz. Bu bilegik hangi terpen smifnia aittir (icerdigi karbon
sayisina gore)?

Bir doymus. bir de doymamis yag asidi iceren bir fosfolipitin (fosfolipitlerin alt
simflarmdan herhangi birinin) yapisim ciziniz,

(a) Hidroliz (asidik ya da bazik ortamda) edildiginde bu fosfolipitten olusacak
olan biitiin urunlerin yapilarmi ciziniz.

(b) A§agidaki her bir §art altinda bu fosfolipitin doymamis, yag asit kahntisimn
(fosfolipitin hidrolizinden olu§an) tepkimesinden olusacak urunlerin yapilarmi
yazimz.

(i) CC1 4 icerisinde Br 2

(ii) Os0 4 , sonra NaHSO-,

(iii) HBr

(iv) Sicak KMn0 4 , sonra H,0'

(v) SOCl 2 , sonra CH 3 NH 2 , nin fazlasi

Amino Asitler ve Proteinler

Katalitik Antikorlar: Tasanmci Katalizdrler

Kimyacilar; tasanmci katalizdrler olarak adlandinlabilecek uygun maddeler yaratmak
icjin bagi§ikhk sisteminin dogal uygulanabirligini kaynak olarak kullamyorlar. Bit kata-
lizorler antikorlar Air. Antikorlar, protein tiiriindendir; yabanci maddeleri yakalamak ve
uzakla§tirmak 19111 bagigiklik sistemi tarafindan iiretilirler ve bu nedenle ayni zamanda
kimyasal tepkimeleri katalizleyebilecek sekilde de bilgilendirilirler. (Yukaridaki resim
antikorlann (sari renkte) kan damarlanndan aki§ini temsil etmek icin cizilmi§tir.)

Ilk katalitik antikorlann Richard A. Lemer (Scripps Ara§tirma Enstitiisii) ve Peter G.
Schultz (Kaliforniya. Universitesi, Berkeley) tarafindan uretilmesi, enzim kimyasina yo-
nelik kurallar ile bagisiklik sistemi dogal kapasitesinin zekice birlesjminin bir gosterge-
sidir. Baska acidan antikorlar, sjmdiye kadar 50k kez degindigimiz ve ileride bu bolilmde
goriilecek protein katalizorleri olan enzimlere benzerler. Enzimlerden farkh olarak ka-
talitik antikorlar; ozel tepkimeler icin kimya ve bagt§iklik sisteminin kayna§tmlmasi ile
"kumanda edebilir" hale getirilebilirler. Bununla ilgili ornekler; Claisen cevrilmeleri, Di-
els- Alder tepkimeleri (yukaridaki resme ek olarak konulmus. molekiiler grafikte goste-

1179

rildigi gibi); ester hidrolizleri ve aldol tepkimelerinde kullanilan katalitik antikorlari ice-
rir. Bu boliimde ileride, "Bazi Katalitik Antikorlann Kimyasf'nda katalitik antikorlann
nasil iiretildigi incelenecektir. Tasanmci katalizorler artik gercekten yakmdir.

24.1 Giri§

24.2 Amino Asitler

24.3 a-Amino Asitlerin
Laboratuvar Sentezleri

24.4 Polipeptitlerin ve
Proteinlerin Analizi

24.5 Polipeptitlerin ve
Proteinlerin Amino Asit
Sirasi

24.6 Polipeptitlerin ve
Proteinlerin Birincil
Yapilan

24.7 Polipeptit ve
Protein Sentezleri

24.8 Proteinlerin ikincil,
iicunriil ve dordiinciil
yapilan

24.9 Enzimlere Giris

24.10 Lisozim: Bir
Enzimin Etkime §ekli

24.11 Serin Proteazlar

24.12 Hemoglobin: Bir
Konjuge Protein

24.1 GiRis

Biyolojik polimerlerin tic gurubii polisakkaritler. proteinler ve niikleik asitlerdir, Poli-
sakkasitler Boliim 22'de anlatilmi§tir. Bashca gorevlerinin enerji stoklari olarak. hiicre
yiizeylerinde biyokimyasal etiketler oJarak ve bitkilerde yapi malzemeleri olarak dav-
ranma seklinde oldugunu gordiik. Boliim 25 'te niikleik asitler incelenecek ve onlarin iki
bliyiik amaca hizmet ettigi goriilecektir: depolama ve bilgi aktanmi. Biyopolimerlerin
tic, gurubundan en cok proteinlerin cesitli fonksiyonlan vardir. Enzirn vehormonlar ola-
rak proteinler. vilcutta olusan tepkimeleri katalizlerler ve diizenlerler; kas ve tendonlar
olarak viicudun hareket etmesini saglarlar; deri ve sac olarak bir dis ortii vazifesi gortir-
ler; hemoglobin molekiilu olarak en uzak koseiere biitiin onemli oksijeni gbtiiriirler, an-
tikorlar olarak hastahklara karsi korurlar ve kemikte diger maddeler ile birlesim halinde
onu sekilsel olarak destekierler.

Butiin bu fonksiyonlann gesitliligi karsismda, proteinlerin ttim degisik sekil ve bti-
yukluklerde ortaya cikmasina sasmamak gerekir. Inceledigimiz molektillerin gogu stan-
dart hale getirildiginde, ktic^ik proteinlerin dahi yiiksek molekiil kiitlesine sahip oldugu
goriitiir, Lizozim adh enzim nispeten ktigiik bir proteindir, ancak molekiil kiitlesi
14,600"dtir. Bir cok proteinin molekiil kiitlesi cok daha fazladir. §ekilleri; lizozim ve
hemoglobinde goriilen kiiresel protein yapismdan a-keratinin (sag, tirnak ve yiin) hal-
kali spiral yapisma ve ipek tiflerinin plili tabaka yapisina kadar uzanir,

Biitiin bu buyiikliik, sekil ve islev ^esitliligine ragmen proteinlerin ortak ozellikleri
vardir ve bu sayede onlarin yapilanni ve ozelliklerini anlamamiz kolaylasjr. Bu boliim-
de daha sonra bunun nasd uygulandigini gorecegiz.

Proteinler poliamitlerdir. Monomer birimleri yaklas/ik 20 farkli a-amino asiti icer-
mektedir:

R

H — N ; C— QB

H .ft.

Bir a-amino asit

•/

R

R'

I

C— N C

A mil baglan
R"

•/

C^ |

R'"

..A

N C

■/

R""
CH

— N C— N C— N C— N C— N C

H .ft. H .0, H .ft. H .ft, H ft,

Bir protein molekiiliinun birkismi

Hiicreler degisik a-amino asitlerini kullanarak proteinleri sentezlerler. Degisik a-
aminoasitlerin bir protein zinciri boyunca olan tarn sirasma proteinin birincil yapisi de-
nir. Bu birincil yapi, adindan da anlasilacagi gibi, temel onemliliktedir. Proteinin
kendisine has islevini gergeklestirebilmesi icin, birincil yapisi tarn olarak dogru olma-
hdir. Daha sonra da goriilebilecegi gibi; birincil yapi dogru oldugunda poliamit zincir
toplulugu uygun bir sekilde katlanarak (kivrilarak) onu, yapacagi ozel gorevin gerektir-
digi sekle sokar. Poliamit zincirinin bu katlanmasi proteinin ikincil ve ticuneiil yapi-
lan olarak adlandinlan yiiksek seviyede bir karmasikliga neden olur, Dordiinciil yapi
ise, protein birden fazla poliamit zincirinden olu§an bir kiime igerdiginde ortaya cikar.

1180

24.2 Amino Asitler 1181

Proteinin asit veya bazlarla hidrolizi sonucu degif ik amino asitlerin bir kan§imi olu-
§ur. Dogal proteinin hidrolizi 22 degi§ik amino asit vermesine ragmen amino asitler ge-
nelde dnemli yapisal ozelliklere sahiptirler: Glisin haric (molekiilleri akiraldir) biitiin
dogal amino asitlerin a-karbonu L konfigiirasyonundadir.* Yani bagil konfigiirasyonla-
n L-gliseraldehitinkinin aynisidir.

C0 2 H CHO

H 2 N"-C-"H HO^C-"H CH-,CO,H

R CH,OH NH,

L-a-Aminoasit [genellikle L-Gliseraldehit

bir (5)- a -amino asit] [(S)-gliseraldehit] Glls,n

CO,H CHO

H,N — — H HO-

■H

R CH,OH

L-a-Aminoasit ve L-gliseraldehit
ii-in Ficher izdiisumleri

24.2 Amino Asitler

24. 2A Yapilari ve Adlandirilmalan

Proteinlerden elde edilebilen 22 a-amino asit, yan zincirlerinin yapilanna gore iic, farkh
guruba ayrdir. Bunlar sayfa 1182'de Cizelge 24.1'te verilmi§tir.

Cizelge 24.1'deki 22 a-amino asidin yalnizca 20 adedi gercekte, protein sentezi si-
rasinda hiicreler tarafindan kullanilir. Diger iki amino asit, poiiamit zinciri eksiksiz ta-
mamlandiktan sonra sentezlenir. Hidroksipirolin (ba§lica kolajende bulunur) prolinden;
ve bircok proteinde var olan sistin ise sisteinden sentezlenir.

Sisteinin sistine donUsmesi ek bir yorum gerektirir. Sisteinin — SH gurubu sisteini
bir tiyol yapar. Tiyollerin ozelligi, ihmli yiikseltgen maddeler tarafindan dislilfiirlerine
doniiijturiilebilmeleridir. Bu ddnii§iim lkmli indirgen maddelerle tersine de dondliriile-
bilir.

2 R— S— H ^^ R— S— S— R

[H]

Tiyol Disiilfiir

Disiilfur bagi

[Q] t
2HO,CCHCH,SH * ± ^ ± HO,CCHCH,S— SCH,CHCO,H

2 I 2 [H] " I - ' |

NH 2 NH, NH,

Sistein Sistin

Ileride bir protein zincirindeki sistein birimleri arasindaki disiilfur baginin; proteinin

genel yapisina ve §ekline nasil katkida bulunacagini gorecegiz.

24. 2B Temel Amino Asitler

Amino asitler butiin canli organizmalar, bitkiler ve hayvanlar tarafindan sentezlenebi-
lirler. Fakat, birgok ytiksek hayvan, proteinlerinin ihtiyaij duydugu amino asitleri sen-

* Bazi D-amino asitler, bakterilerin hiicre duvarlarini i9eren maJzemelerden ve bazi amibiyotifderin hidroli-
ziyle eide edilmisjerdir.

1182

Boltim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Cizelge 24.1 Proteinlerde Bulunan L-Amino Asitler
CO,H

II XJ

t i

n.
R"^C— CO,H

n,IN

ri

R

NH,

R'nin yapisi

isim"

Kisaltmalar

«-C0 2 H

a-NH 3

f as

+ R grubu

p'

Notr Amino Asitler

— H

— CH,

— CHICH,),

— CH,CH(CH,),

— CHCH,CH 3 "

Glisin
Alanin

Valin e
LQsiiF
Izolosin 1 "

G veya Gly
A veya Ala
V veya Val
L veya Leu
I veya He

2,3
2,3
2,3
2,4
2.4

9,6

9,7
9,6
9,6
9.7

6,0
6,0
6,0
6,0
6.1

CH,

-™.-0

Fenilalanin=

F veya Phe

1.8

9,1

5,5

\ /

— CH,CONH 2

ch^ch,c6nh.

Asparagin
Glutamin

N veya Asn
Q veya Gin

2,0

2,2

8.8
9,1

5,4
5,7

— CH,

Triptofan e W veya Tip

2,4

9,4

H

O

II

HOC— CH— CH,

Prolin

P veya Pro

2,0

10,6

HN^ y CH 2
CH,

nam yapi)

— CH,OH

Serin

S veya Ser

2.2

9,2

— CHOH

Treonin e

T veya Thr

2,6

10,4

CH,

— CH,^QVoH

Tirozin

Y veya Tyr

2,2

9,1

O

HOC— CH CH,

|

HidroksiproILn

Hyp

1,9

9,7

H1NL .CH.
\ / \

CH, OH

(tatn vjipi s

— CH,SH
— CHJ— S

— CH,— S

Sistein

Sistin

C veya Cys
Cys-Cys

1,7

1,6

2,3

10,8

7,9
9.9

— CHjCHjSCHj

Metiyonin e

M veya Met

2,3

9,2

10,1

8,3

5,9

6.3

5,7
6,5

5,7

6,3

5.0

5,1

5,8

24.2 Amino Asitler 1183

(pizelge 24. 1 (devam ediyor)
CO,H

H,N

H

veya R"^C— C0 2 H
NH,

R'nin yapisi

isim«

pK al pK a2 pK a3

Kisaltmalar ar-C0 2 H «-NH,+ r< grubu

P'

Bir Asidik (Karboksil) Grup Iceren R

— CHjCOjH

— chJchJco,h

Aspartik asit
Glutamik asit

D veya Asp
E veya Glu

2,1
2,2

9,8

9,7

3,9

4,3

3,0

3,2

Bir Bazik Grup Iceren R

— CH,CH,CH,CH,NH,

Lizin=

K veya Lys

2,2

9,0

10,5"

9.8

NH

II

II
— CH,CH,CH,NH — C— NH,

fi — N

Arginin

R veya Arg

2,2

9,0

12,5''

10,8

— CH,— 11 .. J

l

Histidin

H veya His

1,8

9,2

6,0"

7,6

1
H

"e=temel amino asit.

* pK a R grubunun protonlanmig aminine aittir.

tezlemekte yetersiz kahr. Bu yiizden, bu ytiksek hayvanlar diyetlerinin bir pargasi ola-
rak belirli amino asitlere gereksinim duyarlar. Yetigkin insan icin sekiz temel amino asit
gereklidir, bunlar e iissii ile Cizelge 24. 1 'de belirtilmistir.

24. 2C Dipolar iyonlar Olarak Amino Asitler

Amino asitler hem bir bazik grup ( — NH 2 ) hem de bir asidik grup ( — C0 2 H) icerirler,
Kuru kati haldeki amino asitler dipolar iyonlar olarak bulunurlar, bu sekilde karboksil
grubu bir karboksilat iyonu, — C0 2 _ , olarak ve amino grubu da aminyum iyonu,
— NH 3 \ olarak bulunur. (Dipolar iyonlar ayni zamanda tkiz iyonlar olarak da adlandi-
nlirlar.J Sulu cozeltide, dipolar iyon ile amino asidin anyonik ve katyonik sekilleri ara-
sinda bir denge olusur.

H,NCHCO,H ;

R

Katyonik §ekli

(kuvvetli asidik

eozeltilurdu, urnegin

pH (Ida, baskin)

-H,Q +
+H,0 +

t H,NCHCO,

I "

R

Dipolar iyun

-H,Q-

+ H.CT

H,NCHCOr

R

Anyonik §ekli

(kuvvetli bazik

cozeltilerde, ornegin

pH IJ'ic baskin)

Bir cozeltideki amino asidin baskin §ekli, cozeltinin pH'stna ve amino asidin karak-
terine baghdir. Kuvvetli asidik cozeltilerde butiin amino asitler oncelikle katyonlar ola-
rak, kuvvetli bazik cozeltilerde ise anyonlar olarak bulunurlar. izoelektrik nokta (p/l

1184 Boliim 24 / Amino Ashler ve Proleinler

§ekil24.l CH,CHCO,H

NH,
icin titrasyon egrisi.

olarak adlandinlan ara bir pH degerinde. dipolar iyonun deri§imi en fazladir ve anyon-
lar ile katyonlann derisjmleri birbirine esktir. Hot amino asidin belirli bir izoeiektrik
noktasi vardir. Bunlar Qizelge 24.1'de verilmistir.

Yan zircirinde asidik ve bazik gurup tasjmayan, ornegin alanin gibi bir amino asidi
ele alalnn.

Alanin, kuvvetli asidik cozeltide (ornegin pH O'da) asagida gosterildigi gibi daha
50k katyonik §ekilde bulunur. Katyonik seklin karboksil grubuna ait p#„ degeri 2,3 'tiir.
Bu deger, karsdik gelen bir karboksilLk asidin (ornegin propanoik asitin) p/f n 'sindan ol-
dukca kiiciikttlr ve alaninin katyonik seklinin kuvvetli bir asit oldugunu gosterir. Fakat
bunun boyle olacagi da beklenmelidir. Zaten pozitif yiiklenmis, bir tiiroldugundan, miim-
kiin oldugunca cabuk proton kaybedecektir.

CHjCHCOjH
NH,

CH,CH,CO,H

Aianinin katvonik §ekli Propanoik asit

pK ai = 2,3 pK a = 4,89

Bir amino asidin dipolar iyon sekli de bir potansiyel asittir. ciinkii — NH 3 ~ grubu bir
proton verebilir. Alaninin dipolar iyon seklinin pK L , degeri 9,7 'dir.

CELCHCO,-

I '

NH,

P^, = 9.7

Alanin gibi bir amino asidin izoeiektrik noktasi (pi) pK al . ve pK iP degerlerinin or-

talamasidir.

p/

2.3 + 9,7

6.0 (alaninin izoeiektrik noktasi)

Alanin iceren kuvvetli asidik bir cozeltinin pH'si bir baz (ornegin. OH ) ilavesiyle
yavas yavas yLikseltirse. alanin ne sekilde davramr? Once, (pH 0)'da (§ekil 24.1).

14

12

10

pH

i 1 1

1 1 1 1

CHjCHCO;
1

r~

pa^=a.7

/

J

pi =6,0

CH 3 CHCO- 2

pK a

=2,3 ^y
i- —

NH 3 +

^^^*CH 3 CHC0 2 H
/ ! II N ¥3 + 1

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1

0,5 1,0 1.5

OH" *nin e§deger mlktan

2,0

24.2 Amino Asitler 1185

baskin yapi katyonik 5 e k i 1 olacaktir. Fakat daha sonra, asitlik pH 2,3'e ula§inca (katyo-
nik geklin p/\ ( , si. pA" rtl ) katyonik yapinin yansi dipolar iyona donlisecektir.* pH degeri
daha da arttikca — pH 2,3'ten pH 9.7'ye — baskm yapi dipolar Lyon olacaktir. pH 6,0*da;
pH. p/'ya e§it alacagindan dipolar iyonun derisjmi de en yiiksek degerinde olacaktir.

OH' oh-

CHCHCCH < » CH.CHCO," « » CH,CHCO„-

H,0" ' J * H,Cr ' 1 |

NH, NH, NH,

Katyonik §ekli Dipolar ivon Anyonik sekli

(pi;, = 2.3) (pK„ : = 9,7)

pH 9,7'ye (dipolar iyonun pK a 'm.) ula§tiginda dipolar iyonun yansi anyonik sekle do-
nu§iir. Daha sonra, pH I4'e yaklasjiginda anyonik sekil cozeltide baskin hale gelir.

Eger amino asidin yan zincirinde aynca bir asidik veya bazik grup varsa. denge cok
daha karmajik olacaktir. Ornegin lizini ele alirsak; bu amino asidin e karbonunda ayn
bir — NH : gurubu daha vardir. Cok kuvvetli asidik cozeltide lizin her iki amino gubu-
nun protonlanmasindan dolayi dikatyon §eklinde bulunur. pH yiikseldiginde, kaybedi-
lecek ilk proton karboksil gurubunun protonu (pK a = 2,2). ikincisi a-aminyum grubtinun
protonu (pK a = 9,0) ve sonuncusu ise e-aminyum grubunun protonu olacaktir.

+ oh * OH" + oh-

H,N(CH,) 4 CHCO,H < * H,N(CH,),CHCO,- < * H,N(CH,),CHCOr * * H,N(CH,),CHCO,

- J - H,0 + ■ " 4 j " H,CT - "" j ' H,0" " " 4 j

NH, NH, NH, NH,

Lizinin Monokatyonik Dipolar iyon Anyonik sekli

dikatyonik sekli sekli {pK a = 10,5)

(P^, = 2,2) (pA; : = 9,0)

Lizinin izoelektrik noktasi pK al (monokatyon) ve pK a3 (dipolar iyon) degerlerinin orta-
lamasi olacaktir.

9,0+10,5
p/ = = 9,8 (lizinin izoelektrik noktasi)

Glutamik asitin hangi seklinin daha baskin olacagini umarsiniz? (a) kuvvetli asidik -< Problem 24. 1
cozeltide? (b) kuvvetli bazik cozeltide? (c) izoelektrik noktasmda (p/ 3,2)? (d) Glu-
taminin izoelektrik noktasi (p/ 5,7) glutamik asidinkinden hayli yiiksektir. Nedeni-
ni aciklayiniz.

NH < Problem 24.2

Argininin guanidino grubu, — NH — C — NH : , biitiin organik gruplar arasinda en
bazik olanidir. Aciklayiniz.

"Henderseii-Hasselhalch ejitligi bir (HA) asidi ve onun organik bazi (A ) icin a^agidaki gibi gosterilir.

pA^pH + te JW
" ' [A-]

Asit yan nfilralize edildLginde bu e^itlik [HA] = [A] ve log ' = olur. Bu yuzderi pH = pK a .

1186

Boliim 24 / Amino Asitler ve Protein ler

24.3 a-AMiNO AsitlerIn

LABORATUVAR SENTEZLERi

a-Amino asitlerin laboratuvar sentezleri icjn §ok ce§itli yontemler gelistirilmistir. Biz
burada tic genel yontemden bahsedecegiz. Bunlann hepsi daha once gordugumuz tep-
kimelere dayanmaktadir.

24,3 A Bir a-Halo Asidin Dogrudan Aminlenmesi (Ammonoliz)

(I) \., P NH,(a§in)

R— CH,CO,H ,„, „ „ ■ » RCHCO,H ► R— CHCO,"

(2) H,0

NH,

+ 3

Bu ydntem, verimi cok az oldugundan en az kullanilamdir. Bu yontemin bir ornegi-
ni Altboliim 18.9'da gbrmiistuk.

24. 3B Potasyum Ftalimitten

Bu yontem, aminlerin Gabriel sentezinin (Altboliim 20.5 A) bir degisigidir. Verimler ge-
nelde yiiksektir ve iirunler de kolayhkla safla§tinlabilir.

NK + + C1CH,C0 2 C,H 5

C

Potasyum Etil kloroasetat
ftalimit

J

N-CH 2 CO,C,H 5 f^KOH/H/)^ CHCa + 6

^/C0 2 H

+ C 2 H 5 OH

\ NH,

CO,H

<%97) Glisin

(%85)

Ftatik
asit

Bu ydntemin bir degisiginde, bir imido malonik ester hazirlamak icin potasyum ftali-
mit ve dietil a-bromomalonat kullanilir. Bu yontem metiyonin sentezi ile asagidaki gi-
bi gosterilebilir.

N"K + + BrCH(C0 2 C 2 H 5 ) 2

%B2-85)

Dietil a-bromomalonat
,0

NCH(C0 2 C^H 5 ), NaOCH 2CH3 k

aCH,CH 2 SCH 3
(%96-98)

Ftalimiclomalonik ester

24.3 cc-Amino Asitlerin Laboratuvar Sentezleh 1187

O

CO2C5H5

N— CCH 2 CH 2 SCH 3 Na ° H »
CO,CH,

CO,

HCI

C-NHCCH 2 CH 2 SCH 37i ^^

c<v

o

CH 3 SCH 2 CH 2 CHC0 2 + CO, +
NH,
DL-MetLvonin

Uk.

COH

II

o

a-Bromomalonat ve potasyum ftalimitten ba^layarak ve gerekli herhangi diger re- ■< Problem 24.3
aktifleri kullanarak (a) DL-16sini (b) DL-alanini ve (c) DL-fenilalanini nasil sentez-
leyebileceginizi gosteriniz.

24. 3C Strecker Sentezi

Bir aldehitin amonyak ve hidrojen siyaniir ile etkile§tirilmesi bir a-aminonitril verir. Bu
a-aminonitrilin nitril grubunun hidrolizi (Altboltim 18.3) onu bir sonraki ct-amino asi-
te donil§tiirur. Bu senteze Strecker sentezi denir.
O

RCH + NH, + HCN

H,(> + , ,si

RCHCN — ■ ► RCHCOr

T «,° T

NH,

«-Amino
nitril

NH,

a -Amino
asit

Bu sentezin ilk basamagi, muhtemelen, aldehit ve amonyaktan bir iminin ba§langic
olu§umunu ve ardindan da hidrojen siyaniirtin katilmasim icerir.

Tepkime i^in Bir Mekanizma

Strecker sentezi Esnasinda bir a-Aminonitrilin Olufumu

O^ O OH

11^ I + I

RCH + ; NH, <=± RCHNH , «=* RCHNH : < *

RCHt ! NH^=>:rch— NH « * RCH— NH 2

u

CN

Imiii

CN

Q-Allliiioilitril

1 1 88 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Ornek Problem

Problem 24.4

DL-Trosinin bir Strecker sentezini tasarlayiniz,
Cevap:

H

O

m¥ JL, NH,,HCN

CH,CH *- ► HO

H,0

CHXHCN — — ►

NH,

Hi

CH,CHCO,
NBL
DL-Trosin

>• DL-Fenilalaninin Strecker sentezini tasarlayiniz. (b) DL-Metiyonin de Strecker sen-
teziyle sentezlenebilir. Gerekli baslangic aldehiti akrolein {CH 2 = CHCHO) ve me-
tantiyolden (CH,SH) hazirlanabilir. DL-Meiiyoninin bu sentczindeki biitiin
basamaklan gosteriniz.

24. 3D DL-Amino Asitlerin Yanlmasi

Hie stereomerkezi olmayan glisin haric, tasarladigimiz bu yontemle elde edilen amino
asitler tamamen rasemik bir yapida olusurlar. Dogal olarak olusmus L-amino asidi elde
eimek icin. siiphesiz. rasemik yapiyi yannak (ayirmak) zorundayiz. Bu, Altboltim 20.3'te
verilen yontemleri iceren yollann bir degisigiyle yapilabilir.

Bunlardan ozellikle ilginc olani, deacilazhtr denilen enzimlerin kullammina daya-
nan amino asitleri yarmada kullanilan bir yontemdir, Bu enzimler, canli organ izmalar-
daki N-agilamino asitlerin hidrolizini katalizler. Enzimin etkin tarafi kiral oldugundan,
yalmzca L-konfigiirasyondaki /V-acjlamino asitleri hidroliz eder. Enzim, /V-acilamino asit-
lerin bir rasemik kansimiyla etkilestirildiginde. yalmzca L-amino asitin tiirevi etkilenir
ve iiriinler, sonuc olarak, kolayca aynlir.

DL-RCHCO,"
I
NH,

+■ ■

(rasemik sekli)

(CH^COUO

deacitaz enzimi

*■ dl-RCHCO : H — *e ► CH,CO,H

CH,CONH

CO,

CO,"

EjN-

H+ H-

-NHCOCH,

R R

L-Amino asit D-W-Acilantinu asit

1 1 '

Kolayca aynlir

24.3 E Amino Asitlerin Stereosegimli Sentezleri

Bir amino asidin ideal sentezi, stiphesiz, yalmzca, dogal olarak bulunan L-amino asidi
veren olacaktir. Bu ideal sentez, sjmdi. gecis metallerinden tiiretilen kiral hidrojenlen-

24.3 a-Amino Asitlerin Laboratuvar Sentezleri 1189

dirrne katalizorlerinin kullamlmasiyla ger^eklestirilmektedir. Bu amacla degisik katali-
zorler kullanilmaktadir. B. Bosnich (Toronto Universitesi'nden) tarat'indan gelistirileni.
"(jR)-pfofos" denilen bir bilesik olan (/?)-!. 2-bis(difenilfosfino)propan ile rodyumun bir
kompleksine dayahdir. Norbornadienin bir rodyum kompleksi (J?)-Profos ile etkilesti-
rildiginde; (/?)-profos, rodyum atomunu cevreleyen norbornadien molektillerinin biri ile
yer degi§tirerek bir kiral rodyum kompleksi olusturur.

H ^C-CH,

/ V

(C 6 H 5 ) 2 P P(QH,) 2

(fl)-Profos

[Rh(NBD),]C10 4 + (K)-profos ► |Rh((^)-profos){NBD)]CI0 4 + NBD

Kiral rodyum kompleksi

Bu rodyum kompleksinin. etanol gibi bir coziicil icerisindeki hidrojen ile etkilesririlme-
si, muhtemelen [Rh((A!)-profos)(H)2(EtOH)2]' bilesimine sahip, bir etkin kiral hidrojen-
lendirme katalizorii iceren bir c.6zelti olusturur.

Bu cozeltiye 2-asetilaminopropenoik asit ilave edildiginde ve hidrojenlendirme ger-
^eklestirildiginde tepkime iirunil %90 enantiyomerik fazlalikla, L-alaninin /V-asetil tii-
revidir. W-Asetil grubunun hidrolizi ise L-alanin verir. Hidrojenlendirme katalizorii kiral
oldugundan, katalizor, hidrojen atomlanm stereosecimli biryolla aktanr, Bu tip tepki-
me, siklikla, asimetrik sentez veya enantiyosecinili sentez olarak adlandinhr ( Altboliim
5.8B).

CH 2 =C-C0 2 H ^-^""'fett^J' , H ^<c-CO,H

H, /

NHCOCH, NHCOCH,

2-Asetilauiiiiopropenuik A'-Aselil-L -alanin

asit

H
%

(l)OH-.H,Q.'i"(2)H,0 + H 3 C ^ C _ C0 ^_

/

NH 3
L-Alanin

Bu siirec, 3-konumunda siibstitiient iceren 2-asetilaminopropenoik asitlerden bazi di-
gerL-amino asitleri sentezlemek icin de kullanilmaktadir. (Z)-izomerin hidrojenienme-
sinde (fi)-profos katalizoriiniin kullanimi, %87-93 enantiyomerik fazlalikla L-amino asit
olu§turur.

H CO,H \

V, = C (1) [TUitW-profosjlHMeOzUcu);! 4 -. H : RCH; *^C — CO "

/ V (2)0H".H,O. isi;sonraI-I,0- / 2

R NHCOCH, NH 3

(Z)-3-Siibstitiie L-Amino asit

2-asetilami nopropenui k
asit

1190 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

24.4 POLiPEPTlTLERiN VE PROTEINLERiN ANALIZI

Enzimler, a-amino asitlerin su aynlmasi yoluyla polimerlesmesine neden olabilirler.

O O

II + II

H,N— CH— C— O" + H,N— CH— C— O-
I I

R R'

[,oi

|l-h,i

o o

II II

H.N— CH— C — NH— CH— C— O"

' I I

R R'

Bir dipeptit

Amino asitler arasinda olu§an — CO — NH — (amit) bagi bir peptit bagi veya peptit
baglantisi olarak bilinir. Amino asitler bu yolla (zit taraflan serbest olarak kalacak §e-
kilde) birle§tiklerinde amino asit kahntilari olarak adlandirilirlar. Iki, iic veya bir kac
(3-10) ya da daha fazla amino asit kalmtisi iceren polimerlere, sirasiyla, dipeptitler,
tripeptitler, oligopeptitler, ve polipeptitler denir. Proteinler, bir veya daha fazla po-
lipeptit zinciri iceren molekullerdir,

Polipeptitler dogrusal polimerlerdir. Bir polipeptit zincirinin bir ucu, serbest — NH 3 *
grubuna sahip bir amino asit kabntisi ile; diger ucu ise bir serbest — C0 2 " grubu ta§i-
yan bir amino asit kalmlisi ile sonlanir. Bu iki gruba, sirasiyla, N-ucu ve C-ucu ka-
lmtisi adi verilir.

O O O

11/ II \ II

H,N— CH — C-f NH — CH— C+NH — CH— C— CT

i T i- I I

N-Ucu kalmtisi C-Ucu kalmtisi

Geleneksel olarak, N-uclu amino asit kahntisina sahip peptit veya protein yapisini so-
la, C-uc kalmtisina sahip olani ise saga yazanz.

OO OO

+ II II * II II

H 3 NCH,C— NHCHCO H,NCHC— NHCH 2 CO"

C .CH

H,C H CH., H..C CH.,

(ilisilvalin Valilglisin

(Gly • Val) (Val-Gly)

Glisilvalilfenilalanin tripeptiti a§agidaki sekilde gosterilebilir:

24.4 Polipeptitlerin ve Proleinlerin Analizi 1191

O

o

H,NCH,C— NHCHC— NHCHCtT

CH CH,

/ \ I

H,C CH, >s^

Giysilvalil fenilulunin
(Gly • Val ■ Phe)

Bir protein veya polipeptit 6/VThk hidroklorik asit ile 24 saat geri sogutucu altinda
kaynatildiginda, genellikle amit baglarimn tamami hidroliz olur ve bu isjem, amino asit-
lerin bir kan§imim olustour. Bir polipeptit veya proteinin yapisini tayin etmeye kalki§-
tigimizda ilk yapmamiz gereken §eylerden biri. boyle bir kan§imdaki her bir amino asidi
ayirmak ve tanimlamaktadir. 22 kadar farkli amino asit oldugundan. gelenekse! yontem-
lerle simrlanirsak, bunu yapmak olduksa zor bir gorev haline gelir.

Iyi ki, bu sorunu biiyiik o^iide basitle§tirecek, hatta 90zumiinii otomatik hale getire-
cek, elusyon kromatografi ilkelerine dayali teknikler geligtirilmi §tir. Otomatik amino asit
anaiizleyicileri, 1950 yilmda Rockefeller Enstittiriinde geli§tirilmi§tir ve o zamandan son-
ra ticari olarak temin edilebilir hale gelmi§tir. Bu yontemler katyon-degi^im regineleri (§e-
kil 24.2) adi verilen, siilfonat gruplan iceren goztinmeyen polimerlerin kullanimina dayarur.

Eger amino asitlerin kangrmini iceren bir asidik cozelti, bir katyon-degis_im reyine-
siyle doldurulmu§ bir kolondan gecirilirse, amino asitler, resine tarafindan adsorbe edi-
lirler. Ciinkii , negatif yiiklii siilfonat gruplan ve pozitif yiiklii amino gruplan arasinda
cekim kuvvetleri vardir. Adsorpsiyonun kuvveti her bir amino asidin bazhgi ile degis,ir;
daha bazik olanlar daha kuvvetli tutulurlar. Eger kolon daha sonra verilen bir pH'da
tamponlanmis, bir cozeltiyle yikanirsa, her bir ayn amino asit farkli hizlarda asagi dog-
ru haraket eder ve sonunda tamamen aynhrlar. Kolonun ucundaki eluatin, pek 90k ami-
no asitle tepkimeye girerek onlan siddetli mor renge sahip (A maks 570 nm) bir tiireve
donii§tiiren bir reaktif olan ninhidrin ile kan§masi saglamr. Amino asit anaiizleyicile-
ri, siirekli olarak eluatin sogurmasrm (570 nm de) olcebilecek ve bu sogurmayi, di§an
akan sivinm hacminin bir fonksiyonu olarak kaybedebilecek §ekilde tasarlamrlar.

Bir otomatik amino asit analizleyiciden elde edilen tipik bir grafik §ekil 24.3'te go-
riilmektedir. Isjem standart hale getirildiginde, piklerin yerieri her bir amino asit icin
karakteristiktir ve piklerin altindaki alanlar da onlann bagil miktarlan ile ili§kilidir.

SO,"

H 3 N— CHCO a H

R

H 3 N— CHCO.H

R'
H3N— CHC0 2 H

R"
H 3 N-CHCOJH

R"

§ekil 24.2 Adsorbe edilmis amino asit-
ler ile bir katyon-degisim rceinesinin bir
kesiti.

1192

Boliim 24 / Amino Ashler ve Proteiiiler

Akansm. mL 50

4fam

100 120 140 150 180 200 220 240 260 280 300 320
150-cm kolon, pH 3,25, 0,2iVNasltrat

330 350 370 390 410 430 450 470 490
pH 4,25, 0,21V Nasiirat

50 70 90 110 130

j 15-cm kolon, pH 5,28, 0,35i\TNa
sitrat

►

§ekil 24.3 Bir otomatik amino asit analizleyiciden eltle edilen tipik sonuelar. [Spackman.
D. H.; Moore, S. Anal. Chem. 1958, 30, 1190-1206, Copyright © by the American Chemical
Societv'den izin almarak uyarlanini§tir.]

Ninhidrin, indan-l,2,3-lxionun hidratidir. Prolin ve hidroksiprolin harig. proteinler-
de bulunan a-aminoasitlerin tumti ninhidrinle tepkimeye girer ve e§it §iddette mor renk-
li anyon (A maks 570 nm) verir, Burada bununmekanizmasinagirmeyecegiz fakat ct-amino
asitten tiireyen bu anyonun bir kismmin azot olduguna dikkat cekecegiz.

O

Indan-l,2,3-trion

^ //

<(X>

= + RCHCO,

o

NH,

T^S^lf

W"

-h ; o LV

\ OH

o

Ninhidrin

+ RCH + C0 2

Prolin ve hidroksiprolin, a-amino gruplan ikincil arnin oldugiindan ve bunlar bes, iiye-
li halkanin bir parcasi olduklanndan ninhidrinle ayn sekilde tepkimeye ginnezler,

24.5 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Amino Asit Sirasi 1193

24.5 POLiPEPTiTUERIN VE PROTEiNLERiN

Amino Asit Sirasi

Bir polipeptit ve proteiniii bilesjmini belirledikten soni"a onun molekiil kiitlesini tayin
etmemiz gerekir. Bunun icin; kimyasal yontemler, kiitle spektrometri, ultrasantrifujle-
me, 151k saeilimi, osmotik basing ve X-isini kinnimi dahil ce§itli yontemler bulunmak-
tadir. Artik, molekiil kiitlesi ile amino asit sirasmi kullanarak proteinin molekiil fnrmiiliinii
hesaplayabiliriz: yani. her bir protein molekiiliinde. amino asit kalintisi olarak her bir
tiirden kac amino asitin bulundugunu ogrenebiliriz. Fakat maalesef. yapiyi tayin etme
olan gorevimize heniiz basladik, sonraki basamak, gercekten oldukca iirkiitucudur. Ami-
no asitlerin baglanma sirasim belirlemeliyiz; yani. polipeptitin kovalent yapisuu (veya
birincil yapisint) tayin etmeliyiz.

Oc farkli amino asitten oltis.an basit bir tripeptit 6: 4-farkh amino asitten olupn bir
tetrapeptit ise 24 kadar farkli amino asit sirasina sahip olabilir. Yiiz kalintih bir tek zin-
ciri 20 farkli amino asitten ohisan bir protein icin 20""' = 1,27 X 10""olasi polipeptit var-
dir, bu sayi evrende oldugii varsayilan atom sayisindan (9 X 10' K ) bile fazladir.

Buna ragmen, amino asit dizilis. sirasim tayin etmemize imkan verecek bircok yon-
tem gelisurilmistir. Bunlar. gorecegimiz gibi, hayret verici bir bas.anyla uygulanmakta-
dir. Buradaki tartismamizdaki dikkatimizi. bu siranin belirlenmesinin nasil yapilabildigini
gosteren iki yontemle sinirlandiracagiz: uc kalmti analizi ve kismi hidroliz. Altboliim
25.6A'da daha basit bir yontem daha gorecegiz.

24.5A U5 Kahnti Analizi

Sanger yontemi denilen ve N-ucu amino asit kahntisinin belirlenmesinde cok yararli
olan bir yontem 2,4-dinitroflorobenzen (DNFB) kullammina dayanmaktadir. Bir poli-
peptit, ilimli bazik ko§ullarda DNFB ile etkile§tirildiginde, N-ucu kahntisinin serbest
amino grubunun girdigi bir niikleofilik aromatik yer degisjirme tepkimesi (S N Ar, baki-
mz Altboliim 21.1 1) meydana gelir. Ardmdan polipeptitin hidrolizi, bir etiket, 2,4-di-
nitrofenil grubii, tasiyan N-ucu amino asidinin de iginde bulundugu amino asitlerin bir
kans,imini verir. Sonuc olarak, kansimdan bu amino asiti ayirarak onun hangi amino
asit oldugunu belirleyebiliriz.

0,N

F + H,NCHCO— NHCHCO— vs.

HC<V
l-HF)

NO,
2,4-Dinitroflorobenzen

(DNFB)

0,N —

R R

Polipeptit

H O '

NHCHCO— NHCHCO™vs. — — ►

R
NO,

Etiketli polipeptit

R

NHCHCCH + H,NCHCO,"

I I,

R R

NO,
Etiketli N-ucu amino asidi

V
Avrilir ve taninir

Amino

asitlerin bir

kanjimi

Bu yontem, 1945 yilincla,
Cambrigde'ten Frederick
Sanger tarafindan ortaya
koiiiniisliir. Sanger'in, in-
siilinin amino asit sirasi-
mn tayin etmesi bu
yontemin vayginlasmasim
saglamis. ve Sanger, 1958
de, bu calismasi icin Kim-
ya Nobel oduliinii kazan-
nujtir.

1194

Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Problem 24.5 >

2,4-Dinitrofenil gurubunun elektron r^ekici etkisi etiketlenmis amino asidin aynl-
masini 50k kolaylastmr. Bunun nasil olduguyla ilgili bir oneride bulununuz.

§ iiphesiz, 2,4-dinitroflorobenzen polipeptitte bulunan biitiin serbest amino gurupla-
nyla tepkime verecektir, buna lizinin £-amino gurubu da dahildir. Fakat. yalmzca a-
amino gurubundaki etiket N-uca amino asit kalmtismi tasjyacaktir.

N-ucu analizi igin ikinci bir yontem Edman degradrasyomtdur (Edman kuciiltiilme-
si). (Isve^-Lund Unuversitesinden Pelir Edman tarafindan geli§tirilmi§tir). Bu yontemin
Sanger yontemine gore iistiinliigu N-ucu kahntisim uzaklastirmasi ve peptit zincirinin
geri kalan kismini bozulmamis, halde birakmasidir. Edman kiicultiilmesi, N-ucu amino
gurubu ve fenil izotiyosiyonat {C 6 H<;N=C=S) arasindaki bir etiketleme tepkimesine
dayanir.

OH", pH 9

N=C=S + H,NCHCG— NHCHCO-— vs. ►

R

R

O^

NH— C — NHCHCO— NHCHCO—vs.

I

R R

Etikellt'imii'j polipeptit

Ol

/

s— c

/ 1

-C CH

\ / \
N R

H

Kararsiz ara iiriin

+
+
HjNCHCO™

R'

Amino asit kahntisi

bir birim azaltilmi$

polipeptit

fevrilme

HA ,

D

\
NH

I

C-

O

-CH

\

R

1-enilthivohidantoin

Etiketlenen polipeptit, asit ile etkile§tirildiginde N-ucu amino asit kahntisi, bir cevril-
meye ugrayarak feniltiyohidontoine doniisecek olan kararsiz bir ara iiriiri olarak aynlir.
Bu son iiriin, amino asit standartlanndan hazirlanan feniltiyohidontoin ile kargilastirila-
rak tammlanabilir.

ilk Edman kiiciiltulmesinden arta kalan polipeptit, dizideki ikinci amino asidin ta-
mmlanmasi 19111 tekrar bu isleme tabi tutulabilir. Ustelik bu islem otomatikle§tiriImi§-
tir. Ne yazik ki; Edman kiigiiltulmesi sonsuza dek tekrarlanamaz. Kahntilar ortamdan
basanli bir sekilde uzaklastinldik^a asit ile etkilesme sirasinda olujan hidroliz sonucu
ortaya cikan amino asitler tepkime kari§iminda birikir ve islemi olumsuz yonde etkiler.
Yine de, Edman kuciiltiilmesi, otomatiklesririlerek bir siralayici haline getirilir. Her bir
amino asit ortamdan aynldigi an otomatik olarak belirlenir, Bu teknik, 60 amino asit

24.5 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Amino Asit Sirasi 1195

kahntisi iceren buyiiklukteki polipeptitlere kadar ba§anyla uygulanmis.trr.

C-ucu kalintilan, karboksipepridazlar denilen sindirim enzimleri kullanilarak tamm-
lanabilirier. Bu enzimler, bzellikle serbest bir — C0 2 H gurubu iceren amino asit kalin-
tisinin amit baginin hidrolizini katalizleyerek. onu serbest bir amino asit olarak aciga
cikanrlar. Bununla birlikte bir karboksipeptidaz, kalan polipeptit zincirine saldirmayi
siirdiirerek, C-ucu kalintilanni koparmaya ba§anyla devam eder. Serbest kalan amino
asitleri. zamanin bir fonksiyonu olarak takip etmek gerekir. Bu i^lein yalmzca smirli bir
amino asit dizisine uygulanabilir, ciinkii bir siire sonra durum icinden cikilamaz hat ahr.

(a) Val- Ala-Gly'in N-ucu amino asidinin 2 ? 4-dinitroflorobenzen ile nasil tammla- -< Problem 24.6
nabildigini gosteren bir tepkime yazimz. (b) ValLys-Gly 2,4-dinitroflorobenzen
ile etkilestirildiginde hangi urunler olu§ur? (hidrolizden sonra).

Met-Ile- Arg'nin sirasal Edman azaltmasini gosteren reaksiyonlan yazimz. < Problem 24.7

24.5B Kismt Hidroliz

Edman kiiciiltiilmesi veya karboksipeptidaz kullanilarak yapilan amino asit stra analizi.
farkedilir biiyukliikteki protein ve polipeptitlerle pratik olmaktan ctkar. Neyse ki,
kismi hidroliz denilen ba§ka bir teknikle buna care bulabiliriz. Seyreltik asitler ve en-
zimler kullanarak, polipeptit zincirini, DNFB veya Edman kuciiltiilmesi ile tanimliya-
bilecegimiz ufak parcalara bbleriz. Daha sonra, caki§an noktalan incelemek icin bu ufak
parcalarin yapismi arasUrinz ve polipeptitin orijinal amino asit dizilisjne gore bu par-
calan birle§tirmeye cahsmz.

Basit bir ornek ele alalim: Bize valin (iki kalinti) losin (tek kahnti), histidin (tek ka-
linti) ve fenilalanin (tek kalmti) igerdigi bilinen bir pentapeptit verilmis. olsun. Bu bil-
giyle proteinin molekiiler formiilunii; virgiilleri, dizilis. sirastmn bilinmedigini belirtmek
icin kullanarak, $u s,ekilde yazabiliriz.

Val,, Leu, His, Phe

Ardindan, DNEB ve karboksipeptidaz kullanarak valin ve losinin N-ucu ve C-ucu
kalintilan olduklanm belirlemis. olahm. Artik a§agidaki bilgiye sahibiz.

Val (Val, His, Phe) Leu

Ama, uc amino asit olmayan iic amino asidin dizili§i hala belli degildir. Daha son-
ra, pentapeptidi kismi asit hidrolizine sokanz ve agagtdaki dipeptitleri elde ederiz. (Ay-
m zamanda tek amino asitleri ayri ayn ve daha biiytik parcalan, ornegin tripeptit ve
tetrapeptitleri de ele geciririz.)

Val -His + His -Val + Val -Phe + Phe -Leu

Dipeptidlerin gaki§Cigi noktalar (ornegin His, Val ve Phe) bize orjinal pentapeptidin §e-
kildeki gibi olmasi gerektigini soyler.

Val His Val Phe Leu

iki enzim, daha biiyiik bir proteindeki belirli peptit baglanni koparmak icin sikca
kullamlir. Tripsin, oncelikle, lizin veya arginin kalintilannm bir parcasi olan karboksil
gurubunun bulundugu peptit baglannin hidrolizini katalizler. Kemotripsin ise peptit bag-

1 196 Bolum 24 / Amino Asitler ve Proteinler

lannin hidrolizini oncelikle, fenilalanin, tirosin ve triptofajiin karboksil guruplannin bu-
lundugu yerde katalizler. Bu enzim aynca, losin, metiyonin. asparagin ve gltitaminin
karboksil guruplarindaki peptit baglanna da etki eder. Biiyiik bir proteinin tripsin veya
kemotripsin lie etkilestirilmesi, onu daha kiicuk parcalara bolecektir. Ardindan her ufak
parca Edman kiigultLilmesine veya etikenlenmeye tabi tutulur ve bunu da kisnii hidro-
liz takip eder.

Problem 24.8 > Glutatiyon bircok canli hiicrede bulunan bir tripeptittir. KismT asit katalizli hidroliz
ile glutatiyon, iki dipeptit verir. Cys-Gly • ve Glu ile Cys'den olusan. Bu ikinci di-
peptit DNFB ile etkilestirildiginde, asidik hidroliz sonucu /V-etiketli Glu olusur. (a)
Yalnizbubilgiler i§tgmda, glutatiyon igin miimkiin yapdar nelerdir? (b) Sentetikde-
neyler ikinci dipeptidin a$agidaki yapiya sahip oldugunu gostermektedir:

H^NCHCH-.CH.CONHCHCO-, "

CO," CH : SH

Glutatiyonun yapisi nedir?

Problem 24.9 >* A§agidaki polipeptitlerin amino asit diziiis sirasini, yalnizca verilen kismi asidik hid-
roliz verilerini kullanarak belirleyiniz.

(a) Ser, Hyp, Pro, Thr ^-^ Ser ■ Thr + Thr ■ Hyp + Pro • Ser

H,0 +

(b) Ala, Arg. Cys. Val, Leu ^* Ala ■ Cys + Cys • Arg + Arg • Val + Leu ■ Ala

24.6 POLIPEPTiTLERiN ve Protejnlerin
BiRINCiL Yapilari

Bir protein veya polipeptidin kovalent yapisina onun birincil yapisi denir (§ekil 24.4).
Kimyagerler. onceki bolumlerde acikladiguniz teknikleri kullanarak, polipeptit ve pro-
teinlerin birincil yapisim aydinlatmada onemli basanlar elde etmisjerdir. Sonraki say-
falarda acikianan bilesikler bunlar icin onemli orneklerdir.

24. 6A Oksitosin ve Vasopressin

Oksitosin ve vasopressin oldukca kiiciik iki polipeptittir ve yapilari sasirtici otctide ben-
zerlik gosterir (oksitosinde Iosinin oldugu yerde, vasopressinde arginin vardir ve oksito-
sinde isolosinin bulundugu yerde vasopressin fenilalanin bultindurttr). Amino asit

§ekil 24.4 Bir tetrapep-
titin birincil yapisimn bir
gosteriii§i.

N-Ucu

Hidrojen Q Oksijen Azot

O R £ rubu O Karbon " pe P tif l

Oksitosin

H 3 C^ /CH3

O CH,

II II I

HaNCCHaNH— C— CH— NH— C-

Leu

Vasopressin

H 2 N X ^NH

?
NH

I
GH.,

!

CH 2

1
O CH,

HjNCCHaNH— C— CH— NH— C-
Arg

24.6 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Birincil Yapilan 1197

(\ /NH 2
C

CH,

N-C— CHNH-c— CH— NH .0

:H,

?

\

/

CH 2

\A

J \.

CHCH„CH 2 CNH

2 vn 2 um 2

NH

c=o

CHCHCH2CH3

/ I

H 7 N-CH-C— NH— CH-C-N C H 3

11 L, " H

CH 2

lie

OH

CL /NH,
C

I
CH,

N— C— CHNH— C— CH— NH ,0

11 I \y

CH 2 °\ II

CHCH 2 CH 2 CNH 2

S

NH

\

/

CH 2

/

H 2 N— CH— C— NHCH— C— NH

II I II

CH 2

c=o

CH— CH 2

Phe

o

§el<il 24.5 Oksitosin ve vasopressins yapilan. Ikisi arasinda farkli olan amino asit kalintilari kirmizi ile
gosterilmistir.

1198

Boltim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Cornell Medical
Colledge'den Vincent du
Vigneaud oksitosin ve
vasopressin! 1953 yilinda
sentezledi ve 1955'te
Kim ya Nobel Odiilunii
kazandi.

dizili§lerindeki bu benzerlige ragmen bu iki polipeptit oldukca farkli fizyolojik etkilere
sahiptir. Oksitosin yalnizca di§ilerde olusur ve dogum sirasinda uterus kasilmalanm uya-
nr. Vasopressin di§i ve erkekte olusur, periferal kan damarlannin kasilmasina neden ola-
rak. onlarda kan basincinin artmasuia neden olur. Ama ashnda en onemli fonksiyonu
antidiiiretik olmasidir. Fizyolojistler onu sik sik bir antidiuretik hormon olarak nitelerler.
Oksitosinin ve vasopressinin yapilan, bir polipeptidin tarn birincil yapisi icindeki
sistein kalmtilan (Altboliim 24.2A) arasindaki distilfiir baglannin onemini gosterir. Bu
iki molekiildeki bu distilfiir baglan halkali bir yapiya yol acar.

Problem 24.10

>- Oksitosin belirli indirgen maddelerle (omegin Na/sivi amonyak) etkilestirilirse yak-
la§ik tek bir kimyasal degisjm gosterir, bu da hava ile yiikseltgenmeyle geri doner.
Burada olan kimyasal degi§imler nelerdir?

24. 6B insulin

Insulin, pankreas taraftndan salgilanan bir hormondur, glikoz metabolizmasini diizen-
ler. Insanlardaki insulin eksikligi §eker metabolizmasinin en buyiik problemidir.

Sigir insiilininin amino asit dizilisi (§ekil 24.6) Sanger tarafmdan on yillik bir cah§-
ma sonucunda 1953'te ortaya cikanldi. Sigir insiilini, A ve B zincirleri denilen iki po-
lipeptit zincirinde toplam 51 amino asit kahntisi icerir. Bu zincirler iki distilfiir bagi ile
birle§mi§tir. A zinciri 6 ve 11 konumlarrndaki sistein kalmtilan arasinda fazladan bir
distilfiir baglanttsi icerir.

Insan insiilini sigir insiilininden yalnizca 3 amino asit kalintisiyla farkhdir, Treonin,
A zincirinde (kalinti 8) ve B zincirinde (kalmti 30) alanin ile, ve izolosin ise A zinci-
rinde (kalinti 10) valin ile yer degi§tirmi§tir. Bircok memelinin insiilinleri benzer yapi-
dadir.

§ekil 24.6 Sigir insiilinin
amino asit dizilis sirasi.

Ser

y B— Cys^

A zinciri

Val

Gly— lie— Val— Glu— Gin— Cys Ser

Cys— Ala

T

B zinciri

Phe— Val Asn— Gin— His— Leu— Cys

Gly
Glu — Val — Leu— His — Ser

Ala

/

\

Gly

Leu

I
Tyr

Gin

Leu

I
Glu

Asn

Tyr

Leu— Tyr— Leu Val Cys S— S Cys

Asn

Ala — Lys — Pro — Thr— Tyr Phe — Phe— Gly — Arg— Glu

*

imyasi

Orak Hiicre Anemisi

G.

Normal (solda) ve orak
halindeki (sagda)
kirmizi kan hiicreleri,
taramah elektron
mikroskopu ile (18.000
x kez biiyututmu§)
goriintulenmistir.

enetik bir hastalik olan orak-liiicre kansizligi hemoglobinin fi-zincirindeki
bir tek amino asit hatasindan kaynaklanmaktadir. Normal hemoglobinde; 6 konumu
glulamik asit kahntisi igerir, buna karsin hasta hiicre hemoglobininin 6 konumunda
valin vardir. Bu hatah amino asit kalintih hemoglobini iceren kirmizi kan hiicreleri
(eritrositler); toplardarnarlardaki kanda oldugu gibi, oksijenin kismi basmci diistii-
gtinde hilal (orak) sekline donii§me egilimi gosterirler.
Kalp, §ekli bozulmus bu hiicreleri dar kilcal damarlardan pompalamakta zorlamr. Hatta, bun-
lar bir araya toplanarak kapilerleri tikayabilirfer; bazen de kirmizi hiicreler yanlip catlarlar.
Anne ve babanin ikisinden de bu hastaligi miras alrrus cocuklar. bu rahatsizliktan sjddetli
bir sekilde zarar goriirler ve iki yasjndan fazla yasamazlar. Ebeveyinin sadece bir tanesin-
den bu hastaligi kapmis cocuklar genellikle daha olumlu durumdadir. Orak-hiicre kansizli-
gi genellikle merkez ve bati Atrika'da daha cok gdriiliir, isin mizah yam, hastaligm onlara
yararli ve faydali etki gostermesidir. Bu hastaligm daha llimli sekline yakalananlar sitmaya
kar§i normal hemoglobin sahiplerinden daha direnclidirler. Sitma, mikroorganizmalarm bu-
lagtirdigi bir hastaliktir ve ozellikle merkez ve bati Afrika ahalisinde olduk9a fazla goriil-
mektedir. Mutasyonel degisjmler sonucu olu§an orak-hiicre kansizligi 50k yaygmdtr.
Insanlarda yaklasik 150 degisjk tipte dejenere hemoglobin tespit edilmistir, fakat iyi ki bun-
lann coau zararsizdir.

24.6C Diger Polipeptitler ve Proteinler

Basanli sira analizleri as,agida verilenler dahil yiizlerce diger polipeptit ve proteini or-
taya cikarmistir:

1. (Sigir) Uuvukbas hayvan ribonukleazlan: Ribonukleik asitlerin (Bbliim 25)
hidrolizini katalizleyen bu enzim 124 amino asit kahntisindan oiusan tek bir
zircire ve doit zincir-ici disiilfiir bagma sahiptir.

2. insau hemoglobini: Bu onemli oksijen tasiyan protein 4 peptit zincirinden olu§ur.
Birbiriyle ozdes iki ^ zincirinin her birisi 141 kalmtidan, ozdes. B zincirlerinin
herbirisi ise 146 kalmtidan ibarettir.

3. Buviikbas hayvan tripsinojeni ve kemotripsinojeni: Bu iki enzim onciisiiniin,
sirasiyla 229 ve 245 kalmtidan olu§an birer zincirleri vardir.

4. Gama globulin: Bu bagisjkhk proteininin dort zincirinde 1320 amino asit
kahntisi vardir. iki zincirin herbirinde ise 446 kalinti vardtr.

5. p53, antikanser proteini: p53 Adi verilen bu protein (p, proteini belirtir) 393 ami-
no asit kalintismdan olusur ve 50k ge§itli hiicresel fonksiyonlan vardir. En onemli ola-
ni hiicre biiyiimesini tayin eden basamaklarin kontroliidiir. Normal hiicrelerdeki anor-
mal biiyiimeyi onleyerek tiimor onleyicisi olarak hareket eder ve boylece kansere kar-
51 koruma saglar, 1979'da kesfedilmistir. p53'tin aslinda onkojen {kansere yol acan
bir gen) tarafindan sentezlenen bir protein oldugu duftafllmfi§tttr. Fakat araslirmalar
sonucu, aslinda kanser yapici ozellige sahip oldugu dusiiniilen p53'iin normal prote-
inin bir mutasyon sonucu olusmus, sekli oldugu gorulmii§tur. p53'iin mutasyona ug-
ramami§ sekli (veya yabani dpi); DNA'da kansere yol acacak degisimlere neden ola-
cak bircok karmasik olayi diizenler. Eger p53 mutasyona ugrarsa, artik hlicreyi; kan-
ser onleyici etkisi ile koruyamaz ve tersine davranarak anormal biiyumeyi hrzlandi-
nci olarak hareket eder.

1199

1200 Boliim 24 / Amino Asitier ve Proteinler

Her sene, kansere yakalanan insanlartn yartsmdan fazlasindaki kanser vakalannda
p53'iin mutasyona ugramis. §ekli goriilmektedir. Kanserdeki degisik tiirler bu pro-
teinin ge§Ml mutasyonlanndan kaynaklanmaktadir ve mutasyona ugramis p53'iin neden
oldugu kanser tipi listesi viicudun pek 90k kisrania ait kanserleri icerir; beyin, gogiis,
sidik torbasi, boyun, kolon, akciger, karaciger, rahim, pankreas, prostat, deri, mide
v.s.*
6. Ras proteinleri: Ras proteinleri hticre biiyumesi sonucu modifiye olmus prole inlerdir.
insuline bagli hticrelerde soz konusudur. Bunlann ait oldugu protein simfma dogum
oncesi proteinlerdenir ve bunlann izoprenoitlerin biyosentezinden (ozel Kisim D) olu-
§an lipit guruplan. tiyoeterler halinde, sistein kalintilarmin C-ucu gurubuna baghdir.
Ras proteinlerinin mutasyona ugramis belirli sekilleri cesjtli okaryetik hiiere tiplerin-
de onkojenik degisimlere neden olurlar. Prenilasyon ve proteinlerin diger lipit modi-
fikasyonlartnin etkisi ile bu proteinler hiicresel membranlara doniisturul tiler.
Prenilasyon; dogum oncesi proteinlerinin diger proteinler tarafindan molekuler
tanmmasina yardtm ediyor olabilir.

24.7 POLlPEPTiT VE PROTEiN SENTEZLERI

Boliim 18'de amit baginin sentezinin nispeten basit oldugunu gormiistiik Once asidin
karboksil gumbunu bir anhidrit veya bir asit klorure eevirerek "etkinlestirmeli" ve da-
ha sonra da bir amin tie tepkimeye sokmaliydik:

00 o

II II II

R— C— O C— R + R'— NH, ► R— C— NHR' + R— CO,H

Anhidrit Amin Amit

Bununla birlikte, eger amino asitlerde oldugu gibi aynt molekul icinde hem asit hem de
amino gurubu varsa, problem daha karmagik hale gelir. Eger amac, ornegin dogal ola-
rak meydana gelmis, bir poliamidin sentezi ise, orada amino asitlerin herbirinin dizilis
strasi da onem kazanir. Ornek olarak basit bir dipeptit olan alanilglisini (Ala ■ Gly) in-
celeyelim. Once alaninin karboksil gurubu asit kloriirii haline cevrilerek etkinlestirilir.
Soma glisin ile tepkimeye sokulabilir. Fakat, ne yaztk ki alanil klorurun kendisi ile tep-
kimeye girmesini onleyemeyiz. Boylece bizim tepkimemiz sonucu yalmz Ala • Gly olu§-
maz Ala ■ Ala'da olusur, Aynt zamanda Ala ■ Ala ■ Ala ve Ala • Ala ■ Gly, v.s. §eklinde
tepkime devam edebilir. Bekledigitniz iiriinun verimi dtisiik olacaktir ve biz dipeptitle-
ri. tripeptitleri ve diger yuksek peptitleri ayirmada zorluk cekecegiz.

O OO

CRCHCO" "' SOC ' ; ► CH,CHCNHCH,CO, + CH,CHCNHCHCOr

3 1 m h,$jch 2 co : - • 1 ||

NH 3 NH, NH, CH,

Ala Gly Ala Gly Ala -Ala

OO OO

II II II II

+ CH,CHCNHCHCNHCHC0 2 " + CH,CHCNHCHCNHCH,CO,- + digerlen

NH, CH, CH, NH, CH,

Ala Ala Ala Ala Ala Gly

* Bkz; Gelb. M. H. Modification of Proteins by Prenyl Groups. Principles of Medical Biology: Bittar. E. E.
Bittar, N., Eds.; JAI Press: Greenwicli. CT. 1995; Vol 4, Boliim 14, s 323-333.

24.7 Polipeptit ve Protein Sentezleri 1201

24.7A Koruma Gruplan

Bu problemin coziimu icin. birinci amino asidin amino grubu etkinlestirilmeden ve ikin-
ci ile tepkimeye sokulmadan once "korumaya alinir". Amino gttrubunun korunmasmm
anlarni, onun daha diiijiik niikleofilik ozellikteki bir ba§ka grup haline d6niisruri.ilmesi-
dir. Boyle.ce o. etkin bir aqil tiirevi ile tepkime veremeyeeektir. Koruyucu grup secimin-
de dikkatii olunmahdir, ctinku daha sonra, birinci amino asit ile ikincisi arasinda amit
bagim oki§turduktan sonra. bu yeni amit bagim bozmadan koruyucu grubu uzakla§ttra-
bilmeliyiz.

Bu ihtiyaclan karsilayacak bir 50k reaktif geli§tirilmi§tir. En cok kullamlan iki tip,
benziikloroformat ve di-ter-biitil karbonattir.

O

C s H s CH : 0— C-

-Cl

Beiizil klorofbrmal

{ CH, ) 3 CO — C — OC(CH,),
Di-ter-biitil karbonat

Her iki madde de amino guruplun ile tepkimeye girerek daha sonra yapilacak acil-
lemede etkin olmayan turevleri verirler. Her iki turev tipi de peptit baglanni etkileme-
yecek sartlarda ortamdan uzaklasttnlabilir. Benziloksikarbonil gurubu (2 ile kisaltihr),
katalitik hidrojenlemeyle ya da asetik asit icerisinde soguk HBr ile etkilestfrilerek uzak-
lagtnilabilir. fer-BLitiloksikarbonil grubu (kisaltmasi Boc) HC1 veya asetik asit icerisin-
deki CF 3 C0 2 H ile etkiles,tirilerek uzaklastmlabilir.

Benziloksikarbonil Grubu
O

~)^— CHjOC — CI + H 2 N— R ^>
Benzil klorot'ormat

O

CH,OC— NH— R + CI"

Benziloksikarbonil ve.va
Z grubu

HBr

<0^

asetik asil
(soguk)

1"

./Pil

CH,Br + CO, + H,N— R

(T^D—CHi + CO, + H 2 N— R

ter-Biitiloksikarbonil Grubu
O

O

baz

(CH.,),COCOC(CH 3 )j + H,M— R -^r* \[ CH,> 3 COC; — NHR + <CH,),COH
Di-ter-biitil karbonat ^^™^f^^^

ter-Biitiloksikarbonil
veya Boc grubu

HC1 veya asetik

asil igerismde

r CF,CO,H. 25°C

(CH 3 ) 2 C=CH 2 + CO, + H 2 N — R

Her iki grubun (Z ve Boc) kolayca uzaklastirilabilmesi basjangicta olusan karbo-
katyonlarm olagantistii kararhliklanndan kaynaklanmaktadir. Benziloksikarbonil grubu

1202 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

bir benzil katyonu, fer-biitiloksikarbonil grubu ise ba§langicta bir fer-biitilkatyonu ve-
rir.

Benziloksikarbonil grubunun hidrojen ve bir katalizor ile uzaklasttnlabilmesi ger-
cekte, benzil-oksijen baginin zayif olmasina ve dus,iik sicakliklarda hidrojenolize maruz
kalmasina baghdir.

O

H„Pd

— — ► C I

25°C *-<■'

II H„Pd «

CJELCBL— OCR — * C f H,CH,+ HOCR

Bir benzil ester

24.7B Karbonil Grubunun Etkinle$tirilmesi

Karboksil grubunun etkinlesririlmesi icin en bilinen yol, onu a^il kloriiriine cevirmek-
tir. Bu yontem onceleri peptit sentezinde kullamlmistir, fakat acil kloriirler, gerekli ol-
duklanndan 90k daha fazla etkindirler. Sonuc olarak bunlar, istenmeyen yan tepkimelere
de yol agarlar. Daha iyi bir yontem; "korunmu§" amino asidin karboksil grubunu

O

etil kloroformat, CI — C — OC 2 H 5 , ile bir kan§ik anhidride donustiirmektir.

O OO

II (1) (CJ-U.N

Z— NHCHC— OH ^Jii ► z—nhch— C— O— C — OC,H,

(2) CICOjCjHj

R R

"Kan§ik anhidrit 1 '

Bu kan§ik anhidrit daha soma, baska bir amino asiti acillemek ve bir peptit bagi olus.-
turmak icin kullanilabilir.

? ?

Z— NHCHC— 0—COC 2 H 5 '

R

H,N— CHCO,"
R'

O

II

Z— NHCHC— NHCHCO,H + CO, + C 2 H 5 OH
R R'

Disikloheksilkarbodiimit (Altboltim 18.8 E) de bir amino asidin karboksil grubunu
etkinle§tirmek icin kullanilabilir. Altboliim 24.7D'de bunun, otomatik peptit sentezin-
de nasil kullanildigim gorecegiz.

24.7C Peptit Sentezi

§imdi bu maddelerin basit bir dipeptit, Ala ■ Leu, sentezinde nasd kullamldigini gore-
lim. Burada soz konusu olan kurallar, daha uzun polipeptit zincirlerinin sentezine kadar
genisjetilebilir.

24.7 Polipeptit ve Protein Sentezleri 1203

CHjCHCOr + C 6 H 5 CH,OC-CI ~^*> CH,CH-C0 2 H g SSSh, * '

NH, NH

Ala Bunzil kloroformat

C s H 5 CH 2
Z-Ala

o o I

(CHjJjCHCHjCHCQ,
CH 3 CH— C— OCOCjH; Le " ^- »

NH CO, + C 2 H 3 OH

=o

GgHsCH^O

Z-Ala'nin
kansik anhidriti

O

H,/I»cl
CH,CH— C— P

[ 3 CH — C— NHCHCO,H — ►

NH CH,

C,,H;CH : H ' C CH J

Z-Ala . Leu
O

CH,CHCNHCHC<V + \ ))^ CH 3 + c °i

NH 3 CH,

I

A

H,C CH,

Ala . Leu

Gly ■ Val • Ala sentezinin biitiin basamaklanm korayucu grup olarak ter-biitiloksi- "< Problem 24. 1 I
korbonil (Boc) grubunu kullanarak gosteriniz.

Lizin i$eren bir polipeptit sentezi her iki amino grubunun da korunmasini gerekti- < Problem 24. 1 2
rir. (a) Lys • He sentezinde koruyucu grup olarak benziloksikarbonil grabunu kul-
lanarak bunun nasil yapilacagmi gosteriniz. (b) Benziloksikarbonil grubu argininin

NH

II
guanidino grubunun, — NHC — NH 2 , korunmasi icin de kullanilir. Arg • Ala'nin bir

sentezini gosteriniz.

1204 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Problem 24. 1 3 > Glutamik asit ve aspartik asitin n§ karboksil gruplan benzil esterlerine doniisturii-

lerek korunabilir. Bu koruyucu grubu uzaklastirmak icin nasil bir ilimli yontem kul-
lanilabilir?

24.7D Otomatikle|tirilmif Peptit Sentezi

Bahsedilen yontemlerle, insulin buyuklugiindekileri de iceren bir^ok polipeptit sentezi
yapilmasina ragmen, hepsi cok zaman alicidir. Hemen hemen her basamakta iiriinlerin
aymlip saflastmlmasi gerekmektedir. Bu yiizden R. B. Merrifield (Rockefeller Univer-
sitesi) tarafindan, otomatik hale getirilmis peptit sentezi icin bir yontemin gelistirilme-
si, peptit sentezinde gercek bir ilerleme saglamistir.

Merrifield, bu cah§masindan ottirii 1984'te Kimya Nobel oduliinu aldi. Merrifield
yontemi §ekil 24.3'te gordugiimuze benzer bir polistiren recinenin kullanilmasina da-
yanir. Yalmzca burada siilfonik asit gruplanmn yerine — CH 2 Cl gniplan bulwuiuikta-
dir. Bu recine kiiciik boncuklar seklinde kullaniltr ve bircok coztictide goziinmez.

Otomatik peptit sentezinin ilk basamagi (§ekil 24.7) korunmus birinci amino asit
kalintisimn recine boncuguna baglandigi bir tepkime icerir. Bu basamak tamamlandik-
tan sonra, koruma grubu uzaklastirihr ve bir sonraki amino asit (bu da korunmustur).
once, karboksil grubunu efkinlestirmek icin disikloheksilkarbodiimit (Altboliim 18. 8E)
ile kondensasyona sokulur. Daha sonra, ikinci kahntinin koruma grubunun uzaklastinl-
masi sonraki basamak icin gerekli olan re£ine-di peptit hazirlanir.

Bu islemin en bityuk ustiinliigii; refine ile ona bagh polipeptitin safla§trrilmasinm,
her basamakta. recinenin uygun bir coziicti ile basitce yikanarak yapilabilmesidir. Saf-
sizhklar, goziinmeyen recineye bagh olmadiklanndan coziicii ile basit bir sekilde uzak-
lastirilirlar. Bu otomatik islemde ""protein-yapici makina"'nin her bir cevrimi igin sadece
4 saat gereklidir, ve bir gevrimde yeni bir amino asit kalinttsi baglanir. Vucuttaki ami-
no asit sentezi ise enzimler tarafindan katalizlenir ve DNA ve RNA tarafindan yonlen-
dirilir. Bu sentezde 1 dakika kjinde 150 amino asit belirli bir dizilis sirasinda baglanir
(Altboliim 25.5).

Merrifield teknigi, 124 amino asit kalintisindan olusan bir protein olan riboniikle-
azin sentezine basanyla uyguianmistrr. Bu sentezde 369 kimyasal tepkime ve 11.931
otomatik basamak vardir. ara iiriin izolasyonu yapilmadan tamamianmistir. Sentetik ri-
boniikleaz dogal enzimin ayni fiziksel ozelliklerini tasimakla kalmayip. onunla ozdes
biyolojik etkinlige de 50k iyi bir sekilde sahiptir. Toplam verim %17'drr. Bu demektir
ki, her basamagin ortalama verimi %99 dan biiyiiktiir.

Problem 24.14 > Merrifield yontemindeki recine. polistirenin, — ^-CH 2 CH^r — ; CH 3 0CH 2 C1 ile

\ C c H 5 /„

bir Lewis asit katalizortiniin varliginda etkilestirilmesiyle elde edilmistir. (a) Han-
gi tepkimeler olusmustur? (b) Saflasttrma isleminden sonra butiin polipeptit veya
protein, tiriflorosetik asit icerisindeki HBr ile, amit baglanna etki etmeyen lhman
kosullarda regineden ayinlabilir. Recinenin hangi yapisal ozellikleri bunu mumkiin
kilmaktadir?

Problem 24.1 5 > Merrifield yontemi kullanilarak yapilan Lys ■ Phe ■ Ala sentezindeki biitim basa-

maklari gosteriniz.

24.8 Proteinlerin ikincil, U^iinciil ve Dordiincii] Yapilan 1205

o

II II

CI + HOCCHNHCOC(CH 3 ) 3
R

J baz

o

II II

OCCHNHCOC(CH 3 ) 3

, R

I CF 3 C0 2 H, CH 3 C\ S iterisinde

o

II

OCCHNH,
I
R

o

II

o

HOCCHNHCOCtCH^

R' ve

disiHoheksinmrbodiimit

o o o

II II II

OCCHNHCCHNHCOC(CH 3 ) 3

I | (

I CF 3 C0 2 H, CH a Cl a i?erisinde

4-7. Basamaklarin tekran

I HBr, CF a C0 2 H

o o o

1. Basamak Koranmus C-ucuna sahip

amino asit kalmtisi recineye
baglamr.

2. Basamak Recineyle baglanmis

kalinti yikama ile
saflastinlir.

3. Basamak Koruma grubu

uzaklastinlir.

4. Basamak Yikama ile aaflastirma

yapilir.

5. Basamak Bir sonraki amino asit

kalmtisi (korumah) katihr.

6. Basamak Yikama ile safla§tirma

yapilir.

7. Basamak Koruma grubu

uzaklastirikr.

Son Basamak Tamamlanmis

polipeptit aynbr.

Br + HOCCHNHCCHNHCCHNH-

I I I

R R' R"

vb.

§ekil 24.7 Otomatikle§tirilmi§ protein sentezi icin Merrifielcl vontemi.

24.8 ProteinlerIn IkincIl, U^uncul ve
dorduncul yapilari

Amit ve disiilfur baglarimn proteinin kovalent veya birincil yapisini nasil olugturdugu-
nu gordiik. Peptit zincirlerinin tic boyutlu olarak dtizenlendigini bilmek. proteinlerin na-
sd gorev yaptiklanni anlamakla e§it oneme sahiptir. Burada i§lenecek olan. proteinlerin
ikincil ve iicuncii] yapilandir.

24.8A Ikincil Yapi

Bir proteinin ikincil yapisi; polipeptit omurgasinin yerel konformasyonu tarafmdan be-
lirlenir. Bu yerel konformasyonlar sarmal, hvrimli tabaka (plili) ve burgu olarak adlan-
dinlan diizenli katlanabilir modeller yardimiyla belirlenir. Proteinin ikincil yaptsim

1206

Boltim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Sekil 24.8 Feptit baglarinin geometrisi ve
bag uzunluklan i A olarak). Birbirine bagli 6
atom karsilikb diizlemlerde olma egiliminde-
dirler ve bir "transoit" diizenlemede olduklari
varsayilir. [Voet, D.; Voet J. G. Biochemistry,
2nd.; Wiley: New York, 1995, s 142 den, izin
alinarak kullamlmistir.]

1,24

R

H

©

R

116° ^
1±9,5

Peptit bagi £|

122° y^,

\,^° 111°

118,5°

&

1,0

Amit
duzlemi

trans-Peptit gurubu

Linus Pauling

Iki Amerikan hilim adaim
Linus Pauling ve Robert
B. Corey proteinlerin X-
ismliiri analizinde oncii-
diir. 1939'da baslavarak,
Pauling ve Corey peptit
zincirlerinin konformas-
yonlanna ait uzun bir dizi
(rahsmalan ba§latmi§lar-
dir. Ilk once, tek bir ami-
no asidin kristallerini
kullanmislardir, sonra di-
peptit, daha sonra tripep-
tit v.s. Daha biiyiik
molekiillere dogru hare-
ketle ve kesin olarak ta-
nunlanmis molekiillerin
yapi modellerini kullana-
rak ilk defa proteinlerin
ikincil yapilanm anlaya-
bilmislerdir.

Ana zincir

aydinlatmak icin kullanilmi§ bashca deneysel teknikler X-isinlan analizi ve NMR'dir
(2D NMR dahil).

X-isinlan, kiristal bir madde icerisinden gectiginde kinmm sekilleri olu§turur. Bu
sekillerin incelenmesiyle, birbirlerine gore belirli ozel arahklarla belirli yapisal birim-
lerin diizenli olarak tekrarlandiklan gornlmuftuT. Bu mesafeye tekrarlanma araligi adi
verilir. X-ismlan analizierine gore, dogal bir proteinin polipeptit zinciri kendisi ile iki
ana yolla etkileijebilir: /J-kivrimh tabaka ve a-sarma! olu§umu Qzerinden.

Bu etkilesimlerin nasil oldugunu ardamak icin, oncelikle X-istni analizinin, peptit
bagmm kendi geometrisi hakkinda ne ortaya koyduguna bakahm. Peptit baglarinin egi-
limli oldugu varsayilan geometrik sekilde, amit baginin 6 atomu kargilikh diizlemlerde-
dir (§ektl 24.8). Amit baglantisindaki karbon-azot baginin beklenmedik sekilde kisa
olmasi, as,agida gosterilen rezonans yapdannin rezonans katkilarimn onemli oldugunu
vureulamaktadir.

V

N— C

\

O

\+ /

N=C
/ \

O

Sonuc olarak karbon-azot bagi oldukca fazla ikili bag karakterine sahiptir (~ %40) ve
bu bagin etrafindaki guruplann donmeleri biiyiik olciide engellenmistir.

Amit azotuna ve karbonil karbonuna bagli gruplann donmeleri nispeten serbesttir ve
bu donmeler, peptit zincirinin degiijik konformasyonlar olu§turmasina tmkan verir.

Nispeten sert amit baginin etrafindaki gruplann transoit yerlesjmi; R-gruplannin tam
olarak uzanan tek bir peptit zincirinin farkli taraflannda donli§umlli olarak bulunmala-
nna yol acabilmektedir.

24.8 Proteinlerin ikincil, Ugilnciil ve Dordiinciil Yapilan 1207

Hesaplamalar boyle bir polipeptit zincirinin tekrarlanma araligimn (yani birbirini izle-
yen birimler arasindaki mesafenin) 7,2 A olmasi gerektigini gostermigtir.

Tarn olarak uzanan polipeptit zinciri. muhtemelen bir diizlemsel tabaka yapisi olu§-
turabilir. Bu yapida her bir zincirde, komsu zincirdeki bir amino asit ile iki hidrojen ba-

l, birbirini i

izleyen amino

asitler vardir.

H

6

II

H

R

H
1

6

/N \

CT

- c \

^N'

C \

t^

^•N x

C

^c x

X N'

^

A

II

■$'

V

^R

H

H

^R

H

H

kalabaliklasma

■ kaJababkl

a^ma

\

^\

J

C

6

H

1

R

6

^C^

"N^

*

C

A

II

1

H

H

R

H

Hayali diizlem-tabaka yapisi
(sterik engellemeden dulayi olusmaz)

Bu yapi, R-gruplan arasinda var olabilecek kalabaliklasma nedeniyle dogal proteinler-
de mevcut degildir. Eger bu yapi olu§abilseydi, tipki tam olarak uzanmis peptit zinci-
rindeki gibi ayni tekrarlanan mesafeye, yani 72 A, sahip olacakti.

Baglann hafifce donmesi yine de; /3-kivnmli tabaka ya da /3-konFigiirasyon ola-
rak adlandinlan bir diizlem-tabaka yapisma donu§iimii saglayabilir (s. 1208 deki §ekil
24.9). Kivnmh tabaka yapisi. kiiciik ve orta biiyiikliikteki R gruplannin van der Waals
itismelerinden kacinmalan ijin yeterli bir bosjuk saglayabilir. Bu yapi, ipek liflerinin
bashca yapisini olu§turur (%48 glisin + %38 serin ve alanin kalintisi). Bu kivnmh ta-
baka yapisi, diizlemsel tabakalara gore biraz daha kisa olan 7,0A'luk bir tekrarlanma
arahgma sahiptir.

Dogal olarak olu§an proteinlerde onemli olan a-sarmal olarak adlandrrilan ikincil
yapidir (s. 1209 §ekil 24.10). Bu yapi, saga burmah sarmaldir ve bir biiktimde 3,6 ami-
no asit kalintisi vardrr. Zincirdeki her amit grubu her iki yonde de hidrojen bagi ile 3
amino asit kalintihk mesafedeki diger amit grubuna baglanir ve R gruplan sarmahn ek-
seninden uzakta uzamrlar. Bu a-sarmalm tekrarlanma araligi 5,4 A'dur.

Bu a-sarmal yapisi bircok proteinde bulunur; bu yapi, kas proteini olan miyosin gi-
bi lifli proteinlerin ve sac, gerilmemis yiin ile tirnak proteini olan a-keratinin polipep-
tit zincirlerinin ba§hca yapisidir.

Sarmal ve kivnmli tabakalar, adi kiiresel proteinin yapisimn yakla§ik yansim olus,-
tururlar. Geriye kalan polipeptit kisimlari kangal veya spiral konformasyonundadir. Bu
tekrarlanmayan yapilar gelisj giizel degildir ve bunlarm aciklanmasi daha da zordur. Kii-
resel proteinler, polipeptit zincirinin birdenbire yon degistirdigi yerde ters dongiiler ve-
ya /3-kivnmlan olarak adlandinlan uzantilara sahiptirler. Bunlar cogu kez
jS-tabakalarmin birbirlerini izleyen iplikleri ile birlesirler ve hemen hemen her zaman
protein ytizeyinde olu§urlar.

Sayfa 1210'daki §ekil 24.11'de, insan karbonik anhidraz enziminin yapisi, X-isin-
lan kristalografik verilere dayamlarak gosterilmektedir. a-Sarmal (morumsu-kirmizi) ve
/?-tabakalanna (sari) ait kisimlar, ters dongiiler ve tekrarlanmayan yapilar (mavi ve be-
yaz) arasina kansirlar.

/3-kivnmli tabaka.

1208

Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

o

■■'-

o

§ekil 24.9 Bir proteinin /J-kmunli tabakasi veya^-konfigiirasyonu. [Telif hakki Irving
Geis'e ait olan §ekil, Voet, J. G. Biochemistry, 2nd ed.; Wiley: New York, 1995; s 150'den
izin alinarak kulkinilmisl ir. ]

24.8 Proteinlerin Ikincil, Ujiinclil ve Dordiinciil Yapilan 1209

§ekil 24.10 Bir polipeptidin a-sarmal yapisinin bir gosterimi. Hidrojen baglan kesikli
^•izgilerle belirtilnii§tir. [Telif hakki Irving Geis'e ait olan sekil, Voet, J. G. Biochemistry,
2nd ed.; Wiley: New York, 1995; s 146'dan izin ahnarak kullanilmistir.]

1210

Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

§ekil 24.1 I insan karbonik anhidraz
enziminin X-isinlun kristalografisi veri-
lerine dayandinlan yapisi. a-Sarmallan
morumsu kirmizi ve /3-kivnnili tabaka-
lar sari renkli olarak gosterilmi$tir.
Dongiiler mavi ve geli§i giizel Kalkalar
beya2 olarak gosterilinistir. Ik; histidin
kalintisimn yan zincirteri (kirmizi, ye§il
ve mavi-ye§il) bir $inko atomu (ae,ik ye-
sU) ile bir diizen icindedir. .Sekildi- acik
olarak gozlenmemesine ragmen, C-ucJa-
n potipeptit zincirlerinin cevrimleri
iijinde sikigip kalmijtir, bu da karbonik
anhidrazi, polipeptit zincirinin bir dii-
gi'nn olu§turdugu dogal proteinlerin cok
az rastlanan bir brnegi haline sokar.
[Goruntii, Erikson. A. E.; Jones, T. A;
Liljas A., Protein Data bank file 1CA2.
pdb'den alinan X -is in Lin kristal yapi-
sindan hazn lanmi.stu . I

Kiiresel proteinlerin amino asit yan zincirlerinin yerlesimi onlarin polarliklarmdan
beklenildigi gibidir.

1. Valin, losin, izolosin, metiyonin ve feniialanin gibi apolar ve hidrofobik yan
zincirli kahntilar hemen hemen daima proteinin ic kisminda bulunurlar ve boylece
sulu cozelti ile temas etmezler. (Bu hidrofobik etkile§imler proteinin ucuncul
yapisindan biiyiik oranda sorumludurlar. Bu, Altboliim 24,8B'de tartis,ilacaktir.)

2. Arginin, lizin, aspartik asit ve glutamik asit gibi + veya - yiiklii polar kalintilara
sahip yan zincirler, genellikle protein yiizeyinde ve sulu cozelti ile etkile§im halin-
dedirler.

3. Serin, treonin, asparagin, glutamin, tirosin ve triptofaninki gibi yiiklii olmayan
polar yan zincirler, genellikle yiizeyde, fakat bazen de ic kisimlarda bulunabilirler.
Bunlar ic kisimda bulunduklannda, diger benzer kalintilara gercek hidrojen bagi ile
baglidirlar. Hidrojen baglannin, bu gruplann polarhklannin notr hale gelmesine yar-
dim ettigi afiktir.

Belirli peptit zincirleri; gelisigiizel halka duzenlenmeleri adi verilen esnek, degis-
ken ve istatiksel olarak tesadiifi bir yapiyi olusturmayi iistlenirler. Ornegin sentetik po-
lilizin, bir gelisigiizel halka olarak bulunur ve normal olarak bir a-sarmal olusturmaz.
pH 7'de lizin kalmtilarmm £-amino guruplan pozitif olarak yiiklenmi§tir ve bunun so-
nucu olarak da aralanndaki itici kuvvetler, bir a-sarmalin hidrojen bagi olu^umunun sag-
layabilecegi kararhhgi yenecek biiyukliiktedir. Oysa pH'I2 de, £-amino guruplan
yiiksiizdur ve polilizin kendiliginden bir a-sarmal olusturur.

Polipeptit zincirindeki prolin ve hidroksi prolin kalintilanmn varhgi diger bir carpi-
ci etkiyi olu§turur. Bu amino asitlerin azot atomlan be§ uyeli halkanm parcalan olduk-
larindan, azota bagli gruplar, a-karbon bagi yeterince donemediginden bir a-sarmal yapisi
olusturamazlar. Peptit zincirinde prolin veya hidroksiprolin varsa, onlarin varhgi bir
dolasikhga ya da biikiime neden olur ve a-sarmal yapisim boler.

24.8 Proteinlerin ikincil, Ufiinciil ve Dordiinciil Yapilan 1211

24.8B Ugunciil Yapi

Proteinin uciincui yapisi onun B§ boyutlu geklidir ve polipeptit zincirinin daha ileri
katlanmalanndan oiu§ur; katlanmalar, a-sarmahn halkalan iizerinde olur. Bu katlan-
malar rastgele meydana gelmezler. Uygun cevresel ko§ullarda ozel yollarla olusurlar.
Bu yol ozel bir proteini karakterize edebilecek ve i§ievi icin onemli olabilecek nitelik-
tedir.

Uciinciil yapiyi kararli kilacak ce§itli kuvvetler vardir, bunlara birincil yapinin di-
sulfiir baglan da dahildir. Bircok protein icin karakteristik olan, katlanmanin seklidir.
Sulu cevreye doniik maksimum sayida polar (hidrofilik) grup ve ieeride de maksimum
sayida apolai (hidrofobik) grup yer alacak §ekilde katlanmalar meydana gelir.

Ctfziinen ktiresel proteinler lifli proteinlere gore daha 90k katlanirlar. Buna ragmen,
lifli proteinlerin de Liciincul yapilan vardir. Ornegin, a-keratinin a-sarmal telleri birlik-
te bir "super sarmal" yapi olusturacak §ekilde sanlmi§lardir. Siiper sarmal, a-sarmahn
her 35 dongiisii icin tarn bir dongii olu§turur. Fakat, uciincui yapi burada sonlanmaz.
Ayni zamanda siiper sarmal yapilar, kendi aralannda 7 telli halat benzeri yapilar olu§-
turacak sekilde burulurlar.

Miyoglobin (§ekil 24.12) ve hemoglobin (Altboium 24.12), (1957 ve 1959'da) tarn
X-i§mlan analizi ba§anyla yapilan ilk proteinlerdir. Bu cah§ma J. C. Kendrew ve Max
Peruiz tarafindan Cambridge Universitesinde, ingiltere'de tam ami anmi stir. (Kendrew ve
Perutz 1962'de Kimya Nobel Odiiliinii almislardir.) Bundan sonra lizozim, riboniikleaz
ve a-kemotripsin gibi diger proteinlerin tarn yapi analizleri de yapildi. Bugun binlerce
proteinin X-ismlan kristal yapi analiz sonuclan, ara§tincilan ile, bilgisayar veri banka-
lannda depolanrmsUr.

Miyoglobin.

§ekil 24.12 Miyoglobinin iii; boyutlu
yapisi. Heme halkalan gri renkte, demir
atomlan kirmizi kiireler ve histidin van
zincirleri (demir ile koordine olan) ma-
vimsi vesil olarak gosterilmistir. (Goriintii
"Phillips S. E. V., Protein Data Bank file
1MBD. pdb'den alinan X-ismlan kristal
yapisindan hazirlanmishr.

1212 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

24. 8C Ddndiinciil Yapi

Cogu protein kararh ve tek bir polipeptit zincirinden daha fazla sayida kovalent ol-
mayan kiimeler halinde diizenlenmis olarak buiunur, Cok sayida alt birimiere sahip
proteinin turn yapisi onun dordiineiil yapisi olarak adlandinltr. Ornegin hemoglobinin
dordiineiil yapisi dort tane alt birimi kapsar.

Karbonik anhidraz

Karbonik anhidraz

asagidaki tepkimeyi kata-
lizliyen bir enzimdir:
H 2 + CO,^H 2 CO v
Boliim 3'iin acilismda kan
pH'sinin ayarlanmasinda
tai'liMlimsrir.

Ribozim denilen belirli
RNA molekiilleri de enzim
olarak davranabilirler.
Ribozimleri bulusjarindan
otiirii Kimya Nobel Odiilii
1989'da Sidney Altman
(Yale Clniversitesi) ve
Thomas R. Cech'e
(Colorado, Boulder)
Universitesi) verilmistir.

24.9 Enzimlere GiRi§

Canh hiicrelerde olu§an tepkimelerin hepsine enzim olarak adlandinlan biyolojik kata-
lizorler etki ederler, Enzimler tepkime hizlannda biiyiik bir artist da beraberinde getirme
yetenegine sahiptirler. Binjok durumda enzimle katalizlenmis tepkimelerinin hizi. kata-
lizlenmemis tepkimelere gore 10''- 1 0'~ kez daha fazladir. Canh organizmalar icin bu
buyiikliikteki hiz artislan, canli hiicrelerde var olan lhmh kosullar altinda bile, tep-
kimelerin uygun hizlarda gerceklesmesine firsat verdikleri icin onemlidir (ornegin yak-
lagrk olarak notr pH'da ve 35"C sicakhkta).

Enzimler, tepkimeye gtrenler (substratlar denir) i^in kaydedeger bir uzgulluk gos-
terirler. Bu ozgtilluk diger kimyasal katalizorlerin gosterdiklerinden cok daha btiytik-
tiir. Ornegin, proteinlerin enzimatik sentezinde (ribozomlar iizerinden yiiriiyen
tepkimelerle) 1000 amino asit kahntisindan cok daha fazlasim iceren polipeptitlerin sen-
tezi enzimlerce hatasiz olarak gerceklestirilir. a ve /3-glikozidik baglann ayirt edilme-
sinde enzimlerin rolii Emil Fischer tarafindan 1894'te kesfedilmis ve bu da onun,
enzimlerin ozgullugti icjn anahlar ve kilit varsayimini onermesine yol agmisnr, Bu
varsayima gore, bir enzimin (kilit) ve onun substratinin (anahtar) ozgiillugii onlann bir-
birlerini tamamlayici geometrik sekillerinden kaynaklanir.

Enzim ve substrati, bir enzitii-substrat kompleksi olusturmak iizere birlesirler, Bu
kompleksin olusumu icin enzimde. enzimin substrata daha etkili bir §ekilde baglanabil-
mesini saglayan konformasyonel degisimlerin olmasi gerekir. Buna induklenmis uyum
denir. Substratin enzime baglanmasi cogunlukla substratin baglanmn daha gergin olma-
sina neden olur, bundan dolayi da bu baglar daha kolay kinhrlar. Tepkimenin iiriinleri
genelde substrattan farkh sekillere sahiptir ve bu farkh sekiller veya diger bir molekii-
liin girdigi bazi durumlarda. bu kompleksin parcalanmasina yol agarlar. Enzim boyle-
ce substratin baska bir molekiiliinii de kabul edebilir ve biilihi bu islemler tekrarlanir.

Enzim + substat «=

enzim-substrat
kompleksi

enzim + urun

Hemen hemen butiin enzimler proteindir. Substrat prate ine baglanir ve tepkime et-
kin taraf adi verilen yerde gerceklesir. Substrati etkin tarafa yonlendiren kovalent olma-
yan kuwetler, proteinlerin kendilerinin konformasyonlanndan sorumlu olan kuvvetlerle
aymdir: van der Waals kuvvetleri. elektrostatik kuwetler, hidrojen baglari ve hidrofo-
bik etkilesimler. Bu etkin tarafta yer alan amino asitler ozel olarak substratla iliskiye gi-
recek sekilde siralanmi§trr.

Enzimlerle katalizlenen tepkimeler stereozgiidur ve tepkimelerin ozgiillugii enzim
ile substratin baglams sekillerinden kaynaklanir. Ornegin bir a-glikosidaz sadece bir gli-
kozitin a sekline baglanir, /3-sekline baglanmaz. §ekerleri metabolize eden enzimler yal-
nizca D-sekerlerini baglarlar; bircok proteini sentezleyen enzimler de sadece L-amino
asitlerini baglarlar; vb.

Enzimler tarn olarak stereozgii olmalanna ragmen cogu zaman geometrik ozgulliik-
leri ile oldukca farkhliklar gosterirler. Geometrik ozgiilluk demekle, substratin kimya-

24.10 Lisozim: Bir Enzimin Etkinie Sekli 1213

sal gruplannm ozde§likleriyle iliskdli ozgulltigii kastetmis, oluruz, Bazi enzimler sadece
bir bile§igi substratlan olarak kabul ederler. Bazilan ise geni§ bir alandaki benzer bile-
gikleri kabul edebilhier. Ornegin karboksipeptidaz A. biitiin polipeptitlerden C-ucu pep-
titini hidroliz edebilir, ancak sondan bir onceki kalinti arginin, lizin veya prolin olmamali.
ve sonra gelen kalinti prolin olmamalidir. Kimotripsin, peptit baglannin hidrolizini ka-
talizleyen bir sindirim enzimidir ve esterlerin hidrolizini de katalizler. Bu hidrolizin me-
kanlzmasi Altboliim 24.1 l'de ele alinacaktir.

II

NH — R'

Peptit

O

+ H,0

+ H,0

kimotripsin

kimoiripain

X.
o

o

+ H 3 N— R'

+ HO — R'

O — R'

OH

Ester

Bir enzimin etkinligini olumsuz yonde etkileyen bir bilesige inhibitor denir. Etkin
taraf icin dogrudan substrat ile yarisan bir bile§ik bir rakip inhibitor olarak bilinir.
Altboliim 20.1 l'de de ogrendigimiz gibi siilfanilamit. /j-amino benzoik asiti folik asite
ceviren bakteri enziminin rakip inhibitortidiir.

Bazi enzimler bir yardimci etkenin (kofaktor) varligina ihtiyac duyarlar. Bu yar-
dimci etken bir metal iyonu olabilir. insan karbonik anhidrazin cinko atomu gibi (bkz.
Boliim 3 giris,i ve §ekil 24.1 1 ). Bazi diger enzimler koenzim {yardimci enzim) denilen
NAD (Altboliim 14.10) gibi bir organik molekiiliin varhgim gerektirebilirler. Koenzim-
lerenzimatik tepkimelerde kimyasal olarak degi§irler. NAD + , NADH'ye donii§iir. Ba-
zi enzimlerde yardimci etken enzime kalici olarak baglamr. Buna da prosletik (bir
bilesige eklenen degtgik liirden) grop denir.

Suda cflziinen vitaminlerin cogu koenzimlerin onciisiidiir. Ornegin, niasin (nikoto-
nik asit) NAD* r nm onciisiidiir. Pantotenik asit ise koenzim A'mn onciisiidiir.

O

OH

Pantotenik asit

sy

N

Koenzimler, bazi enzimler
icin "organik kimya ma-
kineleri" olduklarmdan
bazilanyla daha onceki
boliimlerde tanisnustik.
Ornegin "Koenzim
NADH'nin iki durumu"
(Boliim 12, gins), "Pridok-
sal Fosfatin Kimyasi"
(Altboliim 16.8) ve "Tiya-
ni i ii i n kim\ asT'na
(Altboliim 18.11) bakiniz.

Niasin

24.10 LisoziM: Bir Enzjmin Etkime §eklj

Lisozim 129 amino asit kalmtisindan olusur (§ekil 24.13). 5 ve 15, 24 ve 34, 88 ve 96
kalintilari arasmdaki zincirin iic kisa parcasi bir a-sarmal yapiya sahiptir; 41 ve 45, 50
ve 54 arasmdaki kahntilar kivnmli tabakalar olu§tururlar; kalinti 46 ve 49'da ise sac
tokasi seklinde bir dongii meydana gelir. Lisozimin geriye kalan polipeptit kisimlan da
halka ve spiral sekiller olustururlar.

Lisozimin bulunu§u ilginc bir hikayedir.

Alexander Fleming, 1922'de bir gun, soguk alginligindan aci cekiyordu. Bu, Londra
igin ah§ilmami:j bir durum degildi ama Fleming cok siradi§i bir adamdi ve soguk al-
gudigini kendine ozgii bir sekilde bir avantaj halirie donusturdii. Burun salgismi bir

Lisozimin kurdele diyag-
rami

1214

Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

§ekil 24.13 Tavuk yu-
murtasi beyazindan elde
edilen Lisozimin birincil
yapisi. Substrat-bagli cep-
lerde dizili olan amino
asitler mavi renkte goste-
rilmistir. [Voet, D.; Voet,
J. G. Biochemistry, 2nd
ed.; Wiley: New York,
1995; s 382'den alinmi§tir.]

Asp fcn Tyr Ar S Gly Tyr jer Uu

Cys 30

Ala Thr lle

lie Gly

bakteri kultiirii iizerine akitti ve daha soma ne olacagmi incelemek i^in kabi bir tara-
fa koydu. Bir sure soma bakterilere yakin olan siimugiin cozunmekten ote ba§ka bir
sey oldugunu ke§fettiginde heyacanlandi. Bir sure icin, evrensel bir antibiyotik bul-
ma ihtirasini gercekle§tirdigini dii^iindU. SLimugiin antibakteriyel davrani§tnt, hizh bir
sekilde bir enzimin varligina bagladt; bakteri hiicrelerini par^alama, veya cozme ye-
teneginden dolayi bu maddeye lisozim adini verdi. Lisozim daha sonra bircjok doku-
da ve insan viicudunun salgilarinda, bitkiferde ve yumurtanin beyazmda 50k olarak
bulundu. Fleming, ne yazik ki, bu maddenin zararh bakterilerin foguna kar§i etkin
olmadigini buldu. Benzer yeni bir deneyin gercekten etkin bir antibiyotik olan peni-
silini afiklamasina kadar 7 yd beklemek zorunda kaldt.

Yillar sonra Oxford Universitesinden Profesor David C, Phillips X-i§inlanm kulla-
narak lisoziinin tic boyutlu yapisini buldu*

Phillips'in, lisozim uzerindeki X-isini kirmimi calismalan ozellikle, bu enzimin subst-
ratt iizerinde nasil etki ettigi hakkinda onemli bilgiler verdiginden ilgi cekicidir. Liso-
zimin substrati, bakteri hiicre duvannin bir kismim olusturan amino sekerlerin bir
polisakkaritidir. Hiicre duvan polisakkariti gibi ayni genel yapiya sahip bir oligosakka-
rit §ekil 24.14'te goriilmektedir.

Phillips ve cahsma arkada§lan, (yalnizca /V-asetilglikozaminden olusan) oligosakka-
ritieri kullanarak lisozomlann cok yavas etki ettigi tepkimeleri gozlediler ve substrain
nasil enzimin aktif tarafina uydugunu kesfettiler. Bu taraf lisozimin yapismda derin bir

* David C. Phillips, The Three-Dimensional Structure of an Enzyme Molecule, Copyright © 1966 by Scien-
tific American, Inc. 'den aktaiilmisnr (biitiin haklari saklidir.)

24.11 Serin Proteazlar 1215

R, = — CHjOH Ra = — NHCCH, R, = — CHCOH

CH 3

§ekil 24. 1 4 Bir heksasakkarit, lisozimin etkiledigi hiicre duvan polisakkaridiyle ayni
genel yapiya sahiptir. tki degi$ik amino §ekeri vardir: Halka A, C ve E Af-asetilglikozamin
adi verilen bir monosakkaritttn tiiretilir. B, D ve F halkalari ise N-asetilmuramik asit de-
nilen bir monosakkaritten tiiretilir. Lisozim, bu oligosakkarit iizerine etkidiginde hidroliz
meydana gelir ve biimin sonucn D ile E halkalari arasindaki glikozidik bag kinlir.

yanktir (§ekil 24.15a, s.1216). Oligosakkarit hidrojen baglanyla bu yankta tutulur ve
enzim substrata baglandigmda iki onemli degi§iklik gerceklesjr. Enzimdeki yank hafif-
ce kapanir ve oligosakkaritin D halkasi. kararli sandalye yapisimn disina cikarak "diiz-
lemsellesir". Bu diizlemlesme D halkasimn 1, 2, 5 ve 6'daki atomlanmn ayni dtizlemde
olmasina yol acar. Bu D halkasimn seklinin bozulmasi, onunla E halkasi arasindaki gli-
kozidik bagi hidrolize kar§i daha duyarli hale getirir.*

Glikozidik baglann hidrolizi muhtemelen §ekil 24. 15/j'de gosterildigi gibi meyda-
na gelir. Glutamik asitin (kalinti numarasi 35) karboksil gurubu. O ve E halkalari ara-
sindaki oksijene bir proton verir. Bu protonlanma, glikozidik bagda bir kinlmaya ve D
halkasimn CI "inde bir karbokatyonun olusmasina yol agar. Bu karbokatyon, yakinlar-
da bulunan aspartik asitin (kalinti numarasi 52) negatif ytiklii karboksil gurubu tarafin-
dan kararli kilimr. Bir su molekiilii iceri girer ve karbokatyona bir OH iyonu ve
glutamik asitten aynlamn yerine proton saglar. Lisozimin bir X-isim kristal yapisi §e-
kil 24.15c* de gosterilmektedir, Glutamik asit (35) ve aspartik asit (52) top ve cubuk sek-
linde gosterilmistir.

Polisakkarit, bakteri hiicre duvarinin bir parcasi oldugunda lisozim, muhtemelen hiic-
re duvanna hidrojen baglanyla baglamr. Hidroliz meydana geldikten sonra lisozim ay-
nlir ve arkasinda delik hiicre duvarli bir bakteri birakir,

24.1 I Serin Proteazlar

Kimotripsin, tripsin ve elastin; pankreasin. peptit baglannin hidrolizini katalizlemek icin
ince bagu'saga salgiladigi sindirim enzimleridir. Bu enzimier serin proteazlar olarak
adlandinlirlar, ciinkii onlann proteolitik etkinliklerinin (genelde hepsinde var olan) me-
kanizmasi. enzimatik etkinlik icin gerekli olan serin kalmtisi icerir. Enzimlerin nasil ca-
h§tiklanni gosteren diger bir ornek olarak kimotripsinin L§Ieyi| mekanizmasim
inceleyecegiz.

Kimotripsin; kimotripsinojen adi verilen ve 245 amino asit kalmtisindan olusan bir
oncti molekiil tarafindan olu§turulur. Kimotripsinojenin iki dipeplit biriminin ayrilmasi
kimotripsini meydana getirir. Kimotripsin 57 konumundaki histidin, 102 konumundaki

Bir serin proteaz

* R. H. Lemieux ve G. Huber, Kanada'nin Ulusal Arastirma Kanseyi'nde iken, bir aldoheksoz. karbokatyona
doniistiigunde karbokatyon halkasimn yalmzca diizlemsel konformasyonda olacagimn varsayilacagim gostermis-
lerdir.

1216 Btiliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Substrat

molekulii rP^

R' O

t

o
o

oo

R C

Or-

«*

i .

""O^o ■«

Or-

m

Su

molekulii

OKarbon

Oksijen

Hidrojen

R =— CH 2 OH
©R' = — NHCOCH3
OR" = — CHC0 2 H

Lisozim, ana zincir

O

Glu35

R O

Lisozim,
ana zincir

§ekil 24.1 5 Bu dzim lisozim-substrat kompleksinin iskeletini gostermektedir. Bu substrat
(bu gizimde bir heksasakkarit) lisozim yapisindaki bir yariga girer ve orada hidrojen bagla-
riyla tutunur. Lisozim oligosaksariti bagladiginda, yapisindaki yank hafifce kapanir. ("At-
las of Protein Sequence and Structure 1969; Dayhoff, M. O.. Ed., National Biomedical Research
Foundation: Washington, DC, 1969" dan izin alinarak uy.ir Inniinstir. Bu cizim, Irving Ge-
ts tarafindan. Scientific American' 'da, Kasim 1996"da aeiklanan moiekiilun perspektif tablo-
su teinel alinarak yapilmistir, Bu tablo, D. C. Phillips ve meslektaslan tarafindan, X-isini
kristalografi sonuclan temel alinarak, Londra Royal Enstitusiinde olusturulan gercek bir mo-
delden yapdnusti.) {b), Lisozimin etkisi icjn olasi bir mekanizma. Bu cjzim («) kisminin bii-
yutulmus bir boliimiinii gostermekte ve substratin D ve E halkalan arasmdaki asetal baginin
hidrolizinin nasil meydana gelebilecegini aciklamaktadir. Glutamik asit (kalinti 35] araya gi-
ren oksijen atomuna bir proton verir. Bu, aspartik asitin (kalinti 52) karboksilat iyonu tara-
findan kararh kilinan bir karbokatyonun oiusumuna vol acar. Bir su molekiilii, karbokatyona
bir OH~ ve glutamik asite bir H* saglar. {The Three-Dimensional Structures of an Enzym Mo-
lecule, David C. Phillips, Copyright © 1966 by Scientific, Inc.'den izin alinarak uyarlanmi§-
tir. Biitiin haklari saklidir.) (c) Aspartik asiti, 35, (sol) ve glutamik asiti, 52 (sag) top ve gubuk
modeliylc gosteren lisozimin bir kurdela diyagrami. (Bu goruntii ve Altboliim 24.10'un ba-
sindaki goruntii, Lim, K.; Nadarajah, A.; Forsythe, E. L.; Pusey, M. L. tarafindan bir X-isi-
ni kristal yapisindan yaratilmistir. Protein Data Bank file lAZF.pdb.)

24. 1 1 Serin Proteazlar 1217

aspartik asit ve 195 konumundaki serini bir araya getirecek sekilde katlanir. Bu kalin-
tilar. birlikte, etkin tarafin katalitik iiclusu denilen kismi olusttirurlar (Sekil 24.16). Ya-
kin etkin taraf. oncelikle Phe. Tyr ve Trp yan zincirlerini banndiran bir yariga benzeyen
cep seklindeki htdrofobik baglanma tarafidir.

Kimotiropsin, protein substratini bagladiktan soma, 195 konumundaki serin kahntisi
peptit baginin acil karbonuna atak yapmak icin en uygun haie gelir (sayfa 1218'deki §e-
kil 24.17). Serin kalintisi, 57 konumunda bulunan histidin kalmtisinin imidazol azotuna
bir protonunu aktararak cok daha niikleofilik olur. 01u§an imidazolyum iyonu, 102 ko-
numundaki aspartik asit kalmtismin karboksilat iyonunun polarlama etkisiyle kararli ki-
limr. (Notron kirinim calismalan, hidrojen atomlannin konumlannin, karboksilat iyonunun
bastan sona karboksilat iyonu olarak kaldigim. gercekte. imidazoldan bir proton almadi-
gini dogrulayacak sekilde oldugunu gostermektedir.) Serin tarafindan yapilan niikleofilik
atak, bir diizgiin dortytizlii ilzerinden, acillenmi§ bir serinin olusmasina neden olur. Ki-
nlmis polipeptit zinctrinin bu yeni N-ucu aynlrr ve yerine bir su molekiilii gecer.

Kimotiropsinin etkin tarafimn yeniden etkin hale getirilmesi sayfa 1219'daki §ekil
24. 18'de gosterilmektedir. Bu siirecte, su birniikleofil olarak davramr ve. §ekil 24. 17'de-
kilere benzer bir dizi basamak ilzerinden serin-acil bagim hidroliz eder. Enzim, §imdi
biitiin islemleri yeniden tekrarlamak kin hazirdir.

fhmal etmek zorunda kalacagimiz bu mekanizma ile ilgili cok saytda kanit vardir.
Fakat, bu kamtlardan cok azt soz etmeye degecek niteliktedir. Serin proteazi tersinmez
olarak engelleyen diizopropilfosfofloridat (DIPF) gibi bilesjkler vardtr, Onlann bunu
yalnizca Ser 195 ile tepkimeye girerek yapliklan gosterilmistir.

CH(CH,),

O
I
Scrl95i"CH 2 OH + F— P=0 -

O

CH(CH 3 ),
O

Ser 195^-CH n ^O— P=0

I
O

CH(CH,),

Diizopropilfosfo-
floridat (DIPF)

CH(CH,),

DIP-Enzim

§ekil 24.16 Bu serin proteazin
(tripsin I katalifik uclusu, aspar-
tik asil 52 (san-yesil), histidin
102 (mar) ve serin 195 (kirmm)
icin tnp-ciihnk modelleri kullani-
larak dikkat cekici hale getiril-
miftir. Etkin tarafta bagli
bulunan bir fosfonat inhibitbrii
tiip formatmda gosterilmistir.
(Bu ve Altbolum 24.11'in ba§in-
daki gbriintii Betrand, J. A.;
Oleksyszn, J.; Kam, C.-M.; Bo-
duszek, B.'nin X-igim kristal ya-
pisindan (Protein Data Bank file
IMAX.pdb) oluglurulmustur.

1218 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

§ekil 24.17 Khnotripsinin
katalitik ikliisu. kimotripsinin
serin kalintisimn (195) acillene-
rek bir peptit bagimn kinlmasi-
na sebep olur. Yakin etkin
taraf, proteinin polar olmayan
yan zincirlerini banndiran bir
hidrofobik baglanma tarafidir.

Hidropobik cep
] baglanma tarafi

Diizgiin doryiizlii
ara iiriin

Acillenmis

serin

kalintisi

24.11 Serin Proteazlar 1219

§ekil 24. 1 8 Kimotropsinin etkin
tarafinin yeniden etkin hale getiril-
mesi. Su, a^il-serin baginin hidro-
lizine vol near.

Acilloniuis

serin

kahntisi

Diizgiin dortyiizlu
ara iiriiri

Yenilenmis etkin
taraf

Karboksilik asit

uriimi

It

imyasi

Bazi Katalitik Antikorlar

Ar

Bir Diels-Alderaz katali-
tik antikoruyla baglanan,
sikluheksadien ve inale-
imitin Diels-Alder iirunu-
ne ili§kin bir hapten. (Bu
ve Boliiin 24'iin giri§ res-
niiiule verilen goriintii,
Romesburg, F. E.; Spil-
ler, B.: Schultz, P. G.;
Stevens, R. C.'nin X-isim
kristal yapisindan (Prote-
in Data Bank file 1A4K.
pdb) olusturulmustur.)

L ntikorlar, bagisjklik sisteminin kimyasal savasctlandir. Her antikor. istilaci bir
kimyasal tiire (ornegin, bir virus veya bir cieek tozu taneceginin yiizeyindeki mole-
kiillere} kar§i koymak igin ozel olarak iiretilmi^ bir proteindir. Antikorlann amaci, bu
yabanci maddelere baglanmak ve onlann organizmadan uzaklasjnasma yol acmakur.
Her bir antikorun hedet'iyle (antijen) baglanmasi genellikle oldukca ozgiidiir.

Katalitik antikorlann iiretilmesinin bir yolu, bir tepkimedeki gecis, halini andiran
bir kimyasal tiire kar§i bir bagisik (immiin) cevabi harekete gecirmektir, Bu fikre go-
re, eger bir antikor, gecis haline benzer yaptya sahip kararli bir molekiile baglana-
cak §ekilde yaralihrsa. bu gecis, hali uzerinden tepkimeye girebilecek diger molekUller.
genel olarak, aniikorla baglanmamn bir sonucu olarak daha hizh tepkimeye ginneli-
dirler. (Reaktantlann birlesmesinin kolaylastmlmasi ve gecis, bali yapisimn oiufu-
munun yeglenmesiyle, antikor bir enzime benzer yolla etki eder.) C^ok giizel olan bu
tarzda, tam olarak bu strateji bazi Diels-Alder tepkimeleri, Claisen cevrilmeleri ve
ester hidrolizleri icin katalitik antikorlar iiretmek amaciyla kullandmaktadir. Kimya-
cilar bu tepkimeler icin olan gecis, hallerine benzeyen kararli molekUller sentezlemi§-
ler, bu molekiillere ("hapten"ler denir) karsi olan antikorlann iiretilmesine izin
vermisjer ve daha sonra olusan bu antikorlan izole etmiflerdir. Bu §ekilde iiretilen
antikorlar, gercek substrat molekiilleri saglandigmda katalizorler olarak davranmak-
tadirlar.

Asagida. bir Claissen gevrilmesi, bir karbonatin hidrolizi ve bir Diels-Alder iep-
kimesi icin katalitik antikorlan ortaya cikarmak amaciyla gecis. hali benzerleri olarak
kullamlan haptenlerin omekleri verilmistir. Her bir haptenden olusjurulan antikorla
katalizlenen tepkime asagtda gosterildigi gibidir.

Claisen Cevrilmesi
"0,C

Hapten

OR

O CO,

OH

0,C

CO,

-O.C

OH

1220

Karbonat Hidrolizi

0,N

Hapten 2 N

O

,/ C \,

\ /

O OCH,

+ HO-

0,N

O^ ,OH
Gecis Hal

0^ ^OH

: N- -O OCH, ►0 J N

\ /

\ /)— O- -fCO,+ CH,OH

Diels-Atder Tepkimesi

Hapten Ee

XH,

C— N

CH,
N./<CH0,COOH

T

o

NH

O— CH,

Dien

COOH

■ N.

,CH,

CH,

O

Dienofil

*a

|_RO,CNH

H CONCCH/K

O

II ,
,C— N,

Ge<;i§ halt
,CH,

ISk /O— CH,

o

Ekso in mi

COOH

Enzimoloji ve immiinolojinin bu biflegmesinin kimyasal sonucu. henuz kimya ve
biyoiojinin ara yiizeyindeki heyacan verici bit" ara§tirma alamdir.

1221

1222

Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

DIPF'nin etkinlik giderici etkisinin farkedilmesi. DIPF ve iliskili bile§iklerin giiclii si-
nir zehirleri olduklanmn kesfedilmesinin bir sonucu olarak ortaya ^ikti. (Bu maddeler
50k kuijuk damlaciklar halinde dagilan sivilar olmasma, gaz olmamasina ragmen askeri
amach "sinir gazlan" olarak kullamhrlar.) Diizopropilt'osfofloridat, asetilkolinesterazi
(Altbolum 20.4), kimotiropsin ile yaptigi gibi ayni yolla tepkimeye girerek etkin olma-
yan hale getirir. Asetilkolinesteraz, bir serin proteazindan 90k bir serin esterazidir.

24.12 HEMOGLOBIN: BlR KONjUGE PROTEJN

Konjuge proteinler denilen bazi proteinler yapilannin bir kismi olarak protein olma-
yan ve prostetik grup adi verilen bir gmp icerirler, Oksijen-ta§iyici protein olan he-
moglobin buna bir ornektir, Hemoglobinin dort polipeptit zincirinin her biri hem denilen
bir prostetik gruba (Sekil 24.19) baghdir. Hemoglobinin bu dort polipeptit zinciri, he-
moglobine, kabaca bir kuresel sekil (§ekil 24.20) verecek §ekilde kivnlirlar. Bundan
ba§ka. her bir hem grubu, amino asit kahntilanmn hidrofobik yan zincirieriyle sanli olan
porfLrin yapisinin hidrofobik vinil gruplan ile birlikte bir yank icerisinde uzantrlar. He-
min iki propanoat yan zinciri, lizin ve amino kalintilarinin pozitif yiiklii amino grupla-
rimn yakimnda yer alrr.

Hem grubunu demiri 2+ (ferroz) yiikseltgenme basamagindadir ve polipeptit zinci-
rinin histidininin imidazol grubiinun bir azotuyla bir koordinat bagi olusturur. Bu da.
as.agidaki gibi oksijenle birlesmesi icin ferroz iyonunun bir degerligini serbest birakir.

O,

N I N

N (imidazol)
Oksijenlenmis hemoglobinin
bir kismi

Hem grubunun ferroz iyonunun oksijen ile birle§me gercegi. ozellikle dikkat 9ekici
degildir; bir cok benzer bilesik de ayni seyi yapar. Hemoglobin ile ilgili dikkat cekici
olan sey. hern, oksijenle birle§tiginde ferroz iyonunun, ferrik haline kolayca yiikseltge-
necek hale gelmemesidir. Ornegin, su igerisindc model hem biles,ikleriyle yapilan gal 1^-
malar gostermistir ki. bu bilesikler oksijenle htzla birlesmekte fakat, ayni zamanda

§ekil 24. 1 9 Hemoglobinin prostetik
grubu olan hemin yapisi. Hem, klorofilinki
(Sekil 22.1 1 ile benzer bir yapiya saliiptir,
liinkii her ikisi de heterosiklik bir halka
olan porfirinden tiiretilir. Hemin demiri,
ferroz (2+) yiikseltgenme basamagindadir.

CH„

H

V

QH,

\

II /-

HOCCH,CH,

J

H

/ —
CH,

CH,

COH

II
O

CH=CH,
,H

„/ i

N

^N— Fe— N
' : S

N

.CH,

CH=CH S

H

CH B

Anahtar Terimler ve Kavramlar 1223

§ekil 24.20 Hemoglobin. Hemoglobinin iki a
alt birinii mavi ve yegil renklerle gosterilmekte-
dir. iki /3 alt birinii ise sari ve mavi-yesH renkte
gosterilmistir.

demirin Fe : ''dan Fe^'ya hizh bir yiikseltgenmesi de gerceklesmektedir. Ayni bilesik-
ler bir polistiren recinenin hidrofobik ortamina konulduklarinda ise demir kolayca ok-
sijenlenmekte ve oksijen kaybetmekte, bu da demirin yiikseltgenme basamagmda bir
degi^ikiik olmamasma neden olmaktadir. Bu bakimdan, hemoglobinin X-ismi cahsma-
lan ile, polipeptit zincirlerin her bir hem grubuna benzer bir hidrofobik cevre sagladi-
gmm aciklanmasi ozellikfe ilgi cekicidir.

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Birincil yapi

ikincil yapi, a sarmal, jB-kivnmli

tabaka, gelisi giizel halka
tkuncul yapi
Kuaterner yapi
Difsiilfiir baglantisi
Dipolar iyonlar, iki/ iyonlar
izoelektrik nokta lp/)
Henderson-Hasselbach esitligi
Peptit bagi. peptit baglantisi
Amino a sit kalintisi
Enzim

Asimetrik (enantiyosecimli) sentez
Poliepeptit
Protein

Ik' kalinti analizi
Kismi hidroliz
Koruma guruplan
Substrat
Kilit-ve-anahtar veya induklenmis uyum

varsaynm
inhibitor
Prostetik grup
Koenzim
Etkin taraf
Konjuge proteinler

Altboliimler 24.1, 24.5, ve 24.6
Altboliimler 24.1 ve 24.8A

Altboliimler 24.1 ve 24.8B
Altboliimler 24.1 ve 24.8C
Altboliim 24.2A
Altboliim 24.2C
Altboliim 24.2C
Altboliim 24.2C
Altboliim 24.4
Altboliim 24.4
Altboliimler 24.3D ve 24.9
Altboliimler 5.9B ve 24.9
Altboliim 24.4
Altboliim 24.4
Altboliim 24.SA
Altboliim 24.5B
Altboliim 24.7A
Altboliim 24.9
Altboliim 24.9

Altboliim 24.9
Altboliim 24.9
Altboliim 24.9
Altboliim 24.9
Altboliim 24.12

1224 Boltim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

Ek PROBLEMLER 24.16 (a) Qzelge 24.1'deki hangi amino asit birden daba fazla stereomerkeze sahiptir?

(b) a-Karbonunda L konfigiirasyona sahip olan bu amino asitlerin her birinin
izomerleri icin Fischer izdiisiimlerini yaziniz. (c) Her bir durumda hangi izo-
mer cesidini cizmis. oldunuz?

24.17 (a) (^izelge 24.1'deki hangi amino asit, laktik asit vermek tizere nitroz asit
(NaN0 2 veHCl'nin bir cozeltisi) ile tepkimeye girebilir? (b) Qizelge 24.1'de-
ki amino asitlerin tiimil nitroz asit ile tepkimeye girdiginde, ikisi haric, azot
agiga cikanrlar; bu ikisi hangisidir? (c) Tirosin ile a§in bromlu suyu
etkile^tirdiginizde hangi iiriinii elde etmeyi beklersiniz? (d) Fenil alaninin
hidrojen kloriir varhginda etanolle tepkimesinden olusjnasim beklediginiz iiriin
nedir? (e) Alaninin sulu baz icerisindeki benzoil kloriir ile tepkimesinden
hangi iiriinii beklersiniz?

24.18 (a) A§agida verilen tepkime sirasini temel alarak, Emil Fischer, (-)-serin ve
L-(+)-alaninin ayni konfigiirasyona sahip olduklanni gosterebildi. A-C ara
tiriinleri icin Fischer izdu^Limlerini yaziniz.

HCI PC1 5 „ (1) H,CT, H,0, rsi

(-)-Serine CHQH > A (QHtoONQO ► B (C^Cl.NO,) ( , ..

C (C,H h ClN0 2 ) ^ Hj0 i L-( + )-alamn

(b) L-(-)-Sisteinin konfigiirasyonu L-(-) serininkiyle a§agidaki tepkimeler
iizerinden ilfskilendirilebilir. D ve E'nin Fischer izdii§iimlerini yaziniz.

OH" NaSH

B [(a) §tkkmdan] ► D (C 4 H„C1N0 2 ) ►

(I) H^O'.t^O.isi
E (C,H,N0 2 S) -^-^z — ► L-(+)-sistein

(c) L-(-)-Asparaginin konfigiirasyonu L-(-)-serininkiyle a§agidaki yolla
iliskilendirilebilir. F'nin yapisi nedir?

L-(-)-Asparagin ™°"~ ► F (C 3 H 7 N 2 2 >

Hofmann
cevrilmesi

C[(a) §ikkindan] ~

NH.

24.19 <a) DL-Glutamik asit. dietil asetamidomalonattan a§agidaki yolla
sentezlenmektedir. icerilen tepkimeleri gosteriniz.

O

NaOCH, .
CH,CNHCH(C0 2 C : ,H ; ) 3 + CH,=CH— C=N c H OH *

Dietil asetiimido- (%95verim)

malonal

der. HCI

C(C„H,.NA) ~~ ~~ ~ * DL-glutamik asit

12 IS 2 5' gen sogmucu
altinda
kaynatma 6 saat
( %66 verim )

' Yildizla i§aretlennii§ problemler "eozulmesi daha zor oian problemler"di

Ek Problemler 1225

(b) Bilesik G a^agidaki verilen yol iizerinden, DL-ornitin amino asidini hazirla-
tnak i^in de kullanilmaktadir. Burada icerilen tepkimeleri gosteriniz.

H,.Ni der.HCI

G (C^HiijN.O,) .,,„ „,,,„ . ► H (C 1(1 H l( ,N,0 4 . birS-laktam) — ►

" - 6K C. 1000 psi - gen sogutucu

(%90 verim) altinda kaynatma

4saat
(&97 verim)

DL-ornitin hidrokloriir (C 5 H| 3 C1N 2 2 )

(L-Ornitin, dogal olarak meydana gelen bir amino asittir. fakat proteinler
icerisinde olusmaz. L-Ornitin metabolik biryolla, L-arginin icin bironcti olarak
is. gbriir.)

24.20 Bradikinin, kan plazma globulinleri tarafindan es,ek ansi sokmasma bir cevap
olarak salman bir nonapeptitdir. Cok etkili agn verici bir maddedir. Molekill
formiilu Arg 2 , Gly, Phe 2 . Pro-,. Ser'dir. 2.4-Dinitroflorobenzen ve
karboksipeptidazin kullanimi her iki uc kalintisinin da arginin oldugunu
gostermi§tir. Bradikinin kismi asit hidrolizi asagidaki di- ve tripeptitleri verir:

Phe-Ser + Pro-GlyPhe + Pro-Pro + Ser-Pro-Phe + Phe-Arg + Arg-Pro
Bradikinin amino asit sirasi nasddir?

24.21 Bir heptapeptitin tarn hidrolizi onun asagidaki moleklil formiiliine sahip
oldugunu gostermisiir,

Ala,, Glu, Leu. Lys, Phe, Val

Asagidaki verilerden yararlanarak bu heptapeptitin amino asit srrasrm cikanniz,

1. Bu heptapeptitin 2,4-dinitroflorobenzen ile etkilestirilmesinin ardindan tam
olmayan hidrolizi, diger iiriinler yaninda. a-amino grubundan etiketli
valin, e-amino grubundan etiketli lizin, ve bir dipeptit. DNP — Val • Leu
(DNP = 2,4-dinitrofenil) verir.

2. Bu heptapeptitin karboksipeptidaz ile hidrolizi basjarda yiiksek derisimde
alanin verir, bunu glutamik asitin derisiminde bir arti§ izler.

3. Heptapeptitin kismi enzimatik hidrolizi bir dipeptit (A) ve bir tripeptit (B)
verir.

a. A'nin 2,4-dinitroflorobenzen ile etkile§tirilmesinin ardindan hidrolizi
DNP-etiketli losin ve yalnizca £-amino grubu etiketli lizin verir.

b. B'nin tam hidrolizi fenilalanin, glutamik asit ve alanin verir. B'nin
karboksipeptidaz ile tepkimeye girmesine izin verildiginde cozeltide
baslangic derisjmi 50k yiiksek olan glutamik asit gozlenir. B'nin 2,4-
dinitroflorobenzen ile etkilegtirilmesi ve ardindan hidrolizi ise etiketli
fenilalanin verir.

24.22 Sentetik poliglulamik asit. pH 2-3 olan cozeltide bir a-sarmal yapismda
bulunur. Boyle bir cozeltinin pH'si baz ilavesiyle kademe kademe
artinldigtnda, pH 5'te, optik cevirmede carpici bir degisiklik meydana gelir.
Bu degigim, a-sarrnalin acilmasi ve geligiguzel bir halka olusumuyla birlikte
olur. Poliglutamik asitin yapisal ozelligi nedir, nasil bir kimyasal degisme
olmustur, bu doniisumii aciklamak i9in ne onerebilirsiniz?

1226 Boliim 24 / Amino Asitler ve Proteinler

24.23 Bir peptit baglantismdaki (bkz. Altbbliim 24.8A) karbon-azot bagi etrafindaki
donmenin kisitianmasi ile ilgili kamtlarin bir kismi, basit amitler if in yapilan
'H NMR cah§malanndan elde edilir. Ornegin. oda sicakligmda ve 60 MHz'de
cali§an bir cihazla almdiginda, M/V-dimetilformamitin. (CH 3 ) 2 NCHO, 'H
NMR spektrumunda S 2.80'de bir ikili (3H). S 2,95'te bir ikili (3H) ve 8 8,05 'te
coklu pik (1H) goriilmektedir. Spektrum daha dii§uk manyetik alan giiciinde
(ornegin 30 MHz'de cali§an bir cihazla) almdiginda, ikililer arasinda, bir iki-
liyi daha kiictik olan digerinden ayiracak kadar bir farkla (Hz cinsinden) kay-
ma oldugu goriiliir. Spektrumun kaydedildigi sicakhk yiikseltildiginde, ikili-
ler, sicakhk 1 10°C'a ula§incaya kadar varliklanni korurlar; daha sonra ise tek
bir sinyal olacak §ekilde birlesjrler. Bu gozlemlerin, DMF'nin karbon-azot ba-
gi etrafindaki dflnmeye kar§i olan nispeten biiyiik bir engelin varhgiyla nasil
uyumlu oldugunu aciklayimz.

*24.24 A§agida verilen tepkime sirasi, antikanser etkinlige sahip olabilecek molekiil-
lerin sentezi esnasinda SRI International' de cahs.ilmi§tir.

(pH 2 ) n — S— S— {S£) a

HOOCCHtCHO S— S(CH,) n CHCOOH " KNC ° > NH HN

2 o o

A Cl, sulu

NH,

CH,— CH,— SOX1
NH C

O

HNR,

H,C— CH,— SO,NR,

I NH
HN-^/ I

O

CH,— SO,Cl

NH D

o

Ihnr,

CH,

°Y

<

HN-

-

?

o

*24.25

(a) A disiilfiirlerinden birinin (n = 2 ise homosislin, n = I ise sistin) bis hidan-
toin tiirevi Bye donusmesi icin bir mekanizma yazimz.

(b) n = 2 olan B'ntn, C siilfonil kloriiriine donusjiiriilmesi iqin bir mekanizma
yazmtz.

(c) C siilfonil kloriiruntin alisilnns. yollarla E tipi siilfonatnitlere d6nu§timii icin
oyle bir mekanizma oneriniz ki. bu mekanizma, D siilfonil kloriirii kullanildi-
ginda nicin cok farkli §ekilde sonuclandigini aciklayabilsin. [Uriinlin, kanit-
lanmamis bile olsa, gosterilen oldugunu kabul ediniz.]

C siilfonil kloriirii (yukanda verilen) piridin icerisinde etanol ile tepkimeye
girdiginde molekiil formiilii C 12 H| 7 N 3 5 S olan bir iiriin verir. Bu iiriiniin
yapisi nasildir?

Ogrenme Grubu Problemleri 1227

*24.26 Japon girketi Kaneka, bir amino asidin saf bir enantiyomerini elde etmek icin
asagidaki dinamik yanlmayi aciklamigtir.

3*3

NH 2
(S)-/>-Metoksihomofenilalanin, IV

Bu ornekte, III katdma iiriinuniin (5,5)-§ekli yukandaki tepkimeden %90 ve-
rim ve %97 enantiyomerik fazlahkla kristallendirilir.

(a) Boyle yiiksek enantiyomerik fazlaliktaki bir maddenin eldesini nasd acik-
larsiniz?

(b) iki olasi Qriinden birinin boyle yiiksek bir verimle elde edilmesini, ilk kim-
ya derslerinizde ogrendigimiz hangi ilkeler aciklar?

(c) (5,S)-III iin (S)-IV e doniigturiilmesinde hangi tepkime tipi iki kere goste-
rilmistir?

Lisozim enzimi ve mekanizmasi Altboliim 24.10'da agiklandi, Orada olan bilgile-
ri (ve belki de bir biyokimya ders kitabindan alacagmiz Have bUgderi) kullanarak,
lisozimin mekanizmasindaki siniflann bir gosterimi icin notlar hazirlayiniz. Ozel-
liklebirkarbokatyon ara iiriinunLin olu§umunun yeglenmesinde, karbokatyonun ka-
rarli kihnmasinda ve gerektigi yerde proton saglanmasi veya uzaklagtinlmasinda
enzimin roltinii goz onune ahmz.

Kimotiropsin, enzimlerin serin proteaz sinifimn bir iiyesidir. Bu enzimin etkisi
Altboliim 24,11'de tarti§ilmi§tir. Burada olan bilgileri (ve belki de bir biyokimya
ders kitabindan alacagmiz bilgileri) kullanarak kimotiropsinin mekanizmasindaki
siniflann bir gosterimi icin notlar hazirlayiniz. Ozellikle, asit-baz katalizleri ve
niikleofiller ya da aynlan gruplar olarak davranan degisik gruplann bagil egilim-
leriyle ilgili olarak "katalitik iiclir'nun roltinii goz online ahmz?

. ,

Ogrenme Grubu
Problemleri

Nukleik Asitler ve Protein Sentezi

Aileleri Bulmada Araglar

Kimya 50k zamandir temel bilim olarak bilinir. Hayatin her kademesini icerir. Kimya-
da ogrendiklerimizin cogu olaylann nasd oldugu, hastahklarm molekiiler diizeyde na-
sil tedavi edilecegi, giinliik hayatta ihtiyacimiz olan maddelerin nasil elde edilebilecegi
ve gelistirilebilecegi ile ilgilidir. Kimyadaki uygulamalar, sadece kimya alamndaki uy-
gulamalarda degil. insan haklan ve adaleti esas alan cahsmalarda da oldukca onemli bo-
yutlardadir. Bildigimiz gibi diinyamn bircok yerinde sava§m ve terorizmin ziilnuinden
akrabalar birbirinden aynlmaktadir. Bazi kimyacilar, bu iiziicii olaylardan sonra geride
kalan aile baglanni modern kimyamn araclanni kullanarak aragtirmaktadirlar, Bazi la-
boratuvarlarda (M.-C. King'inki gibi, Washington Universitesi) birbirinden aynlmis olan
aile fertleri. akrabalar arasinda baglan bulmak, geride kalan sag olan feilleri ve ailele-
ri arastirmak ve yeniden bunlari bir araya getirmek iizere cahsmalar yapilmaktadrr.

Bu fahsmada anahtar her bireyin her dokusunda bulunan kimyasal parmak izi olan
DNA'dir. DNA'nin genel yapisi her bir insanin her bir dokusunda ayni olmasina rag-
men (yukandaki molekiiler grafige bakiniz) her bir insanin DNA'sinin aynntdi dizili-

1228

sinde aile baglantilanni gosteren izler vardir. Floresan boyalar veya radyoaktif izolop-
lar. termofilik bakterilerden veya diger kaynaklardan enzimler. jel elektroforezi (yan say-
fadaki fotografa bakimz). 1993 yihnda bulusu yapan ki§iye Kimya Nobel oduliinii
kazandiran polimerle§me zincir tepkimesi (PCR) gibi, oldukca bask kimya uygulama-
lanyla bir DNA orneginden milyonlarca kopyanin hizh ve uygun bir sekilde sentezlen-
mesi miimkiindLir. Savasjarla veya her hangi bir yolla birbirinden ayrilmis akrabalann,
mazlumlann DNA omeklerinin karsjlastinlmasmda bu ara^lann kullanilmasi; bazi du-
rumlarda bu insanlar arasindaki uzakligi azaltacak. bunlann birbirine yaklas,imi saglan-
mis olacaktir.

25.1 GlRi§

Niikleik usitler, deoksirboniikleik asit (DNA) ve riboniikleik asit (RNA) kahtsal bilgi-
leri tasjr, ve bu bilgileri hiicrelerde cesjtli protein sentezlerinde kopyalarlar ve nakle-
derler. Bu biyolojik polimerler bazen proteinlerle beraber niikleoproteinler olarak bilinen
sekillerde bulunurlar,

Genetik bilgilerimizin nasil korundugu. bu bilgilerin nasil sonra gelen nesillerin or-
ganizmalanna gectigi ve hiicrelerin calisan kisimlanna nasil nakledildigi gibi bilgilerin
cogu niikleik asitleri fahjarak anla§ilabilir. Bu bakimdan dikkatimizi niikleik asitlerin
yapi ve bzeilikleriyle niikleotitler ve niikleositler gibi bile§enleri iizerine odaklayaca-
giz-

25.2 NUKLEOTiTLER VE NUKLEOSiTLER

Niikleik asitlerin llimh parcalanmalan onlarin monomer birimlerini verir. Bu bile§ikle-
re niikleotitler denir, Niikieotitlerden bir tanesinin genel fbrmulii adenilik asittir ve §ekil
25.1'de verilmigtir.

NLikleotitin tarn hidrolizi:

1. Bir heterosikliklik bazi, purin veya pirimidini,

2. Bes. karbonlu bir monosakkariti. D-riboz veya 2-deoksi-D-ribozu,

3. Bir fosfat iyonunu verir.

Heterosiklik
baz

NH„

0-iV-Glikozidik
bag

HO-

HO

25.1 Giri|

25.2 Niikleotitler ve
Niikleositler

25.3 Niikleosit ve
Niikleotitlerin
Laboratuvar Sentezleri

25.4 Deoksiribonijkleik
asit: DNA

25.5 RNA ve Protein
Sentezi

25.6 DNA'nm Baz
Dizilis Sirasimn Tayini

25.7 Oligoniikleotitlerin
Laboratuvar Sentezleri

25.8 Polimeraz Zincir
Tepkimesi

§ekil 25. 1 (a) RNA'dan elde edilen bir niikleotidin gene] yapisi. Heterosiklik baz purin ve-
ya pirimidindir. DNA'dan elde edilen niikleotitler, 2-deoksiribozun seker bilesenidir. Yani
2' konumundaki — OH, hidrojenle yer degistirmistir. Niikleotidin CS'te bagli goriilen fos-
fat grubu C3'te bagli olabilir. DNA ve RNA'da fosfodiester, niikieotitlerden birinde C5'te
bagliyken diger niikleotitte C3'te baglidir. Heterosiklik baz lier zaman Cl'deki glikozidik
baga baglidir. (b) Tipik bir niikleotit olan adenilik asit.

1229

1230

Bolum 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

Niikleotitlerin temel par^asi monosakkarittir ve bu, bes iiyeli halka seklinde furono-
zit olarak bulunur. Niikleotidin heterosiklik bazi. ribozun ve deoksiriboz biriminin CI'
konumuna N-glikozidik bagla baglanmistir ve bu baglanti her zaman /3'dadir. Niikleoti-
din fosfat grubu fosfat esteri seklinde bulunur ve C5' veya C3'de baglidir. (Ntikleotit-
lerde. monosakkaritin karbon atomlan iissel i§aretlerle gosterilir 1', 2', 3', vb.}

Niikleotidin fosfat grubunun uzaklastinlmasiyla bu bile§ik niikleosite doniistiiriilur
(Altboliim 22.15A). Boylece DNA'dan eide edilen ntikleositler seker bileseni olarak 2-
deoksi-D-riboz ve asagida verilen dort heterosiklik bilesjk olan adenin. guanin, sitosin
ve timinden birini icerirler.

NIL

I
Purinler

NH,

H,C

Pirimidinler

RNA'den elde edilen niikleosiller seker bileseni olarak D-ribozu ve aynca adenin, gu-
anin, sitosin veya urasil gibi heterosiklik bazlardan birini icerirler,

O

RNA niikleositinde (veya niikleotidinde) urasil
yerine timin yer alir. (RNA'nin ozel sekillerinden
elde edilen bazi niikleositler farkli fakat benzer
purin ve primidinlcr icerebilirler.

H

Urasil
< fut- pirimidin)

Niikleositlerden elde edilen heterosiklik bazlar birden fazla tautomerik yapi goste-
rebilirler. Bizini gorecegimiz tautomer yapilar niikleik asitlerde bulunan bazlann bas-
krn yapilandtr,

Problem 25. 1 >• Adenin, guanin, sitosin, timin ve urasilin diger tautomerik yapdanni yazmiz.

DNA'da bulunan nukleositlerin adlan ve yapilan §ekil 25.2'de, RNA'da bulunan-
larm ise §ekil 25.3 'te verilmistir.

Problem 25.2

^ §ekil 25.1 ve 25.3 'te verilen ntikleositler seyreltik baz icerisinde kararlidirlar. Sey-
reltik asitte 50k hizh hidrolize ugrayarak bir seker (deoksiriboz veya riboz) ve bir
heterosiklik baz verirler. (a) Niikleositin hangi yapi ozelligi bu davramsi aciklar?
(b) Hidroliz icin mantikh bir mekanizma oneriniz.

Niikleotitler gesitli §ekillerde adlandirdirlar. Ornegin adenilik asit, fosfat grubunun
yerini belirtmek igin 5'-adenilik asit olarak ya da adenosin 5'-fosfat veya basit olarak

Adenin

1

NH 2

c6

HOCH 2 „Ck fl N

HO H

2 '-Deoksiadenosin

Sitosin

NH 2

1

HOCH 2/ N

HO H

2'-Deoksisitidin

HO H

2'-Deoksiguanosin

HO H

2'-Deoksitimidin

§e!<il 25.2 DNA'dan elde
edilebilen niikteositler. DNA,
mavi hidrojenlerle gosterilen
yerde 2'-deoksi yapidadir.
RNA l)ii konumda hidroksil
grubu i^erir. RNA'da, timinde
metil grubunun bulundugu ko-
numda hidrojen atomu vardir.
Ve hu durumda baz urosil adi-
ni alir (niikleosit ise uridindir).

Adeiiln

1

NH,

HOCH 2 „Ck N'

OH OH
Adenosin

Sitosin

HOCH 2 ^-O

KB b!

OH OH
Sitidin

HOCH, JJ. N N NH a
,H H,

OH OH

Guanosin

Ui'osil

dL

-H

N'
HOCH, .O v N

k_v»

OH OH
Uridin

Sekil 25.3 K N A Man elde edi-
lebilen niikleositler. Ribozda
kirmizilarla gosterilen
asagidaki hidroksil gruplannin
yerinde DNA'da hidrojen
atomlari vardir. (DNA riboz
L;i] i ill i sin a gore 2'-deoksi yapi-
sindadir).

1231

1232 Boliim 25 / Niikleik Asitier ve Protein Sentezi

§el<il 25. 4 3,5'-Halkafi adenilik asitin,
laboratuvar ve bivosentezi.

ATP

5 '-Adenilik asit

dir.iklohek^ilkurbodiimit

NH,

O OH

adenosin monofosfat (AMP) olarak adlandinhr. Uridilik asit 5' uridilik asit, uridin 5'
fosfat veya uridin monofosfat (UMP) olarak isimlendirilir.

Niikleosit ve nukleotitler DNA ve RNA yapilan dismda da bulunurlar. Ornegin ade-
nosin birimlerinin 90k onemli koenzimler olan NADH ve koenzim A yapilannda bu-
lundugunu gormustiik. Adenosinin 5'-trifosfati ATP de 50k onemli bir enerji kaynagidir
( Altbolum 22.1B). Bu bilefige 3',5'-halkah adenilik asit denir (veya halkali AMP) (§e-
kil 25.4) ve hormon etkinligini diizenlemede onemlidir. Hiicreler bu bilesjgi adenilat
siklaz enziminin etkisiyle ATP'den sentezlerler. 3',5'-halkali adenilik asit labaratuvar-
da 5'-adenilik asit ile disiklokarbodiimitin dehidrosyonuyla elde edilebilir.

Problem 25.3

> 3',5'-halkali adenilik asit sulu sodyum hidroksit ile etkilestirildiginde elde edilen
ana iiriin 5 '-adenilik asitten 90k 3'-adenilik asittir (adenosin 3 '-fosfat). Bu tepkime-
nin mekanizmasi icin bir aciklama oneriniz.

25.3 NUKLEOSIT VE NUKLEOTITLERiN

Laboratuvar SentezlerI

Ntikleositlerin sentezleri icin cesjtli yontemler gelis,tirilmi§t.ir. Bu tekniklerden birisi, uy-
gun sekilde etkin hale getirilen ve korunan riboz turevleri veya heterohalkali bazlardan
meydana gelen niikleositleri bir araya getirecek tepkimeleri gerceklestirmektir. Buna bir
ornek olarak konmmus. ribofuronasil kloriir ve kloromerkuripurinden adenosin sentezi
verilebilir.

11

II
NHCCH 3

CH,COCH, ,0. „

T

^N - H11CI, t
N

1 f

CH,CO OCCH,

II II

HgCI

II

25.3 Nukleosit ve NUkleotitlerin Laboratuvar SenLezleri 1233

O

II

CH3CO OCCH3
o o

OH'
H,0

Adenosin

Diger bir teknik, korunmug ribosilamin tiirevi iizerinden heterosiklik baz oli.LS.umu-
nu i^erir.

O

C 6 H 5 COCH 2 CL NR ^

C.H.CO OCCJL

O

II

CH NH

II I

CH C =

OC,H 3 OC,H s

{-2 C,HjOH)

o o

2,3,5-Tri-0-l>enzoil- /3-Etosi-iV-

ji - 1 >- ri I) (i I'u ran 1 isilit 1 n in etoksikarbonil akril ami t

o

QH.COCH, N O

*■ Uridin

QH,CO OCQH^
O O

Daha once gordiigiintiz tepkimeleri temel alarak uridin sentezinin ilk basamagmda- "^ Problem 25.4

ki kondenselesme tepkimesinin mekanizmasini yazimz.

Ucuncii teknik, heterosiklik halkadaki bir siibstiUientin diger bir grupla yer degigtir-
digi nukleosit sentezini icerir. Bu yontem dogal olarak bulunmayan nukleositlerin sen-
tezi icin yaygtn sekilde kullanihr. Asagidaki ornekte, uygun ribofuranosil ve
kloromerkuripurinden elde edilen 6-kloropurin ttirevi kullamlmistir.

1234 Boliim 25 / Nukleik Asitler ve Protein Sentezi

"k+//

Ml,

N

N-

R =

HOCH 7 .0

N

V N

J

HO OH

-CO

M^

T N

R

Adenusin

r^

H

N

H

Ni \

N

N

Nukleositleri niikieotitlere d6nu§turmek i?in ce§itlifosfor]omareakti fieri kullanilmak-
tadir. En faydah olam dibenzil fosfokloridattir.

C 6 H 5 CH 2 O x Jd

C 6 H s CH 3 CI

Dibenzil fosfukloridat

Nukleositlerin T ve 3' -OH gruplan izopropiliden grubu (a§agida sekile bakiniz) ile ko-
rundugunda, 5' -OH grubununa ozgil fosforlama gerceklegtirilebilir.

HOCH 2 /°\ baz

(Q,H s CH,0),P— CI

* \J

piridin

°X°

H,C CH,

T

izopropiliden
koruyucu grubu

o

o

(CH^CHjOl^OCH^yUx ba Z HO— POCH,/ !

(1)H.,0*.1M)
(2) H„ Pd

n

OH OH
Niikleotit

25.3 Nukleosit ve Niikleotitlerin Laboratuvar Sentezleri 1235

llimli asit katalizorlii hidroliz izopropiliden grubunu uzakla§tinr ve hidrojenleme, ben-
zil fosfat baglarini ktrar.

(a) izopropiliden ile korunmus, nukleositte ne tiir bir baglanti vardir (bag ozelligi) ■< Problem 25.5

ve nicin ihmli asit katalizli hidrolize duyarlidir? (b) Boyle bir koruyucu grup nasil

takilabilir?

A§agidaki tepkime semasi kordisepin (bir antibiyotik niikleosidi) sentezinden alin- < Problem 25.6
mistir ve 2'-deoksiadenosinin ilk sentezidir (1958"de Stanford Aras,tirma Enstitii-
su'nden C. D. Anderson, L. Goodman ve B. R. Baker tarafindan yaymlanmi§tir).

H

I

OH

SOCI,

\H.O

NE,

Raney nikel

■#■ Kordisepin (I)

Raney nikel

> 2'-Deoksiadenosin (II)

(a) Kordisepinin yapisini yaziniz? (I ve II izomerlerinin)

(b) H'nin olus,umunu aciklayan bir mekanizma oneriniz.

25. 3A Tibbi Uygulamalar

1950'lerin basinda Gestrude Elion ve George Hitchings (Welcome Ara§tirma Labora-
tuvarlan) 6-merkaptopurinin antitumor ve antilosemi (kan kanseri onleyici) ozellikleri-
ni buldular. Bu bulus. purin turevleriyle, kaydedeger tibbi onemi olan niikleositler de
dahil, benzer bilesjklerin geli^tirilmesini sagladi. Asagida bunlara tig ornek verilmigtir.

N.

^

t5c

N |

H

6-Merkaptopurin

H n N

/-^OH

Asiklovir

6-Merkaptopurin, cocuklarda akut losemi tedavisinde diger kemoterapik maddeler-
le birlikte kullanilmaktadir ve §imdiye kadar bu sekilde tedavi goren cocuklardan he-
men hemen % 80'i iyile§mi§tir. Diger bir purin titrevi olan allopurinol ise gut tedavisinde
kullanilmaktadir. Asiklovir, riboz halkasinda iki karbon atomu eksik olan bir niikleosit-
tir ve herpes simplex tiir 1 (ate§li kabarcik), ttir 2 (genital herpes) dahil herpes viriisle-
rinin sebep oldugu hastaliklarin ve varicella-zoster (zona) hastahklarinin tedavisinde
oldukca etkitidir.

Elton ve Hitchings, 1958
yilinda Psikoloji ve Tip
dahnda, piirinden elde edi-
len kemoterapi reaktifleri-
nin gelistirilmesiyle ilgili
yaptiklan calismalfiila
Nobel odiiliinii paylasmi$-
lardir.

1236 Bolum 25 / Niikleik Ashler ve Protein Sentezi

25.4 DEOKSiRiBONUKLEJK ASIT: DNA

25.4 Birincil Yapi

Niikleositler niikJeik asitlerle, amino asitlerin proteinlerle gosterdigi ayni iliskiyi goste-
rirler ve niikleositler niikleik asitlerin monomerleridir. Proteinlerde baglantilan amit grup-
lan yaparken niikleik asitlerde fosfat ester baglan yer altr. Bir ribozun (veya deoksiribozun)
3'-OH'sindeki bir fosfat ester baglantisi, digerinin 5'-OH'sine baglidir. Bunun sonucu
niikleik asitler seker ve fosfat birimlerinin temel yapiyi (omurgayi) olusturdugu uzun dal-
lanmamts zincirlidir ve bu zincirde muntazam arahklarla (§ekil 25.5) heterohalkah baz-
lar yan zincir gibi baglamrlar. §ekil 25.5 'teki bazlann yoniinii asagidaki gibi gosterecegiz.

5'-

T-

3'

Bu, gorecegimiz gibi. genetik bilgi tasiyan DNA zinciri boyunca olan baz dizili-
sidir. Bu. baz dizilisi, seclci enzim bidrolizine dayah bir teknikle tayin edilebilir.

NH,

— O

^H

? 5 U^n

0=P— O— CIL^CK ? O

pentoz — baz

fosfat

o

pentoz — baz

N NH 2 fosfat - 1
Guanin

NH

pentoz — baz

0=P— O— CH-,0-v N O
\S \J Sitosin

?

0=P^O— 3'ucu

fosfat

1

pentoz — baz

o

§ekil 25.5 Fosfat esteri grubunuii deoksiriboz biriminin 3'- ve 5'-OH gruplanna nasil
baglandigini gosteren hayali tek bir DNA parcasi. RNA iki istisna diginda aym yaptya sa-
hiptir: RNA da her bir riboz biriminin 2' yerinde hidrujen atoinu hidroksil grubiiyla,
urasil ise timinle yer degistirmistir.

25.4 Deoksiribontikleik Asit: DNA 1237

Bircok nukleik asitteki gercek baz dizili$i calisjlmisttr (Altboliim 25.6).

25.4B ikincil Yapi

Watson ve Crick DNA'nm ikincil yapisi ic;in bir oneri sundular (oneri 1953 'te sunul- Heyecanli bir bilim adatni-
mus, 50k kisa bir sure sonra Wilkins tarafindan X-i§mlari analiziyle yapisi kanitlanmig- nin giiniin birinde yeni
tir). DNA'nm ikincil yaptss; genetik bilginin nasil korundugunu; hiicrc boliintnelerinde dogan Adenin ve Timin
nasil aktanldigmi. kopyalamayla protein sentezinin nasil tamamlandigini anlamamiza ikizlerlni vaftiz edip etme-
yardim ettigi icin oldukca onemlidir. yecegini merak etmekten

kendimi alamiyorum.

Watson ve Crick'in onerisinin en onemli tarafi, E. Chargaff tarafindan (1940'lann F. H. C. Crick*

baslarinda) gefitli yerlerden temin edilen DNA'lardan elde edilen heterosiklik bazlann
yQzde miktarlannda bazi uyumsuzluklartn gozlenmesidir. Cizelge 25.1 elde edilen ce-
§itli sonuglari gostermektedir.

Chargaft incelenen turn brneklerlerde asagidaki sonuclan igaret etmistir:

1. Purinin mol yiizdesi yaklasik olarak pirimidinin mol yiizdesine esittir, yani
(%G + %A) / (%C + %T) s 1.

2. Adeninin mol yiizdesi timinin mol yiizdesine efittir (%A/%T) = 1) ve
guaninin mol yiizdesi sitosinin mol yiizdesine e§ittir (%G/%C = 1 ).

Chargaff ornekten ornege farklik gosleren oranin (%A + %T)/(%G + %C) oldugunu da
soy lemi stir. Bunun dismda bu oranin verilen bir DNA'ya ozgii bir oran olduguna ve ay-
ni hayvanin degigik dokulanndan elde edilen DNA orneklerinde de bu oranin aym ol-
duguna igaret etmistir. Aynca ayn bir tiirde; ya§a, §artlara veya her bir organin
buyiimesine gore bu oranin kaydedeger olctide degismeyecegini soylemistir.Watson ve
Crick, model bile^iklerdeki purin ve pirimidin halkalarmdaki bag uzunluklan ve acila-
nyla ilgili X-i§inIan verilerini elde etmisjerdi. Buna ek olarak Wilkins'in isaret ettigi
ve dogal DNA'daki tekrarlanan ali§ilmamt§ mesafelere (34 A) ait verilere de sahiptiler.

gizelge 25.1 Ce§itli Turlerde DNA BiJe§imleri

Tiirler

G

A

Baz Oranlan (%niol)

G + A
C T

A + T
G + C

A
T

A^
T

Sarcina luteta

37,1

13,4

37,1

12,4

1,02

0.35

1.08

1,00

Esherichia coli K12

24,9

26,0

25,2

23,9

1,08

1,00

1.09

0.99

Bugday tohumu

22,7

27,3

22,8"

27,1

1,00

1,19

1.01

1,00

Tnek timiisii

21.5

28,2

22,5"

27,8

0,96

1.27

1.01

0,96

Stapky lococcus

21.0

30,8

19,0

29,2

1,11

1.50

1.05

1,11

aureus

Ins an timiisii

19.9

30,9

19,8

29,4

1,01

1,52

1,05

1,01

tnsan karacigeri

19.5

30,3

19,9

30,3

0,98

1.54

1,00

0,98

"Sitosin + metilsitosin

Kaynak: Smith, E. L.; Hill, R. L.: Lehman. I. R.: Lefkowitz, R. J.: Handler, P.: White, A. Principles of Bioc-
hemistry: General Aspects, 7th ed.; McGraw-Hill: New York, 1983; s 132.

* Crick. J. D. Watson ve Maurice Wilkins 1962 yihnda DNA'nm cit't sarma! yapisi ile ilgili bnerileriyle Psi-
koloji ve Tip dalmda nobel oduliimi ortaklasa kazaumi§lardtr. (Crick. F. H. C. "The Structure of the Heredi-
tary Material," Set. Am,. 1954, 191 (10), 20. 54 -61 'den alinmi§ur).

1238

Boliim 25 / Niikleik Asiller ve Protein Sentezt

Watson ve Crick bu verilerden cikarak DNA'nin ikincil yapisi Lgin gift sarmal mo-
deli onerdiler. Bu modele gore iki niikleik asit zinciri, birbirine, zit iki teldeki baz gift-
leri arasindaki hidrojen baglanyla baglanmistir. Bu iki zincir, her iki zincirde ayni ekseni
paylasarak sarmal yaptya donusmustiir. Sarmalm ic kisminda baz ciftleri, dig kisminda
(§ekil 25.6) ise §eker-fosfat iskeleti yer alir. Sarmalin iizerinde 34 A araliklarla (tekrar-
lanan uzunluklar) birbirini izleyen 10 niikleotit ikilisi yiikselir. Spiralinin di§ kisminin
genisligi yaklasik 20 A, zit zincirlerde riboz birimlerinin 1 ' konumlan arasindaki ig uzak-
lik 11 A civanndadir.

Watson ve Crick, molekiil modellerini kullanarak gift sarmaldaki ig uzakhgin baz
ikilileri arasindaki sadece purin ve pirimindin arasindaki hidrojen baglari igin uygun
oldugunu gozlemistir. Purin-purin ikilisi uygunluk gostermek igin gok biiyiik olacagm-
dan miimkiin olamaz. Pirimidin-pirimidin baz ikilisi olsaydi mesafe gok biiyiik olur ve
etkili hidrojen baglari meydana gelmezdi.

Watson ve Crick onerilerinde bir basamak daha ileri gittiler ve oksijen igeren hete-
rosiklik bazlann keto yapismda oldugunu varsayarak, baz ikililerinde hidrojen baglan-
nin sadece adenin (A) ile timin (T), ve sitosin (C) ile guanin (G) arasindaozel bir sekilde
olabilecegi iizerinde tartistilar. Her bir baz igin esjerin (ikililerin), boyutlan ve elektros-
tatik potansiyel haritalan Sekil 25.7'de gosterilmistir.

§ekil 25. 6 DNA cift sarmalimn
bir parcasimn molekiiler modeli.
(Neal, A. L. Chemistry end Bioche-
mistry: A Comprehensive Introducti-
on; McGraw-hill: New York,
197L'den uvarlanmi^lir. "McGraw-
Hill Book Company, New York iz-
niyle kullamlmistir.l

Ana
oluk

Kuguk
oluk

H

O

o

Fosfat esteri zinciri C

o

Bazlarda C ve N

34 A

25.4 Deoksiriboniikleik Asit: DNA 1239

Timin

Adenin

• • •

DNA'da

deoksiribozun CI '

konumu

(a)

DNA'da
deoksiribozun
CI 'konumu

§ekil 25.7 Baz eslesme-
leri (a) adenin timinle
(b) sitosin guaninle.
Tiinin-adenin ve sitosin-
guanin arasindaki boyutlar
kuvvelli bidrojen baglan
(ilnsiiiasi icin yeterlidir ve
baz (iftlerinin cift sarmal-
daki iki fosfat-riboz zinciri
igerisine uygunluk saglar.
[Pauling, L.; Corey, R. B.
Arch. Biochom. Biophys.
1956, 65, 164-181 esas
almniisin . j Her bir baz
kin hesaplanan potansiyel
elektrostatik haritalari,
yiiklerin dagibmimn
hidrojen baginin olusumu-
na katki sagladigini goster-
mektedir.

Sitosin Guanin

^ ^2,90 A^

DNA'da

deoksiribozun CI'

konumu

[b)

DNA'da

deoksiribozun CI'
konumu

1240 Boliim 25 / Nukletk Asitler ve Protein Sentezi

Adenin tirain gifti

DNA Yapisi

Guanin situsin gifti
H

N— H-

= N^

<f N= H— N y-~

N

N

\

0-

•H— N

H

Timin

Adenin

Sitosin

Guanin

Bu ttir ozel baz e§lesmesi Chargaff in buldugu %A/%T = 1 ve %G/%C = I deger-
leriyle uyumludur.

Ozel baz e§le§mesi, iki DNA zincirinin tamamlayici oldugu anlamina gelir. Bir zin-
cirde adenin varken diger karsjt zincirde timin, bir zincirde sitosin varsa kaxgit zincirde
guanin olmahdir (§ekil 25.8).

Purin J

■ Pirimidin

§ekil 25.8 Tamamlayici baz ikilisini gosteren DNA cifl sarmal diyagrami. Oklar 3' -> 5'
vonunii gosterir.

25.4 Deoksiriboniikleik Asit: DNA 1241

DNA'daki seker-fosfat omurgasi lamamen diizenlilik gosterirken, omurga boyunca uza-
nan heterosiklik baz ikilUerinin dizilisj cok farkli degisiklikler gosterebilir, Baz ciftleri-
nin tam diziligi gene] bilgileri ta§idigi icin bu oldukca onemlidir. tki telin olugturdugu bir
zincirin diger zinciri tamamladigma dikkat ediniz. Eger bir zincirdeki baz dizilisini bilir-
sek diger zincirdeki baz dizili§ini yazabiiiriz. Ciinkii A her zaman T de G her zamaii C
ile esjenir. Iki telin bu tamamlayici ozelligi, DNA molekiilLinfm hiicre boliinmesinde na-
sil kopyalandigini ve boylece genetik bdgilerin kardes hiicrelere nasd gectigini aciklar.

25. 4C DNA'nm Kopyalanmasi

DNA'nin ikili teli hCicre boliinmesinden hemen once aynltnaya ba§lar. Her bir zincirde
tamamlayici zincirler meydana gelir (Jjekil 25.9, s. 1242). Her bir zincir yeni tamamla-
yici zincirin meydana geliginde kahp gorevi iistlenir. Ayrilma ve kopyalanma gercek-
lestiginde daha onceki bir tek ikili tel yerine aym iki tane yeni DNA molekiilii meydana
gelmis. olur. Bu iki molekulun her biri daha sonra kardes, hiicrelere gecer.

(a) Tek bir insan hiicresinin DNA'sinda yakla§ik olarak 6 milyar baz ciiti vardir. < Problem 25.7
DNA'nin ikili sarmal §eklinde oldugunu varsayarak. insan hlicresindeki DNA'nin
tamaminin uzunlugunu hesaplayimz. (b) Tek bir insan hlicresindeki DNA'nin kiit-
lesi 6 X 10" l: g'dir. Dlinya niifusunun 3,5 milyar oldugunu kabul edersek, karsihk
gelen sayida dollenmi§ yumurtanm DNA'snun §u anda ya§ayan turn insanlann ge-
netik bilgisini ta§idigi anlasjlir. Bu DNA'nin toplam kiitlesi ne kadardir? (Bu kadar
DNA'nin hacmi yaklasik olarak bir yagrnur damlasininki kadardir. Eger molekul-
ler uclanndaii birer birer baglansaydi aya gidi§ gelism 8 kati kadar bir uzunluk olug-
tururlardi.)

(a) Guaninin en kararh tautomerik yapisi laktam yapisidir, Bu yapi DNA'nin yapi- •< Problem 25.8
sindaki seklidir ve ozellikle sitosinle beraber bir cift olugtururlar. Guanin normal
olmayan laktim yapisina tautomerlesjrse bu yapi da timinle bir cift olusturur. Bu
anormal baz ciftinin hidrojen baglarmi da gostererek yapi form iil unit yazimz.

tfi

p N NH 2

H

Guaninin Guaninin

laktam 1'orniu laktim forma

(b) DNA'nin kopyalanmasi isleminde tautomerlesme sonucu gozlenen bu uygun ol-
mayan baz eslesmesinin, kendiliginden olan mutasyonlann kaynagi oldugu ifade
edilir. Guaninin tautomerlesmesi uygun zamanda olursa siirec. (a)'da gdrdugumiiz
gibi tamamlayici DNA zincirine timinin sokulmasiyla (sitosin yerine) sonuclana-
caktir. Bu yeni DNA zinciri, sonraki boliinmede baska tautomerlesme olmasa bile
kendi tamamlayici telinde ne tiir bir hataya sebep olacaktir?

1242 Boliim 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

Sekil 25.9 DNA'nin kopyalanmasi. Ikili tel bir
ugtan ayrilir ve her bir zincir boyunca tamamla-
yici teller meydana gelir.

Problem 25. 9 >■ Mutosyonlara kimyasal maddeler sebep olabilir. Nitroz asit 90k etkili bir kimyasal
mutajendir. Nitroz asitin mutajenik etkisi i§in ileri siiriilen bir aciklama, purin ve
pirimidin gibi amino grubu ta§iyan bilegiklerde deaminleme tepkimesine sebep ol-
masidir. Ornegin adenin igeren niikleotitler, nitroz aside etkileftirildiklerinde hipok-
santin tiirevine donii§urler.

NH,

N HNO, ^ /?

Adenin
niikleutidi

Hipoksantin
nukleotidi

25.5 RNA ve Protein Sentezi 1243

(a) Daha once gordiiguntiz tepkimelerdeki cevaplannizi esas aldigimzda adenin *■ hi-

poksantin d6nii§umiinde ara iiriinler neler olabilir? (b) DNA'da normal olarak adenin ti-
minle bir cift olu§turur, hipoksantin ise sitosinle eslesir. Hipoksantin-sitosin baz ciftinde
hidrojen baglarini gosteriniz. (c) DNA iki kopyalanmaya ugradiginda adenin »> hi-
poksantin arasindaki d6nii§um DNA'da ne tiir bir hataya yol agacaktir?

25.5 RNA ve Protejn Sentezj

Watson-Crick hipotezi yayinlandiktan hemen soma bilim adamlan Crick 'in "molekiiler
genetigin nierkezi doktrini (fikri)" olarak adlandirdigi fikri genisjetmeye, yaymaya bas-
ladilar. Bu doktrin genetik bilginin asagidaki yolla aktigini ifade eder.

DNA

RNA

protein

Protein sentezi sliphesiz btitiin hiicre fonksiyonlan 19m onemlidir, giinkii, proteinler
(enzim olarak) tepkimeleri katalizlerler. Bakterilerin en ilkel hticreleri bile 3000 farkh
enzime muhtactir. Bunun anlamt. bu hticrelerin DNA molekiillerinin, bu proteinlerin sen-
tezini yonlendirebilmeleri icin buna karsilik olacak sayida gen icermeleri gerektigidir.
Gen, DNA molekiiltinun bir parcasidir ve bir protein (veya birpolipeptit) sentezini yon-
lendirebilmek icin gerekli olan bilgileri ta§ir.

DNA esas olarak okaryotik hticrelerin (90k hticreli) 9ekirdeklerinde bulunur. Prote-
in sentezi esas olarak hticrenin shoplazma olarak adlandirdan kisminda meydana gelir.
Protein sentezi igin iki temel islemin gergeklesmesi gerekir. Bu islemlerden birincisi
hiicre gekirdeginde, ikincisi ise sitoplazmada meydana gelir. ilk i§ieme transkripsiyon
denir ve genetik §ifrenin DNA'dan RNA (mRNAj'ya kaydedilmesini ifade eden bir te-
rimdir. ikinci islem RNA'nin iki seklini icerir ve bunlar ribozomal RNA (rRNA) ve trans-
fer RNA (tRNA)'dir.

Retrovirus olarak adlandi-
nlan viriisler vardir, Bu
retroviriislerde bilgi RNA
dan DNA'ya dogru akar,
AIDS'e sebep olan virus
bir retroviriistlir.

25. 5A Haberci RNA Sentezi — Transkripsiyon

Protein sentezi hticre cekirdeginde mRNA senteziyle bas,lar. DNA'mn gift sarmahnin
bir kismi tek bir zincirde en az bir gen tasiyacak sekilde aynhr. Hiicre cekirdegindeki
riboniikleotitler agiktaki DNA zincirinde DNA'mn bazlariyla esle§erek kalabahklasir-
lar. Esk§me kaliplan DNA'daki ile aynidir. Sadece RNA'da, urasilin yerine timin gel-
mi jtir (istisnai durum). mRNA'daki riboniikleotit birimleri zincire RNA polimeraz enzimi
ile baglanmigtir. Bu isjem s. I244'te §ekil 25, 10'da gosterilmistir.

mRNA'da urasilin keto yapisimn (Altboliim 25.2) DNA'daki adenin ile hidrojen ba- -< Problem 25.10
gi olusumuyla nasil esle§tigini gosteren yapt fonniillerini yazrniz.

Hticre gekirdeginde mRNA sentezlendikten sonra. mRNA sitoplazmaya gof eder ve
burada protein sentezi tfin bir kalip olarak davramr.

25. SB Ribozomlar — rRNA

Bircok hticrenin sitoplazmasi i9ine dagilnns olan kiiciik cisimlere ribozomlar denir. Or-
negin Esherichia coli (E, coli) ribozomunun capi 180 A'dur ve yakla§ik olarak % 60

1244 BSliim 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

Sekil 25.10 Genetik ko-
dun DNA'dan raRNA ye
transkripsiyonu.

etc. *.

! *

T

P

RNApolime^

p s

Genin DNA Rinoniikleotitler

on

zinciri

P = Fosfat ester baglantisi

A = Adenin

| = Deoksiriboz

C = Sitasin

■ = Riboz

G = Guanin

etc.

etc.

v v

p p

>p p Zincirlerg

P P

ONA Zinclrl Tamamlayici

RNA zinciri

U = Urasil

P P

f- . ,-+

-p p

f ■ -f

P P

mRNA zinciri

RNA (ribozomal RNA) ve %40 proteinden meydana gelmistir. Bu ribozomlar gorliniis
olarak. 50S ve 30S alt birimlerinden (§ekil 25.1 1) meydana gelmistir: bu iki all birim
beraberce 70S ribozomunu meydana getirirler.* Protein sentezlerinde ribozomlar yer al-
masmakar§m rRNA kendisi protein sentezini ydnlendirtnez, Birkac ribozom mRNA zin-
cirine baglanir ve polizomu meydana getirir. Protein sentezi gerceklesirken polizomlarda
mRNA kalip olarak davramr. rRNA'nin gorevlerinden biri ribozomu mRNA zincirine
baglamaktir.

25.5C Transfer RNA

Transfer RNA'mn moleklil ktitlesi mRNA ve rRNA ile karsilastirildtginda cok kUciik-
tiir. Bunun sonucu olarak cdzuniirliigii mRNA ve veya rRNA'dan cok daha fazladir.
tRNA'nin gdrevi amino asitleri polizomdaki mRNA'mn belirli bdlgelerine nakletmek-
tir. Her bir amino asit icin birden fazla olmak iizere, proteinlerde yer alan bircok tRNA
sekli vardtr ve bu genetik kodda da bunlar tekrarlanir (bkz. Qizelge 25.2),t

Sekil 25.1 I iki alt birimi
gosteren bir 70S ribozomu.

70 S Ribozomu

50 S Ribozomu

30 S Ribozomu

* S Swedberg birimi icin teller: ultra sanlril'uj icerisinde proteinlerin davraru§i gdstermek icin kullanilir.
t Proteinler 22 farkli amino asilten meydana gelmelerine ragmen, protein sentezi icin sadece 20 tanesi gerek-
lidir. Polipeptit zinciri sentezi gerceklestiginde prolin hidroksipiroline. sistein ise sistine doniisur.

25.5 RNA ve Protein Sentezi

1245

£izelge 25.2 Haberci RNA'nin Genetik Kodu

Baz

Baz

Baz

Amino

DizilisJ

Amino

Dizilisi

Amino

Dizilisi

asit

S'^3'

asit

5'-»3'

asit

5'-*3'

Ala

GCA

His

CAC

Ser

AGC

GCC

CAU

AGU

GCG

lie

AUA

UCA

GCU

AUG

UCG

Arg

AGA

AUU

ucc

AGG

Leu

CUA

ucu

CGA

cue

Thr

ACA

CGC

CUG

ACC

CGG

CUU

ACG

CGU

UUA

Trp

ACU

Asn

' AAC

AAU

UUG

Tyr

UGG

Lys

AAA

UGG

Asp

GAC

GAU

AAG

UAC
UAU

Mel

AUG

Val

Cys

UGC

Phe

UUU

GUA

UGU

UUC

GUG
GUC

Gin

CAA
CAG

Pro

CCA

CCC

Zincir ba§lama

GUU

Gki

GAA

CCG

fMet (/V-formil-

AUG

GAG

ecu

meliyonin)

Gly

GGA
GGC
GGG
GGU

Zincir sonlanma

UAA
UAG
UGA

tRNA'lann yapilarimn

cogu tayin

edilmistir.

tRNA az sayida niikleotit biriminden

(70-90 birim) meydana gelmistir; zincir boyunca bazlarla eslesmis ve kollara aynlmi^-
tir (§ekil 25.12), Her bir kol sitosin-sitosin-adenin dizilisiyle sonlanir. Bu kollarda be-
lirli amino asitler uc adenosininin 3' - OH grubuna ester bagiyla baghinmistir. Bu baglanti
tepkimesi tRNA ve amino aside ozgiidur ve enzimle katalizlenir. Bu ozellik tRNA'nin
diger kollarinda enzimin baz diziligini taniyabilmesi yetenegiyle artar.

Kollardan bir tanesinin sonundaki dairesel kisimda bu kola ozgii baz dizilis sirasi
vardir ve bu antikodon olarak adlandinhr. Antikodon, tRNA kodon olarak adlandin-
lan ozel bir yere baglandigi icin oldukca onemlidir. Amino asitlerin tRNA birimlerinin
mRNA teline transferinde dizilis sirasi kodonlann dizilis sirasiyla tayin edilir. Bu ba-
kimdan bu dizilis. sirasi genetik mesaji meydana getirir. Mesajdaki her bir birim (her bir
kelime amino aside kar§iliktir) niikleotitlerin iiclu takimi §eklindedir.

25.5D Genetik Kod

mRNA"daki iiclu takinilann her biri bir amino aside kar^ihktir. Buna genetik sifre denir
{bkz Cizelge 25.2). Kod uc bazdan meydana gelmelidir. §ifre bir veya iki baz icermez, ciin-
kii protein sentezlerinde 20 farkli amino asit kullaniLmasina karsin. mRNA'da yainiz dort
farkh baz vardir. Eger sadece iki baz kullanilmis, olsaydi 4 2 veya 16 birlesim miimkiin olur-
du. Bu sayi turn amino asitlerin gorev alabilmesi icin 50k kiicuktiir. Ancak uc baz koduyla

1246 Bolum 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

Sekil 25.12 (a) Mayadan el-
de edilen ve alanin kalmtilan-
nin transferinde ozel
fonksiyonu olan tRNA'nin ya-
pisi. Transfer RNA cogu za-
man ahsilmamis, niikleositler
icerir.

(PSU = pseudouridin)
(RT = ribotimidin)
(MI = 1-metilinosin I = inosin)
DMG = A^-metilguanosin
DHU s 4,5-dihidrouridin
IMG = 1-metilguanosin.
(b) Mayadan elde edilen
fenilalan tRNA'nin X-iginlan
kristal yapisi (Hingerty, B. E.;
Brown, R. S; Jack, A. J. Mol.
Biol. 1978, 124, 523, Protein
Veri Bankasi dosya adi
4TNA.pdb).

tRNA

,G— A— U— G v
DHU -C

G-

■Cr- .

\

G— G-

D
-H-

U

y

G— C— G-

Adenilik asidin 3'

koimimi

C— A— G— G— C—

/

u— u-

G

■C— G— G

\R P /

T— S — C
U

(a)

Antikodon

(W

25.5 RNA ve Protein Sentezi 1247

4 1 veya 64 farkh dizili§ sekli miimkundiir, Bu da gerekenden daha fazla olup amino asit-
leri bircok yollarlan ifade etmemizi saglar. Ayni zamanda protein sentezlerin de dizilig
sirasi icin vurgulama yapmamizi saglar. Ornegin amino asit dizilisi "burada baslar" ve
"burada biter" gibi.

Metiyonin (Met) ve iV-formilmetiyonin (fMet) ayni mRNA sifresine (AUG) sahiptir
ancak W-formilmetiyonin, metiyonin tasiyan farkh bir tRNA tarafindan tasinir. /V-For-
milmetiyonin bakteride protein zincirinde bulunan ilk amino asittir. FMet tasiyan trans-
fer RNA ise polipeptit zinciri tamamlanmadan once zincir "burada baslar" i^aretini bize
gosteren bir vurgudur. /V-formilmetiyonin protein zincirinden enzimatik hidrolizle atihr.

CH,SCH,CH : CHCO,H

NH

c=o

H
/V-Forniilmetiyonin

Axtik bundan sonra hayali olarak dusiiniilen bir polipeptit sentezinin nasd olabilece-
gini anlayabiliriz. Bu isleme (ranslasjon denir. SJmdi ribozomla temasta olan ve luic-
renin sitoplazmasinda uzun teller halinde bulunan mRNA'yi diisiinelim. Sitoplazmada
20 farkh amino asit bulunur ve her biri kendine ozgii tRNA'ya acillenir.

Sayfa 1248'de §ekil 25.13'te goruldiigu gibi fMet tasiyan bir tRNA, ribozomla te-
masta olan mRNA iizerindeki uygun bir kodonla (AUG) birlesmek iizere, antikodonu-
nu kullamr. Belirli bir mRNA zinciri iizerindeki, sonra gelen ilclii baz takimi, AAA'dir
ve bu lisin oldugunu gosteren bir kodondur. Lisil-tRNA tamamlayici antikodonu UUU
ile bu kenardan baglanir. § imdi iki amino asit, fMet ve Lys peptit baglantisinda enzi-
min kendilerine katilabilmesi icin uygun konumdadir. Bundan sonra. ribozom. sonra ge-
len kodonla temas kurmak iizere zincirde asagiya dogru hareket eder. Bu kodon GUA'dir
ve valini belirtir. Valin tasjyan tRNA (uygun antikodonla birlikte) bu kenardan bagla-
mr. Valini polipeptit zincirine baglayan baska bir enzimatik tepkime meydana gelir.
Sonra toplam islem defalarca tekrarlanir. Ribozom, mRNA zinciri boyunca hareket eder,
diger tRNA amino asitleriyle yukanya dogru hareket eder, yeni bir peptit bagi meyda-
na gelir, polipeptit zinciri buyiir. Islemin bir noktasmda zincirin baslangic yerinden en-
zimatik tepkimeyle fMet attltr. En son olarak zincir uygun uzunluga ulastiginda ribozom
i§aretleme noktasina ulasmishr. UAA bize "burada dur" uyansmi gosterir. Ribozom ve
protein mRNA 'dan aynlir.

Polipeptit zinciri tarn olarak biiyiimeden once kendine ozgii ikincii ve iiciinciil yapi-
lari olusturmaya baslar (s. 1249'da §ekil 25.14). Birincil yapi dogru — amino asit diize-
ni tarn dogru — oldugu icin bu gerceklesir. Hidrojen baglan a-sarmal, katlanmis tabakalar,
kangal veya diigumler sekiinde ozel kisimlar meydana getirir. Tiim zincir katlamr veya
egilir; disiilfiir baglantisina enzim katdir, boylece zincir oldukca buyiir, proteinin tama-
mi gorevini yapabilmek icin gerekli olan sekle sahip olur. (Yapisal biyokimyada. ami-
no asitlerin dizilis sirasindan proteinlerin 2" ve 3" yapilanni tahmin edebilmek oldukca
onemli bir sorundur.)

Eger bu protein lisozim ise derin bir aciklik veya agiza sahiptir ve buraya belirli bir
polisakkarit girebilir. Lisozim ve bir bakteri yolunu sasmrsa bu agiz calismaya baslar.
Ilk polisakkariti isrrarak ikiye boler.

Ayni anda, mRNA zincirinin baslangic yerine yakin diger ribozomlar da hareket eder.
her biri baska bir polipeptit zinciri sentezler. Protein sentezlemek icin gerekli sure, icer-

1248 BolUm 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

CH 3 S

Antikodon:
Kodon;
mRNA

HCNH— CH— C
If I

O

fMet

tRNA,

AUGAAAGUAUUUGGAAGA
I I I I I 1 I ! 1 I 1 I I I I 1 I I -^-

Ribozom

(CH 2 ) Z 0(CH 2 ) 4 p

HCNH— CH — C1CH — C

II ill

O

fMet

tRNA.

Antikodon:

Kodon:
mRNA

\jO

>■ At

$

AUGAAAGUAUUUGGAAGA

■ I I I I I I I 1 r:tr

Ribozom

CH,S

1

^B, H 3 C x / CH 3
<CH 2 ) 2 (CH 2 ) 4 fl CH

HCNH-CH— C-NH-CH— C*i CH— C

fMet

Valin
katilmasi

mRNA

AUGAAAGUAUUUGGAAGA

I 1 I I I I I I I ' I 1 I Vd

Ribozom

§ekil 25. 1 3 Polipeptit zincirinin bir kahp olarak davranan habere! RNA Me basamak-basamak bii-
yiimesi. Transfer RNA ribozomla temasta olan mRNA'ya amino asit kalmtisim ta§ir. Kodon-antiko-
don e$le§inesi ribozom yiizeyinde mRNA ve RNA arasinda olur. Enzimatik tepkiine amino asit kahntisini
amit baglantisina birlestirir. Amit bagi meydana geldikten sonra ribozom mRNA'nin sonra gelen ko-
donuna hareket eder. Yeni tRNA e§lenir, amino asidini biiyiiyen zincire aktarir ve boylece devam eder.

25.5 RNA ve Protein Sentezi 1249

1 Kodon numaras

§ekil 25. 1 4 Protein molekiiliiniin sentezlenirken katliiiusi [Phillips, D. C.'nin i/nivle uvarlan-
mistir. "The Three-Dimensional Structure of an Enzyme Molecule." In Bio-organic Chemistry;
Calvin, M.; Jorgenson, M. J.; Eds.; Freeman and Co.: San Francisco, 1968; s 62. Copyright
© 1966 Scientific American, Inc. All rights reserved. © Irving Geis.J

1250 Boliim 25 / Nukleik Asitler ve Protein Sentezi

dikleri amino asit sayilanna baglidn. Ancak belirtiler her bir dakikada her bir ribozom-
dan 150 peptit bagi meydana gelebilecegini gostermektedir. Lisozim gibi 129 amino asit-
li bir proteinin sentezi icin bir dakikadan daha az bir zaman gerekir. Ancak bir mRNA
zinciri boyunca dort ribozom ^ali^iyorsa. polizom her 13 saniyede bir lisozim molekii-
lii meydana getirir.

Nicin protein sentezi, ozelliMe tamamen biiyiimiis organizmalarda gereklidir soru-
sunu sorabiliriz. Bu sorunun cevabi proteinler kahci degildir seklinde verilebilir. Bir ke-
re sentezlenmezler. btitiin hayatin devami boyunca hiicrelerde kahci degildirler. Gerekli
olduklan her zaman sentezlenirler. Sonra enzimler tarafindan tekrar amino asitlere par-
calamrlar. Bazi amino asitler enerji icin sindirilirler, yedigimiz yiyeceklerden kan yo-
luyla yenileri alinir. Tiim cevrim yeniden olusur.

Problem 25.11 > Bir DNA parcasi asagidaki baz dizili§ine sahiptir.

...ACCCCCAAAATGTCG

(a) mRNA'da kopyalamayla, bu parcadan ne tiir bir baz dizilisi olusur?

(b) Bu mRNA'daki ilk bazin kodonun baslangici oldugunu kabul ediniz. Bu parca
boyunca polipeptitte amino asitler hangi diziliste sentezlenir?

(c) Her bir tRNA icin (b) deki translasyona bagli olarak antikodonlan veriniz.

Problem 25. 12 > (a) Cizelge 25.2'deki her bir amino asit icin verilen ilk kodonlan kullanarak asagi-
daki pentapeptit sentezini yapacak mRNA'nm baz dizilisjni yazimz.

Arg ■ He • Cys ■ Tyr ■ Val

(b) mRNA sentezinde kopyalama DNA'daki hangi baz dizilis, sirasmi gereeklesti-
recektir? (c) Pentapeptit sentezinde tRNA'mn hangi antikodonu yer alacaktir?

Problem 25.13 > DNA'mn her bir telindeki bazlardan birinde nasil bir hata olursa bu amino asit ka-

lintisi hatasi orak-hiicre anemisi (Altbolum 246C) hastaligina sebep olur?

25.6 DNA'nin Baz DiziLi§ Sirasinin Tayinj

DNA dizilisi icin kullamlan yontem protein dizilismde (Altbolum 24.5) kullamlan yon-
teme benzer. DNA molekiilleri cok biiyiik oldugu icin 6nce bu molektilleri idare edile-
bilir kiiciik parcalara bolmek gerekir. Bu kisimlar ayn ayri dizilebilirler ve sonra ortiisme
noktalanndan bunlar tamnarak, orijinal nukleik asitteki nUkleotit dizili§ini canlandirmak
icin diizenlenirler.

Isjemin ilk krsmi, sinirlayici endoniikleaz enzimi kullanilarak gercekle§tirilir. Enzim-
ler iki telli DNA'yi dizinin belirli bir yerinden bolerler. Yuzlerce cesuli, smrrlayici en-
donukleaz bilinmektedir. Bunlardan birisi olan AM, AGCT dizisini G ve C arasindan boler.
EcoRl olarak adlandinlan enzim GAATTC dizisini G ile A arasindaki bagdan ayinr. Si-
nrrlayici enzimler tarafindan taninabilen kenarlann cogunlugu, sarmallar5' yoniinde ve-
ya 3' ySnunde okundugunda (her ikisi igin de) ayni baz cifti dizilisme sahiptir. Ornegin:

5' < G— A — A — T — T — C >3'

3' i C — T— T— A— A— G >5'

25.6 DNA'nin Baz Dizilis, Sirasinm Tayini 1251

Bu tiir dizilisjere polindrom (tersinden de aym §ekilde okunabilen kelime veya ciim-
leler ornegin "radar" "Madam, I'm Adam") denir.

Parcalann (simrlayici parcalann) dizilis. sirasinm belirlenmesi kimyasal (a§agida ve-
rilen yontemle) veya enzim yardnniyla yapilabilir. ilk kimyasal yontem Harvard Uni-
versitesi'nden Walter Gilbert ve Allan M. Maxam tarafrndan, 1977'de ilk enzimatik metot
ise aym yd Frederick Sanger tarafrndan gercekle§tirilmi§tir.

25. 6A Kimyasal Sira Analizi

Cift telli simrlayici parca. enzimatik olarak 5' yerinden fosfat gmbu iceren radyoaktif
fosfatla etiketlenmi§tir. Bundan sonra bu teller aynlmi§ ve izole edilmis.tir. Daha sonra
etiketli tek telli panja belirli bazlara saldiran reaktiflerle etkile§tirilmi§tir. Boylece zin-
cirde, bu belirli bazdan sonraki kisim kinlmi§tir. Ornegin a§agidaki gibi bir zincirimiz
varsa (5' > 3' §eklinde soldan saga dogru okunan),

Gilbert ve Sanger 1980 yi-
linda Kiniya Nobel odiilii-
nii Paul Berg ile
p;n l.isitiisl.ir.ln-. Odiilii,
nukleik asitler iizerinde
yaptiklan yahgmayla ka-
/.anmislardir. Sanger (Alt-
boliirn 24.5) proteinleri
dizmede ilk onciilugii yap-
tigi, insiilinin yapisini ta-
yin ettigi icin 1958 yilinda
Nobel odiilii almistir.

'-?— GCAATCACGTC

bu kisim 1,5 MNaCl 'li ortamda hidrazinle <NH 2 NH 2 ) etkile§tirilir. Hidrazin sitosin kis-
mina etki yapar. Sonra piperidinle muamele (Altboliim 20. IB) C kalmtisinin 5' kena-
nndan boler. Bunun sonucu a§agidaki 5' etiketli parcalar meydana gelir.

12 P — GCAATCACGT
r P — GCAATCA
,: P— GCAAT
"P— G

Bu kisimlar jel elektroforezi (§ekil 25.15) olarak adlandmlan teknikle aynlir. Bu
kisimlan iceren parcalar poliakrilamitten [-f CHjHCONH^ ] yapilmi§ jelle kaph lev-
hanin bir ucu tarafma yerle§tirilir. Uclar arasinda bir gerilim farki uygulandiginda rad-
yoaktif etiketli par9alar aynlir. Parcalar jel boyunca negatif yuklii fosfat gruplannin

Katot

Anot

§ekil 25.15 Jel elektroforezi icjn cihaz.
Ornekler jelin en list noktasindan yarikla-
ra konur. Gerilim farki uygulandiginda or-
nekler hareket eder. Ornekler paralel
^izgiler seklinde yiiriir. (Voet, D.; Voet, J.
G. Biochemistry 2nd ed.; Wiley: New York,
1995, s. 92'den nlunuistir. [izinle kullaml-
nu§tir.]

1252 Boliim 25 / Niikleik Asitler ve Protein Sentezi

sayisina bag]] olarak farkli hizlarda hareket ederier. Kiiciik parealar daha hizli hareket
eder. Ayrilmadan sonra jel, fotograf levhasiyla temasta olacak sekilde yerlestirilir. 5'-
Fosfat grubu iceren parcadan yayilan ism jele yerlestirilmis olan tabakanin, jele gore
ters ylizeyinde koyu bir nokta olusmasma sebep olur. Is,ma maruz kalan levhaya oto-
radyograf bu teknige de otoradyoloji denir . Zincirin orta noktalannda etiketlenmemis
parealar vardir, fakat bunlar tabakanin ust ktsminda goriinmezler, bu Tiedenle ihmal edi-
lirler.

Dizili§i incelenecek olan DNA farkli cozeltilerle dort defa isleme tabi tutularak be-
lirli bir baz ikilisinden (e§) boliinebilir. Burada verilen sadece C'den sonra boliinmeye
ilave olarak, G'nin 5' kenarmdan bolen reaktifler; A ve G'nin 5' kenanndan ve C ve
T'nin 5' kenanndan bolen reaktifler de vardir. Bolunmeden sonra farkli cozeltilerdeki
kisimlar aym anda dort paralel jel izleme kabi kullanilarak kendiliginden elektroforeze
tabi tutulur. Otoradyografiden sonra §ekil 25.16'daki gibi olan sonuclar DNA'nin dizi-
1 j 5 diizenini jelden dogrudan dogruya okumamizi saglar.

Jel asagidan okunmaya basjamr. A + G izinde G'de olmayan koyu bir nokta vardir.
Bu, en kiicuk etiketli parcanm A oldugunu belirtir. Ikinci seviyede aym sekil olusmus,-
tur ve diger bir A'yi gostermektedir. Ucuncii seviyede ust kisimda koyu olan kisim C
izi, acik olan kisim ise C + T izidir ve C'nin diziliste ucuncii baz oldugunu gosterir.
Dordiincusii yine A'dir ve boyle devam eder. Islem 90k dtizenlidir. Giiniimiizde jelled
okumak icin bilgisayarh cihazlar kullamlmaktadir.

DNA dizilisinin arastinlmasmda gelismeler o kadar hizlidir ki proteinlere karsihk
gelen genlerin DNA dizili§lerini izleme; proteinlerin amino asit dizilislerini tayin etme-
den daha kolay yontemler iijerir. (Genetik sifre bilindigi icin, proteini kodlayan DNA'da-
ki baz dizilisinden proteindeki amino asitlerin dizilis, diizenini bulabiliriz.) DNA dizilismi
incelemede giiniimiizde gelinen en son nokta, Epstein-Ban - viriisunde (insandaki herpes

A-G

C-T

§ekil 25. 1 6 Kimyasal olarak, dizilis diizeni ara§-
tirdan DNA parcasi iceren jelin otoradyografisi.
DNA 5' ucundan 32 P ile etiketlenir. Dizilis, diizeni
bulunmus olan DNA parcasi jelin yaninda yazilir.
Kiiciik parealar jelin alt kisminda yazildigi icin,

dizilis sirasinda 5' *3' yonii jelde yukanya

dogru olan yone karsiliktir. (Courtesy of Davit
Dressier, Voet D.; Voet .J, 6. Biochemistry, 2nd
Ed.; Wiley: New York, 1995; s. 892'den izinle
knllanilmistir.)

25.7 Oligoniikleotitlerin Laboratuvar Sentezleri 1253

viriisiij 172.282 baz giftinin tiimuniin belirlenmi§ olmasidn. insan gen sistemini olu§tu-
ran 100.000 gende bulunan 2,9 milyarbaz giftinin tayininde gelismeler cok hizli olmak-
tadir.

25.7 OLiGONUKLEOTITLERiN LABORATUVAR

Sentezleri

Genler; DNA daki baz ^iftlerinin belirli bir dizilisine gore §ifrelenmis olan proteinler
icin, mavi kopyalardir. Genler kendi ba§ina neyi ve nasi! yaparlar? Giiniimuzde bu tiir
sorulann cevaplari kimyactlar ve biyologlar tarafindan ara§tinlmaktadir. Bunun iyin de
genetik 9alismalarda yeni bir yaklasim kullandir. Buna ters genetik denir. Genetikteki
yaygin yakla§im, organizmada mutasyonlar meydana getirerek genleri degi§tirmeyi ve
yok etmeyi ve sonra da soydaki etkilerini gozlemeyi icerir. Siiriingenler gibi daha bii-
yiik organ izmalarda bu yaklagimin ciddi dezavantajlan vardir. Nesilleri olduk^a uzun-
dur, iiriinlerin sayisi azdir, en ilgi cekici mutasyonlari oldiiruciidur. Tiim bunlar bu
organizmalar (stiriingenler) (izerinde cali§ma yapmayi zorlaftinr,

Zit genetik yakla§imi. klon!anmi| genlerle fah^ilmaya baslandi, ve nasil fali^aca-
gi, ne tiir fonksiyonlar gosterecegini anlamak iizere cah^malar yiiriitiildii. Bu tiir §ak§-
malardan birisi genin belirli bir kismi \q'm tamamlayici gorevi yapacak DNA tellerinin
(yakla§ik 15 bazh oligoniikleotit) sentezidir. Bu sentetik oligoniikleotitlere anti his
niikleotitleri denir ve bu nukleotitler DNA nin his dizilerine baglanma yapabilirler, bu
i§lemi yaparken genin aktifligini degijtirebilirler, hatta tamamen aktifligini tain tersine
donCigtiirebil irler. Ornegin gendeki DNA'nin his kismi

A — G— A— C— C— G— T — G — G

okursa, antihis oligoniikleotidi

T— C— T— G— G— C— A— C— C
olarak okuyacaktir.

Ozel genlerin bu sekilde pasiflestirilmesi, tipta cok onemli biiyiik gelismelerin ha-
bercisidir. Birgok bakteri ve viriisler hayat siirecjerinde kendi genlerini diizenlemek icin
buna benzeri bir yontem kullanir. Yapilmak istenen §ey insan hiicrelerindeki viriisleri -
viriislerin DNA veya RNA'sinin can ahci (onemli) dizilis yerine bagiayarak tahrip et-
mek icin, antihis ol igon Ukleo titled sentezlemektir.

Bu tiir oligoniikleotitlerin sentezi giinUmuz ara^tirmalannda 90k 9ahi;ilan bir alandir.
Ve 9ali§malar AIDS de dahil bircok viriitik hastaliklara ybrdendirilmistir. Oligoniikleotit
sentezlerinde kullanilan yontemler otomatik kati faz teknigi de dahil (Altboliim 24. 7D)
protein sentezlerinde kullanilan ybntemlerle aynidir. Uygun sekilde korunmus niikleofil
kati faza baglanmistir. Bu kati faza "kontrollii gozenekli cam" veya CPG denir. (§ekil 25. 17)
Sonufta bu baglanti yerinden (CPG) kinlabilir. Posforamidit yapisinda olan sonraki ko-
runmu§ niikleotit ilave edilir. Ve kenetlenme reaktifiyle kenetlenme saglanir (CPG bagin-
dan). Kenetlenme reaktifi olarak gogunlukla 1,2,3,4-tetrazol kullandir. Kenetlenme sonucu
meydana gelen fosfit triesteri iyot kullamlarak fosfat triesterine yiikseltgenir ve bu, bir
ntikleotitle uzatilabilecek zincir meydana getirir. ilave edilen ntikleotidin 5 yerini korumak
19m kullanilan dimetoksi tritil (DMTr) grubu asitle uzakla§tinlir. Daha sonra kenetlen-
me, yiikseltgeme, detritilleme tekrar edilir. (Tiim basamaklar £oziiciilerde yapilir.) Oto-
matik sentezleyicileiie bu isjem en az 50 defa tekraiiamr. Tiim bir 9evrim 40 dakika veya
daha az bir siirede gergeklesir. Arzu edilen oligoniikleotit sentezlendikten sonra kati des-
tek fazindan ve ce§itli korucu gruplardan (iizerindeki bazlar da dahil) kurtanlir.

1254 Boliim 25 / Nukleik Asitler ve Protein Sentezi

§ekil 25.17 Fosfora-
midit kenetlenme yonte-
nii kullanilarak yapilan
otomatik oligoniikleotit
sentezinin basamaklari.

H— O— l / O x j :

w

1. KeneLlenme

Tetrazol

Fosforaniidil

DMTr— O— 1 .0

B)

O
CH 3 — O— P— O— | .0

B t , Bi, Bj = Koruyucu bazlar

R = N=C— CH 2 — CH 2 —
P-Siyonoetil

(CPG) = kontroilii gozenekli cam
OCH,

DMTr =

DMTi — On^oJ 3

CH 3 — O— P— O-i^o^

o

1 B

R _ _p_ IS,

V/

2. Yilkseltgeme L

OCH,

Ditnetoksitritil

H— O— | n

?3

?

\ 7 3. EteLrililleme
O \ / «A

CH 3 -0-P-0 > .O x B ^

jJ \ / sonral, 2, 3, vb.
■»■ O \ / ► ►

?

B !

R-O-P-O-yO,!

o jwwv (cpg)

?

R-O-P-0-^,

ft

r\iftAww.| f^D/""* )

25.8 Polimeraz Zincir Tepkiniesi 1255

25.8 Polimeraz ZIncIr Tepkimesj

Polimeraz zincir tepkimesi (PZT I DNA'nin dizili.sini bulmada oldukca basit ve etki-
li bir yontemdir. Basit bir DNA molekuliiyle baslanarak. polimeraz zincir tepkimesi tek
bir guniin ak§amiistu saatlerinde 100 milyar kopya uretebilir. Tepkime icin 50k basit bir
kac reaktif bir deney tiipii ve isi kaynagi gereklidir ve yapilmasi kolaydir,

Molekiiler biyoloji iizerine PZT'nin etkisi 50k biiyiiktiir. Tipta genetik ve bula§ici
hastaliklarm te^hisinde ktdlanihr. Onceleri PZT'yi geligtirmekteki amac dogurn once-
sinde orak-hiicre anemisi hastaligmi teghis etme hizini arttirmakti (Altboltim 24. 6C).
Guniimiizde, dogum oncesi bazi genetik hastaliklarm. ornegin adelenin gelismemesi, sis-
tik fibrosiz (safra kesesi veya mesane kisti) tedavisinde uygulanir. Bula§ici hastabklar
arasmda viriis ve AIDS'e sebep olan viriisleri, rahimdeki habis uru (kanseri). karaciger
iltihabini (sarihk), kizatnigi, Epstein-Barr'i belirlemede PZT kullamhr.

insan genetigi ve biyolojinin gelismesinde PZT on hastalik teshisi biliminde kulla-
mlir. Kopyalanan DNA numunesi bir damla kandan veya meniden veya bir sue mahal-
linde kalan bir sactan alinabilir. Hatta bir mumyanin beyninden veya 40.000 y ill tk bir
mamutun ttiyii olabilir.

PZT, Kary B. Mullis tarafmdan kesTedilmis ve galisma grubuyla birlikte sirketin-
de geligtirilmistir. Stanford Universitesi'nde Arthur Kornberg ve cahsma arkadasjan
tarafmdan 1955 yilinda bulunan DNA polimeraz enzimi bu amacla kullamlmigtir. Can-
lilarm hiicrelerinde DNA polimeraz enzimi DNA'nin tamiri ve boliinmesi i§lemlerine
yardim eder. PZT, DNA polimerazin bazi ozelliklerini, ornegin DNA'nin ek niikleotit-
lerinin kiiciik oligonLikleotit primerlerine (primer kahp olarak adlandinlan DNA'nin
tamamlayici teline bagli oldugunda) baglanma yetenegini kullamr. Nukleotitler prime-
rin 3' ucundan, polimeraz enziminin bagli oldugu nukleotitler, kalip teli iizerinde bi-
ti§ik konumdaki baza tamamlayici olarak baglanmislardir. Eger biti§ik kalip niikleotidi
G ise; polimeraz primere C, eger bitigik kalip niikleotidi A ise polimeraz primere T
ilave eder ve bu §ekilde devam eder. Polimeraz, cozeltide gerekli olan nukleotitler
(trifosfat olarak) saglanmcaya kadar. kalibin 5' ucuna ula§masina kadar bu isjemi tek-
rarlar.

1256. sayfadaki Sekil 25.18, PZT'nin yaygin olarak gerceklegtirilen bir cevrimini
gosterir, Hedef PZT'nin niikleotit dizilisinin bilinmesi gerekli degildir. Ancak primer
olarak davranacak olan iki tek telli oligoniikleotitleri (~ 20 niikleotit) sentezlemek icin
hedef PZT'nin her iki tarafindaki kiiciik bir dizilis, parcasinm bilinmesi gerekir. Primer-
ler her bir DNA teli iizerindeki yone dogru olan dizilislere (yan zincir) tamamlayici niik-
leotit dizileri icermelidir.

PZT'nin disinda, gift telli DNA. tellerine ayirmak icin lsitihr. Primerler (her bir
tel icin bir tane) ilave edilerek yan dizilisler (zincirler) elde edilir. Daha sonra DNA
polimeraz ve niikleotit trifosfat ilave edilir. polimeraz her bir primerin, her bir telde-
ki hedef dizilis, boyunca yayilmasim saglar. Verilen primerin yayilmasi yeterli dere-
cede uzunsa diger primere tamamlayici diziligleri icerecektir. Sonuc olarak her bir
yeni dagilma iiriinii, telle aynldiktan sonra diger bir cevrim igin kalip gorevi yapa-
caktir.

Her bir cevrim, hedef DNA miktarim iki kat attiracaktir (§ekil 25.19) s. 1257). Bu
DNA miktannm iissel olarak arttigini ifade eder. 11 Sayida cevrim sonucu DNA mikta-
n 2" defa artar. 10 Cevrim sonra kabaca DNA'nin 1000 kati 20 cevrim sonunda ise 1
milyon kat arttigi goruliir. PZT uygulamalan son derece hizhdir ve I saatte 25 cevrim
otomatik olarak gercekle§tirilebilir.

Mullis bu (.alismasiyla 1993
yihnda Kimya Nobel odiilii-
nu kazamni§tir.

1256 Bolum 25 / Nukleik Asitler ve Protein Sentezi

Hedef bdlge

i

1

1

I A C
i
i

T G

1 1 1

G A C T

i i i i
i i i i

C T G A

1 1

1

G
i
1

C

1

Mill

C A A G G

i i i i i
i i i i i

G T T C C

A

i

T

n

T 1

i

i

a ;

j_i

"1 1 II T

" C C G A G
i i i i

I l i ii

\ G G C T C

II 1 1

Hedef bolge

Ayirmak
pri
T

la'n isitihrve sonrs
Tier Have edilir.

Hedef bolge

1

\ A C

1

G A {

; T

3 A

1

1
G

C

Mill
C A A G G

G T T C C

III

1
A

T
1

T "

1 1 1 1

r C C G A
1 1 1 1

I 1 1 1

\ G G C T

II 1 1

Primer

Primer

1 1

1 A C

i i
i i

F T G

1 1

G A

i i
i i

C T

1

A A G G C T C

1 1 1 1 1 1

Hedef bolge

DNA polimeraz ve nukieotft

trifosfat Have edilir.

1

\ A C
i
i

r t G

1 1

G A

i i
i i

C T

1 1

1

: t
i
i

3 A

1

1

G

i
i

C

1

Mill

C A A G G
i i i i
i i i i i

G T T C C
Mill

A

i
T

1

T

i
i

A

1

III

r C C G A
1 1 1 1

I 1 1 1

\ G G C T

II 1 1

J

+

1

\ A C
i i
i i

r t g

i i

1 1

G A
i i

i i

C T

: t

i
i

3 A

1

G
i
i

C

1 II 1 1

C A A G G

i i i i i
i i i i i

G T T C C

Mill

1

A
i
i

T

1

T

i

A

1 1 1 1
r C C G A

1 1 1 1

I 1 1 1

A G G C T

II 1 1

3

Sekil 25. 1 8 Polimeraz zincir tepkimesinin bir gevrimi. DNA tellerini ayirmak igin isitma
iki adet tek telli kalip verir. Primerler, hedef bolgeden her bir sarniala tamamlayici niikle-
otit dizilisleri olugturur. Niikleotit trifosfath ortainda, DNA polimerazi, ilk orijinal, hedef
DNA ile ayni iki parea yeni DNA olnstimmiu katalizler.

25.8 Polimeraz Zincir Tepkimesi 1257

Teller aynlir ve primer Nave edilir.

Hedef bolge

I I I I I I I I I I I I I I I I II
AACGACTGCAAGGATTCCGAG
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC

I I I I I I I I I | I I 1 I

Hedef bolge

Kopyalamak icln prlmerler genigletlllr.

Hedef bolge

I I I I I I I I I I I I I I I I I
AACGACTGCAAGGATTCCGAG
III
A G G C T C

' I

Primer

-m

AACG AC
I I I I I I
T TGC TG AC GT

Ill

Primer

CC TA AG GCT C

I I I I I I I I

Hedef bolge

I I I I I I I I I I I I I II I I I I
AACGACTGCAAGGATTCCGAG
I I I II I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC
I I I I I | I I I I I t I I 1 | I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I I I I
AACGACTGCAAGGATTCCGAG

ii i i i T i i i i i r T i i i i i i ii

TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC

I 1111

> Qevrim

Hedef biilge

I I I I I I I I I I I I I I I I I
AACG ACTGCAAGGATTCCGAG

AG GCT C
I I I I

Primer

TTT
A ACG AC
II I 1 I I
TTGCTGACGTTCC

II I I I I I I I I I I I

Primer

TA

AG GC T C
I I

Hedef bolge

Hedef bolge

rrr

A ACG AC T

II III II
CA AGG AT TC CGA G

G G C T C
" II

Primer
T

ITTT
A ACG AC
I I I I I I
T TGC TG AC

I I 1 I I | I I

Primer

J_L

T T CC TA AG GCT

I I I I I | I I I I

Hedef biilge

I I I I I I I I I I I I I I I I I I
AACGACTGCAAGGATTCCGA
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCT

I I I I I | I | I I I I

f

J

I I I I I I I I I II I I I II I I I I

AACGACTGCAAGGATTCCGAG
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC

I 1 I I | I I I

I I I M II I I l I l l I II I I I I

AACGACTGCAAGGATTCCGAG
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC

I I I I I I I I I I I I I I I | I II I

I I I II I I I I I I I I I
AACGACTGCAAGGATTCCGAG
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
TTGCTGACGTTCCTAAGGCTC

I I I I I

> Cevrim
2

§ekil 25. 1 9 Polimeraz zincir tepkimesinin her bir cevrimi hedef btilgedeki kopya sayisini
ikiye katlar.

1258

Boliim 25 / Ntikleik Asitler ve Protein Sentezi

Anahtar Terimler ve Kavramlar

Niikleik asitler

Niikleotitler

Niikleositler

Kopyalarna

Transkripsiyon

Genetik kod

Kodon, antikodon

Translasyon

Restriksiyon, endoniikleaz

Poliineraz zineir tepkimesi (PZT)

Altbbliimler 25.1, 25.4, ve 25.5
Altboliimler 25.2 ve 25.3
Altboliimler 25.2 ve 25.3
Altboliim 25.4C
Altboliim 25.5A
Altboliimler 25.5C ve 25.5D
Altbolum 25.5C
Aitbolum 25.5D
Altboliim 25.6
Altbolum 25.8

Segilmi§ Problemlerin Cevaplan

BOLUM 1

1.8 (a), (c), (f), (g) duzgiin dortyiizlii; (e) iicgensel diizlem; (d)
acisal; (h) iicgen piramit

1.12 (a) ve (d); (b) ve (e); ve (c) ve (f).

1.20 (a), (g), (i), (1), izomer olmayan farkh bile§ikleri; (c-e), (h),
(j), (m), (n), (o) ayni bilesikleri; (b), (f), (k), (p) yapi izomerleri-
ni gostermektedir.

1.25 (a) Yapilar, cekirdeklerin konumlan bakimindan farklidir.
1.27 (a) Bir negatif yuk; bir negatif ytik; (c) iicgen piramit

BOLLM 2

2.10 (c) Propil bromiir; (d) izopropil floriir; (e) fenil iyodiir.

2.13 (a) CH 3 CH 2 OCH 2 CH 3 ; (b) CH 3 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 3 ; (e) di-
izopropil eter.

2.17 (a) Molekiilleri birbirleriyle hidrojen baglan olu§turabildik-
lerinden CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 OH daha yiiksek kaynama noktasina sa-
hip olacaktir; (c) HOCH 2 CH 2 CH 2 OH daha fazla hidrojen bagi
olu§turabildiginden daha yiiksek sicaklikta kaynayacaktir.

2.19 (a) Keton; (c) alkol; (e) alkol.

2.20 (a) 3 Aiken ve 2° alkol; (c) fenil ve 1° amin; (e) fenil, ester
ve 3° amin; (g) alken ve 2 ester grubu.

2.26 CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 Br; (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 Br;
CH 3 CH 2 CH(CH 3 )CH 2 Br; (CH,) 3 CCH 2 Br

2.30 Ester

BOLUM 3

3.2 (a), (c), (d), ve (f) Lewis bazlaridir; (b) ve (e) Lewis asitleri-
dir.

3.4 (a) [H 3 0+] = [HC0 2 1 = 0,013 M; (b) iyonlasma = %1,3

3.5 (a) pK a = 7; (b) pK a = -0,7; (c) Asidin pK a 'si 5 oldugundan
K a ' si daha biiyuktiir ve daha kuvvetli asittir.

3.7 Metilaminyum iyonunun pA" a 'si 10,6'ya e§ittir (Altboliim
3.5C). Anilinyum iyonunun pK"„'si 4,6'ya egit oldugundan anilin-
yum iyonu metilaminyum iyonundan daha kuvvetli asittir, ve ani-
lin (C 6 H 5 NH 2 ) metilaminden (CH 3 NH 2 ) daha zayif bazdir.

3.11 (a) CHC1 2 C0 2 H, iki klor atomunun elektron 9ekici indiik-
tif etkisinin hidroksil protonu daha pozitif yapmasi nedeniyle da-
ha kuvvetli asit olacaktir. (c) CH 2 FC0 2 H, flor atomunun brom
atomundan daha elektronegatif olmasi ve daha fazla elektron gek-
mesi nedeniyle daha kuvvetli asit olacaktir.
3.23 (a) pK a = 3,752; (b) K a = 10""

BOLilM 4

4.5 (a) l-(l-Metiletil)-2-(l,l-dimetiletil) siklopentan veya l-ter-
biitil-2-izopropilsiklopentan; (c) biitilsikloheksan; (e) 2-klorosik-
lopentanol.

4.6 (a) 2-Klorobisiklo[1.1.0]butan; (c) bisiklo[2.1.1]heksan; (e)
2-metilbisiklo[2.2.0]oktan

4.7 (a) fran.s-3-Hepten; (c) 4-etil-2-metil-l-heksen

(i?)-3-Metil-
I -pen tin

(S)-3-Metil-
1-pentin

4.20 (a) 3,3,4-Trimetilheksan; (c) 3,5,7-trimetilnonan; (e) 2-bro-
mobisiklo[3.3.1]nonan; (g) siklobiitilsiklopentan
4.24 Alkan, 2-metilpentandir, (CH 3 ) 2 CHCH 2 CH 2 CH 3 .

A-l

A-2 Secilmis, Problemlerin Cevaplan

4.25 Alkan, 2,3-dimetilbiitandir.
4.27 (CH 3 ) 3 CCH 3 en kararh izomerdir.

4.35 (a) Pentan, zinciri dallanmamis, oldugundan daha yiiksek si-
cakhkta kaynar. (b) 2-Kloropropan, ciinkii o daha polardir ve da-
ha biiyiik molekiil kiitlesine sahiptir. (e) Molekiilleri daha polar
oldugundan CH 3 COCH 3

4.38 (a) Trans izomer, her iki metil grubu da ekvatoryal olabile-
cegi icin daha kararhdir. (c) Her iki metil grubu da ekvatoryal
olabileceginden trans izomer daha kararhdir.
4.43 Qizelge 4.10'dan, bunun, /ra«.v-l,2-diklorosikloheksan oldu-
gunu buluruz. (b) Klorlar ikili bagin zit taraflarindan katilmah-
dir.

BOLliM 5

5.1 (a) Akiral; (c) kiral; (e) kiral; (i) kiral

5.2 (a) Evet; (c) hayir.

5.3 (a) Aymdirlar. (b) Enantiyomerlerdir.

5.7 Asagida verilenler bir simetri dtizlemine sahiptirler ve bu yiiz-

den de akiraldirler: tornavida, beyzbol sopasi, cekic

5.11 (a) — Cl>— SH— OH>— H

(c) — OH>— CHO>— CH 3 >— H

(e) — OCH 3 >— N(CH 3 ) 2 >— CH 3 >— H

5.13 (a) Enantiyomerler; (c) enantiyomerler
5.17 (a) Diastereomerler; (c) hayir; (e) hayir

5.19 (a) A'yi gosterir; (b) C'yi gosterir (c) B'yi belirtir.
5.21 B (25,3S)-2,3-dibromobutan; C (2S,3S>2,3-dibromobutan
5.35 (a) Aym; (c) diastereomerler; (e) aym; (g) diastereomerler;
(i) aym; (k) diastereomerler; (m) diastereomerler; (o) diastere-
omerler; (q) aym.

BOIXM 6

6.3 (a) Tepkime S N 2'dir, bu yiizden konfigtirasyonda devrilme
olur. Sonuc olarak, (+)-2-klorobiitamn konfigiirasyonu (-)-2-bu-
tanoliinkine [(R)] zittir [yani (S) dir]. (b) (-)-2-iyodobutamn kon-
figiirasyonu (R) dir.

6.7 Protik coziiciiler formik asit, formamit, amonyak ve etilen gli-
koldiir. Digerleri aprotiktir.
6.9 (a) CH 3 ; (c) (CH 3 ) 3 P.

6.14 (a) 1-Bromopropan daha hizh tepkime verecektir ciinkii, bi-
rincil halojeniirdiir ve daha az engellidir. (c) Aynlan grubu ta§i-
yan karbonu l-kloro-2-metilpropamnkinden daha az engelli
oldugundan 1-klorobiitandir. (e) Birincil halojeniir oldugundan 1-
kloroheksandir. Fenil halojeniirler S N 2 tepkimelerinde etkin de-
gildirler.

6.15 (a) Etoksit iyonu etanolden daha giiclii niikleofil oldugun-
dan 1 . tepkimedir; (c) Trifenilfosfin, (C 6 H 5 ) 3 P, trifenilaminden da-
ha giiclii niikleofil oldugundan 2. tepkimedir. (Fosfor atomlan azot
atomlarmdan daha buyiiktiir).

6.16 (a) Bromlir iyonu kloriir iyonundan daha iyi bir aynlan grup
oldugundan 2. tepkimedir; (c) Substrain deri§imi 1. tepkimede-
kinin iki kati oldugundan 2. tepkimedir.

6.19 istenen tepkime E2 oldugundan ikincil halojeniir, 1-bromo-
1-fenileten, kullamlarak en iyi verim elde edilir. (b) Burada bir
S N 1 tepkimesi istiyoruz. (Jbziicii ve niikleofil olarak etanol kul-
laninz ve tepkimeyi, aynlmayi en aza indirecek §ekilde, diigiik
sicaklikta gercekle§tiririz.

BOLUM 7

7.3 (a) 2,3-Dimetil-2-buten, ikijj bagi tetrasiibstitiie oldugundan
daha kararli olacaktir. (c) ris-3-Heksen, ikili bagi distibstitiie ol-
dugundan daha kararli olacaktir.

7.5 (a)

(trisiibstitiie,
daha kararli

Ana iiriin

(monosiibstitiie,
daha az kararli)

Yan iiriin

7.18 (a) Ikili bagin yerini, ikili bagla bagli karbon atomlarinin iki
numarasinin daha kiiciigiinu kullanarak belirtiriz ve zincir ikili ba-
ga daha yakm uctan ba^lanarak numaralamr. Dogra isim trans-
2-pentendir. (c) ikili bagin yerini belirtmek icin ikili bagla bagli
karbon atomlannm daha kiiciik olan numarasim kullamnz. Dog-
ru isim 1-metilsikloheksendir.

7.19

(a)

7.21 (a) (£)-3,5-Dimetil-2-heksen; (c) 6-metil-3-heksin; (e)

(Z,5fl)-5-kloro-3-hepten-6-in

7.37 E2 tepkimesinin olmasi icin gerekli olan anti periplanar yon-

lenmeye yalmzca doteryum atomu sahip olabilir.

Br

H 3 C D

^--OEt

Secilmis, Problemlerin Cevaplan A-3

BOLt'M 8

8.1 2-Bromo-l-iyodopropan

8.7 Bu sira, bu alkenlerin proton alma ve bir karbokatyon olu§-
turmadaki bagil kolayliklarim yansitir. 2-Metilpropen, bir 3° kar-
bokatyon olu§umuna yol actigindan en hizli; eten ise bir 1°
karbokatyon olugturacagmdan en yavas, tepkime verir.
8.16 (a) (Z)-izomerin her iki yuzunden de olan sv'rc-hidroksilleme
mezo bile§ik, (2R, 3S)-2,3-biitandiol, olu§turur. (b) (E)-izomerin
bir yiiziinden olan si/i-hidroksilleme (2fl,3/?)-2,3-biitandiolun, di-
ger yuzunden olan ise, muhtemelen e§deger olarak, (25,35)-enan-
tiyomerin olu§masina neden olur.
8.21 (a) CH 3 CH 2 CHICH 3 ; (b) CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ;
(e) CH 3 CH 2 CH(OH)CH 3 ; (h) CH 3 CH 2 CH=CH 2
(j) CH 3 CH 2 CHCICH 3 ; (1) CH 3 CH 2 CHO + HCHO.
8.23 (a) CH 3 CH 2 CBr=CHBr; (c) CH 3 CH 2 CBr 2 CH 3 ;
(e) CH 3 CH 2 CH=CH 2

CH, CH 3

H,0 + , H,0 .

8.26 (a) CH 3 C=CH 2

CH,

~"^ CH3CCH3

OH

HBr

^ ' 3 2 (peroksit yok)

CH,

■^ CH 3 CCH-3

Br

CH,

CH 3

HF .

(d) CH 3 C=CH 2 ► CH 3 CCH 3

F

8.50

CH 3

CH,

HC=C V \ > H -£+■ CH 3 CH 2 CHCH 2 CH 3

CHjCHg

BOLL'M 9

9.2 (a) Bir; (b) iki; (c) iki; (d)bir; /e) iki; (f) iki.

9.7 Dii§uk alanda bir ikili (3H); yuksek alanda bir dortlii (1H)

9.8 A, CH 3 CHICH 3 ; B, CH 3 CHC1 2 ; C CH 2 C1CH 2 CH 2 C1

9.30 Fenilasetilen

9.31 G, CH 3 CH 2 CHBrCH 3
H, CH 2 =CBrCH 2 Br

9.36 Q, bisiklo[2.2.1]hepta-2,5-diendir.
R, bisiklo[2.2.1]heptandir.

10.4 Iki metil radikalinin birlesmesiyle kiiciik bir miktar etan olu-
§ur; etan, daha sonra kloroetant olu§turmak iizere klor ile tepki-
meye girer.
10.14 (a) Siklopentan; (c) 2,2-dimetilpropan

10.16 (a)

QH 3

„ Vc>1

CH,

CH,

CH 3
CH,

CI,

i§ik

CH 3

H V ; > C1
C

C

1
CH 2 4

1
CH 2

CI | H

H 1 CI

CH 3

CH 3

(2S,4S)-2,4-Dikloro-
pentan

(2R,4S)-2,4-Dikloro
pentan

(c) Hayir, (2/?,4S)-2,4-dikloropentan bir mezo bile§igi oldugun-
dan kiral degildir. (C3'ten gecen bir simetri diizlemine sahiptir.)
(a) Evet, aynmsal damitmayla ya da gaz sivi kromatografisi ile.
(Diastereomerler farkli fiziksel ozelliklere sahiptirler. Bu yiizden,
iki izomer farkli buhar basinclanna sahip olacaktir.)

10.17 (a) 7 Kisim; (c) kisimlann hif biri optik9e aktif degildir.

10.18 Hayir, yalmzca kiral molekulleri (enantiyomerler olarak)
ijeren kisimlar 1 -kloro-2-metilbiitam ve 2-kloro-3-metilbiitant
iceren kisimlardir. Bununla beraber, bu kisimlar, enantiyomerle-
rin rasemik §ekillerini icerdiklerinden optikce aktiflik gostermez-
ler. (b) Evet, l-kloro-2-metilbiitam ve 2-kloro-3-metil-biitam
iceren kisimlardir.

10.23 CH,

CH,

CH 3 CCH 2 CH 3 > CH 3 CHCHCH 3

(3°)

(2°)

CH,

CH,

> CH3CHCH2CH2 ■ ~ CH^CHCr^CHj

d°)

(i°)

BolCm 10

10.1 (a) ;Mi° = -554 kj mol-1; (c) AH = -102 kj mol"';
(e) AH° = + 55 kJ mol"i; (g) A//° = -132 kJ mol -1 .

BOLUM II

11.3 Glikollerde iki — OH grubunun varligi molekiillerine daha
fazla hidrojen bagi yapma imkam verir.

A-4 Sefilmis Problemlerin Cevaplan

11.4 (a) CH 3 CH 2 OH; (c) (CH 3 ) 3 COH.

11.13 Etiketlenmi§ oksijen i$eren bir alkol kullanimz. Eger eti-

ketlenmi§ oksijenin tamami siilfonat esterinde goriiniirse o zaman

tepkime sirasinda alkoliin C — O bagimn kinlmadigi §eklinde yo-

rumlanabilir.

11.31 (a) 3,3-Dimetil-l-butanol; (c)2-metil-l,4-butandiol; (e) 1-

metil-2-siklopenten- 1 -ol.

11.32 (a) H 3 C

\

/CHjOH

,C=C

\

H

H

OH H
(e) CH 3 CH 2 C=CCHCH 2 OH

CI
(g) CH,CHCH 2 CH 2 CH 3

OCH 2 CH 3

CH,

CH 3

(i) CH 3 CH— O— CHCH,

11.38 (a) CH 3 Br + CH 3 CH 2 Br; (c) Br-CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 — Br

11.41 (a)

PCC
12.10 (a) CH 3 CH 2 CH 2 OH ^^ ►

O

I' QH.MeBr, dietil eter

CH 3 CH 2 CH — — ►

OMgBr OH

CH 3 CH 2 CHC 6 H 5 HQ ► CH 3 CH 2 CHC 6 H 5

O

'I 2 C,H,MsBr, dietil eter

(c) CH 3 CH 2 COCH 3 — ►

OMgBr

[(a) §ikkindan]

NH/

OH

C 6 H 5 CCH 2 CH 3 -^+ C 6 H 5 CCH 2 CH 3
C 6 H 5 C 6 H 5

12.12 (a) CH 3 CH 3 ; (b) CH 3 CH 2 D;

OH

I
(c) C 6 H 5 CHCH 2 CH 3

OH
I
(g) CH 3 CH 3 + CH 3 CH 2 C = C— CHCH 3

(h) CH 3 CH 3 + [ y^MgBr

OH
I

12.13 (a) (CH 3 ) 2 CHCHCH 2 CH 2 CH 3

OH

I
(b) (CH 3 ) 2 CHCCH 2 CH 2 CH 3

CH 3
(e) CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH=CH 2

(f) CH 3 CH 2 CH

o

BOLIJM 12

12.4 (a) LiAlH 4 ; (c) NaBH 4

12.5 (a)

n

(c) H 2 Cr0 4 /aseton

NH + Cr0 3 Cl(PCC)/CH,Cl 2

12.21 ,0.

(l)2CH 3 MgI >|
(2)H 3 0+

BOLUM 13

13.1 (a) 14CH 2 =CH— CH 2 — X + X— ]4 CH 2 — CH=CH 2 :

(c) e§it miktarlarda

Secilmis, Problemlerin Cevaplan A-5

13.6 (b) 1,4-Sikloheksadien bir izole diendir.
13.16 (a) 1 ,4-Dibromobiitan + (CH 3 ) 3 COK, ve isi;
( g ) HC=CCH=CH 2 + H 2 , Ni 2 B (P-2).

13.19 (a) 1-Biiten + N-bromosiiksinimit, daha sonra (CH 3 ) 3 COK,
ve isi; (e) siklopentan + Br 2 , hv, sonra (CH 3 ) 3 COK ve isi, daha
sonra A'-bromosiiksinimit

13.28 Bu, bir tepkimenin denge kontroliine kar§i hiz kontroliiniin
bir baska ornegidir. Endo katilma uriinii, G, daha hizh olusur ve
diisuk sicakhklarda ana iiriindiir. Ekso katilma uriinii, H, ise da-
ha kararhdir ve daha yiiksek sicakhklarda ana uriindiir.

BOLUM 14

14.1 (a) ve (b) Bilesikleri

14.8 Siklopropenil katyonunun aromatik olmasi gerektigini akla

getirir.

14.10 Siklopropenil katyonu

14.15 A, o-Bromotoluen; B, p-bromotoluen; C, m-bromotoluen;

D, benzil bromiir.

14.18 Hem pentalene hem de heptalene Hiickel kurah uygulan-

malidir. Pentalenin antiaromatikligi onun sahip oldugu 8 jt elekt-

ronundan ileri gelebilir. Heptalenin aromatiklik kaybi ise onun

sahip oldugu 12 jt elektronundan kaynaklanabilir. Ne 8 ne de 12

Hiickel' e uygun bir sayidir.

14.20 Kopriideki — CH 2 — grubu 10 n elektronlu halka sistemi-
nin (a§agida) diizlemsel hale gelmesine neden olur. Bu da hal-
kayi aromatik yapar.

14.23 (a) Sikloheptatrienil anyonu 8 n elektronuna sahiptir ve
Hiickel kuralina uymaz; 10 n elektronuna sahip siklonantetraenil
anyonu ise Hiickel kuralina uyar.
14.25 A, C 6 H,CH(CH 3 ) 2 ); B, C 6 H 5 CH(NH 2 )CH 3 ;

'CH 2

7 CH 2
CH,

luenlerin kan§iminin yalmzca %60'inda nitro grubu orto ve pa-
ra konumlarinda olmahydi. %40'imn ise m-nitrotoluen olmasim
beklerdik. Gercekte, o-ve p-nitrotoluenin birlikte %96, w-nitro-
toluenin ise yalmzca %4 oldugunu buluruz. Bu sonuclar, metil
grubunun orto ve para yonlendirme etkisinin oldugunu gosterir.
15.11 (b) Oksijenin elektronlan icin benzen halkasiyla yarijan a§a-
gidaki gibi olan yapilar, elektronlann benzen halkasina dagilma-
sini azaltir.

O— C— CH 3 «— ► (()>— Q=C— CH 3

(d) Azotun elektronlan ifin benzen halkasiyla yan§an a§agidaki
gibi olan yapilar, elektronlann benzen halkasina dagilmasmi azal-
tir.

N— C— CH,

H

:0:

+ I
N=C— CH,

I
H

15.28 (a) ^^,-CHCH,

(c)

(e)

(g)

CH=CHCH 2 CH 3
CHCrLC.ri C.H.,

I

OH

O

II
C — OH

14.27 CH(CH 3 ),

BOLUM 15

15.8 Metil grubunun, gelen elektrofili yonlendirme etkisi olma-
saydi, uriinleri teorik istatistiki miktarlarda elde etmeyi bekler-
dik. Iki orto hidrojen atomu, iki meta hidrojen atomu ve bir para
hidrojen oldugundan %40 orto(2/5), %40 meta (2/5) ve %20 pa-
ra (1/5) uriiniiniin olusmasmi umardik. Bu yiizden mononitroto-

15.35 (a)

(c)

Br

O

CH 2 — C

Br

O O

II II

c— c

Br

O

CH 2 — C

A-6 Secilmi§ Problemlerin Cevaplan

B61.CM 16

16.2 (a) 1-Pentanol; (c) pentanal; (e) benzil alkol
16.6 Bir hidriir iyonu

16.17 (b) CH 3 CH 2 Br + (C 6 H 5 ) 3 P, sonra kuvvetli baz, daha sonra
C 6 H 5 COCH 3 ; (d) CH 3 I+ (C 6 H 5 ) 3 P, sonra kuvvetli baz, daha son-
ra siklopentanon (f) CH 2 =CHCH 2 Br + (C 6 H 5 ) 3 P, sonra kuvvet-
li baz, daha sonra C 6 H 5 CHO.
16.24 (a) CH 3 CH 2 CH 2 OH; (c) CH 3 CH 2 CH 2 OH
(h) CH 3 CH 2 CH=CHCH 3 ; (j) CH 3 CH 2 C0 2 -NH 4 + Ag \
(I) CH 3 CH 2 CH=NNHCONH 2 ; (n) CH 3 CH 2 C0 2 H
6.40 (a) Tollens reaktifi; (e) CCl 4 'te Br 2 ; (f) Tollens reaktifi; (h)
Tollens reaktifi

6.41

O

V CH 7

/ 2

CH,

dir.

6.42 Y, l-fenil-2-biitanon; Z ise 4-fenil-2-biitanondur.

BOlCM 17

17.1 Enol sekli fenoldiir ve aromatik oldugundan ozellikle karar-

hdir.

17.5 Tepkime meydana gelirken baz ttiketilir. Bir katalizor, net

olarak, tiiketilmez.

CH,CHO
17.13 C 6 H 5 CHO + OH- ' » C 6 H 2 NOCH=CHCHO

O

OH-

17.16 (b) CH 3 N0 2 + HCH ► HOCH 2 CH 2 N0 2

17.28 (a) CH 3 CH 2 CH(OH)CHCHO

CH 3
(b) C 6 H 5 CH=CCHO

CH 3

(k) CH 3 CH 2 CH(OH)C 6 H 5 (1) CH 3 CH 2 CH(0H)C=CH

O CH,
II I
17.33 B,CH 3 C— C— CH 3

OH

BOLUM 18

18.3 (a) CH 2 FC0 2 H; (c) CH 2 CIC0 2 H; (e) CH 3 CH 2 CHFC0 2 H;

(g) CF 3

18.7 (a) C 6 H 5 CH 2 Br + Mg + dietil eter, sonra C0 2 , daha sonra
H 3 0*; CH 2 =CHCH 2 Br + dietil eter, sonra C0 2 , daha sonra H 3 0+

18.8 (a), (c), ve (e).

18.10 Benzoik asitin karboksil grubunda

18.15 (a) (CH 3 ) 3 CC0 2 H + SOCl 2 , sonra NH 3 , daha sonra P 4 O 10 ,

isi;

(b) CH 2 =C— CH 3

CH 3

18.24 (a) CH 3 C0 2 H; (c) CH 3 C0 2 CH 2 (CH 2 ) 2 CH 3 ;

(e) p-CH 3 COC 6 H 4 CH 3 + o-CH 3 COC 6 H 4 CH 3 ; (g) CH 3 COCH 3 ;

(i) CH 3 CONHCH 3 ; (k) CH 3 CON(CH 3 ) 2 ; (m) (CH 3 CO) 2 0;

(o) CH 3 C0 2 C 6 H 5

18.36 (a) Dietil siiksinat; (c) etil fenilasetat; (e) etil kloroasetat

18.40 X dietil malonattir.

BOLIM 19

19.4 (a) CH 3 CHCOC0 2 C 2 H 5

C0 2 C 2 H 5

o

II

(b) HCCH 2 C0 2 C 2 H 5

19.7 O-alkilleme, bir ntikleofil olarak davranan enolat iyonunun

oksijeni iizerinden gercekle§ir.

19.9 (a) Etkinlik, herhangi bir S N 2 tepkimesindekiyle aynidir. Bi-

rincil halojeniirlerle olan yer degistirme oldukca yeglenir, ikincil

halojeniirlerle olanda aynlma yer degi§tirme ile yan§ir ve iifiin-

ciil alkil halojeniirlerde aynlma, tepkimenin tek yoniidiir. (b) Ase-

toasetik ester ve 2-metilpropen. (c) Bromobenzen niikleofilik yer

degi§tirmeye kar^i etkin degldir.

19.30 (b) D, rasemik fra«i-l,2-siklopentandikarboksilik asittir. E,

bir mezo bile§ik olan c/s-l,2-siklopentandikarboksilik asittir.

19.39 (a) CH 2 =C(CH 3 )C0 2 CH 2 CH 3 ; (b) KMn0 4 , OH; H 3 + ;

(c) CH 3 OH, H + ; (d) CH 3 ONa, sonra H 3 0+

C0 2 H

(e) ve (f )

C0 2 CH 3

"^>-C0 2 CH 3

O

ve

C0 2 CH 3

CH 3 2 C

Se^ilmig Problemlerin Cevaplan A-7

(g) OH", H 2 0, sonra H 3 0+; (h) isi (- CO,) (i) CH 3 OH, HA;
(j) Zn, BrCH 2 C0 2 CH 3 , dietil eter, sonra H 3

C0 2 CH 3

CHC0 2 CH,

(I) H 2 , Pt; (m) CH 3 ONa, sonra H 3 + ; (n) 2 NaNH 2 + 2 CH 3 I

BOLUM 20

H„Ni

20.5 (a) CH,(CH,),CHO + NH, : ►

CH,(CH 2 ),CH,NH 2

H,. Ni

(c) CH.(CH,) 4 CHO + C„H,NH, — " ►

CH,(CH 2 ) 4 CH,NHC 6 H 5

20.6 Bir ikincil halojeniiriin amonyakla olan tepkimesine hemen
hemen daima bir miktar aynlma e§lik eder.

20.8 (a) Metoksibenzen + HN0 3 + H 2 S0 4 , sonra Fe + HC1; (b)
Metoksibenzen + CH 3 COCl + AIC1 3 , sonra NH 3 + H 2 + Ni; (c)
toluen + Cl 2 ve 151k, sonra (CH 3 )N; (d) p-nitrotoluen + KMn0 4
+ OH , sonra H 3 + , daha sonra SOCl 2 , ardmdan NH 3 , sonra Na-
OBr (NaOH'deki Br 2 ); (e) toluen + CCl 4 'te N-bromosuksinimit,
sonra KCN, daha sonra LiAlH 4 .

20.14 p-Nitrotoluen + Br 2 + Fe, ardmdan H 2 S0 4 /NaN0 2 , ardm-
dan CuBr, sonra Fe/HCl, daha sonra H 2 S0 4 /NaN0 2 , ardmdan
H 3 P0 2 .
20.37 W, N-benzil-N-etilanilin

BOLUM 21

21.4 (a) Para-sulfolanmis. fenol. (b) Orto sulfolama icin.
(b) NH 2

21.9 (a) OCH 2 CH 3
,NO,

NO,

N0 2

21.10 o-klorotoluen, bir aynlma-katilma mekanizmasinin oldugu
ileri suriilen Dow i§leminde kullanrlan §artlar saglandiginda iki
uriiniin (o-krezol ve ra-krezol) olujmasina yol a?ar.

21.11 o-Hidrojen atomu olmadigindan 2-bromo-l,3-dimetilben-
zen aynlmaya ugrayamaz. Onun sivi amonyak icerisindeki sod-
yum amite kar§i olan etkinlik kaybi boyle bile§iklerin
(bromobenzen gibi) aynlmayla ba^layan bir mekanizmayla tep-
kimeye girecegini onerir.

21.14 (a) 4-Klorofenol sulu NaOH igerisinde coziinecek; 4-klo-
ro-1-metilbenzen ise §6ziinmeyecektir. (c) Vinil fenil eter karbon

tetrakloriir icerisindeki bromla katilma tepkimesi verecek (bun-
dan dolayi cozcltinin rengi kaybolur); etil fcnil eter vermeyecek-
tir.

21.16 Flor siibstituenti metil grubundan daha fazla elektron ceki-
ci oldugundan 4-florofenol. (e) Flor, bromdan daha elektronega-
tif oldugundan 4-florofenol

B61.CM 22

22.1 (a) iki; (b) iki; (c) dort

22.5 Asit, glikosidik (asetal) grubun hidrolizini katalizler.
22.9 (a) 2 CH 3 CHO, bir esdeger mol HI0 4 ; (b)HCHO + HC0 2 H
+ CH 3 CHO, iki esdeger mol HI0 4 ;

(c) HCHO + OHCCH(OCH 3 ) 2 , bir e§deger mol HI0 4 ;

(d) HCHO + HCO,H + CH 3 C0 2 H, iki esdeger mol HI04; (e) 2
CH 3 C0 2 H + HCO,H, iki esdeger mol HI0 4

22.18 D-(+)-Glikoz.

22.23 D-Mannozun anomerik §ekillerinden biri saga ceviren ([al D
= + 29,3°), digeri sola cevirendir ([a] D = -17°)

22.24 Bu mikroorganizma, D-glisitoliin — CHOH grubunu secim-
li olarak yiikseltger.

22.27 A, D-altroz; B, D-taloz; C ise D-glaktozdur.

BOLUM 23

23.5 (a) CCI 4 icerisinde Br 2 geraniol ile tepkimeye girecek-(bro-

mun rengi kaybolacak) fakat mentol ile tepkimeye girmeyecek-

tir.

23.12 (a) C 2 H 5 OH, HA, isi veya SOC1,, sonra C 2 H 5 OH; (d)

SOCl 2 , sonra (CH 3 ) 2 NH; (g) SOCl 2 , sonra LiAlH[OC(CH 3 ) 3 l 3 ;

(j) SOCl 2 , sonra (CH 3 ) 2 CuLi

23.15 Elaidik asit ?ra/u'-9-oktadekenoik asittir.

23.19 A CH 3 (CH 2 ) 5 C=CNa'dir.

B CH 3 (CH 2 ) 5 C =CCH 2 (CH 2 ) 7 CH 2 C 1 Mir.
CCH 3 (CH 2 ) 5 C=CCH 2 (CH 2 ) 7 CH 2 CN'dir.
ECH 3 (CH 2 ) 5 C=CCH 2 (CH 2 ) 7 CH 2 C0 2 H'dir.
Vakkenik asit,

CH,(CH 2 ) 5N

H

,c=c.

/
\

(CH 2 ) l( C0 2 H

dir.

H

23.20 F, FCH 2 (CH 2 ) 6 CH 2 C=CH'dir.
G, FCH 2 (CH 2 ) 6 CH 2 C=C(CH 2 ) 7 C1 'dir.
H, FCH 2 (CH 2 ) 6 CH 2 C=C(CH 2 ) 7 CN'dir.
I, FCH 2 (CH 2 ) 7 C=C(CH 2 ) 7 C0 2 H'dir.

BOLUM 24

24.5 Etiketlenmi§ amino asit, artik bazik bir — NH 2 grubuna sa-
hip degildir; bu yiizden, sulu asitte coziinmez.

A-8 Segilmi^ Problemlerin Cevaplan

24.8 Glutatiyon

H,NCHCH,CH,CONHCHCONHCH 2 C0 2 H dir.

3 I I

C0 2 - CH 2 SH

24.20 ArgProProGlyPheSerProPheArg

24.21 Val-Leu-Lys-Phe-Ala-Glu-Ala

BOLUM 25

25.2 (a) Bir W-glikosidik baga (bir O-glikositik baga benzer) sa-
hip olan niikleositler sulu asitler tarafindan hizla hidroliz edilir-
ler, fakat sulu bazda kararhdirlar.

25.3 Tepkimenin, bir S N 2 mekanizmasi tizerinden yiiriidiigu go-
riiliir. Atak, ba§hca ikincil 3' karbon atomundan daha 50k birin-
cil 5 ' karbon atomuna olur.

25.5 (a) izopropiliden grubu bir halkah asetaldir. (b) Bu niikle-
ositin aseton ve eser miktarda bir asitle etkile§tirilmesiyle.
25.8 (b) Timin, adeninle bir gih olustaracak ve bu yiizden ade-
nin, tamamlayici tele, guaninin olmasi gerektigi yere girecektir.
25.13 C-T-T den C-A-T ye veya C-T-C den C-A-C ye olan bir
degi§im.

Sozluk

A51 gerginligi Bir molekiiliin (genellikle halkah), bir bag a^isimn en

diigiik enerjili degerden uzaklasmasiyla ortaya fikan potansiyel ener-

ji arti§i.

A^il grubu (Altboliim 15.7): RCO — veya ArCO — yapisindaki grup-

lann genel adi.

A^illeme (Altboliim 15.8): Molekiile afil grubu takilmasi.

A^ilyum iyonu (Altboliim 15.7): Resonans kararh a§agidaki katyon:

R-

= 0:

R — C = 0:

Aglikon (Altboliim 22.4): Bir glikositin hidroliziyle elde edilen alkol.

Akiral molckul (Altboliim 5.2): Ayna goriintiisiiyle 9aki§abilen mo-
lekiil. Akiral molekiil sag el ile sol el fakismama kuralina uymaz ve
enantiyomeri yoktur.

Aksiyal bag (Altboliim 4.13) A§agida verilen sikloheksan halkasinda
gosterilen alti bag. Bu baglar halkanm genel diizlemine gore dik ola-
rak yer alirlar. Ucii halka diizleminin iizerinde U9U altindadir.

N

Aktillesnie Enerjisi £ akl (Altboliim 6.8): Tepkimeye giren maddeler-
le tepkimenin geci§ hali arasindaki enerji farkimn olciisii. Serbest ak-
tifle§me enerjisi (AG*) ile iliskilidir ancak aym degildir.

Aldarik asit (Altboliim 22.6C): Aldehit grubunun ve adozlarm uc 1°

alkol grubunun yiikseltgenmesiyle elde edilen bir a,co-dikarboksilik

asit.

Alditol (Altboliim 22.7): Aldoz veya ketozlann aldehit veya keton

gruplarimn indirgenmesiyle elde edilen alkol.

Aldonik asit (Altboliim 22.6B): Aldozlann aldehit gruplarimn yiik-
seltgenmesiyle elde edilen monokarboksilik asit.

Alifatik bilesjk (Altboliim 14.1): Bir alkan, sikloalkan, alken veya al-
kin gibi aromatik olmayan bilejik.

Allilik siibstituent (Altboliim 13.2): Karbon-karbon ikili bagina biti-
gik karbon atomundaki siibstitiienti ifade eder.

Alkaloit (Ozel Konu F): Amino grubu iferen dogal olarak olusmus,
bazik ozellikte bile§ik. Alkaloitlerin 90gu fizyolojik bzellige sahiptir.

Alkilleme (Altboliim 4.18C ve 15.7): Molekiile alkil grubu takilma-
si.
AMI grubu (Altboliim 4.5): CH 2 =CHCH 2 — grubu.

Anomerler (Altboliim 22. 2C): Karbohidrat kimyasinda kullamlan bir
terim. Anomerler, halkah yapidaki sekerin sadece asetal veya yari-ase-
tal karbonlanmn konfigurasyonunda farkhlik olan diastereomerlerdir.

Anti katilma (Altboliim 8.7): Katilan reaktifin kisimlannin reaktan-
tin ters yiizlerine ilave oldugu katilma.

Anti konformasyon (Altboliim 4.9A): Ornegin, biitamn fapraz kon-
formasyonunda metil gruplarimn 180° afiyla yer almasi gibi olan kon-
formasyon.

CH,

CH 3

Biitamn anti
konformasyonu

Antiaromatik bilesik (Altboliim 14.7D): n elektronlan enerjisinin kar-
§ilik gelen a£ik zincirli bile§ikten daha fazla oldugu halkali konjuge
sistem.

Antikodon (Altboliim 25. 5D): Bir haberci mRNA kodonu ile baglan-
ti kuran aktanci (transfer) RNA'daki 119 bazin dizi1i§ sirasi.

Anulen (Altboliim 14.7A): Bir atlayarak (miinavebeli) birli ve ikili bag-
lara sahip tek halkali hidrokarbonlar. Anulenin halka biiyiikliigii pa-
rantez iferisinde rakamla gosterilir. Ornegin benzen; [6]anulen,
siklooktatetraen ise [8] anulendir.

Aprotik 96ziicii (Altboliim 6.14C): (Jok kuvvetli elektronegatif ele-
mente, ornegin oksijene bagh hidrojen atomu olmayan 90ziieii. Bir9ok
ama9 i9in, bu ifade aprotik foziiciiniin — OH grubu i9ermeyen 96ZU-
cii oldugu anlamini ifade eder.

Ara iiriin (Altboliim 3.1A, 6.10, ve 6.1 1): Potansiyel enerji diyagra-
minda iiriinler ve reaktifler arasinda minimum enerjiye sahip ge9ici bir
iiriin.

Aren (Altboliim 15.1): Aromatik hidrokarbonun genel adi.

Aril grubu (Altboliim 15.1) Aromatik hidrokarbonlarda halka iizerin-
deki bir protonun uzakla§tinlmasryla elde edilen grubun genel adi. Ki-
sa gosterili§i Ar — .

Aril halojeniir (Altboliim 6.1): Holojen atomunun benzen halkasi gi-
bi bir aromatik halkaya bagh oldugu organik halojeniir.

Aromatik bilesjk (Altboliim 14. 1-14.7 ve 14.1 1): Jt elektronu deloka-
lizasyonuyla kararh hale gelen iyon veya doymamis, halkah konjuge
molekiil. Aromatik bilejikler, yiiksek rezonans enerjisi i9erme, katil-
madan ziyade yer degistirme tepkimesi verme, ve ' H NMR spektrum-
lannda indiiklenmis. halka akimi dolayisiyla, halkaya bagh protonlannin
dii§iik alana kaymasi gibi ozellikler gosterirler.

Asetal (Altboliim 16.7C): Alkoksi gruplan bagh karbon i9eren fonk-
siyonel grup [RCH(OR')2 veya R 2 C(OR')2] Bu grup aldehit veya keto-
na 2 ejdeger mol alkol ilavesiyle elde edilir.

Asetilen (Altboliim 1.14,7.11 ve 7.12): Etinin yaygin adi. Alkinlerin
genel adi ifin de kullamlir.

G-l

G-2

Sozliik

Asetilenik hidrojen atomu (Altbolum 3.14,4.18 ve 7.12): U9IU kar-
bon-karbon bagma bagli olan hidrojen atomu.

Asit kuvveti (Altbolum): Asidin kuvveti asitlik sabitiyle, K t , ve pK„
degeriyle ilgilidir. K a degeri artarsa veya pA"„ degeri azalirsa asit kuv-
veti artar.

Asit ve bazlann Lewis teorisi (Altbolum 3.2B): Asit, elektron cifti
alan; baz ise elektron cifti verendir.
Asitlik sabiti (Altbolum 3.5A): Asit kuvvetiyle ilgili denge sabiti.

HA + H,0^z

K„

[H,0 + j [A-

z*: H 3 0+ + A-

[HO]

Ataktik polimer (Ozel Konu A): Zincir boyunca stereomerkezlerde-
ki konfigurasyonlann rastgele oldugu polimer.

Atomik orbital (AO) (Altbolum 1.10) Elektronun bulunma olasihgi-
nin ytiksek oldugu, atomun 9ekirdegi etrafindaki boslugun hacmi Ato-
mik orbitaller matematiksel olarak dalga fonksiyonuyla tanimlamrlar.
Atomik orbitaller kendilerine ozgii kuantum sayilarma sahiptir; Bas ku-
antum sayisi n, atomik orbitallerdeki elektronlann enerjilerine bagh-
dir. 1, 2, 3... gibi degerler alir. Apsal kuantum sayisi I, elektronun
cekirdek etrafindaki hareketinden ileri gelen acisal momentini tayin
eder ve 0, 1, 2...(n-l) degerlerini alir. Magnetik kuantum sayisi m, 891
momentinin uzaydaki yonlenigini tayin eder ve +f den -/'ye kadar de-
gerler alir. Spin kuantum saiyisi s, elektronun gercek (intrinsik) afisal
momentini okjer ve sadece +1/2, -1/2 degerini alabilir.
Atomik orbitallerin melezlesmesi (Altbolum 1 . 12): Iki veya daha faz-
la atom orbitalinin melez orbitaller olarak adlandinlan aym sayida ye-
ni orbitaller vermek iizere matematiksel (veya teorik) toplami. Yeni
melez orbitaller, kansttnlan atom orbitallerinin bazi ozelliklerini ta-
§irlar.

Aufbau Prensibi (Altbolum 1.10) Elektronlari, en diisuk enerjili ve-
ya temel duruinundaki atomun veya molekiillerin orbitallerine yer-
lesjirmede kilavuz gorevi yapan prensip. Aufbau prensibi, elektronlann
diijiik enerjili orbitallerden ba§lanarak orbitallere doldurulmasi gerek-
tigini ifade eder.

Ayrdan grup (Altbolum 6.5): Nukleofilik yer degisdrme tepkimele-
rinde substrattan bir §ift elektronuyla ayrilan siibstitiient.
Ayrilma (Altbolum 6.16): Substrattan iki grubun aynlmasiyla ve jr. ba-
gi olujumuyla sonu^lanan tepkime. En yaygin aynlmalar. koms.u iki
atomdan iki grubun aynldigi p yani 1 ,2 aynlmalandir.
Azot kurali (Altbolum 9.15A): Kutle spektrumunda molekiiler iyo-
nun kiitlcsi 91ft sayih ise molekiil ^ift sayida azot atomu i^erir.

B

Bag acjsi (Altbolum 1.12 ve 1.16): Aym atoma ait iki bag arasmdaki
aci.

Bag ayrisma enerjisi, bkz. Homolitik bag ayrisma enerjisi.
Bag uzunlugu (Altbolum 1.11 ve 1.1 4A): Bag yapan iki atom veya
grup arasinda denge duruinundaki uzaklik.

Bag-cjzgi formulii (Altbolum 1 . 1 7D): Molekiiliin karbon iskeletini giz-
gilerle gosteren formiil. Her bir karbon atomunun degerligini tamam-
lamak icin gerekli olan hidrojen atomlarimn sayisi var olarak kabul
edilir ancak yazilmaz. Diger atomlar ise (ornegin O, CI, N) yazilir.
Bagil konfigurasyon (Altbolum 5.14A): Iki asimetrik molekuliinun
konfigurasyonlan arasmdaki ili§ki. Molekiillerde aym veya benzer
gruplar uzayda aym yerlerde bulunuyorlarsa, bu molekuller aym ba-
gil konfigurasyona sahiptir denir. Molekiillerin konfigurasyonlan ste-

reokimyasi bilinen tepkimelerle ili§kilendirilebilir. Ornegin stereomer-
kezin yer almadigi tepkimelerde konfigurasyonlar korunur.
Baglams diizeni (Altbolum 1.3): Molekiilde atomlann birbirlerine bag-
lam§ sirasi, diizeni.

Baglayici molekiiler orbital (baglayici MO (Altbolum 1.11): Bagla-
yici molekiiler orbitalin enerjisi meydana geldigi her bir atomik orbi-
talin enerjilerinden dti§iiktur. Elektronlar baglayici molekiiler orbitali
doldurduklannda, molekuler orbitalin etrafim sardigi atomlan bir ara-
da tutarlar.

Basit formiil (Altboliim 1.2B): Molekiilde bulunan atomlann bagil
oranlanm en kiifiik tarn sayilar seklinde veren formiil.
Bazlik kuvveti (Altbolum 3.5): Bazin kuvveti konjuge (e§lenik) asi-
dinin kuvvetiyle ters orantilidir; konjuge asit zayiflatikca bazlik kuv-
veti artar. Diger bir deyisle, konjuge asidin pK t , degeri btiytikse bazin
kuvveti biiyiik olur.

Benzenoit aromatik bilesjk (Altbolum 14. 8A): Molekiilleri bir veya
birden fazla benzen halkasi ic^eren aromatik bilesjk.
Benzenoit olmayan aromatik bilesik (Altbolum 14. 8B): Azulen gi-
bi benzen halkasi i9ermeyen aromatik bilesik.
Benzil grubu (Altbolum 2.5B ve 15.15): C 6 H,CH 2 — grubu.

Benzilik siibstitiient (Altbolum 15.15): Benzen halkasina biti§ik kar-
bon atomu tizerindeki siibstitiienti belirtir.

Benzin (Altbolum 21.11): Benzen halkasi uzerindeki sp 1 melezle§mi§
komju iki karbon atomunun yan taraftan ortiijmesiyle Have bir bagi
olan 90k etkin, kararsiz ara iiriin.

Betain (Altbolum 16.10): Bitigik olmayan katyonik ve anyonik taraf-
lan olan ve katyonik tarafta hidrojen atomu ifermeyen elektrik9e notr
molekiil.

Bimolekiiler tepkime (Altbolum 6.6). Hiz belirleyen basamaginda re-
aktif olarak iki ayn tiir i9eren tepkime.

Bir molekiillii tepkime (Altbolum 6. 10): Hiz belirleyen basamagin yal-
niz bir tiir i9erdigi tepkime.

Birincil karbon (Altbolum 2.6): Sadece bir karbon atomuna bagli olan
karbon atomu.

Birincil yapi (Altbolum 24.5): Protein ve polipeptitin kovalent yapi-
si. Bu yapi 90gu zaman proteinlerdeki amino asitlerin dizilis, sirasi ta-
yin edilerek belirlenir.

Bromlama (Altbolum 8.6): Molekiile brom atomunun sokuldugu tep-
kime.

Bromohidrin (Altbolum 8.8): Bir bromo alkol.
Bromonyum iyonu (Altbolum 8.6A) iki karbon atomuna bagli pozi-
tif brom i9eren iyon.

Bronsted-Lowry teorisi (asit ve bazlann) (Altbolum 3.2A): Asit pro-
ton veren, baz ise proton alan (veya uzakla§tiran) maddedir. Bazin kon-
jiige asidi, baz bir proton aldiginda meydana gelen molekiil veya
iyondur. Bir asidin konjuge bazi ise, asit proton kaybettiginde olu^an
iyon veya molekiildiir.

Burulma engeli (Altbolum 4.8): Caki§ik yapida sigma baglanndaki
elektronlann birbirini itmesiyle ortaya 9ikan, baglar arasmdaki don-
meyi engelleyen etki.

Burulma gerginligi (Altbolum 4.11): Molekiiliin 9aki§ik konformas-
yonundan ileri gelen gerginlik. Caki^ik yapidaki baglardaki elektron
9iftlerinin birbirini itmcleri sonucu ortaya 9ikar.

CFC (bkz. Freon): bir kloroflorokarbon.

Cis-trans izomerisi (Altbolum 4.5 ve 7.2): Bir halkamn farkli atom-

Sozliik G-3

lannda veya bir ikili bagin bitijik atomlarindaki stereokimyasi farkli
olan diastereomerler.

C

£aglayan polimer (Ozel Konu B.5): (^ok fonksiyonlu merkezl bir qe-

kirdege, tekrarlanan birimlerin tabakalannin ilavesiyle meydana gelen

polimer.

("akisjk konformasyon (Altboliim 4.8) Birli bagla bagli iki atom fev-
resinde, gruplann birbirine kar§i koyacaklan §ekilde iist iiste geldik-
leri (aralannda afi olmadan) ge^ici diizenleme.

£aki§ik
konformasyon

£apraz konformasyon (Altboliim 4.8): iki atomu birlegtiren birli bag
etrafinda, bu iki atomdaki bagli gruplarm; arkadaki atoma ait baglarm
ondeki atoma ait baglari tarn ortadan olacak §ekilde bir afiyla boldii-
gii ge^ici diizenlenmesi.

Ondeki atom

Arkadaki atom
(^apraz
konformasyon

£arpik konformasyon (Altboliim 4.9A): Biitamn 9arpik konformas-
yonu ornek olarak agagida verilmi§tir. Bu yapida metil gruplan birbi-
rinden 60° uzaklikta yer alir.

CH 3

£arpik
konformasyon

£arpik konformasyon (Altboliim 4.9A): Ornegin, biitamn farpik kon-
formasyonunda metil gruplanmn aralanndaki aq\ 60"dir.

Biitamn carpik
konformasyonu

(^evrilme (yapinin yeniden diizenlenmesi) (Altboliim 7.8A): Reak-
tanttan, farkli karbon iskeletine sahip bir iiriin olu§turan tepkime. 1 ,2
Kaymasi olarak adlandinlan ^evrilme tiirii, bir organik grubun (elekt-
ronlanyla birlikte) bir atomdan kom§u atoma g69mesini i9erir.

£6zucii etkisi (Altboliim 6.14D): (^oziiciimin tepkime hizi iizerine ba-
gil etkisi. Ornegin polar 90ziicii kullamldigrnda alkil halojeniirlerinin
S N 1 tepkimelerinin hizi artar.

£6ziiciinun seviyelendirme (esjtleme) etkisi (Altboliim 3.14): Kuv-
vetli asit ve bazlarla bazi 90ziiciilerin kullamlmasmi simrlayan (yasak-

layan) etki. Prensip olarak bir 90ziicunun konjuge asidinden daha kuv-
vetli higbir asit bu goziiciinun i9erisinde hissedilir miktarda buluna-
maz.

D

D ve L gosterimi (Altboliim 22.2B): Monosakkaritler ve diger benzer
bilegiklerin konfigurasyonlanm gostermede kullanilan bir yontem.
Konfigurasyonu belirlemede (+) veya (-)-gliseraldehit bilegigi referans
olarak kullamhr. Bu sisteme gore (+) gliseraldehit D-(+)gliseraldehit
ve (-)-gliseraldehit L-(-)-gliseraldehit olarak gosterilir. Monosakkarit,
adlandirma i9in numaralandinldiginda, en yiiksek numarah stereomer-
kezin konfigurasyonu D-(+)-gliseraldehitinki ile aymysa D-seker, l-(+)
gliseraldehitinkiyle aymysa L-seker olarak gosterilir.

Dalga boyu (kisaltmasi X) (Altboliim 2.16 ve 9.2): Birbirini izleyen
iki dalganm tepe noktalari (veya 9ukur noktalan) arasindaki mesafe.
Dalga fonksiyonu (veya *F fonksiyonu) (Altboliim 1.9): Elektronun
yani orbitalin enerji durumunu gosteren, kuantum mekanigi kullamla-
rak elde edilen matematiksel ifade. 4* fonksiyonunun karesi ("F 2 ) elekt-
ronun uzayda belli bir noktada bulunma olasiligmi gosterir.

Dalga sayisi (Altboliim 2.16): Dalganm frekansini ifade etme §ekli.
Dalga sayisi (numarasi), cnr 1 olarak ifade edilen bir santimetredeki
dalganm sayisidir.

Debromlama (brom 9ikarma) (Altboliim 7.9): Kom§u-dibromiirlerden
iki brom atomunun ayrlmasi veya daha genel olarak molekiilden brom
kaybi.

Debye birimi (Altboliim 2.3): Dipol momentler i9in verilen birim. Bir
debye, D, lxl0- |8 esu cm'dir.

Dehidrasyon (su cikanlmasi) tepkimesi (Altboliim 7.7): Substrattan
su molekiiliiniin aynlmasim i9eren aynlma tepkimesi.

Dehidrohalojenleme (hidrojen halojeniir 9ikanlmasi) (Altboliim 6. 16):
Substrain bitigik karbon atomlanndan HX kaybiyla ve 7C bagi olusu-
muyla sonu9lanan aynlma tepkimesi.

Dejenere (bozulmu§) orbitaller (Altboliim 1.10): Egit enerjili orbi-
taller. Ornegin 2p orbitallerinin U9U de dejenere orbitaldir.

Dekarboksilasyon (Altboliim 18.11): Karboksilik asitlerin C0 2 kay-
bettigi tepkime.

Dekstrorotatori (Altboliim 5.7B): Diizlem polarize lgigi saat yoniin-
de dondiiren bile§ik.

Delokalizasyon (Dagilma) (Altboliim 6.12B): Elektronlann (veya
elektrik yuklerinin) dagilmasi. Yukiin delokalizasyonu her zaman sis-
temi kararli hale getirir.

Denge kontrollii tepkime, Bkz. Termodinamik kontrol.

Denge sabiti (Altboliim 3.5A): Dengenin yoniinii ifade eden bir sabit.
Denge sabiti iiriinlerin molar deri§imleri 9arpimimn, reaktiflerin mo-
lar derigimleri 9arpimina boliinmesiyle elde edilir.

DEPT spektrumu (Altboliim 9. 1 0E): Her bir farkli karbon atomu sin-
yalinin (C, CH, CH 2 ve CH 3 ) ayn ayn gozlendigi 13 C NMR spektru-
mu serisi. DEPT spektrum verileri l3 C NMR spektrumundaki farkli
tiirdeki karbon atomlanni tammamizi saglar.

Diastereomerler (Altboliim 5.1): Birbirinin ayna goruntusii olmayan
stereoizomerler.

Diastereosecimli tepkime (Bkz. Stereose9imli tepkime ve Altboliim

12.3).

Diastereotopik hidrojenler (veya ligandlar) (Altboliim 9.7B): iki hid-
rojenin her birinin (veya ligandlarin) aym gruplarla yer degi§tirmesi
diastereomer bile§ikleri veriyorsa, iki hidrojen atomuna (veya ligand-
lara) diastereotopik denir.

G-4

Sozliik

Dielektrik sabiti (Altbolum 6.14D): (Jozuciiniin, zit yiikleri birbirin-
den yalitma yeteneginin bir 6I9USU. (^oziiciiniin dielektrik sabiti kaba-
ca polarligmi 6l9er. Dielektrik sabiti biiyiik olan coziiciiler, iyonlar icin
dielektrik sabiti kiiciik olan 96ziiciilerden daha iyi fozucudiir.
Dienofil (Altboliim 13.11): Diels-Alder tepkimesinde dien arayan bi-
lesen.

Dipol moment, p (Altbolum 2.3): Polar molekiillere ozgii deneysel ola-
rak olculebilen bir ozellik. Elektrostatik birimler (esu) cinsinden; yuk-
le, cm cinsinden bu yttkler arasi uzakhgin farpimi: ,u=exd.
Dipolar iyon (Altbolum 24.2C): Amino asidin karboksil grubundan
bazik grubuna proton aktanmi sonucu olu§an, yiik aynmi olan yapi.
Disakkarit (Altbolum 22.1 A): Hidrolizle boliinme sonucu iki mole-
kiil monosakkarit veren karbohidrat molekiilii.
Doymamis bilesjk (Altbolum 2.2): Qoklu bag iceren bile§ik.
Doymus bilesik (Altbolum 2.2): Hicbir 9oklu bag icermeyen bile§ik.
Diigiim (Altbolum 1.9): Dalga fonksiyonunun (¥) sifir oldugu yer. Or-
bitaldeki diigiim noktalannm sayisi arttikfa orbitalin enerjisi de artar.
Diizlem-polarize lsjk (Altbolum 5.7A): Elektriksel alandaki salinim-
lan tek bir dtizlem iizerinde olan adi 151k.

El tepkimesi (Altbolum 6.18): Hiz belirleyen yavas. basamakta, kar-

bokatyon olusmrmak iizere substrattan aynlan grubun uzakla§tigi bir

molekiillii aynlma tepkimesi. Sonraki basamakta karbokatyon proton

kaybeder ve bir jt bagi meydana gelir.

E2 tepkimesi (Altbolum 6.17): Tek basamakta, bazin protonu uzak-

lastirdi|i, substrattan aynlan grubun uzaklasttgi ve % bagimn olu§tu-

gu iki molekiillii 1,2 aynlma tepkimesi.

Eksergonik tepkime (Altbolum 6.9): Negatif serbest enerji degi§imiy-

le yiiriiyen tepkime.

Eksotermik tepkime (Altbolum 3.8A): 1st aciga cikaran tepkime. Ek-

sotermik bir tepkime igin AH° negatiftir.

Ekvatoryal bag (Altbolum 4.13): Sikloheksan halkasinda, genellikle

molekiiliin "ekvatoru" 9evresinde yer alan alti bag.

i^T

Elektrofil (Altbolum 3.3 ve 8.1): Bir Lewis asidi, bir elektron cifti ah-
cisi, bir elektron arayan reaktif.

Elektroforez (Altbolum 25.6A): Elektriksel alanda hareket ozellikle-
rinin farkli olmasi dolayisiyla yiiklii molekiilleri birbirinden ayirmada
kullamlan teknik.

Elektromanyetik spektrum (Altbolum 9.2): Elektromanyetik alanda
dalga hareketleriyle meydana gelen turn enerji dagilimi bolgesi.
Elektron izoyogunluk yiizeyi (Altbolum 1.12B): Elektron izoyogun-
luk yiizeyi uzayda ayni elektron yogunlugundaki noktalan gosterir.
Elektron izoyogunluk yiizeyi, secilen herhangi bir elektron yogunlu-
gu degerinden hesaplanabilir. Elektron izoyogunluk yuzeyi (aym za-
manda "bag" elektron yogunlugu yuzeyi) her bir atom cekirdegi
etrafinda ve komsu atomlann elektronlan paylashgi bolgelerde elekt-
ron yogunlugunun fazla oldugunu gosterir. "Dii§uk" elektron izoyo-
gunluk yuzeyi, kabaca, molekiiliin elektron bulutunun bir planini
gosterir. Bu yiizey, molekul bifimi ve hacmi hakkinda bilgi verir ve
genellikle molekiiliin van der Waals veya uzay-doldurma modeli gibi
goziikiir.

Elektronegatiflik (Altbolum 1.4A): Bir atomun digerinden elektron
fekme yeteneginin 6I5USU (elektronlarin payla§ildigi ve bagin polar-

las,hgi kovalent baglarda).

Elektrostatik potansiyel haritalan (Altbolum 3.2C): Elektrostatik po-
tansiyel haritalari, bilgisayar tarafindan hesaplanmi§ yapilardir ve mo-
lekiil veya iyonda belirli bir yuzeyde elektron yogunlugunun bagil
dagilimini gosterir. Molekiiller arasindaki zit yiiklerin fekimine daya-
nan etkile§imleri anlamada oldukfa yararlidirlar. Bir molekiiliin elekt-
ron yogunlugu, ilk once digeriyle van der waals yiizeyinde
etkile^tiginden, elektrostatik potansiyel haritalanni gostermek ifin van
der Waals yuzeyi (yaklajik olarak elektron yogunlugunun en dis, bolge-
si) sefilir. Elektrostatik potansiyel haritalarinda, kirmizi renk negatif yii-
kun, mavi renk daha az negatif yiikiin (daha pozitif yiik) oldugu bolgeleri
gosterir. Bir elektrostatik potansiyel haritasi, molekulde hayal edilen
pozitif yiik ile molekiiliin yiizeyindeki bir noktadaki elektron yogunlu-
gu arasindaki yiik cekiminin derecesi hesaplanarak elde edilir.
Empirik formiil (Altbolum 1.2B) (Bkz. basit formul).
Enantiyomerik fazlalik veya enantiyomerik saflik (Altboliim 5.8B):
Bir enantiyomerin mol sayisinm diger enantiyomerin mol sayisindan
9ikanhp iki enantiyomerin toplam mol sayisma boliinmesiyle bulunan
degerin 100 ile 9arpilmasiyla bulunan yiizde deger.
Enantiyomerler (Altbolum 5.1): Birbirinin ayna goriintiisii olan ste-
reoizomerler.

Enantiyosecjmli tepkime (Bkz. Stereose9imli tepkime ve Altboliim
5.9B).

Enantiyotopik hidrojenler (veya ligandlar) (Altbolum 9.7B): iki hid-
rojenden (veya liganttan) her birinin aym grupla yer degi§tirmesi so-
nucu enantiyomer bilegikler elde edilirse iki hidrojen atomu (veya
ligand) enantiyotopiktir denir.

Endergonik tepkime (Altbolum 6.8): Pozitif serbest enerji degijimiy-
le sonuclanan tepkime.

Endotermik tepkime (Altbolum 3.8): 1st soguran tepkime. Endoter-
mik tepkime 19m AH° pozitiftir.

Enerji (Altbolum 3.8): Enerji, sistemin is. yapabilme kapasitesidir.
Enolat anyonu (Altboliim 17.1): Bir enoliin hidroksil protonunu kay-
bettiginde veya bir a protonunu kaybetmi§ enolle denge halinde kar-
bonil tautomeri bulundugunda meydana gelen delokolize olmu§ anyon.
Entalpi degi§imi (Altbolum 3.8 ve 3.9): Tepkime isisi olarak da ad-
landmhr. Standart entalpi degi§imi, AH°, standart haldeki bir sistem
bir diger sisteme (onun da standart hali olabilir) ge9tiginde entalpide
olan degi§imdir. Bir tepkime i9in A//°, iiriinler ve reaktiflerdeki top-
lam bag enerjilerindeki degi§imi gosterir. Entalpi degi§imi, tepkime-
ye giren molekiillerin potansiyel enerjilerindeki degi§imi gostermede
kullamlan yollardan birisidir. Entalpi degisjmi ile serbest enerji de-
gi§imi (AG°) ve entropi degisjmi (AS°) arasinda a§agidaki formulle
verilen bir baginti vardir.

AH° = AG° + 7"AS°

Entropi degisjmi (Altbolum 3.9): Standard entropi degi§imi (AS°) stan-
dard haldeki iki sistem arasindaki entropi degijimidir. Entropi degi§i-
mi sistemin bagil duzenliligi arasindaki farkliliktir. Sistem ne kadar
diizensiz ise entropisi de o kadar ytiksektir. Sistemdeki diizensizlik ar-
tik9a entropi degi§imi artar (pozitif olur).

Epoksit (Altbolum 11.17): Bir oksiran. Bir oksijen ve iki karbon ato-
mu i9eren U9 iiyeli halka.

E§ (Altbolum 8.15): Bagin kirilmasryla olu§an (kagit iizerinde) kisim-
lar. Sentetik bir basamakta bir e§i i9eren ger9ek reaktif sentetik e§de-
ger olarak adlandinhr.

E§le§me sabiti, J ab (Altbolum 9.8): a ve b atomlan arasindaki spin-
spin e§lesmesi sonucu olu§an 9oklu piklerdeki pikler arasi, frekans bi-
rimiyle verilen, uzaklik.

Sozliik G-5

Etkinle§tirici grup (Altbolum 15.10): Benzen halkasi iizerinde bulun-
dugunda, halkayi elektrofilik yer degirstirme tepkimesinde, benzenden
daha etkin hale getiren grup.

Etkinlik azaltici (pasiflegtirici) grup (Altboliim 15.10): Benzen hal-
kasi iizerinde oldugunda halkayi, elektrofilik yer degisttrme tepkime-
sinde benzenden daha az etkin hale getiren grup.

E-Z sistemi (Altboliim 7.2A): Cahn-Ingold-Prelog kuralma gore al-
ken diastereomerlerinin sterereokimyasim belirtmek icin gruplann 6n-
celik sirasim esas alan bir sistem.

F

Faz isareti (Altboliim 1.9): Dalgalarin genliklerini gostermede kulla-
mlan biitiin esitliklere ozgii olan + veya - igaretleri.

Faz trasfer katalizorii (Altboliim 1 1 .20): Sulu fazdan, polar olmayan
ve tepkimenin daha hizli oldugu faza iyonu ta§iyan reaktif. Tetraalkil-
amonyum iyonlari ve crown (tac) eterler faz transfer katalizorleridir.

Fischer izdiisiim formulii (Altboliim 5.12 ve 22.2C): Kiral molekiil-
lerin konfiglirasyonlanm gostermede kullamlan iki boyutlu formiil.
Fischer izdii§iim formtiliinde temel karbon zinciri yukaridan a§agiya
dogru ve tiim gruplar 9aki§ik konumda olacak §ekilde yer alir. Dikey
cizgiler kagit diizleminden geriye dogru giden baglari, yatay cizgiler
ise sayfa diizleminden bize dogru (one dogru) yonlenen baglari goste-

Fischer
izdusumu

kama-ci/gili
kama formiilii

Florlama (Altboliim 10.5): Molekiile flor atomlarinm sokuldugu tep-
kime

Fonksiyonel grup (Altboliim 2.5): Molekiiliin nasil tepkimeye gire-
cegini tayin eden, molekiildeki belirli bir atom grubu.

Fonksiyonel gruplar arasinda donusum (Altboliim 6.15): Bir fonk-
siyonel grubun diger fonksiyonel gruba d6niis,tiigii is,lem.

Formal yiik (Altboliim 1 .7): Molekiildeki atomlann elementel halde
en di§ enerji seviyelerinde tagidiklari elektron sayilanndaki farklila§-
maya gore ortaya cikan yiik. Formal yiik F = Z - S/2 - U formiiliine
gore hesaplamr. Bu formiilde Z, atomun grup numarasi (atomun ele-
mentel halde en di§ kabugundaki elektron sayisi), S atomun diger atom-
larla ortaklas,tigi elektron sayisi ve U, atomun ta§idigi ortakla§ilmami§
elektron sayisidir.

Fosfolipit (Altboliim 23.6): Yapi olarak fosfatidik asitlerden tiiretilen
bileijikler. Fosfotidik asitler, iki hidroksil grubunun yag asitlerine ve
uctaki bir hidroksil grubunun bir ester bagiyla fosforik aside bagli ol-
dugu gliserin tiirevleridir. Fosfolipitlerde fosfatidik asitin fosfat gru-
bu ester bagiyla azot iferen bilegige, ornegin koline, 2-aminoetanole
veya L-serine baglanmi§tir.

Frekans (kisa gosteriligi v) (Altboliim 2.16 ve 9.2): Her saniyede,
verilen bir noktadan gecen tarn fevrimlerin sayisi.

Freon (Altboliim 10.1 IE): Bir kloroflorokarbon bile§igi veya CFC.

Furanoz (Altboliim 22. 1C): Asetal veya yan-asetal halkasimn be§ iiye-
li oldugu §eker.

G

Ge?i§ hali (Altboliim 6.8 ve 6.9): Potansiyel enerji diyagraminda mak-
simum enerjili hali gosteren durum (Kendisine bitijik hallere gore da-

ha fazla enerjiye sahip hal olarak gosterilir). Ge9i§ hali terimi, mey-
dana gelen yapilar iferisinde en fazla enerjiye sahip hali gbstermek
icin kullamhr. Bu terim yerine aktif kompleks terimi de kullamhr.
Glikol (Altboliim 4.3F): Bir diol.

Glikozit (Altboliim 22.40): Bir §eker ve alkoliin halkali kari§ik aseta-
li.

Goriinur-ultraviyole (goriiniir-UV) spektroskopisi (Altbolum 13.9):
Spektrumun gbruniir ve ultraviyole bblgelerinde i§ik sogurulmasim 61-
fen bir optik spektroskopi tiirii. Goriiniir— UV spektroskopisi, analiz edi-
len bile§ikteki konjuge joklu baglarla ilgili yapi bilgilerini verir.

Grignard reaktifi (Altboliim 12.6B): Genellikle RMgX olarak yazi-
lan organomagnezyum halojeniir.

H

Halka devrilmesi (taklasi) (Altboliim 4.12 ve 4.13): Sikloheksan hal-
kasinda bir halka konformasyonunu digerine dbnii^turen (kismi bag
donmesiyle sonu9lanir) degi§im. Sandalye-sandalye taklasi, herhangi
bir ekvatoryal siibstitiienti aksiyal siibstitiiente, herhangi bir ekvator-
yal substitiientiyse aksiyal substitiiente donlis.turiir.

Halka gerginligi (Altboliim 4.1 1): Halkali bir molekiiliin, kar§ilik ge-
len halkali olmayan yapiya gore potansiyel enerjisinin fazla olmasi.
Bu enerji genellikle yanma lsisiyla blfiiliir.

Halohidrin (Altbolum 8.8): Bir halo alkol.

Halojenleme (Altboliim 10.3): Molekiile halojen atomunun sokuldu-
gu tepkime.

Halonyum iyonu (Altbolum 8.6A) iki karbon atomuna bagli pozitif
halojen atomu iferen iyon.

Heisenberg belirsizlik ilkesi (Altboliim 1.11): Elektronun (veya bir
cismin) konumunun ve momentinin aym anda tam olarak 6l9iilemeye-
cegini ifade eden temel ilke.

Hertz (kisaltilmis, §ekli Hz)(Altb61iim 9.2): Dalgamn frekansim 0I9-
mede, saniyede donme sayisi yerine kullamlan bir birim.

Heterohalkah (heterosiklik) bilesik (Altbolum 14.9): Halka iizerin-
de karbon atomu di§inda element i9eren halkali bilegik.

Heteroliz (Altboliim 3 . 1 A) : Kovalent bag kmldiginda elektronlann her
ikisinin de bu bagi birle§tiren atomlardan birisinin iizerine toplandigi
i§lem. Bagdaki heteroliz siireci sonucu negatif ve pozitif iyonlar mey-
dana gelir.

Hiz kontrolii bkz. Kinetik kontrol.

Hiz-belirleyici basamak (Altbolum 6.10A): Bir tepkime 90k basamak-
h ise ve tepkimenin ilk basamagi diger tiim basamaklardan daha ya-
va§ ise toplam tepkimenin hizi bu yava§ basamagin hizina egittir.

Hidrasyon (Altboliim 8.5): Alkenlere alkol vermek iizere su katilma-
si tepkimesinde oldugu gibi, bir molekiile su katilmasi.

Hidroborasyon (Altboliim 1 1.6): Bir 9oklu baga bor hidriir (BH 3 ve-
ya alkilboran) katilmasi.
Hidrofilik grup (Altboliim 2.14E): Sulu ortam arayan polar grup.

Hidrofobik grup (lipofllilik grup da denir) (Altboliim 2.14E ve 1 1.20)
Sulu ortamdan ka9an ve polar olmayan 9evre arayan bir apolar grup.

Hidrojen bagi (Altbolum 2.14C): Elektronegatifligi fazla olan atom-
lara (O, N, veya F) bagli olan hidrojen atomlanyla ba§ka bir elektro-
negatif atomun ortakla§ilmami§ elektronlan arasindaki kuvvetli
dipol-dipol etkilegimi (4-36 kjmoH)-

Hidrojen eksikligi indeksi, (Altbolum 7.16): (veya HEI) kar§ilik olan
doymu§ hidrokarbon molekiiliindeki hidrojen atomlan sayisina gore,
ele ahnan molekiildeki hidrojen atomlan eksikliginin ikiye boliinme-
siyle bulunan deger.

G-6 Sozliik

Hammond-Leffler hipotezi (Altbolum 6. 14A): Verilen bir basama-
gm geyi§ halinin yapisi ve geometrisinin; enerji bakimindan ge^i^ ha-
line daha yakm olan basamagm reaktant ve uriinlerine daha biiyiik
benzerlik gosterecegini ifade eden hipotez. Bu ifade endotermik basa-
magin ge^ij halinin bu basamaktaki iiriine, reaktiflerden daha fazla ben-
zedigi anlamina gelirken; eksotermik tepkimelerde geci§ halinin
reaktiflere, iiriinlerden daha fazla benzedigi anlamina gelir.
Hidrojenleme (Altbolum 4. 1 5A): Bir molekiile, genellikle molekulde-
ki bir 9oklu baga hidrojen katilmasi.

Hidrojenleme (Altbolum 4.18A ve 7.13-7.15) Bir ticlii ve ikili baga
hidrojenin katildigi bir tepkime. Hidrojenleme tepkimesi fogu zaman
platin, palladyum, rodyum veya rutenyum gibi bir metal katalizorli kul-
lamlarak gerceklegtirilir.

Hidrojenleme isisi (Altbolum 7.3A): Bir bilegigin 1 molii belirli bir
iiriin olu§turmak icin hidrojenlendigindeki standart entalpi degisjmi.
Hidroksilleme (Altbolum 8.10 ve 1 1.19): ikili bagin her birkarbonuna
veya atomuna hidroksil grubu katilmasi.

Hofmann kurali (Altbolum 7.6B ve 20. 13 A): Alkenlerin aynlma tep-
kimelerinde ikili baga daha az substitiientin bagli oldugu iiriin mey-
dana geldiginde, tepkime Hofmann kuralina gore olu§mu§tur denir.
HOMO (Altbolum 3.2C ve 13.9B): En yiiksek dolu molekuler orbi-
tal.

Homolitik bag ayn§ma enerjisi, DH° (Altbolum 10.2): Kovalem bag-
da homolitik boliinmeye e§lik eden entalpi degigimi.
Homoliz (Altbolum 3.1A): Kovalent bagi birlesriren atomlann bag ki-
rildigmda birer elektrona sahip oldugu iglem.

Homolog seri (Altbolum 4.7): Her bir uyenin kendinden once gelen-
den sabit bir birim kadar farklilik gosterdigi bilesjkler sinifi.
Hund kurali (Altbolum 1.10) Aufbau ilkesini uygulamada kullamlan
bir kural. Orbitaller e§it enerjili oldugunda (dejenere orbitaller) elekt-
ronlar once orbitallere birer birer ve spinleri aym yonde olacak sekilde,
her bir dejenere orbitale birer elektron girinceye kadar yerlestirilirler.
Sonra gelen elektronlar spinleri esjegecek gekilde eklenirler.
Hiickel kurali (Altbolum 14.7): (An + 2) sayida delokalize ji elekt-
ronlan (ornegin 2 , 6, 10, 14, .... sayida delokalize 7t elektronu) iceren
tek halkah yapilarin aromatik oldugunu ifade eden kural.

Ikincil karbon (Altbolum 2.6): iki karbon atomuna bagli olan karbon

atomu.

Ikincil yapi (Altbolum 24.8): Polipeptit iskeletinde yerel konformas-

yon. Yerel konformasyonlar diizenli tutulan §ekillerle, ornegin kivrim-

h tabakalarla, a-sarmal yapilan ve dongiilerle bclirtilirler.

ikiz (ambident) nukleofil (Altbolum 17.7C): iki farkh nukleofilik tner-
kezden tepkime verebilen nukleofil.

Ikiz iyon (Zwitteriyon) (bkz. dipolar iyon): Dipolar iyonun diger bir
adi.

Ikiz siibstitiient (Altbolum 7.9): Aym atomdaki substitiientler.
indirgeme (Altbolum 12.2): Molekiil veya iyondaki atomlann yiik-
seltgenme sayilanm azaltan tepkime. Organik bir bilesjgin indirgen-
mesi hidrojen iferiginin artmasim veya oksijen i9eriginin azalmasim
icerir. Bir tepkimede daha elektronegatif bir siibstitiientin daha az elekt-
ronegatif bir substittientle yer degi§tirmesi de indirgenmedir.
indirgen §eker (Altbolum 22.6A): Tollens veya Benedict reaktifleri-
ni indirgeyen §eker. Yan-asetal veya yan-ketal gruplanni i9eren tiim
§ekerler (bu nedenle aldehitlerle veya a-hidroksiketonlarla dengede
olan) indirgen §ekerlerdir. Sadece asetal veya ketal gruplan tajiyan §e-
kerler indirgen olmayan §ekerlerdir.

Induktif etki (Altbolum 3.7B ve 15.1 IB): Molekulde yakm dipoller-
den kaynaklanan elektron cekme veya verme etkileri. Molekulde bag-
lar boyunca ve uzayda aktanlir.

Infrared (iR) spektroskopisi (Altbolum 2.16): 1R i§ininin sogurul-
masim 5l9en bir tiir optik spektroskopi. IR spektroskopisi, analizi ya-
pilan bilesjkteki fonksiyonel gruplar hakkinda bilgi verir.

iyon (Altbolum 1.4A ve 6.3): Bir elektrik yiikii tajiyan kimyasal tiir.

iyon-dipol etkile§imi (Altbolum 2.14E): iyonun devamli dipol ile et-
kilesjmi. Bu tiir etkilesjmler (90ziilmeyle olu§an) polar 9bziicii mole-
kiilleriyle iyonlar arasmda meydana gelir.

iyonik bag (Altbolum 1.4A): Zit yiiklii iyonlann olugumunda elekt-
ronlann bir atomdan digerine aktanmiyla meydana gelen bag.

iyonik tepkime (Altbolum 3.1): Reaktif, ara iiriin veya iiriin olarak
iyonlar i9eren tepkime. Iyonik tepkimeler kovalent baglann heteroli-
ziyle olur.

iyotlama (Altbolum 10.5C): Molekiile iyot atomunun sokuldugu tep-
kime.

izoelektrik nokta (Altbolum 24. 2C): Amino asit veya proteinde po-
zitif ve negatif ytiklerin e§it oldugu pH degeri.

izomerler (Altbolum 1.3A ve 5.1): Aym molekiil formullii farkh mo-

lekiiller.

izopren birimi (Altbolum 23.3): Terpenlerde bulunan yapi biriminin

adi.

izotaktik polimer (Ozel Konu A): Zincir boyunca her bir stereomer-
kezde konfigurasyonun aym oldugu polimer.

K

Karbanyon (Altbolum 3.3): Karbon atomunun bir formal negatif yiik

ta§idigi kimyasal tiir.

Karben (Altbolum 8.9): Karbon atomunun degerliginin iki oldugu yiik-
siiz tiir. :CH, ile gosterilen metilen bu tiir bir karbendir.

Karbenoit (Altbolum 8.9): Karben benzeri bir tiir. Diiyodometamn 9m-
ko-bakir 9ifti ile tepkimeye girdiginde meydana gelen reaktif. Sim-
mons-Simith reaktifi denilen bu reaktif, alkenlerle, ikili bagina
stereoozgii bir yolla metilen katmak iizere tepkimeye girer.

Karbohidrat (Altbolum 22.1 A): Polihidroksialdehitler veya polihid-
roksi ketonlar olarak tammlanandogal bilegikler grubu veya hidroliz-
lendiklerinde bu tiir bilesjkleri veren maddeler. Karbohidratlann
aldehit ve keton grubu 90k zaman yan-asetaller ve asetaller olarak bu-
lunur. Bu ad bir9ok karbohidratin C,(H 2 0) v basit formiiliine sahip ol-
masinan kaynaklanmaktadir.

Karbokatyon (Altbolum 3.3): Karbon atomunun formal pozitif yiik
tajidigi U9 degerlikli kimyasal tiir.

Karbonil grubu (Altbolum 16.1): Karbon-oksijen ikili bagi i9eren
fonksiyonel grup. Karbonil grubu aldehitlerde, ketonlarda, esterlerde,
anhidritlerde, amitlerde, a^il halojeniirlerde vb. bulunur. Bu bilejikler
toplu olarak karbonil bilesjkleri olarak adlandinlirlar.

Kar^itbaglayici molekuler orbital (kanjifbag MO) (Altbolum 1.11 ve
1.13): Meydana geldigi atomik orbitallerden daha fazla enerjiye sahip
molekuler orbital. Kar§itbaglayici molekuler orbitaldeki elektronlar, et-
rafini orbitallerin sardigi atomlar arasindaki bagi kararsiz kilarlar.

Katdma polimeri (Altbolum 10.10): Monomerlerin basamak basamak
zincire katilmasiyla meydana gelen polimer (genellikle zincir tepkime-
siyle). isjemde diger atom ve molekiillerde bir kayip meydana gelmez.

Sozliik G-7

Katilma tepkimesi (Altboliim 8.1): Ikili ve U9IU baglarda bagli grup-
lann sayisimn ^ift sayida arttigi tepkime. Katilma tepkimesi aynlma
tepkimesinin tersidir.

Kayik konformasyonu (Altbolum 4.12): Sikloheksamn kayiga ben-
zeyen ve iki kenar boyunca faki§ik baglan olan konformasyon.

Kekule yapisi (Altboliim 2.2D ve 14.4): Baglan gostermek icin q\z-
gilerin kullamldigi yapi. Benzen ifin Kekule yapisi, altih halka iferi-
sinde karbon atomlan arasindaki birli ve ikili baglann atlayarak yer
aldigi yapidir. Her bir karbona bir hidrojen atomu baghdir.

Ketal (Altboliim 16.7B): Uygunu asetal demektir. Ketonlara veya al-
dehitlere iki e§deger alkol katilmasiyla olu§an ve karbon atomuna al-
koksi gruplanmn bagli oldugu yapi [R 2 C(OR') 2 ].

Kimyasal kayma, 8 (Altboliim 9.6): NMR spektmmlannda, referans
bile§ige gore sinyal yerleri. Referans bilesjk olarak cogunlukla tetra-
metilsilan (TMS) kullamhr ve sogurma noktasi olarak diizenlenir
(keyfi olarak). Verilen bir cekirdegin kimyasal kayma degeri spekt-
rometrenin manyetik alan kuvvetiyle dogru orantihdir. 8 Birimi cin-
sinden kimyasal kayma, TMS'nin Hertz cinsinden gozlenen kimyasal
kayma degerinin cihazda uygulanan frekansa orammn 10 6 ile farptl-
masiyla tayin edilir.

Kinetik kontrol (Altboliim 13.1 A): Birtepkimede olu§an iiriinlerin ba-
gli miktannin, tepkime hizina gore tayin edildigini, ve en fazla bulu-
nan iiriiniin en hizh olu§an oldugunu ifade eden terim.

Kiral Molekiil (Altboliim 5.2): Ayna gdriintiisiiyle cakismayan mole-
kiil. Kiral molekiiller sag el ile sol el caki§mama kuralina uygunluk
gosterirler ve enantiyomer ciftine sahiptirler.

Kirallik (asimetrik olu§) (Altboliim 5.20): Sag el ile sol el cakis.mama
kuralina uyma ozelligi.

Klorlama (Altboliim 10.5): Molekiile klor atomunun sokuldugu tep-
kime.
Klorohidrin (Altboliim 8.8): Bir kloro alkol.

Kodon (Altboliim 25. 5D): Bir amino asit icin genetik bilgi iceren me-
sajci RNA (mRNA) iizerindeki iic bazin dizili§i. Kodon, ribozom iize-
rinde protein sentezleri icin belirli bir amino asidi bulunduran transfer
RNA (RNA)'mn bir anti kodonu ile hidrojen baglan yaparak birlejir.

komsu grup etkisi: Tepkimeyi veren fonksiyonel grubun yamndaki
bir grubun, tepkimenin seyri veya hizi iizerine etkisi.

Komsu siibstitiientler (Altboliim 7.9): Biti§ik atomlardaki siibstitti-

entler.

Kondensasyon polimeri (Ozel Konu B): Iki fonksiyonlu monomerle-

rin (veya olasi bifonksiyonel monomerlerin) birbiriyle, molekiiller ara-

si su veya alkol aynlmasi tepkimesiyle olu§turduklan polimer.

Poliesterler, poliamitler ve poliiiretanlann hepsi kondensasyon polimer-

leridir.

Kondensasyon tepkimesi (Altboliim 17.4): Molekiillerin, molekiiller

arasi su veya alkol aynlmasiyla birbirine baglandigi tepkime.

Konfigiirasyon (Altboliim 5.6): Bir stereoizomerin atomlannin (veya
gruplanmn) tic boyutlu yapidaki diizeni.

Konformasyon (Altboliim 4.8): Birli baglar etrafindaki donmeler so-
nucu olu§an, molekiiliin belirli ge9ici diizenlenmesi.
Konformasyon analizi (Altboliim 4.8): Molekiilde birli baglar etra-
findaki donmelerle meydana gelen enerji degisjmlerinin incelenmesi.

Konformer (Altboliim 4.8): Molekiiliin belirli bir capraz konformas-
yonu.

Konjuge (Esjenik) asit (Altboliim 3.2A): Baz proton aldiginda, olu-
§an molekiil veya iyon.

Konjuge (E§lenik) baz (Altboliim 3.2A): Asit protonunu kaybettigin-
de meydana gelen molekiil veya iyon.

Konjuge katilma (Altboliim 17.9): a,|3-Doymami§ karbonil bilc§ik-
lerinde niikleofilin p-karbonuna eklendigi niikleofilik katilma §ekli.

Konjuge sistem (Altboliim 13.1): Yaygm n sistemine sahip molekiil-
ler veya iyonlar. Bir konjuge sistem coklu baga bitigik atomda p orbi-
tali ta§ir. p Orbitali ba§ka bir coklu bag, radikal, karbokatyon veya
karbanyonun olabilir.

Kopolimerler (Ozel Konu A): iki monomori polimerle^tirerek sentez-
lenen polimer.

Koruyucu grup (Altboliim 12.10 ve 16. 7D): Molekiiliin herhangi bir
bolgesinde (fonksiyonel grubunda) tepkime gercekle^tirirken, tepkime-
ye duyarli olan ve tepkime vermesini istemedigimiz bir bas^ka yeri
(fonksiyonel grubu) korumak amaciyla molekiile sokulan grup. Tep-
kime sonrasinda koruyucu grup uzakla§tinlir.

Kovalent bag (Altboliim 1.4B): Iki atom arasinda, elektronlann pay-
la§ilmasiyla olu§an bag tiiru.

Kraking (Altboliim 4.1C) Petrol endustrisinde biiyiik alkan molekiil-
lerinin kiifiik molekiillere parcalanarak aynlmasi i§lemi. Kraking, isi
kullamlarak (lsisal kraking) veya bir katalizorle (katalitik kraking) ya-
pilabilir.

Kiitle spektrometrisi (Altboliim 9.12): Yapi tayinlerinde yararli bir
teknik. Bu teknik, manyetik alanda molekiilden iyonlar olu^turmayi ve
sonra deneysel olarak, meydana gelen iyonlan kiitle/yiik oramna gore
tayin etmeyi esas olarak ahr.

L

Laktam (Altboliim 18.81): Halkali amit.

Lakton (Altbolum 18.7C): Halkali ester.

Levarotatori (Altbolum 5.7B): Diizlem polarize i§igi saat yoniiniin ter-
sine dondiiren bile^ik.

Lewis yapisi (veya elektron-nokta yapisi) (Altboliim 1.5): Molekiil-
deki elektron ciftlerinin noktalarla veya fizgiyle gosterilmesi.

Lipit (Altbolum 23.1): Polar olmayan coziiciilerde coziinen biyolojik
kaynakli madde. Lipitlerhayvansal yaglan, tria^ilgliserolleri (hayvan-
sal ve bitkisel yaglar), steroitleri, prostaglandinleri, terpenleri ve mum-
lan i9erir.

Lipofilik grup (veya hidrofobik grup) (Altbolum 2.14E ve 1 1.20):
Sulu ortamlardan kacan ve apolar 9evre arayan polar olmayan grup.

LUMO (Altbolum 3.2C ve 13.9B): En diisuk bos. molekuler orbital.

M

Makromolekul (Altboliim 10.10) (J'ok biiyiik molekiil.

Manyetik resonans goriintuleme (Altboliim 9.1 IB): Tipta kullamlan
NMR spektroskopisi teknigi.

Markovnikov kurah (Altboliim 8.2): <Je§itli sekillerde ifade edilen,
alkenlere ve alkinlere elektrofilik katilmalann yer se9iciligini tahmin
etmede kullamlan kural. Vladimir Markovnikov ilk defa 1870 yilinda
bu kurah "simetrik olmayan bir alkene HX katilmasinda, halojeniir iyo-
nu ikili bagin daha az hidrojen atomu i9eren karbonuna katihr" §ek-
linde ifade etti. Yaygm olarak kullamlan ise bunun tersidir: bir alkene
veya bir alkine HX katilmasinda hidrojen atomu daha fazla sayida hid-
rojen bulunduran karbon atomuna katihr. Markovnikov kuralinin mo-
dern ifadesi; simetrik olmayan goklu baglara katilma tepkimelerinde
reaktifin pozitif kismi (elektrofil) daha kararli karbokatyon olustura-

G-8 Sozliik

cak yonde goklu baga katihr §eklindedir.
Mekanizma, bkz. tepkime mekanizmasi.
Mesilat (Altboliim 11.10): Metansiilfonat esteri.
Metilen (Altboliim 8.9): CH 2 formiillii karben.
Metilen grubu (Altboliim 6.2): — CH 2 — grubu.

Mezo bile§igi (Altbolum 5.11A): Dort farkli gubun bagh oldugu diiz-

gtin dortyiizlii atomlara sahip olmasina kar§in molekiilii kiral olmayan,

optik^e aktiflik gbstermeyen bile§ik.

Misel (Altboliim 23. 2C): Sulu fozeltilerde polar olmayan gruplarm \q

kisimda, iyonik (veya polar) gruplarm yiizeyde yer aldigi kiiresel iyon-

lar kiimesi.

Molekiil formiilii (Altbolum 1.2B): Molekulde her bir atomun toplam

sayisim veren formiil. Molekiil formiilii, basit formtiliin tarn sayili ka-

tidir. Ornegin benzenin kaba formula CH, molekiil formiilii C () H 6 'dir.

Molekuler iyon (Altbolum 9.13): Molekiilden bir elektron uzaklash-
nldiginda kiitle spektrometresinde meydana gelen katyon.
Molekuler orbital (MO)(Altb61iim 11): Birden fazla atom veya mo-
lektiliin etrafini saran orbitaller. Atomik orbitaller molekuler orbital-
leri meydana getirirken. olu^an molekiiler orbitallerin sayisi birletjen
atomik orbitallerin sayisina egittir. ,

Molekiilerlik (Altboliim 6.8): Tepkimenin bir tek basamaginda yer alan
tiirlerin sayisi (genellikle hiz belirleyen basamakta).
Molor absorptivite (kisaltilrms, §ekli e) (Altboliim 13.9A): Gozlenen
sogurma degerine bagh olarak agagidaki formiille verilen oranti sabi-
ti. Bu formulde A, gozlenen absorbansi; X, dalga boyunu; C, ornegin
deris_imini; / ise numunenin kondugu hiicrenin uzunlugunu (cm cinsin-
den) gosterir.

E = AIC X /

Monomer (Altbolum 10.10): Polimerin meydana geldigi basit bajlan-
gif maddesi. Ornegin, polietilen polimeri etilen monomerinden mey-
dana gelir.

Monosakkarit (Altbolum 22.1 A): Hidrolizle daha basit bir karbohid-
rata boliinemeyen en basit (kiictik) karbohidrat.
Mutarotasyon (Altboliim 22.3) §ekerin a ve p anomerlerinin suda 90-
ziildugtinde optik fevirmelerinin kendiliginden degi§mesi, §ekerin op-
tik fevirmesi sabit bir degere ula§incaya kadar degijir.
Mutlak konfigiirasyon (Altbolum 5.14A): Molekiildeki gruplarm ger-
fek dlizeni. Molekiiliin mutlak konfigurasyonu X i§inlan analiziyle ve-
ya mutlak konfigurasyonu bilinen ba§ka molekiillerle stereokimyasi
bilinen tepkimeler yardimiyla, ili§kilendirilerek bulunabilir.

Newman izdusuin formiilii (Altbolum 4.8): Molekiildeki iki atoma
bagh gruplarm uzaydaki ili§kilerini gbsterme gekli. Newman izdii§iim
formiilunu yazarken iki atomu birlestiren eksen boyunca molekiile bir
uctan bakihr. Ondeki atoma bagh olan baglar dairenin merkezinden
fikan i§inlar gibi gbsterilirken arkadaki atoma bagh olan baglar daire-
nin kenarlanndan fikan ljinlar gibi gosterilir.

Ondeki atom

Niikleofil (Altbolum 3.30): Bir molekulde pozitif merkez arayan elekt-
ron verici grup; ornegin Lewis bazi.

Niikleofilik giic, (Altbolum 6.14B): S N 2 tepkimelerinde, tepkimenin ba-
gil hizlanna gore olciilen niikleofilin bagil etkinligi.

Niikleofilik yer degi§tirme tepkimesi (Altbolum 6.3): Niikleofil ta-
rafindan ba§latilan (ortaklajilmamis, elektronlari bulunan tiir) ve niik-
leofil substratla etkile§tiginde, niikleofille substitiientin (aynlan grubun)
yer degi§tirdigi tepkime. Siibstitiient, tepkimede elektron fiftiyle be-
raber ayrihr.

Niikleosit (Altboliim 25.2): 1 ' Konumundan purin veya pirimidine bag-
h olan be§ karbonlu bir monosakkarit.

Nukleotit (Altbolum 25.2): 1' Konumundan purin veya pirimidine 3'
ve 5' konumlanndan fosfat grubuna bagh olan be§ karbonlu monosak-
karit.

Niikler manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi (Altboliim 9.3):
Qekirdek kuvvetli manyetik alana kondugunda, bazi fekirdeklerin so-
gurduklari radyofrekans ljimasim olcmede kullamlan spektroskopi tek-
nigi. Organik kimyacilar ifin en onemli NMR spektroskopisi teknikleri
'H NMR ve "C NMR spektroskopisi teknikleridir. Bu iki spektrosko-
pisi teknigiyle molektiliin karbon iskeleti hakkinda kuvvetli bilgiler el-
de edilir ve her bir karbon atomuna bagh hidrojen sayilari bulunabilir.

O-O

Oksiciva katilmasi (Altbolum 1 1.5) Qoklu baga —OH ve — HgO,CR

katilmasi.

Oksonyum iyonu (Altbolum 3.12): Oksijen atomunun kismi pozitif

yiik ta§idigi iyon.

Olefin (Altbolum 7.1): Alkenin eski adi.

Optikce aktif biles_ik (Altboliim 5.7): Diizlem polarize i§ik dtizlemi-

ni dondiiren bile§ik.

Optikce saflik (Altboliim 5.8B): Kan§imin gozlenen ozgiil cevirme
degerinin saf enantiyomerin ozgiil 9evirmesine boliinmesiyle bulunan
degerin 100 ile 9arpilmasiyla bulunan yiizde degeri. Optik9e saflik,
enantiyomerin safligini veya enantiyomerin fazlasim gosterir.

Orbital (Altboliim 1.11): Elektronun bulunma olasiligimn yiiksek ol-
dugu bo§lugun hacmi. Orbitaller matematiksel olarak dalga fonksiyo-
nunun karesi alinarak tanimlamr. Her bir orbital kendine ozgii enerjiye
sahiptir. Bir orbital, spinleri e§le§mi§ iki elektron alabilir.

Organometalik bilcsjk (Altbolum 12.5): Karbon-metal bagi i9eren bi-

le§ik.

Otooksitleme (Altboliim 10.1 1C) Organik bile§iklerin oksijenle tep-

kimeye girerek hidroperoksit olusjurdugu tepkime.

Ozonlama (Altbolum 8. 11 A): Qoklu bagin 3 reaktifiyle kinlma tep-
kimesi. Bu tepkime halkah bir bile§ik olan ozoniir olujturur. Ozonii-
riin asetik asit i9erisinde 9inkoyla etkile§tirilmesi, ozoniirii karbonil
bilegiklerine indirger.

Ozgiil (jevirme (Altboliim 5.7C): Agagidaki e§iflik kullamlarak bile-
§igin gozlenen optik9e fevirme a9isina gore hesaplanan fiziksel sabit.

[cx1d =

:/

Arkadaki atom

Niikleik asitler (Altboliim 25.1 ve 25.2): Niikleotitlerin biyolojik po-
limerleri. Niikleik asitlerden DNA ve RNA kahtsal bilgileri hiicreler-
de korurlar ve transfer ederler.

Bu formulde a, sodyumun D fizgisi kullamlarak gozlenen 9evirme a9i-
si; c, 9bzeltinin milimetrede gram olarak deri§imi veya sivimn g mk 1
olarak yogunlugu ve /, ornegin konuldugu tiipiin desimetre cinsinden
uzunlugudur.

Sozliik G-9

p orbitalleri (Altbbliim 1.10): Cekirdegin diigum diizlemine gore te-
get durumda olan iki kiire §eklindeki dejenere (e§it enerjili) U9 adet
atomik orbital takimi. p orbitalleri ifin temel kuantum sayisi n (bkz
atomik orbital) 2; yan kuantum sayisi 1 = 1 ve manyetik kuantum sa-
yisi m +1, veya -1 dir.

Parafin (Altbolum 4.17): Alkanlann eski adi.

Pauli dislama ilkesi (AltbbltinHJO): Bir atom veya molekiildeki iki
elektronun doit kuantum sayismin da aym olmayacagim ifade eden ku-
ral. Bir orbital en fazla iki elektron alabilir ve bu elektronlann spin
kuantum sayilan birbirine zittir. Bu ifade dogru oldugunda elektron-
lann spinleri e§lenmi§tir denir.

Perdeleme ve Perdelememe (Altbolum 9.5): Molekiilde sigma ve pi
elektronlanmn dbnmesi sonucu NMR spektramlarmda gbzlenen etki-
ler. Perdeleme, sinyallerin daha yiiksek manyetik alanda (yiiksek alan);
perdelememe ise sinyallerin daha dii§iik manyetik alanda (dii§iik alan)
gbriilmesine yol a9ar.

Periplanar (aym diizlemde) (Altbolum 7.6C): Kom§u gruplann aym
diizlemde oldugu konformasyon.

Peroksit (Altbolum 10.1A): Oksijen-oksijen birli bagi ta§iyan bile§ik.
Peroksiasit (Altbolum 11.17): Genel formulti RC0 3 H olan oksijen ok-
sijen birli bagi iceren asit.

Pi (7t) bagi (Altbolum 1.13): Elektronlar baglayici % molekiiler orbi-
tali (yani, biti§ik atomlardaki paralel p orbitallerinin brtii§mesiyle olu-
§an daha dii§iik enerjili orbital) doldurdugunda oluijan bag.

Pi (it) molekiiler orbitali (Altbolum 1,13): Biti§ik atomlardaki para-
lel p orbitallerinin brtujmesiyle meydana gelen molekiiler orbital. Pi
molekiiler orbitalleri baglayici (aym faz igaretli orbitallerin 6rtii§me-
siyle) veya kar§itbaglayici (farkh i§aretli p orbitallerinin brtugmesiy-
le) orbitaller olabilir.

Pironoz (Altbolum 22. 1C): Halkali asetal veya yan-asetal halkasimn
alti uyeli oldugu bir §eker.

pK a (Altbolum 3.5): Asitlik sabitinin, K a , negatif logaritmasi. pK u =
-log K a .

Polar kovalent bag (Altbolum 2.3): Bir kovalent bagi olu§turan atom-
lann elektronegatiflik farkindan dolayi, bag elektronlanmn atomlar ara-
sindaki egit olarak payla§ilmadigi bag turii.
Polar molekiil (Altbolum 2.4): Dipol momenti olan bir molektil.
Polarimetre (Altbolum 5.7B): Optikce aktifligi olfmede kullamlan ci-
haz.

Polarla§abilme (Altbolum 6.14C): Yiiklii olmayan bir molekiiltin bir
elektrik yiikiiniin etkisi altinda kaldiginda elektron bulutu dagilimimn
bozulmasi.

Polimer (Altbolum 10.10): Tekrarlanan birimlerden olusan biiyiik mo-
lekiil. Ornegin polietilen polimeri tekrarlanan — (CH 2 CH 2 )„ — birim-
lerinden olu§mu§tur.

Polisakkarit (Altbolum 22. 1A): Hidrolizle bbllinme sonucu bir cok
monosakkarit molekiilleri olu§turan karbohidrat.

Potansiyel enerji (Altbolum 3.8): Potansiyel enerji, depolanmi§ ener-
jidir. Cisimler arasinda itme ve cekme kuvvetleri var oldugunda mey-
dana gelir.

Prokiral (Altbolum 12.3): Diizgiin dbrtyiizlu atomdaki aym iki grup-
tan birisi yerine bir ba§ka grup yerlegtirildiginde veya iifgen diizlem
yapidaki atoma bir grup ilave edildiginde yeni bir stereomerkez mey-
dana geliyorsa; yerle§tirilen veya ilave edilen bu gruba prokiral denir.
Aym iki grubun bulundugu diizgiin dortyuzlii bir atomda; aym olan
gruplann herhangi birinin kendinden daha bncelikli bir grupla yer de-
gigtirdigi (ancak diger gruptan oncelikli degil) dii§uniildugunde kon-

figurasyonun nasil olacagma bagh olarak, aym olan bu gruplar pro-R
ve pro-S olarak belirtilir.

Protein (Altbolum 24.1): Amit baglanyla baglanan a-amino asitlerin
biiyiik biyolojik molekiilleri.

Protik coziicu (Altbbliim 3. 1 1 ve 6. 14C) : Oksijen veya azot gibi kuv-
vetli elektronegatif elementlere bagh hidrojen atomu ta§iyan 96ziicu
molekiilleri. Protik fozuciilerin molekiilleri, cbziinen molekiillerin ve-
ya iyonlann azot ya da oksijen atomlannin ortakla§ilmami§ elektron-
lanyla hidrojen bagi yaparlar ve bu iyonlan kararli hale getirirler. Protik
foziiciilere ornek olarak su, metanol, etanol, formik asit ve asetik asit
verilebilir.

Proton ejlesmesinin onlenmesi (Altbolum 9.10B) l3 C NMR spekt-
roskopisinde 13 C ve 'H 9ekirdekleri arasindaki spin-spin etkile§imle-
rini onlemek icin kullamlan elektronik teknik. Bu sekilde elde edilen
spektrumda Kim karbon rezonanslan birli olarak gozlenir.

Psi fonksiyonu (T fonksiyonu veya dalga fonksiyonu) (Altbbliim
1.9): Kuantum mekaniginde elektronun enerji durumunu gostermek i9in
tiiretilen matematiksel ifade. 4* fonksiyonunun karesi ( l f 2 ), uzayda, her-
hangi bir elektronun bir yerde bulunabilme olasiligim gbsterir.

R

(R-S) Sistemi (Altbbliim 5.6): Diizgiin dbrtyiizlu stereomerkezin kon-
figiirasyonunu gostermek i^ih kullamlan ybntem.

R (Altbbliim 2.5A): Alkil gruplanm gostermek i9in kullamlan sem-
bol. Qogu zaman herhangi bir organik grubu gostermek i^in kullam-
hr.

Radikal (veya serbest radikal) (Altbbliim 3. 1 A): (Jiftle§memi§ elekt-
ron ta§iyan yiiksiiz atom veya atom grubu.

Radikal tepkimesi (Altbbliim 3.1A): Radikaller i9eren tepkime. Ko-
valent baglann homolizi radikal tepkimeleriyle olur.

Radikofonksiyonel adlandirma bkz. yaygin adlandirma.

Rasemik yapi (rasemat veya rasem kansini ) (Altbbliim 5.8A): Enan-
tiyomerlerin e§deger moldeki kan§imi. Rasemik yapi optik9e aktif de-
gildir.

Rasemleme (Altbbliim 6. 13 A): Optik9e aktif bilegigi rasem kan§imi-
na dbnii§tiiren tepkime. Bir tepkime kiral molekiillerin kiral olmayan
(akiral) ara uriinlere dbnti§mesiyle yiiriirse rasemlenme meydana gel-
mi§tir denir.

Retrosentetik analiz (Altbbliim 4.20A): Sentezi, hedef molekiilden ge-
riye dogru planlama ybntemi. Bu planlamada hedef maddeden bir bn-
cii madde ondan da daha ileri bncii madde diisuniilerek ba§langi9
maddesine kadar gelinir.

Rezonans di§i proton eslesniesinin onlenmesi (Altbbliim 9.10D) l3 C
NMR spektroskopisinde kullamlan, l3 C ve 'H 9ekirdekleri arasindaki
bir baglik e§le§meye izin veren bir elektronik teknik. Boyle bir tek-
nikle alinan spektrumda CH 3 gruplan, dortlli; CH 2 gruplan, U9IU; CH
gruplan, ikili ve hidrojen ta§imayan karbon atomlan birli olarak gb-
riiniir.

Rezonans enerjisi (Altbbliim 14.5): Ger9ek bile§ikle tek bir rezonans
yapisi i9in hesaplanan enerjiler arasindaki farki gbsteren kararhlik ener-
jisi. Rezonans enerjisi konjuge sistemlerdeki elektronlann dagilmasi
sonucu olusur.

Rezonans etki (Altbbliim 3.10A, 13.5 ve 15.1 IB): Molekiilun n sis-
temi boyunca siibstitiientin gbsterdigi elektron verme ve 9ekme etki-
si.

Rezonans yapilan (veya rezonansa katkida bulunan yapilar) (Altbb-
liim 1.8 ve 13.5): Birbirinden sadece elektronlann yerleriyle farklihk
gbsteren Lewis yapilan. Tek bir rezonans yapisi, molekiilii uygun §e-

G-10 Sozliik

kilde temsil edemez. Molekiil daha iyi jekilde turn rezonans yapilann
bir melezi olarak gosterilir.

s orbitali (Altbolum 1.10): Kiiresel atom orbitali. s Orbitali icin yan
orbital kuantum sayisi / = O'dir (bkz. atomik orbitaller).
Sabunla§ma (Altbolum 18.7B): Esterlerin baz katalizli hidrolizi.
Sandalye konformasyonu (Altbolum 4.12) Sikloheksamn turn ^apraz
konformasyonlannda afi gerginligi ve burulma gerilmesi yoktur; bu
bakimdan en az enerjili konformasyondur.

Serbest aktiflesme enerjisi, AG*, (Altbolum 6.8): Reaktiflerle ge?i§
hali arasindaki serbest enerji farki.

Serbest enerji diyagrami (Altbolum 6.8): Tepkime koordinatina go-
re serbest enerjinin grafige ahndigi diyagram. Reaktifler ge9i§ halin-
den iiriine doniisurken, serbest enerji degisjinini, bag dereceleri ve
mesafelerdeki degi§iminin fonksiyonu olarak verir.
Serbest-enerji degigimi (Altbolum 3.9): Standart serbest enerji degi-
simi, AG°, iki sistemin standart haldeki serbest enerjilerindeki degi-
simdir. Sabit sicaklikta AG = &H° - TAS° = -RT In K d olup burada
AH" standard entalpi degisjmi, AS standard entropi degi§imi ve K A
denge sabitidir. AG°'in negatif olmasi, dengeye ulajjikhginda iiriin olu-
§umunun yeglendigini gosterir.

Seteroizomerler (Altbolum 1.1 3B, ve 5.2): Aym molekiil fonnullu,
sadece atomlanmn uzaydaki diizenlenmelerinin farklihk gosterdigi bi-
le§ikler. Stereoizomerlerde atomlarin baglams, diizeni aym oldugu i?in
bu bile§ikler yapi izomerleri degildir. Stereoizomerler daha ileride
enantiyomerler ve diastereomerler olarak simflandiracaktir.
Sigma (<T) bagi (Altbolum 1.12): Birli bag. Komsu atomlardaki ato-
mik orbitallerin (veya melez orbitallerin) bag ba§a ortiigmesiyle olu-
§an bag, elektronlann baglayici a orbitallerini doldurmasiyla olujan
bag. Sigma baglannda, bag ekseni boyunca molekule bakildiginda
elektron yogunlugunun dairesel simetriye sahip oldugu gorulur.
Sigma (a) orbitali (Altbolum 1.12): Komsu atomlardaki orbitallerin
(orbital loblannin) ba§ ba§a ortusmesiyle meydana gelen orbital. Sig-
ma orbitalleri baglayici orbitaller (aym fazh orbitallerin veya loblarm
ortiismesi) veya kargitbaglayici orbitaller (zit fazli loblar veya orbital-
lerin 6rtii§mesi) olabilir.

Siklokatilma (Altbolum 13.1 1): Yeni bir halka olusmrmak iizere, Di-
els-Alder tepkimesinde oldugu gibi, baglanan iki grubun it sistemleri-
nin uclanndan birbirine katilmasi.

Simetri diizlemi (Altbolum 5.5): Molekiilde hayali olarak diisunulen
ve molekulu birbirinin ayna goriintusu olan iki kisma ayiran diizlem.
Simetri diizlemi olan herhangi bir molekiil kiral degildir.
Sin katilma (Altbolum 7.14A): Katilan maddenin her kisminin reak-
tantin aym yuzune katildigi tepkime.

Sindiyotaktik polimer (Ozel Konu A): Zinciri boyunca stereomerkez-
lerde konfigurasyonun diizenli bir sekilde yer degigtigi (bir atlayarak)
(R, S, R, S vb.) polimer.

Siyanohidrin (Altbolum 16.9A ve 18.3): Karbon atomunun siyano ve
hidroksil gruplanna bagh oldugu fonksiyonel grup. RHC(OH)CN) ve-
ya R,C (OH)(CN). Aldehit ve ketonlara HCN katilmasiyla meydana ge-
lir.

S N 1 tepkimesi (Altbolum 6. 10 ve 6. 14): Literaturde bir molekullu nuk-
leofilik yer degistirme olarak ge?er. £ok basamakli nukleofilik yer de-
gistirme tepkimelerinde, aynlan grup, nukleofilin atagmdan once tek

basamakta ayrihr. Hiz e§itligi substrata gore birinci dereceden, atak
yapan nukleofile gore sifinnci derecedendir.

S N 2 tepkimesi (Altbolum 6.6, 6.7 ve 6.14): Literaturde iki molekullu
nukleofilik yer degigtirme olarak gecer. Iki molekullu nukleofilik yer
degi§tirme tepkimesi tek basamakta meydana gelir ve bu tepkimede
aynlan grubun bagh oldugu karbona niikleofil ters taraftan atak yapar.
Sonucta bu karbonun konfigurasyonunda devrilme (tersine donme)
meydana gelir.

Sogurma spektrumu (Altbolum 13.9A): Spektrum bolgesinde her bir
dalga boyunun (X) karsjlik olan absorbansa kar§i grafigi. Belli bir dal-
ga boyundaki absorbans A } = log (/„//.<) ile verilir. Burada I R referans
i§igin yogunlugu ve I s numuneden ge^en i§igin yogunlugudur.

Solvoliz (Altbolum 6.13B): Literaturde 50ZUCU ile bagin kinlmasi (bo-
liinmesi) olarak ge9er. Nukleofilin 90ZUCU oldugu nukleofilik yer de-
gi§tirme tepkimesi.

sp orbitali (Altbolum 1.14): Bir s atomik orbitaliyle birp atomik or-
bitalinin matematiksel olarak bilegtirilmesiyle elde edilen melez orbi-
tal. Bu isjemde iki sp melez orbitali elde edilir ve bu melez orbitaller
aralannda 1 80° olacak gekilde ve zit yonlerde ybnlenmi§tir.
sp 2 orbitali (Altbolum 1.13): Bir s atomik orbitaliyle iki p atomik or-
bitalinin matematiksel olarak birle§mesiyle elde edilen melez orbital.
Bu ijlemde 3 sp 2 melez orbitali elde edilir ve bu orbitaller eskenar iic-
genin ko§elerine dogru yonlenmis, olup 120° lik acilarla yer ahrlar.

sp 3 orbitali (Altbolum 1.12): Bir x atomik orbitaliyle U9 p atom orbi-
talinin matematiksel olarak toplanmasiyla elde edilen melez orbital.
Bu ijlemde dort adet sp 1 melez orbitali elde edilir ve bu orbitaller diiz-
giin dortyuzliiniin kofjelerinde 109,5°'lik a9ilarla birbirinden aynlmij
olarak yer ahrlar.

Spin e§le§mesinin onlenmesi (Altbolum 9.9): NMR spektrumda spin
yanlmalarini (efkilegmelerini) onleyen etki.

Spin-spin yanlmalan (Altbolum 4.8): NMR spektrumda gbzlenen bir
etki. Bir sinyalin spin-spin etkile§meleri sonucu 9oklu olarak gorul-
mesi. (Ikili, U9IU, dortlii vb.) Spin-spin etkile§meleri sonucu sinyalin
yanlmasi kom§u atomlarin 9ekirdeklerinin manyetik etkilegmeleri so-
nucu meydana gelir.

Stereokimya (Altbolum 5.4): Molekuliin uzaydaki durumunu dikkate
alarak yapilan kimyasal 9ah§malar.

Stereomerkez (Altbolum 5.2): tki grubunun yeri degistirildiginde bir
stereoizomer olusmracak ozellikle gruplar tagiyan bir atom.
Stereoozgii tepkime (Altbolum 8.7A): Tepkimeye giren reaktantin ste-
reokimyasina bagh olarak, olu§masi miimkiin stereoizomerlerden bi-
rini meydana getiren tepkime.

Stereosecimli tepkime (Altbolum 5.9B, 8.15 ve 13.3): Stereomerkez-
lerin olu§tugu veya degistigi ve stereoizomerlerden birinin baskm ola-
rak olugtugu tepkime. Stereose9imli tepkime enantiyomerlerden birini
baskin olarak olugturan enantiyose9imli, veya diastereomerlerden bi-
rinin baskin olarak meydana geldigi diastereose9imli tepkime olabilir.
Sterik engelleme (Altbolum 6.14A): Molekuliin tepkimeye girecegi
bolgeye yakin yerlerdeki atomlanmn veya gruplarimn uzaydaki diizen-
lenmesinin tepkimenin bagil hizina etkisi. Molekuliin tepkimeye gire-
cegi merkez etrafindaki kalabahkla§ma tepkime hizim yavasjatir veya
engeller.

Sterik etki (Altbolum 6.14A): Bir molekuliin, etkime merkezinde ve-
ya yakin bolgelerdeki kisimlarimn uzay kaplama ozelliklerinin bagil
olarak tepkime hizina yaptigi etki.

Steroit (Altbolum 23.4): Steroitler a§agida verilen perhidrosiklopen-
tanofenantren halka sisteminden tiireyen lipitlerdir.

Sozliik G-ll

Substrat (Altbolum 6.3): Tepkimeye giren raolekiil veya iyon.

Siibstituent etkisi (Altboliim 3.7B ve 15.10): Molekuldeki hidrojen
atomunu bir ba§ka atom veya grupla yer degijtirmenin tepkimc liizi
(veya denge sabiti) iizerindeki etkisi. Siibstituent etkisi, atomun veya
grubun biiytikliigii, dolayisiyla ortaya cikan sterik etkiyi, elektron cek-
me ve verme §ekinde ortaya cikan elektronik etkiyi de icerir. Elektro-
nik etkiler indiiktif ve rezonans etkileri kapsar.

Seker (Altboliim 21. A): Bir karbohidrat.

T

Tac eter (Crown eter) (Altboliim 11.20A): Metal iyonlanyla komp-
leks yapabilen halkali polieterler. Tac eterler x-crown-y olarak adlan-
dinlir. Burada x halkadaki atomlann toplam sayisim y ise halkadaki
oksijen atomlan sayisim gosterir.

Tautomerler (Altboliim 17.2): Kolayhkla birbirine doniisebilen yapi
izomerleri. Ornegin asit veya baz varhginda keto ve enol tautomerle-
ri kolayhkla birbirine donii§ebilirler.

Temel hal (Altboliim 1.10): Atom veya molekiiliin en dii§iik elektro-
nik enerjili hali.

Temel pik (Altboliim 9.14): Kiitle spektrumundaki en yogun pik.

Tepkime koordinati (Altboliim 6.8): Potansiyel enerji diyagraminda
tepkimenin ilerleyi§ini gosteren eksendir. Reaktantlann iiriinlere do-
niijmesindeki bag sirasi ve bag mesafesindeki degi§meyi temsil eder.

Tepkime mekanizmasi (Altboliim 3.1): Reaktantlar iiriine doniisur-
ken molekiiler seviyede gelisen olaylann basamak basamak aynntila-
nyla gosterilmesi. Tepkime mekanizmasi tiim ara iiriinleri ve geci§
hallerini icerir. Tepkime icin onerilen her mekanizma tepkime icin el-
de edilen tiim deneysel verileri kapsar.

Termodinamik kontrol (Altboliim 13.10A): Tepkime dengeye ula§-
tiginda iiriin dagihmimn (oranimn) uriinlerin kararlihklanna (standart
serbest enerjileriyle, AG" olculen) bagh oldugunu ifade eden kural. En
kararli iiriin en fazla olu§acaktir.

Terpenler (Altboliim 23.3): Kagit uzerinde, izopren birimlerini birbi-
rine baglayarak tiiretilebilen yapilara sahip lipitlerdir.

Tosilat (Altboliim 1 1.10): p-Toluensulfonat esteri.

U-U

Ucucu yag (Altboliim 23.3): Bitkilerden buhar damitma yontemiyle
elde edilen ho§ kokulu bilesjkler.

Ujunciil karbon (Altboliim 2.6): Uc karbon atomuna bagh karbon ato-
mu.

Ujunciil yapi (Altboliim 24.8B): a-Sarmal ve plili tabakalanmn uze-
rinde bulunan polipeptit zincirlerinin katlanmasindan kaynaklanan pro-
teinin uc boyutlu §ekli.

Van der Waals kuvveti (veya London kuvveti) (Altboliim 2.14D ve
4.7): Polar olmayan baglar arasindaki veya aym molekiiliin kisimlan
arasindaki zayif etkile§me kuvvetleri. Iki grup (veya molekiiller) bir-
birine yakla§tiginda once aralarmda fekim kuvvetleri olu§ur. Elekt-

ron dagdimlanmn bozulmasi sonucu gecici olarak molekiilde zit po-
larlajmalar meydana gelir. Gruplar van der Waals yancaplanndan da-
ha yakin mesafeye getirildiginde aralanndaki kuvvetler, elektron
bulutlannin birbiri icerisine girmesi nedeniyle itme kuvvetleri haline
gelir.

Vinil grubu (Altboliim 4.5): CH,= CH— grubu.

Vinilik halojeniir (Altboliim 6.1): Halojen atomunun, ikili bagin kar-
bon atomuna bagh oldugu organik halojeniir.

Vinilik siibstituent (Altboliim 6.1): Karbon-karbon ikili bagina bag-
li siibstituenti ifadc eder.

Yag asitleri (Altboliim 23.2): Yaglann hidroliziyle elde edilen uzun
zincirli (genellikle cift sayih karbon iceren) karboksilik asitler.

Yaglar (Altboliim 23.2): Bir triacilgliserol. Karboksilik asitlerin gli-
serinle yaptigi triesterler.

Yanma isisi (Altboliim 4.10A): Bir bile§igin 1 moliiniin tarn yanma-
sindaki standart entalpi degi§imi.

Yapi formulii (Altboliim 1.2B ve 1.17): Molekuldeki atomlann bir-
birine nasil baglandigmi gosteren formul.

Yapi izomerler (Altboliim 1,3A): Aym molekul formiiliine sahip fa-
kat baglam§ diizenlerinde farkhlik olan bilejikler (Aym molekul for-
miillii ancak atomlann farkh jekilde birbirine baglandigi molekiiller).

Yan-asetal (Altbolum 16.7A): Karbon atomunun bir alkoksi grubuna
ve bir hidroksil grubuna bagh oldugu fonksiyonel grup
[RCH(OH)(OR') veya R 2 C(OH)OR')]. Yan-asetaller 1 egdeger mol al-
koliin aldehit veya ketona katilmasiyla elde edilir.

Yan-ketal (Altboliim 16.7A): Yan-asetal de denir. Karbon atomunun
bir alkoksi grubuna ve bir hidroksil grubuna bagh oldugu fonksiyonel
grup [(R 2 C(OH)(OR')]. Yan-ketaller bir esdeger mol alkoliin bir ke-
tona katilmasiyla sentezlenir.

Yarilma (Altbolum 5.15 ve 20. 3E): Rasemik kan§imdaki enantiyo-
merlerin aynlmasi i§lemi.

Yaygin adlandirma (Altbolum 4.3E): Bile§igi tammlamak icin kul-
lamlan ve iki veya daha fazla kelime kullanarak bilesigi adlandiran sis-
tem. En son kelime yapidaki fonksiyonel gruba kargihktir. Ondeki
kelime molekiiliin geri kalan kismim belirtmek icin kullamhr ve alfa-
betik sirada yazihr. Ornegin metil alkol, metil eter, etil bromiir.

Yer degi;tirme tepkimesi (Altbolum 6.3 ve 1 0.3): Molekiilde bir gru-
bun bir ba§ka grupla yer degi§tirdigi tepkime.

Yerine ge^me (tiiretme) adlandirmasi (Altbolum 4.3F): Her bir atom
veya grubun siibstituent olarak adlandmldigi ve temel bile§ige on ek
veya son ek olarak yazildigi adlandirma sistemi, IUPAC sisteminde
sadece bir grup son ek olarak ahmr. Konumlar (genellikle numaralar)
gruplann nerede oldugunu gostermede kullamhr.

Yer secimli tepkime (Altbolum 8.2C): iki veya daha fazla yapi izo-
merinin olugabilecegi tepkimelerde bu yapi izomerlerinden bir tanesi-
ni olu§turan (veya daha baskin olarak birini veren) tepkime.

Yiliir (Altboliim 16.10): Ortakla$ilmami§ elektron cifti tapyan nega-
tif karbon atomuna biti§ik, pozitif heteroatom bulunduran elektrikce
notr molekul.

Yiikseltgeme (Altbolum 12.2): Molekul veya iyondaki atomlann yiik-
seltgenme sayisim arttiran tepkime. Organik maddeler icin yukselt-
genme genellikle oksijen miktanmn artmasi ya da hidrojen miktanmn
azalmasi olarak tammlamr. Bir tepkimede yiikseltgenme i§lemine da-
ha az elektronegatif siibstitiientin daha fazla elektronegatif atomla yer
degi§tirmesi e§lik eder.

G-12 Sozliik

2 Zincir tepkimesi (Altboliim 10.4): Her bir basamagm, bir diger basa-

Zeitsev kural. (Altboliim 7.6A): Aynlma tepkimesinin ana iiriin ola- ma g ln olu § masl ; ? in etkln ara UrUn olu§turdugu, ardi § ik (seri halde)

rak en kararh alkeni (yani ikili bagin en fazla siibstitiient ta § idigi al- °larak olu§an basamakh tepkime. Zincir tepkimeleri zincir ba S lama,

keni) verecegini ifade eden kural. zincir biiyiime ve zincir sonlanma basamaklanni icerir.

Fotograf, Resim, §ekil ve £izelgelerin Kaynaklari

Protein Veri Bankasi: Bu kitaptaki molekiiler yapilan tanimlayan go-
riintiilerin bir cogu Protein Veri Bankasindan (PDB) alinan veriler kul-
lanilarak elde edilmi§tir. Bu kitaptaki molekulleri tammlamakta
kullamlan ozel PDB veri dosyalanna yapilan atiflar, ilgili bolumlerde
sayfa numaralanyla birlikte a§agida listelenmi§tir. Protein Veri Banka-
sina yapilan genel atiflar a§agida verilmi§tir.

Abola, E. E.; Bernstein, FC; Bryant, S.H., Koetzle, T.F.; Weng, J.
In Crystallographic Databases-Information Content, Software
Systems, Scientific Applications. Allen, F.H., Bergerhoff, G., and Si-
evers, R. Eds.; Data Commission of the International Union of
Crystallography: Bonn/Cambridge/Chester, 1987 pp. 107-132.

Bernstein, F.C.; Koetzle, T.F.; Wlliams, G.J.B.; Meyer, Jr., E.F.; Bri-
ce, M.D.; Rodgers, J.R.; Kennard, O.; Shimanouchi, T.; Tasumi, M.
The Protein Data Bank: A Computer-based Archival File for Mac-
romolecular Structures. J. Molec. Biol. 1977, 122, 535-542

The Research Collaboratory for Structural Bioninformatics:
http://www.rcsb.org/pdp.

BOLliM I

Agihs: Uzaydan yerkure. NASA. Sayfa 2: Bir ribozom. PDB ID: 1A-
TO. Kolk, M.H.; Heus, H.A.; Hilbers, C.W. The Structure of the Iso-
lated, Central Hairpin of the HDV Antigenomic Ribozyme: Novel
Structural Features and Similarity of the Loop in the Ribozyme and Free
in solution. Embo. J. 1997, 16, 3685. Sayfa 7: John Hagemeyer. Kong-
re Kutuphanesi Koleksiyonundan kopyalanmishr.

BOLLIM 2

Ac ills: AIDS. Mikki Ansin/Gamma Liaison. Sayfa 70: Bir erime nok-
tasi tayin cihazi ve Sayfa 74, Mikroolcekli bir damitma diizenegi: §e-
killer; Introduction to Organic Laboratory Tecniques: A Microscale
Approach, Second Edition by Donald L. Pavia, George S. Kriz, Gary
M. Lampman, and Randall G. Engel, copyright ©1995 by Saunders Col-
lege Publishing, yayincimn izni alinarak basilmi§tir. Sayfa 76, Bir po-
lipeptitin a-sarmal yapisinin bir gosterimi. Bio chemistry, Second
Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John Wiley & Sons, Inc.
Illustration ©Irving Geis'ten. Sayfa 77, §ekil 2.10; §ekil, Principles of
Instrumental Analysis, Fifth Edition, by Douglas A. Skoog, James F.
Holler, and Timothy Nieman, copyright ©1998 by Harcourt Brace &
Company'den, yayincimn izniyle ahnmis.tir. Sayfa 82, Sekiller 2.13 ve
2.14; ©BIO-RAD Laboratories, Sadtler Division. Burada basimi icin
Sadtler Standard Spectra® tarafindan izin verilmiijtir ve biitiin haklari
BIO-RAD Laboratories, Sadtler Division tarafindan sakhdir. Sayfa 84,

§ekiller2.15 ve2.16; Silvertein, R. & Webster, F.X. Spectrometric Iden-
tification of Organic Compounds, Sixth Edition, copyright 1999 by Wi-
ley & Sons, Inc. 'den uyarlanmi§tir.

BOLi'JM 3

Acihs: Alaskada dagcilik. Chris Noble/Tony Stone Images/New York,
Inc. Sayfa 100: ©Nobel Kurumu. Sayfa 110, Sekil 3.5: General Che-
mistry: Principles and Structure, by Brady, J.E. & Humiston, G.E.
Copyright ©1975 by John Wiley & Sons., Inc. 'den uyarlanmisUr. Say-
fa 117, Cizelge 3.2: Advanced Organic Chemistry, Third Edition, by
March, J. Copyright ©1985 by John Wiley & Sons, Inc.'den uyarlan-
mi§tir.

BOLL'M 4

Acihs: Saglikli bir kalp kasinin rengi artinlmi§ bir gecirgen elektron
mikrografi. Gopal Murti/Science Photo Library /Photo Researchers. Say-
fa 130: Page Museum at the La Tar Pits. Sayfa 131 (foto): Richard Du-
ring/Tony Stone Images/New York, Inc. Sayfa 131, Cizelge 4.1:
Elements of General, Organic, and Biological Chemistry, Ninth Editi-
on, by Holum, J.R. ©1995 by John Wiley & Sons, Inc'den. Sayfa 135:
©Lisa Gee. Sayfa 150: Ohio State Universitiy Arsjvleri, izinle. Sayfa-
lar 151, 159 (sol ve sag) ve 176: © The Nobel Foundation.

BOLIM 5

Acilis: Bir spiral galaksi ©1986 Anglo-Australian Gozlemevi, fotog-
raf: David Malin. Sayfa 192: ©Nuridsany et Perennou/Photo Researc-
hers. Sayfa 197: K.U. Ingold. Sayfa 202, Sekil 5.12: Organic
Chemsitry: A Brief Course, by Holum, J.R., ©1975 by John Wiley &
Sons., Inc.'den.

BOLL'M 6

Acihs: Bir duvan yikan top mermisi. Andy Whale/Tony Stone Ima-
ges/New York, Inc. Sayfa 235 (list ve alt): Photos courtesy University
College London Library, Manuscripts & Rare Books, copyright Uni-
versity College London Sayfa 239, Figure 6.3: Rates and Equilibria
of Organic Relations, by Leffler, J. E., & Grunwald, E., Copyright
©1963 by John Wiley & Sons, Inc.'den uyarlanmigtir. Sayfa 246: ©The
Nobel Foundation. Sayfa 254, Sekil 6.12: Introduction to Free Radi-
cal Chemistry, by Pryor, W.A. ©1966 By Prentice-Hall, Inc.'den uyar-
lanmi§tir.

C-l

C-2 Fotograf, Resim, §ekil ve ^izelgelerin Kaynaklan

BOLUM 7

Acihs: Alaska'da bir ren geyigi. Daniel J. Cox/Tony Stone Images/New
York, Inc. Sayfa 308: ©Lisa Gee

BOLUM 8

Acilis: Dev gibi silindir gbvdeli bir siinger, Cayman Adalan. Adrew J.
Martinez/Foto Arastirmacilar.

BOLUM 9

Ac ills: Siiper iletken miknatisli bir NMR spektrometresi. Varian, Inc. 'in
izniyle. Sayfa 402: Harry Sieplinga/The Image Bank. Sayfa 403 ve Say-
fa 407, Cizelge 9.3: Spectrometric Identification of Compounds, Sixth
Edition, Silverstein, R. & Webster, F.X. ©1998 John Wiley & Sons,
Inc.'den Sayfa 404, §ekil 9.32: Organic Chemistry: A Brief Course,
Holum, J.R. ©1975 John Wiley & Sons, Inc.'den Sayfa 412, Cizelge
9.4: Mass Spectrometry and Its Applications to Organic Chemistry, by
Beynon, J.H. ©1960 Academic Press, Inc.'den, Sayfa 424, Sekil 9.46:
©BIO-RAD Laboratories, Sadtler Division. Burada basimi icin Sadtler
Standard Spectra® tarafindan izin verilmistir ve biitiin haklari BIO-RAD
Laboratories, Sadtler Division taafindan saklidir.

BOLUM 10

Acilis: DNA'mn sarmalina benzetilen ipligin bukiilii liflerini koparan
bir mermi, yanma olaymin radikalik tepkimeleri. Charles Miller/North-
point Photo. Sayfalar 429 ve 430: DNA'ya bagh kalikeamisin y,'. Ku-
mar, R.A.; Ikemoto, N.; Patel, D.J. solution structure of Calicheamicin
7,i -DNA Complex. J. Mol. Biol. 1997, 265, 185. Sayfa 430: Kalike-
amisin 7,''inyapisi. Chemistry and Biology, 1994, 1(1), 26. Current Bi-
ology, Ltd. 'in (Londra) izniyle basilmistir.

BOLUM 1 1

Ac ih§: Bir taraftan diger tarafa kutu tasiyan bir endiistriyel robot. Ge-
rard Fritz/FPG International. Sayfa 482: Rod Westwood/The Image
Bank.

BOLUM 12

Aqihs: Bir niasin kaynagi, olgun bir soya fasulyesi. Tony Stone Ima-
ges/New York, Inc. Sayfa 534: Aldrich Chemical Co.'nun izniyle. Say-
fa 539: Harvey Lloyd/The Stock Market. Sayfa 545: ©The Nobel
Foundadion.

BOLUM 13

Acihs: Bir Nobel Odiil Toreni, Stokholm, Isvec. Podyumun solunda otu-
ranlar 1995 Nobel Odiilii Kazananlar. AP/Wide World Photos. Sayfa
592, Sekil 13.8: ©BIO-RAD Laboratories, Sadtler Division. Burada ba-
simi icin Sadtler Standard Spectra® tarafindan izin verilmistir ve bii-
tiin haklari, BIO-RAD Laboratories, Sadtler Division tarafindan saklidir.
Sayfa 597, Sekil 13. B: The Journal of General Physiology, 1942, 25,
819-840'dan, The Rackefeller University Press'in izniyle.

BOLUM 14

Ac lbs: Geri donustiirulme icin plastik (solda) ve geri donusturiilmeye
elveristi hale getirilmi§ hidrokarbon stogu. James King-Holmes/scien-

ce Photo Library/Foto ArasUncilan. Sayfa 640, Sekil 14.9: Accounts
of Chemical Research, 25, 1 19-126 (Copyright 2000 American Chemi-
cal Society)'den izin alinarak basilmistir. Sayfa 641 (iistte): Profesbr
Charles M Licber'in (Harvard University) izniyle. Sayfa 641 (alta, sol-
da, ortada ve sagda): AP/Wide World Photos. Sayfa 650: © Lisa Gee.
Sayfa 656: Sekiller 14.30 ve 14.32: Spektrum, Aldrich Chemical Co.,
Milwaukee, Wl.'mn izniyle. Sayfa 659: Prostaglandin sentezinin di-
yagrami. Journal of American Chemical Society, 91 , 5675-5677 (Copy-
right 1969 American Chemical Society)'den izin alinarak basilmisUr.
Sayfa 659: Kalistefin kloriir sentezinin diyagrami. Journal of Chemi-
cal Society, 1455-1472 (Copyright 1928 American Chemical Soci-
ety)'den izin alinarak basilmistir.

BOLUM 15

Acilis: Bir dogal iyot kaynagi, dev gibi bir deniz yosunu. Darryl Torck-
ler/Tony Stone Images/New York, Inc. Sayfa 669 (iistte ve altta): Ed-
gar Fahs Smith Collection, Van Pelt Library, University of
Pennsylvania. Sayfa 690: Tiroksinin biyosentezi. Biochemistry, Second
Edition, by Voet, J. G. ©1995 by John Wiley & Sons, Inc'den uyar-
lanmi§tir.

BOLUM 16

Acihs: Bir B 6 vitamini kaynagi, Washington eyaletinin Palouse bolge-
sinde yetisen bugdaylar Grant Heilman/Grant Heilman Photography,
Inc. Sayfa 765: Askorbik asit diyagrami Journal of Chemical Society,
1419 (Copyright 1933 American Chemical Society)'den izin alinarak
basilmistir.

BOLUM 17

Ac ihs: Biiyiik miktarda enerji harcayan bir kiirek takimi. David Madi-
son/David Madison Photography. Sayfa 799: Kalikeamisin 7 1 yapisi-
nm diyagrami. Current Biology Ltd.'nin (Londra) izniyle Chemistry and
Biology, 1(1), 26'dan basilmistir. Kolesteroliin diyagrami, Journal of
American Chemical Society, 74, 4223 (Copyright 1952 American Che-
mical Society)'den izin alinarak basilmistir.

BOLUM 18

Acilis: Naylon hall ipliklerin uretimi: Ted Horowitz/The Stock Market.
Sayfa 844: Michael Rosenfeld/Tony Stone Images/New York, Inc. Say-
fa 850: David Ball/The Stock Market. Sayfa 861, Sekil 18.5: ©BIO-
RAD Laboratories, Sadtler Division. Burada basimi icin Sadtler
Spectra® tarafindan izin verilmistir ve biitiin haklari BIO-RAD Labo-
ratories, Sadtler Division tarafindan saklidir. Sayfa 874, Sekil B.l ve
sayfa 875, Sekil B.2: Macromolecules, 24, 1443-1444 (Copyright 1991
American Chemical Society)'ten izin alinarak basilmistir.

BOLUM 19

Agdis: Bir Venedik karnavahnda maskelenme. Grant V. Faint/The Ima-
ge Bank. Sayfa 902: Timidilat sintaz. PDB ID: 1TSN. Hyatt, D. C;
Maley, F.; Montfort, W.R. Bir Stereoozgii Katalitik Mekanizmada Ger-
ginligin Kullammi: F-DUMP ve 4-Metilentetrahidroftalata Bagh E. Co-
li Timidilat Sintazin Kristal Yapilan, Biochemistry 1997, 36, 4585,
Sayfa 903: Biochemistry, Second Edition, Voet, Sayfa 922: Dehidro-
abietik asitin yapisi. Selected Organic Synthesis, Flemming, I. ©1973
John Wiley & Sons, Ltd'den. John Wiley & Sons, Ltd.'nin izniyle ba-
silmistir. Biochemistry by Lehninger, L.H. ©1970 by W.H. Freeman
izin alinarak basilmistir.

Fotograf, Resim, §ekil ve Qizelgelerin Kaynaklan C-3

BOLUM 20

Agdts: Bir zehirli ok kurbagasi. Stephen J. Kraseman/Photo Researc-
hers. Sayfa 979, S ekil 204: Essentials of Molecular Pharmacology Ko-
rolkovas, A. ©1970 by John Wiley & Sons, Inc.'den Sayfa 1008:
Morley Read/Science Photo Library/Photo Researchers.

BOLUM 21

Agihs: 1. Yiizyrldan bir gumii§ kupa. Scala/Art Resource, NY. Sayfa
1039: Benzinin molekiiler grafigi. Goriintii, Jan Haller tarafmdan olus.-
turulmu§, Ralf Warmuth'un izniyle basilmigtir. Sayfa 1047: Optikce
saf tiroksinin sentezinin diyagrami. Selected Organic Synthesis, John
Wiley & Sons, Ltd.'nin izniyle basilmijtir.

BOLtJM 22

Agdis: Kirmizi ve beyaz kan hiicrelerinin, rengi artinlmis. bir taramah
elektron mikrografi. Andrew syred/Tony Stone Images/New York, Inc.
Sayfa 1089: iltihaplanma siirecinin grafigi. Chemical Reviews, 98, 833-
862 (Copyright 1998 American Chemical Society)'den izin alinarak ba-
silmisUr. Sayfa 1091: Bir misir kloroplastinin §ematik diyagrami.
Biocehemistry, Second Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by
John Wiley & Sons, Inc.'den uyarlanmi§tir. Sayfa 1094: ©Corbis. Say-
fa 122: The Photo Works/Photo Researchers. Sayfa 1096: Haworth for-
miilu. Organic Chemistry: A Brief Course by Holum, J.R. ©1975 by
John Wiley & Sons, Inc.'den. Sayfa 1115: Aldoheksozlann D ailesi.
Organic Chemistry by Fieser, L.F., & Fieser, M. Copyright ©1956 by
International Thompson izniyle basilmi§tir. Sayfa 1124: Amylose. Bi-
ochemistry, Second Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John
Wiley & Sons, Inc. Illustration ©Irving Geis'den uyarlanmistir. Sayfa
1127: Seliiloz 15111 onerilen bir yapi. Biochemistry, Second Edition, by
Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John Wiley & Sons, Inc.'den uyar-
lanmi§tir.

BOLUM 23

Agilis: Miyelin kilifli bir sinir aksonu. C.Raines/Visumls Unlimited.
Sayfa 1143: Miyelinlenmi§ aksonun bir §ematik diyagrami. Bioche-
mistry, Second Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John Wi-
ley & Sons, Inc'den uyarlanmishr. Sayfa 1146, Cizelge 23.2: Hidrolizle
elde edilen yag asiti bile§imlerinin cizelgesi. Biology Data Book' tan,
Federation of American Societies for Experimental Biology, Bethesda,
MD. In Organic and Biological Chemistry by Holum, J.R. ©1978 by
John Wiley & Sons, Inc. 'in izniyle. Sayfa 1 148 (foto): Procter & Gamb-
le'm izniyle, Sayfa 1148 (Olestramn yapisi): Journal of Chemical Edu-
cation, Vol. 74, No. 4, 1997, pp. 370-372; copyright ©1997, Division
of Chemical Education, Inc.'den izinle uyarlanmisdr. Sayfa 1169, Se-
kil 23.8: Fundamentals of Biochemistry, Second Edition, by Voet, D.,
Voet, J.G., & Pratt, C.W. ©1999 by John Wiley & Sons, Inc.'den uyar-
lanmistir.

BOLUM 24

Acih§: Bir atardamar icerisinden akan antikorlarm bilgisayar grafigi.
Alfred Pasieka/Science Photo Library/Photo Researchers. Sayfalar
1179 ve 1220: Bir Diels-Alder katalitik antikor. 1A4K. Romesburg,
F.E.; spiller, B.; Schultz, P.G.; Stevens, R.C. Immunological Origins
of Binding and Catalysis in a Diels-Alderase Antibody. Science 1998,
279, 1929. Sayfa 1192: Otomatik bir amino asit analizleyicisinden el-
de edilen tipi sonuclarm bir grafigi. Analytical Chemistry, 30, 1190

(Copyright 1958 American Chemical Society)'den izinle basilmijtir.
Sayfa 1199: Stan Flegler/Visuals Unlimited. Sayfa 1206 (foto): ken-
neth Dunmire'in izniyle, Pacific Lutheran University. Sayfa 1206 (Se-
kil 24.8): Polipeptit baglantilannin geometrisi ve bag uzunluklan.
Biochemistry, Second Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John
Wiley & Sons, Inc.'den uyarlanmijtir. John Wiley & Sons, Inc. 'in iz-
niyle basilmi§tir. Sayfa 1208, Sekil 24.9: Biochemistry, Second Editi-
on, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John Wiley & Sons, Inc.
Illustration ©Irving Gcis'ten uyarlanmijtir. Sayfa 1209, Sekil 24.10:
Biochemistry. Second Edition, by Voet, D. & Voet , J.G. ©1995 by
John Wiley & Sons, Inc. Illustration ©Irving Geis'ten uyarlanmi§tir.
Sayfa 1210, Sekil 24.11: Karbonik Anhidraz. PDB ID: 1CA2. Eriks-
son, A.E., Jones, T.A.; Liljas, A. Refined Structure of Human Carbo-
nic Anhydrase at 2.0 Angstroms Resolution . Proteins Struct., Fund.
1988, 4, 274. Sayfa 1211, Sekil 24.12: Mioglobin. PDB ID: 1MBD.
Phillips, S.E.V. Structure and Refinement of Oxymyoglobin at 1.6
Angstroms Resolution. J. Mol. Biol. 1980, 142, 531. Sayfalar 1213 (ke-
nar) ve 1216, Sekil 24.1 5C: Lisozim. PDB ID: 1 AZF. Lim, K.; Nadra-
rahah, A.; Forsythe, A.L.; Pusey, ML. Location of Halide Ions in
Tetragonal Lysozyme Crystals. To be published. Sayfalar 1213-1214:
Aktarma: David C. Phillips'ten "The Three-Dimensional Structure of
an Enzyme Molecule." Copyright ©1966 by Scientific American, Inc.
Biitun haklan sakhdir. Sayfa 1214, Sekil 24.13: Biochemistry, Scond
Edition, by Voet, D. & Voet, J.G. ©1995 by John Wiley & Sons,
Inc.'den uyarlanmis.tir. Sayfalar 1215 (kenar) ve 1217, Sekil 24.16:
Tripsin. PDB ID: 1MAX. Bertrand, J.A.; Oleksyszn, J.; Kam, C.-M.;
Boduszek, B.; Prcsnell, s.; Plaskon, R.R.; Suddath, F.L.; Powers, J.C.;
Williams, L.D. Inhibition of Trypsin and Thrombin by Amino(4-ami-
dinophenyl)-methanephosphonate Diphenyl Ester Derivatives: X-Ray
Structures and Molecular Models, Sayfa 1216, Sekil 24.15A: Atlas of
Protein in Sequence and Structure. Margaret O. Dayhoff, Editor
(1969)'dan izinle uyarlanmi§tir. §ekil, National Biomedical Research
Foundation 'dan izin alinarak kopyalanmijtir. Sayfa 1216, Sekil 24.1 5B:
David C. Phillips'den "The Three-Dimensional structure of an Enzy-
me Molecule." Copyright ©1966 by Scientific American, Inc. Biitun
haklan sakhdir. Sayfa 1223, Sekil 24.20: Hemoglobin. PDB ID: IO-
UU. Tame, Jr.; Wilson, J.C.; Weber, R.E. The Crystal Structures of Tro-
ut HB I in the Deoxy and Carbonmonoxy Forms. .1. Mol. Biol. 1996,
256, 749.

BOLliM 25

Acihs: DNA sirasi belirlemede kullamlan bir elektroforez Jeli. Ted Ho-
rowitz/The Stock Market. Sayfa 1237, Cizelge 25.1: E.L. Smith, R.L.
Hill, et al.. Principles of Biochemistry: General Aspects, p. 132. copy-
right ©1983 by McGraw-Hill Inc.'den McGraw-Hill Cmpanies'in iz-
niyle kopyalanmistir. Sayfa 1238, Sekil 25.6: A.L. Neal, CHEMISTRY
Copyright ©1971 by McGraw-Hill Inc. 'den McGraw-Hill Companies'in
izniyle kopyalanmistir. Sayfa 1239, Sekil 25.7: L. Pauling and Corey,
Archives of Biochemistry and Biophysics, 65, 164'ten Academic Press,
orlando, FL.'nin izniyle basilmisttr. Sayfa 1246, Sekil 25.12: Bir trans-
fer RNA. PDB ID: 4TNA. Hingerty, E.; Brown, R.S.; Jack, A. Further
Refinement of the Structure of Yeast tRNA Phc ./. Mol. Biol. 1978, 124,
523. Sayfa 1249, Sekil 25.12: David C. Phillips, "The Three-Dimensi-
onal Structure of an Enzyme Molecule." (Copyright ©1966 by Scien-
tific American, Inc.)'den biitun haklan sakhdir. Sayfa 1251, Sekil 25.15:
Biochemistry , second Edition, by Voet, D. &, J.G. ©1995 by John Wi-
ley & Sons, Inc.'den uyarlanmistir. Sayfa 1252, Sekil 25.16: David
Dressler'in izniyle, Department of Biochemsitry, Oxford University, in-
giltere.

Dizin

A

A.B.D. (Jevre Koruma Burosu (EPA):
bocek olduriiciiler, 1072
poliklorlanmis. bifeniller (PCB), 1075
A.B.D. Yiyecek ve tla9 Bakanhgi (FBA):
germisitler, 1075
yapay tatlandmcilar, 1122-1123
Absorpsiyon spektrumu, ultraviyole-goriinur

bolge spektroskopisi, 592
A51 gerginligi, halka gerginligi kaynagi, sik-

lopropan ve siklobiitan, 155-157
Afisal (bukiilmus.) sekil, su, 38
A^isal metil gruplan, steroitler, 1157
Acil bilesjkleri, kimyasal test, 851-852
Afil grubu, aldehit ve keton adlandirma, 717
Afil karbonu, niikleofilik katilma-aynlma,
karboksilik asitler ve tiirevleri, 822-
825. Bkz., aynca, Karboksilik asit-
ler ve tiirevleri.
Acil kloriirler. Bkz., aynca karboksilik asit-
ler ve tiirevleri.
adlandirma ve fiziksel ozellikleri, 816
amit sentezleri, 836-837

karboksilik asitler ve tiirevleri, tep-
kimeleri, 826-827
sentezleri, 825-826
esterlesjne tepkimeleri, 830-831
indirgenmeleri, aldehit sentezleri, 719-
723
Acil transfer tepkimeleri, karboksilik asitler

ve tiirevleri, 810-811
Acilleme:

Friedel-Crafts

aromatik bilejik tepkimeleri, 671-
673 sentetik uygulamalan, 675-677
karbanyonlar, beta-dikarbonil bile§ikle-
ri, 885
Adamantan, alkanlar, bisiklik ve polisiklik,

169
Adenozin difosfat (ADP), karbohidratlar,

1031-1092
Adenozin trifosfat (ATP):

biyolojik metilleme, 262-263
glikoliz, enol, 262-263
karbohidratlar, 1091-1092

manyetik rezonans goruntiileme, 402
Adipositez, triacilgliseroller, 1 147
Adlandirma, Bkz. aynca 1UPAC adlandirma
(R-S) sistemi
alkoller ve eterler, 477-478
alkoller, 478-479
eterler, 479-480
karbon atom, 477-479
aminler, 944-945
amino asitler, 1181, 1182-1183
benzen tiirevleri, 621-623
fenoller, 1016

monosakkaritler, 1095-1096
steroitler, 1156-1157
Adler, Kurt, 571,604
Adrenalin, aminler,955
Adrenokortical hormanlar, steroitler, 1161-

1162
Adriamisin, poliketit antikanser anti-biyotik

biyosentezleri, 1018-1019
Aflotoksin Bl, karsinojenler, 514-515
Afyon, alkaloitler, 1011
Agizdan alinan gebelik onleyiciler:
alkinler, 52
noretindron, 62
Agn gidericiler:

alkaloitler, 1011-1012
salisilik asit, 1101
AIDS tedavisi:

Crixivan, 50-51
kaliksarenler, 1015
oligoniikleotitler, 1253
Aile baglantilan, deoksiriboniikleik asit

(DNA), 1228-1229
Akiral molekiiller:

coklu stereomerkezler, 213
tammi, 191
Aklavinon, poliketit antikanser antibiyotik

biyosentezleri, 1018-1019
Aksanlar, miyelin kihf, fosfatitler, 1170
Aksiyal hidrojen atomu, ekvatoryal hidrojen
atomu, substitue sikloheksanlar,
160-163
Aktif hidrojen bilegikleri, beta dikarbonil bi-
le§ikleri, 896-897

Aktifle^me serbest enerjisi, niikleofilik yer

degistirme tepkimeleri, S N 2 tepki-

mesi, 237
Aktifle§tirme enerjisi:

radikal tepkimeleri, metanm klorlanmasi

444-447
S N 2 tepkimesi, 239
Aldarik asitler (nitrik asit yiikseltgemesi),

monosakkaritler, yukseltgenme tep-
kimeleri, 1106-1108
Aldehit hidratlan, aldehitler ve ketonlar,

niikleofilik katilma tepkimeleri,

732-733
Aldehit ve ketonlar (aldol tepkimeleri), 766-

809
aldehit sentezleri, 719-723

afil kloriirlerin, esterlerin ve nitril-

lerin indirgenmesi, 719-723

birincil alkollerin yiikseltgenmesi,

719
aldol kondensasyonuyla halkalamalar,

786-788
alfa-beta doymami§lara katilmalar, 795-

798

Michael katilmalan, 798

organobakir reaktifleri, 797
alfa-selenleme, 794-795
9apraz aldol tepkimeleri, 780-786

Claisen-Schmidt tepkimeleri, 783-

785

nitroalkan kondensasyonlari, 785-

786

uygulamah olu§umlar, 780-783
enolat anyonlari 767-769

asit katalizli kondensasyon, 779-

780

dehidrasyon, 777

tersinirlik, 779

sentetik uygulamalar, 777-779
enol glikoliz, 766-767
enol ve enolat anyon tepkimeleri, 770-

776

haloform tepkimeleri, 774-776

ketonlann halojenlanmesi, 772-774

rasemleme, 770-772

l-l

1-2

Dizin

keto ve enol tautomerleri, 769-770
lityutn enolatlar, 788-793

dogrudan alkilleme, 791,793
dogrudan yapilan tepkimeler, 789-
791

yersecimlilik, 788-789
Aldehitler ve ketonlar (niikleofilik yer de-
gigtirme tepkimeleri), 714-765
alkol katilmalari, 730-738
asetaller, 734-737
yan-asetaller, 730-733
tiyoasetaller, 737-738
aldehit sentezleri, 719-723

acil kloriirlerin, esterlerin ve nitril-
lerin indirgenmesiyle, 719-723
birincil alkollerin yiikseltgenmesiy-
le, 719
adlandirma, 716-717
amonyak tiirevlerinin katilmasi, 738-742
2,4-dinitrofenilhidrazonlar, semikar-
bozonlar ve oksimler, 739
hidrazonlar, 739-741
hidrojen siyaniir katilmasi, 743-744
niikleofilik katilma, karbon-oksijen ikili
bagma, 727-730
bagil etkinlik, 729-730
pe§pe§e tepkimeler, 730
tersinirlik, 729
keton sentezleri, 723-727

alkanlardan, arenlerden ve ikincil
alkollerden, 723
alkinlerden, 723-725

lityum dialkilkupratlardan, 725
organometalik reaktiflerin katilmasi,

749-750
onemi, 715

fiziksel ozellikleri, 717-718
piridoksal fosfat (PLP), 714-715, 742-

743
spektroskopik ozellikleri, 753-755
yiliir katilmasi, 745-749
Aldehitler:

biyokimya, 644-645

Grignard reaktifleri, ikincil alkoller, 549

yiikseltgenmesi, karboksilik asit eldesi,

820
birincil alkollerin yiikseltgenmesiyle,

538-539
proton transfer tepkimeleri, 118 yapisi,

64-65
sulfur yiliir katilmasi, 926
yapisi, 64-65
Alditoller, monosakkarit indirgenmesi, 1110
Aldol kondensasyonlan, antikor-katalizli,

909
Aldol tepkimeleri, aldehitler ve ketonlar (al-
dol tepkimeleri), 706-805. Bkz., Al-
dehitler ve ketonlar (aldol
tepkimeleri)
Aldonik asitlerin sentezi (bromlu su), mono-
sakkaritler, yukseltgenme tepkime-
leri. 1108

Aldozlar, D ailesi, monosakkaritler, 1 14

Alfa anomer, monosakkaritler, 1097

Alfa halo asitler (Hell-Volhard-Zelinski tep-

kimesi), karboksilik asitler ve tiirev-

leri, 844-846
Alfa karbon atomu, dehidrohalojenleme, 265
Alfa substituentler, steroitler, 1157
Alfa-amino asit sentezleri, 1186-1189

Bkz. ayrica, Amino asitler
Alfa-selenleme, aldehit ve ketonlar, aldol

tepkimeleri, 794-795
Alifatik aminler, birincil, nitroz asit ile tep-
kimeleri, 966-967
Alifatik bilesjkler, simflandirma, 621
Alifatik ketonlar, adlandirma, 716
Alkadienler, coklu doymamis. sistemler,

586-587
Alkali eriti§, sodyum benzen siilfanattan, fe-

nol sentezi, 1020-1021
Alkaloitler, 1008-1013

indol veya indirgenmig indol halkalan,

1012-1013
izokinolin veya indirgenmis. izokinolin

halkasi, 1011-1012
piridin veya indirgenmis. piridin halkasi,

1008-1011

Alkan-halojen tepkimeleri, radikal tepkime-
leri, 437-439
Alkanlar, 129-183, Bkz., ayrica, Sikloalkan-
lar
alkil halojeniirin indirgenmesi, 172
bisiklik ve polisiklik alkanlar, 168-169
biitan, konformasyon analizi, 151-153
hidrojenlenme, 171
kimyasal tepkimeler, 170
IUPAC adlandirmasi, 135-142
alkoller, 141-142
alkilhalojeniirler, 140-141
dallanrms. zincirli alkanlar, 136-138
dallanmamis. alkil gruplan, 135-136
hidrojen atomu simflandirma, 140
inorganikten organige, 178
oncii tammlama, 176-177
mantikh, 178
melez atomik orbitaller, 27-28
molekiiler yapi, 129-130
organik sentezler, 174-178

genel, 174-175
sikloalkan sentezleri, 170-173
uc alkinlerin alkillenmesi, 172-173
yanma, radikal tepkimeler, 461
yliksek alkanlann halojenlenmesi, radi-
kal tepkimeleri, 450-453
Alkanoil grubu, aldehit ve keton adlandirma,

717
Alkaniir iyonu, karbokatyon kararhligi ve

molekiiler cevrilmeler, ikincil alkol-
ler , 300-301
Alkatrien, konjuge doymami§ sistemler 586-

587
Aiken ve alkin aynlma tepkimeleri 281-320

alken sentezleri, 288
alkil halojeniirlerden hidrojen halojentir
cikanlmasi, 288-293

alkenlerin hidrojenlenmesi, 307-308

alkinlerin hidrojenlenmesi, 310-312

alkinlerin sentezi, 304-305

alkollerin dehidrasyonu, 293-299

asetilenik hidrojen atomu yer degis.tir-
mesi, uc alkinler, 306-307

bagil kararhliklar, 284-287

hidrojenlenme lsilan, 285-286
toplam, 286-287
yanma lsilan, 285-286

birincil alkoller, 298-299

fiziksel ozellikler, 282

hidrojen eksikligi indeksi, 312-314

ikincil alkoller, 299-301

karbokatyon kararhligi ve molekiiler
cevrilmeler, 299-302

katalitik hidrojenleme, 309-3 1

kom§u dibromiirlerden brom cikanlma-
si, 303-304

karbokatyon kararhligi ve gecis. hali,
296-298

ikincil ve ucunciil alkoller, 295-296

sikloalkenler, 287

uc alkinlerin asitligi, 305-306

(E)-(Z) sistemi, 282-283
Alken ve alkin katilma tepkimeleri 321-365

alkene siilfurik asit katilmasi, 330-331

alkenlere brom ve klor, 334-335

alkinlere brom ve klor, 348-349

alkenlern sin hidroksillenmesi, 344-346

halohidrin olugumu, 339-350

karbenler, 342-344

karbon-karbon ikili bagi, 322-324

Markovnikov kurali, 324-330
istisnalar, 329-330
modern aciklamasi, 329
yersecimli tepkimeler, 329
teorik aciklamasi, 327-328

stereokimya, alkenlere halojen katilma-
si, 335-339

sterokimya, iyonik katilmamn, 330

sentetik stratejiler, 350-353

su katilmasi, asit katalizli hidrasyon
331-333

tepkimelerin ozeti
alkenler, 358
alkinler, 359

yiikseltgemeli par9alanma, alkenlerin,
346-348

yiikseltgemeli parcalanma, alkinlerin,
350
alken ve alkin katilma tepkimeleri, 321-365.
Bkz. ayrica Alken ve alkin katilma
tepkimeleri

alkenler, hidrojenlenmesi, 307-308
Alkenil benzenler, aromatik bile§ik tepkime-
leri, 696-698
Alkenil zinciri, yag asidi tepkimeleri, 1151
Alkin, konjuge doymami§ sistemler, 586-

Dizin

1-3

587
Alkenler. Bkz.. aynca, Aiken ve alkin katil-
ma tepkimeleri: Aiken ve alkin ay-
nlma tepkimeleri

alkenlerden alkol sentezleri, 484-487,
523-525 Bkz., aync, Alkoller ve
eterler

epoksitlerle anti hidroksillenmesi, 516-
519

dipol momentleri, 58

hidrojenlenmesi, 307-308

IUPAC adlandirmasi, 144-146

keton sentezleri, 723

melez atomik orbitaller, 28-33

radikal polimerle§mesi, zincir biiyiitme
polimerleri, 458-460

sentezleri, alken ve alkin ayrilma tepki-
meleri, 288

yapisi, 52

yukseltgenme, karboksilik asit hazirla-
ma, 820
Alkenlere su katilmasi, alkol sentezi, 484-

487
Alkil aril eterler, fenollerin parcalanmasi,

1026
Alkil fosfatlar, enzimler, 498
Alkil gruplari:

dallanmig, 138-140

dallanmami§, 135-136

Grignard reaktifleri, iicuncul alkol elde-
si, 549

IUPAC adlandirmasi

R sembolii ve fonksiyonel gruplar, 55-
60
Alkil halojeniirler (haloalkanlar):

alkollerin doniisumii: 499

alkollerin hidrojen halojenurler ile tep-
kimeleri, 499-501

alkollerin fosfor tribromiir veya tiyonil
kloriir ile tepkimeleri, 502-503

alken ve alkin ayrilma tepkimeleri, 281-
320. Bkz., aynca, Alken ve alkin
ayrilma tepkimeleri

alkilleme, yapi ve etkinlik ilkeleri, 173-
174

halojen atomu, 230

IUPAC adlandirmasi, 140-141

niikleofilik yer degistirme ve ayrilma
tepkimeleri, 229-280, Bkz., aynca,
Niikleofilik ayrilma tepkimeleri;
Niikleofilik yer degistirme tepkime-
leri indirgenmesi, alkan ve sikloal-
kan sentezleri, 173

yapisi, 60-61
Alkil hidrojen siilfatlar, alkoller, alkenler ve

katilma tepkimeleri
Alkil kloroformatlar, karbonik asit tiirevleri,

846-848
Alkil radikalleri, geometrisi, radikal tepki-
meleri, 453
Alkil sulfonatlar, mesilatlar ve tosilatlar,
S N 2 tepkimeleri, 497

Alkil zinciri, yag asidi tepkimeleri, 1151
Alkilleme:

amonyak ve aminlerin, niikleofilik yer
degi§tirme tepkimeleri, 597
Alkilbenzenler

aromatik bile§ik tepkimeleri, yan zincir
tepkimeleri, 692-696

aromatik bilesik tepkimeleri, orto-para
yonlendirme ve etkinlikleri,
689,691

yiikseltgenmesi, karboksilik asit hazirla-
ma, 821

aziir iyonunun, aminlerin, niikleofilik
yer degistirme tepkimeleri, 957-958

1,3-ditiyonlar, beta-dikarbonil bile§ikle-
ri, 898-899

esterler ve nitriller (dogrudan), beta-di-
karbonil bile§ikleri, 897-898

Friedel-Crafts, aromatik bile§ik tepki-
meleri, 669-671

uc alkinlerin, alkan ve sikloalken sen-
tezleri, 172-173

iicunciil aminlerin, niikleofilik yer de-
gistirme tepkimeleri, 50

yapi ve etkinlikleri, 173-174
Alkiloksonyum iyonu, bazlar olarak organik

bilesrtcler, 188
Alkinler, Bkz., aynca, Alken ve alkin katil-
ma tepkimeleri; Alken ve alkin ay-
rilma tepkimeleri

alkan ve sikloalkan sentezleri, uc alkin-
lerin alkillenmesi, 172-173

alken ve alkin ayrilma tepkimeleri, ase-
tilenik hidrojen atomu yer degistir-
me 306-307

hidrojenlenmesi, alken ve alkin ayrilma
tepkimeleri, 310-312

keton sentezleri, 723-725

kullammlari, 53

melez atomik orbitalleri, 33-35

sentezleri, 304-305

uc alkinlerin asitligi, 305-306

yapisi, 5 1
Alkoksit anyonlan, silil enol eterleri, 792
Alkoksit iyonu, asitler olarak alkoller, 495
Alkol dehidrojenaz, kimyasi, 536
Alkol miktanm, icilen, olcen cihaz, 542
Alkoller ve eterler, 476-528

alkenlerden sentezi, 484-487

eter tepkimeleri

epoksitler, 508-519. Bkz., aynca,

Epoksitler

Ozeti, 523-525

alkoller ve asitler, 594-595

alkollerin alkil halojeniirlere d6nii§iimu,
499

alkollerin mesilatlar ve tosilatlara donii-
siimii 495-498

alkollerin hidrojen halojeniirlerle tepki-
meleri, alkollerden alkil halojeniir,
459-501

alkollerin fosfortribromlir veya tiyonil

kloriir ile tepkimesi, alkollenler al-
kil halojenurler, 502-503

alkollerin molekuller arasi dehidrasyonu
503-504

alkollerin tepkimeleri, 493-494 ozeti,
523-525

antibiyotikler, monesin, 476-477

eter sentezleri, 503-507

fiziksel ozellikler, 480-482

hidroborasyon, 488-490

hidroborasyon-yiikseltgenme, 490-493

onemli ornekler, 482-484

silil eter koruma gruplari, 506-507

tac esterler, 515-508

fer-biitil eterler, alkollerin aikillenme-
siyle, koruma grulan, 506

Williamson sentezi, 504-506

yapi ve adlandirma, 477-480
alkoller, 478-479
eterler, 479-480
karbon atomu, 477-478
Alkoller, Bkz. aynca, Birincil alkoller; ikin-
cil alkoller

aldehitler ve ketonlar, niikleofilik katil-
ma tepkimeleri, 730-738

alkil hidrojen siilfatlar, alken katilma
tepkimeleri, 331

birincillerin yiikseltgenmesi, aldehit
sentezi, 719

dehidrasyon, alken ve alkin ayrilma tep-
kimeleri, 293299 Bkz. aynca, Alken
ve alkin dehidrasyon tepkimeleri

fenoller; alkenlerden ayrrt etme ve ayir-
ma, 1025

Grignard reaktifleri, 549-556 Bkz., ayn-
ca, Grignard reaktifleri

IUPAC adlandirmasi, 141-142

ikincillerin yiikseltgenmesi, keton sente-
zi, 723

karboksilik asit, kar§ila§tirma, 112-113

proton transfer tepkimesi, 1 18

spektroskopi, 543

yapisi, 61-62

yiikseltgenme-indirgenme tepkimeleri,
531, 538-544. Bkz., aynca Yiikselt-
genme-indirgenme tepkimeleri

alkoller, kar§ila§tirma, 112-113
Allenler, duzgiin dortyiizlii atomu olmayan

kiral molekuller, 224
Allil katyonu, konjuge doymami§ sistemler,

580-582
Allil radikali

allilik yer degistirme ve konjuge doy-
mamis, sistemler, 573-577

kararliligi, konjuge doymami§ sistemler,
577-580

Allilik bromlama, N-bromosiiksinimit ile,
konjuge doymamis, sistemler, 575-
577

Allilik halojeniir, aromatik bilegik tepkime-
leri, 702-704

1-4

Dizin

Allilik hidrojen atomu, konjuge doymami§

sistemler, 573
Allilik klorlama (yiiksek sicakhk) konjuge

doymami§ sistemler, 573-575
Allilik yer degi§tirme, allil radikali ve, kon-
juge doymami§ sistemler, 573-577
Altman, Sidney, 1212
Anemi, orak hiicre anemisi, kimyasi, 1199
Amfetamin, aminler, 955
Amin cikarma, diazolama ile, arendiazen-

yum tuzlarimn yer degi§tirme tepki-
meleri, 971-972
Aminler

adlandirma, 944-945

alkaloitler, 1008-1013

analizleri, 980-982
kimyasal, 980-981
spektroskopik, 981-982

arendiazonyum tuzlarimn kenetlenme
tepkimeleri, 972-975
aminyum tuzlan ve kuaterner
amonyum tuzlan, 951-952
arilaminler, 948-949
sulu asitlerde cozunurltik, 952
yarma reaktifleri olarak,952-953

amonyum bilesf erini i9eren aynlma tep-
kimeleri, 982-984

arendiozonyum tuzlarimn yer degi§tirme
tepkimeleri, 969-972
bakir(I) oksit ile olan yer degistir-
me, 971

-F ile olan yer degistirme, 971
flor ile olan yer degi§tirme, 971
hidrojen ile olan yer degi§tirme,
971-972

potasyum iyodiir ile alan yer degi§-
tirme, 970

Sandmeyer tepkimesi, 970
sentezler, 969-970

bazhk, 947-953

aminlere gore amitler, 950-95 1

biyoloji, 955-957

fiziksel ozellikleri, 945-946

heterosiklik, tepkimeleri ve sentezleri,
997-1007

hazirlanmasi, 957-964, 984-986

Hofmann ve Curtius cevrilmeleri,
963-964

indirgen aminleme, 960-961
nitro bilesiklerini indirgeme, 959-
960

niikleofilik yer degigtirme tepkime-
leri, 957-959

nitrillerin, oksimlerin ve amitlerin
indirgenmesi, 961-962

inrared spektroskopisi, 83-84

nitoz asit ile tepkimeleri, 966-967
birincil alifatik aminler, 966-967
birincil arilaminler, 967
ikincil aminler, 968
ucunciil aminler, 968-969

norotoksinler ve sinir ileticileri, 942-943

tepkimeleri, 965-966, 986-987

siilfonil kloriirlere tepkimeleri, 975-
977
sulfa ilaclan (siilfanilamit), 977-980
yapisi, 63-64, 945-947
Amino asit kahntilan, polipeptitler ve proti-

enler, 1 190
Amino asit sirasi, polipeptitler ve proteinler,
1193-1196. Bkz., aynca, Polipeptit-
ler ve proteinler
Amino asitler, Bkz, aynca, Polipeptitler ve
potienler; Proteinler
alfa-amino asit sentezleri, 1186-1189
alfa-halo asitlerin dogrudan ammo-
nalizi, 1186
DL-Aminoasitler, 1188
potasyum ftalimitten, 1186-1187
Stecker sentezi, 1187-1189
dipolar iyonlar olarak, 1 183-1 185
hay at ve, 2

kirallik, 184-185, 191-192
temel, 1181, 1183

yapi ve adlandirma, 1181, 1182-1 183
Amino sekerler, tammi, 1129-1130
Aminyum tuzlan, kuaterner amonyum tuzla-

n ve aminler, bazlik, 951-952
Amitler:

adlandirma ve fiziksel ozellikler, 816-

817
bazlik, aminlere gore, 950-95 1
karboksilik asitler ve tiirevleri, 836-843
dehidrasyon, amitlerden nitriller,
841-842

hidroliz, 840-841
laktamlar, 843
nitrillerin hidrolizi, 842-843
sentezleri, 836-840
infrared spektroskopi, 84
indirgenmesi, aminler, 961-962
proton aktanm tepkimesi, 1 1 8
yapisi, 66
Amonoliz, dogrudan, alfa-halo asitlerin,

1186
Amonyak

alkillenmesi, aminler, niikleofilik yer

degigtirme tepkimeleri, 957
aminler, 63-64
degerlik kabugu elektron cifti itmesi

(VSEPR) teorisi, 38
tiirevleri, aldehit ve ketonlar niikleofilik
katilma tepkimeleri, 738-742
amonyak turevlerinin katilmasi, 738-742
2,4-dinitrofenilhidrazonlar, semikarbo-
zonlar ve oksimler, 739
Amonyum bile§ikleri, aynlmalar iceren,

aminler, 982-984
Amonyum karboksilatlar, amit sentezi, 833-

840
Amonyum tuzlan, kuaterner, aminyum tuz-
lan ve, aminler, bazlik, 951-952
Ana bile§ikler, IUPAC adlandirmasi, 141
Androjenler, streoitler, 1159-1161

Androsteron, steroitler, 1159

Anomerik karbon atomu, monosakkaritler,

1096
Anti hidrosilleme, alkenlerin epoksitler iize-

rinden, 516-519, 525
Anti katilma

alken katilma tepkimeleri, halojen 336
alkinlerin hidrojenlenmesi, 311-312
katalitik hidrojenleme, alken ve alkin
aynlma tepkimeleri, 309, 310
Anti konformasyon, konformasyonal analiz,

152
Anti Markovnikov katilmasi:

hidrojen bromiir, radikal tepkimeleri,

456-458
yiikseltgeme-hidroborasyon, alkol sente-
zi, 491,524
Antiaromatik bile§ikler, Hiickel kurah, 635-

637
Antibiyotikler. Bkz., aynca, Tibbi uygula-
malar; Farmakoloji
kalikeamisin gama, 799
karbohidratlar, 1 1 32- 1 1 33
monesin, 476-477
penisilinler, 844
poliketit antikanser antibiyotik biyosen-

tezi, 1018-1019
tac eterler, 522
Antihistaminler, aminler, 956
Antikor-katalizli aldol kondensasyonlan,

909
Antikorlar:

glikolipitler ve glikoproteinler, 1131
katalitik

kimyasi, 1220-1221
olujmasi, 1179-1180
Antimetabolitler, sulfa ilaclan, 978-979
Antioksidantlar, radikal tepkimeleri, 463
Antisens niikleotitler, oligoniikletitler, 1253
Antrasen, benzenoit aromatik bilesfkler, 638
Atropin, alkaloitler, 1009-1010
Anulenler, Hiickel kurah, 630-632
Anyonik polimerle^me, epoksitler, polieter

olu§umu, 515-516
Apidik asit, kimya sanayii, 620
Apolar aprotik coziiculer, tac, eterler, niikle-
ofilik yer degistirme tepkimeleri,
519-522
Apolar molekiiller, polar molektiller ve kar-
bon bileslkler, 56-58
Apolar, hidrofobik yan zincirler, proteinler

ve yapi, 1210
Apoptosis, kalikeamisin gama ve, 429-430
Aprotik coziiciiler

niikleofilik yer degistirme tepkimeleri,

254-257
polar olmayan, tac eterler, niikleofilik
yer degistirme tepkimeleri, 519-522
Ara iirunler, S N 1 tepkimesi, mekanizmasi,

244-245
Arendiazonyum tuzlan:

kenetlenme tepkimeleri, aminler, 972-

Dizin

1-5

975
yer degi§tirme tepkimeleri, aminler,

969-972
Arenler:

elektrofilik aromatik yer degi§tirme tep-
kimeleri, 662
keton sentezleri, 723
Aril grubu, elektrofilik aromatik yer degi§-

tirme tepkimeleri, 662
Aril halojenurler, 1032-1040
halojen atomu, 230
niikleofilik aromatik yer degistirme,

1032-1039

aynlma-katilma mekanizmasi (ben-

zin), 1034, 1036-1039

genel, 1032-1033

katilma-aynlma (S N Ar mekanizma-
si, 1032-1034
spektroskopik analizler, 1039-1040
Arilaminler:

adlandirma, 944
bazhk, 948-949

birincil, nitroz asit ile tepkimeleri, 967
Arka taraf, S N 2 tepkimesi, mekanizmasi,

235-236
Aromatik anyon, Hiickel kurah, 634
Aromatik biles, ikler, 619-660

benzen tiirevlerini adlandirma, 621-623
benzen tepkimeleri, 623-624
benzen kararhhgi, 626-627
benzen yapisi, 624-626, 627-629

Kekule yapisi, 624-626

modern teoriler, 627-629
biyokimya, 643-646
cevresel kaygilar, 619-620
heterosiklik, 642-643
Hiickel kurah, 630-637

anulenler, 630-632

aromatik, antiaromatik ve aromatik

olma

aromatik iyonlar, 633-635

NMR spektroskopi, 632-633

yan bilejikler, 635-637
ornekler, 637-641

benzenoit, 637-639

fulerenler, 640-641

benzenoit olmayanlar, 639-640
spektroskopi, 646-651

infrared spektroskopisi, 648-649

kiltie spektrumlan, 651

NMR spektrumlan, 646-648

ultraviyole-goriiniir bolge spektros-
kopisi, 649
tarihsel baki§, 620-623
Aromatik bilegikler (tepkimeler), 661-713
alkenilbenzenler, 696-698

benzen halkasimn ytikselgenmesi,

698

ikili baga katilmalar, 697

kararhhk, 692-697

yan zincir yukselgenmesi, 698
alkilbenzenler, 692-696

benzilik radikaller ve katyonlar,

692-693

yan zincirin halojenlenmesi, 693-

696
allilik ve benzilik halojenurler, 702-704
benzen, 665-669

halojenleme, 665-666

nitrolama, 667-668

siilfolama, 668-669
elektrofilik aromatik yer degijtirme tep-
kimeleri, 662-665

genel, 662-663

tepkime mekanizmasi, 663-665

tiroksin biyosentezi, 661-662
Friedel-Crafts tepkimeleri

acilleme, 671-673

alkilleme, 669-671

sentetik uygulamalan, 675-677
indirgenmeler, 704-706
siibstituent etkileri, 677-680

etkinle§tirici gruplar (orto-para yon-

lendiriciler), 677-678

etkinlik azaltici gruplar (meta yon-

lendiriciler), 679

halo substitiientler, 679

substitiientlerin siniflandinlmasi,

679-680
siibstitiient etkileri teorisi, 680-692

etkinlik, 680-682

meta-yonlendirici gruplar, 684-685

orto-para yonlendiriciler, 685-689

ozeti, 691-692

yonlendirme, 682-683
sentetik uygulamalan, 698-702

disiibstitiie benzende yonlenme,

701-702

koruma ve kapatma gruplan, 700-

701
tiroksin biyosentezi, 661-662
Aromatik hidrokarbonlar:
benzen, 53-54
yapisi, 51
Aromatik iyonlar, Hiickel kurah, 633-635
Aromatik olmayan bile§ikler, Hiickel kurah,

635-637
Aromatik olmayan karbokatyonlar, elektrofi-
lik aromatik yer degi§tirme tepki-
meleri, 663
Asal gazlar:

kovalent baglar, 8
Lewis yapilan, 10
Asetaldehit, dipol-dipol kuvvetleri, 71
Asetaller:

aldehitler ve ketonlar 734-737

karbohidratlar, 1090

monosakkaritler, 1 1 04
Asetamit, yapisi, 66

Asetat iyonu, elektrostatik haritalama, 115
Asetik asitler:

karboksilik asitler, 66
Asetil grubu, aldehit ve keton adlandirma,

717

Asetilenik hidrojen atomu yer degi§tirmesi,
alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
uc alkinler, 306-307
Asetilenik hidrojen, uc alkinlerin alkillen-

mesi, alkan ve sikloalkan sentezleri,
172-173
Asetilenler. Bkz. Alkinler; Etin
Asetilkalinesteraz:
aminler, 957
serin proteaz, 1 222
Asetoasetik ester sentezleri, beta-dikarbonil

bile§ikleri, 885-892
Aseton:

dipol-dipol kuvvetleri, 71
propen, 52
Asidik hidrojen atomlan, organometalik bi-

lesikler, 546-547
Asidik hidroliz, nitriller, amitler, 842
Asimetrik Diels-Alder tepkimesi, 610-611
Asimetrik sentezler, alfa-amino asit sentez-
leri, 1189
Asit katalizli hidrasyon (alkenler):
alkol sentezleri, 484-485
su katilmasi, 331-333
Asit katalizli halka acilmasi, epoksit tepki-
meleri, 5 1 3
Asit kloriirler, fenoller, tepkimeleri, 1025
Asitik:

alfa hidrojenlerin, enolat anyonlanmn,

767-769
karboksilik asitler ve tiirevleri, 813-814
Asitler ve bazlar, 90-128 asitler olarak al-
koller, 434-435 aminler, bazlik,
947-953 karbokatyonlar ve karbon-
yonlar, 98-99
Asitlik sabiti (Ka), kuvvetleri, 101-102 Bkz.,

aynca Denge sabiti
Aspartam, yapay tatlandincilar, 1 1 22
Aspirin:

prostaglandinler, 1 167
salisilik asit, 1101
Ate§, 3

Atmosfer, metan, 2, 52
Atomik orbitaller. Bkz., aynca, Melez ato-
mik orbitaller
kuantum mekanigi, 19-21, 35-36
melez atomik orbitaller, 24-35
molekuler orbitaller ve, 22
Atomik yapi:

formal yiik, 12-14
kimyasal baglar, 7-8
kuantum mekanigi, 18-19
Lewis yapilan, 9-10, 11
molekuler orbitaller, 21-23
oktet kurah, istisnalan, 10-12
rezonans teorisi, 14-17
Aufbau ilkesi, atomik orbitaller, 21
Avagadro, Amedeo, 4

Aynk (izole) baglar, coklu doymami§ hidro-
karbonlar, konjuge doymami§ sis-
temler, 586-587
Aynlan gruplar:

1-6

Dizin

niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

233-234, 258-260
S N 2 tepkimesi, mekanizmasi, 235-236

Aynlma tepkimeleri. Bkz., ayrica, Aiken ve
alkin aynlma tepkimeleri, El tepki-
mesi, E2 tepkimesi; Niikleofilik ay-
nlma tepkimeleri
asitler ve bazlar, 91

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, 281-
320

Aynlma-katilma mekanizmasi (benzin), aril
halojenurler, 1034, 1036-1039

1,2-Aynlmalan, hidrojen halojeniir aynlma-
si, 265

Azeotrop, etanol, 483 ■

Azot atom, aminler, 63-64

Azot bile§ikleri, stereokimya, 224

Azot devrilmesi, aminler, 947

Azot sekerleri, 1129-1130

Azulen, nonbenzenoit aromatik bile§ikler,
640

Aziir iyonu, alkillenmesi, aminler, niikleofi-
lik yer degi§tirme tepkimeleri, 957-
958

B

Baeyer-Villiager yiikseltgenmesi, aldehitler

ve ketonlar, 751-752
Bag donmesi, ve sigma baglan, alkanlar,

149-151
Bag iskeleti, melez atomik orbitaller, 30, 31,

32, 34
Bag yapmayan ciftler, degerlik kabugu

elektron cifti itmesi (VSEPR) teori-
si, 37
Bag-cizgi formiilleri, yapi formiilleri, 43-44
Bagil konfigiirasyonlar, mutlak konfigiiras-
yonlar, bag kinlmasi olmayan tep-
kimeler, 220-222
Baglar. Bkz. Kimyasal baglar
Baglayici ciftler, degerlik kabugu elektron-

9ifti itme (VSEPR) teorisi, 37
Baglayici molekiil orbitali, kuantum mekani-

gi, 36
Baker, J.T., 5 1 1

Bakir(l) oksit, aminler, arendiazonyum tuz-
lannin yer degigtirme tepkimeleri,
971
Bakteri:

enantiyosecimlilik, karbonil grubu, ste-

reosecimli indirgenmesi, 537-538
hiicre duvan, niiklefilik yer degigtirme

tepkimeleri, 229-230
ile dehalojenleme, poliklorlanmis, bife-

nillerin (PCBs), 1035
penisilinler, 844
piridoksal fosfat (PLP), 715
Bor trifloriir:

degerlik kabugu elektron-cifti itmesi

(VSEPR) teorisi, 38-39
Lewis tammi, 96-97
molekiiller, 57

Barbitiiratlar, beta-dikarbonil bile§ikleri,

908, 910
Barger, G., 691
Barn, Max, 19
Barton, Derek H.R., 159
Basamakh, biiyume polimerleri, 868-876
caglayan polimerler, 874-876
fenol-formaldehit polimerleri, 873-874
poliamitler, 868-870
poliesterler, 870-872
poliiiretanlar, 872-873
Basinc, kaynama noktasina bagli, van der

Waals kuvvetleri, 74
Basit formiiller, ve molekiil formiilleri, 4
Baz sirasi:

deoksiniboniikleik asit (DNA), 1236-

1237
tayini, DNA, 1250, 1250-1253
Baz-destekli hidroliz (sabunlasma), esterin,
karboksilik asitlerin ve tiirevlerinin,
832-834
Bazi polimerler, ribozomlar (rRNA), 1244
Bazik hidroliz, nitriller, amitler, 843
Bazlar. Bkz. Asitler ve bazlar
Benedict reaktifi, monosakkaritler, yiikselt-

genme tepkimeleri, 1 105-1106
Benzen halkasi:

fenoller, tepkimeleri, 1027-1029
yiikseltgenmesi, aromatik bilegik tepki-
meleri, 698
Benzen:

kimyasal endiistri, 619-620

infrared spektroskopisi, 648-649
adlandirma, 621-623
disiibstitiie, aromatik bilesjk tepkimele-
ri, 701-702
tarihsel baki§, 620
tepkimeler, 623-624, 665-669
halojenleme, 665-666
nitrolama, 667-668
sulfolama, 668-669
kararlihgi, 626-627
tiirevleri

yapisi, 53-54, 624-626, 627-629
Kekiile yapisi, 624-626
modern teoriler, 627-629
Benzenkarbonitril, yapisi, 67
Benzenoit aromatik bile§ikler, anlatimi, 637-

639
Benzenoit olmayan aromatik bile§ikler, ta-

nimlama, 639-640
Benzil grubu, fonksiyonel gruplar, 60
Benzil, niikleofilik aromatik yer degi§tirme,

aril helojeniirler
Benzilik halojenurler, aromatik bile§ik tep-
kimeleri, 702-704
Benzilik radikaller ve katyonlar:

aromatik bile§ik tepkimeleri, alkilben-
zenler, 692-693
Benzin, petrol antma, 131-132
Benzoik asit, karboksilik asitler, 66
Berilyum hidriir, degerlik kabugu elektron

cifti itmesi (VSEPR) teorisi, 39
Berzelivs, J.J., 4
Beslenme:

biyokimya, 644
yag degisjmleri, 1 148
Beta anomer, monosakkaritler, 1097
Beta biikulmeleri, proteinler, ikincil yapi,

1207
Beta karbon atomu, dehidrohalojenlenme,

265
Beta substitiientler, steroitler, 1157
Beta-dikarbonil bile§ikleri, 877-941
asetoasetik ester sentezi, 885-892
aktif hidrojen bile§ikleri, 896-897
barbitiiratlar, 908, 910
beta-keto ester sentezleri (Claisen kon-

densasyonu), 879-885
capraz Claisen kondensasyonu, 883-884
1,3-ditiyanlann alkillenmesi, 898-899
enamin sentezleri, 904-908
ester ve nitrillerin alkillenmesi (dogru-

dan) 897-989
karbanyonlann acillenmesi, 884
kimyasal sahteciler, 877-878
Knoevenagel kondensasyonu, 900
malenik ester sentezi, 892-895
Mannich tepkimesi, 902-904
Michael katilmalan, 900-902
tammi, 878
tiyoller, sulfur yiliirler, ve disulfiirler,

923-927
yapi, 878-879
Betain, yiliirler, aldehitler ve ketonlar niikle-
ofilik katilma tepkimeleri, 746
Beta-keto asitler, karboksilik asit dekarbok-

silasyonu, 849-850
Beta-kivnmb tabaka, proteinler, ikincil yapi,

1206-1207, 1208
Beyaz kan hucreleri. Bkz. Lokasitler
Bimolekiiler tepkime, S N 2 tepkimeleri, 235
Birch indirgemesi, aromatik bile§ik tepkime-
leri, 705-706
Birch, A.J., 705

Birincil alifatik aminler, nitroz asit ile tepki-
meleri, 966-967
Birincil alkoller, 61-62. Bkz. aynca Alkol-
ler: ikincil

alken ve alkin aynlma tepkimeleri
alkoller

alkollerin dehidrasyonu, 298-299,
301-302
Grignard reaktifleri, 549
kimyasal testier, 542-543
yiikseltgenme

aldehitlere, 538-539
aldehit sentezleri, 719
karboksilik asit sentezi, 820-821
karboksilik asitler, 539
Birincil aminler, hazirlanmasi, aminleme,

960-961
Birincil arilaminler, nitroz asit ile tepkimele-
ri, 967

Dizin 1-7

Birincil karbon atomu, alkil halojenurler (ha-

loalkanlar), 60
Birincil yapi, deoksiriboniikleik asit (DNA),

1236-1237
Birle§tirme, cizgi formulu, 41
Bisiklik alkanlar, dekalinler, 168-169
Bisiklik bile§ikler, sikloalkanlar, IUPAC ad-

landirmasi, 143-144
Bitkiler:

alkaloitler, 1008-1013
fenoller, 1016
hormonlar, eten, 52
karbohidratlar, 1090, 1091-1092
kirallik, 191, 192
nis,asta, 1 1 24
Biyoloji. Bkz., aynca, immiinoloji, Tibbi uy-
gulamalar: Farmokoloji
aminler, 955-957
aromatik bile§ikler, 643-646
glikolipitler ve glikoproteinler, 1131
hiicre zan, fosfolipitler, 1167-1170
insulin, 1198
karsinojenler, 514-514
kirallik, 191-193
oksitosin ve vasopressin, 1198
orak-hucre anemisi
prostaglandinler, 1165-1167
radikal tepkimeleri, 432
sinir yalitimi, lipitler, 1 142-1143
steroitler

adrenokortikal hormonlar, 1161-
1162

kolesterol, 1157-1159
seks hormonlan, 1159-1161
triacilgliseroller, 1147
iicunciil yapi, proteinler, 1211
Biyolojik metilleme, nukleofilik yer degi§tir-

me tepkimeleri, 262-263
BiyomolekuTler, kiitle spektrometri, 420-421
Boll, Franz, 596, 597

Bor hidriir, alkol sentezi, hidroborasyon, 488
Botulinus toksin, sodyum nitrit, N-nitrozo-

aminler, 968
Baz-katalizli halka a9ilmasi, epoksit tepki-
meleri, 512-513
Bocek olduruciiler, organik halojenurler,

1071-1073
Bocekler, feromonlar, 169-170
Bradsher, C.K., 605
Brady, J.E., 110
Breslow, R., 637

Brom cikarma, kom§u dibromiirlerden, alken
ve alkin aynlma tepkimeleri, 303-
304
Brom:

alken katilma tepkimeleri, 334-335

stereokimya, 338
alkil halojenurler (haloalkanlar), 60
alkin katilma tepkimeleri, 348-349
radikal tepkimelerinin secimliligi, 452-
453

yag asidi tepkimeleri, 1151
Bromlama;

allilik, /V-bromostiksinimit ile, konjuge

doymami§ sistemler, 575-577
benzen halkasi, tepkimesi, fenoller, 1027
radikal tepkimeleri, 449
Bromlu su (aldonik asitlerin sentezi), mono-
sakkaritler, yiikseltgenme tepkimele-
ri, 1106
(R)-l-Bromo-2-biitanol, bag kinlmasmin ol-

madigi tepkimeler, 220
Bromonyum iyonlarj, yer secicilik, 340-341
Bronsted-Lowry tanimi:
asitler ve bazlar, 94-95
yapi ve etkinlik ilkeleri, 173
Buckminsterfullerenler "Bucky toplan", 125,

641
Burgu konformasyonu, proteinler, ikincil ya-
pi, 1207
Burulma engeli, konformasyon analizi, 150-

151
Burulma gerginligi, halka gerginligi, 155-

157
Bukiilu §ekil. Bkz. Acisal (biikulu) sekil
1,3-Butadien, elektron dagilimi, konjuge

doymamis, sistemler, 587-589
Biitan:

sekli, 132, 133
yanma lsilan, 154
yapisi, 52
Biitannitril, yapisi, 67
Butenant, Adolf, 1159
2-Butanol:

(S)-2-Biitanol, bag kirilmasimn olmadigi

tepkimeler, 220
fiziksel ozellikler, 200
kirallik, 188, 189
optikce aktiflik, 206
(R-S) sistemi, 195-197
2-Buten, brom katilmasi, 335
Butlerov, Alexander M. 4, 6

c

Cahn, R. S., 195

Cahn-Ingold-Prelog gelenegi, Bkz. (E)-(Z)

sistemi; (R-S) sistemi
Cannizzaro, Stanislao, 4
Cech, Thomas R. 1212
Chapman, D, L., 619-620
Chargraff, E., 1237, 1240
Cheng, X.-M., 176
Cis-2-BUten, brom katilmasi, 338
Cis-dekalin, alkanlar, bisiklik ve polisiklik,

168-169
Cis-trans izomerligi

alkenler, 58

(E)-(Z) sistemi, 282-283

disiibstitiie sikloalkanlar, 163-168

melez atomik orbitalleri, 32-33

sikloalkenler, 287

stereoizomerler, 185-186, 217-219

Claisen cevrilmesi:
fenoller, 1029-1030
katalitik antikorlar, 1220

Claisen kondensasyonu (beta-keto ester sen-
tezi), beta-dikarbonil bile^ikleri,
879-885. Bkz. aynca, Beta dikarbo-
nil bile§ikleri

Claisen, Ludwing, 783

Claisen-Schmidt tepkimeleri, capraz aldol
tepkimeleri, 783-785

Clemmensen indirgemesi, 741

Friedel-Crafts acillemesi, 675-677

tiyoasetaller, aldehitler ve ketonlar niik-
leofilik katilma tepkimeleri, 737

Clostridium botulinum, sodyum nitrit, N-nit-
rozoaminler, 968

Cohen, Theodore, 971

Cope ayrilmasi, aminler, amonyum bile§ikle-
rini iceren aynlmalar, 984

Cope fevrilmesi, fenoller, 1030

Corey Robert B., 1206

Corey, E.J., 176,511,556,572

Corey-Posner, Whitesides-House sentezi:
keton sentezi, 725
lityum dialkilkupratlar, 556-558

COSY capraz-pik iliskilendirme, iki- boyutlu
NMR teknikleri, 399-400

Couper, Archibald Scott, 4, 5, 6

Crafts, James M., 669

Cram, D., 477, 521, 1038

Crik, F.H.C., 1237, 1238, 1243

Crixivan, AIDS tedavisi, 50-51

C-ucu kalintisi, polipeptitler ve proteinler,
1190

Curl, R. F., 640

Curtius cevrilmesi, aminler, 964

<;

Caglayan polimerler, basamak-biiyukme po-

limerleri, 874-876
Caki§ik konformasyon, konformasyon anali-
zi, 150-152
Capraz aldol tepkimeleri, 780-786

Claisen-Schmidt tepkimeleri, 783-785
uygulama sekilleri, 780-783
Capraz Claisen kondensasyonu, beta-dikar-
bonil bilesjkleri, 883-884
Carpik konformasyon, konformasyon analizi,

152
Cevre ile ilgili endi§eler:

aromatik bile§ikler, 619-620
bocek oldiiruciiler, 1071-1073
organik kimya, 3

poliklorlanmis bifeniller (PCB), 1075
Cevrilme tepkimesi, asitler ve bazlar, 92
Cikarma, molekuler orbitaller, 23
Cizgili formiil, yapi formiilleri, 41-42
Cok boyutlu NMR spektroskopisi, 397. Bkz.
aynca Niikleer manyetik rezonans
spektroskopisi, iki boyutlu NMR
teknikleri

1-8

Dizin

Coklu doymami§ hidrokarbonlar, alkadienler
ve konjuge doymamig sistemler,
586-587
Coklu doymami§ yaglar, otooksidasyon, ra-

dikal tepkimeleri, 461-463
Coklu kovalent baglar, melez atomik orbi-

taller, 28
Coklu sinir yahtimi, lipitler, 1143
Coklu stereomerkezler, stereokimya, 211,

215. Bkz. ayrica stereokimya
Coklu yer degi§tirme tepkimeleri, secilige

kar§i, radikal tepkimeleri, 437-439
Coziicii etkileri:

asitler ve buzlar, 1 16-117
nukleofilik yer degistirme tepkimeleri,
254-258
Coziiculer, polar olmayan aprotik, Tac eter-
ler, nukleofilik yer degistirme tepki-
meleri, 519-522
Coziinme:

aldehit ve ketonlar, 717-718
alkanlar fiziksel ozellikleri, 149
alkenler ve alkinler, 282
alkoller ve eterler, 481-482
aminler, 945, 946, 952
enantiyomerler, 200
enantiyomer aynlmasi, 223
fenoller, 1017, 1020
karboksilik asitler ve tiirevleri, 811-812
karbon bile§ikleri, 74-76
C6zunmii§ metal indirgeme tepkimesi, alken
ve alkin aynlma tepkimeleri, alkin-
lerin hidrojenlenmesi, 311-312

D

D-Glikozamin, amino sekerler, 1129-1130
Dagilma kuvvetleri. Bkz. van der Waals

kuvvetleri
Daha az substitiie olmus, alken, Zaitsev ku-

rali, istisnasi, 290-291
Daktilin, denizde, halojen atomlan, 321-322
Dalga egitligi, kuantum mekanigi, 18
Dalga mekanigi, Bkz. Kuantum mekanigi
Dalga sayisi frekans ili§kisi, infrared spekt-

roskopisi, 78
Dalga boyu, frekans ili§kisi, infrared spekt-

roskopisi, 78
Dallanmamis, alkanlar, §ekli, 133
Dallanmamis, alkil gruplari, IUPAC adlan-

dirmasi, 135-136
Dallanmamis, zincirler yag asitleri, 1 145
Dallanmis, alkil gruplari, IUPAC adlandir-

masi, 138-140
Dallanmis, zincirli alkanlari, IUPAC adlan-

dirmasi, 136-138
Daunomisin, poliketit antikanser antibiyotik

biyosentezi, 1018-1019
DDT ve DDE, bocek olduruculer, 1071-

1073
Dea9ilaz, alfa-amino asit sentezleri, 1188
Debye, Peter J.W., 56

Degerlik

formal yiik, 12-14
Lewis yapisi, 9
melez atomik orbitaller, 24
yapi teorisi, 4-5
Degerlik kabugu elektron cifti itme
(VSEPR) teorisi, 37-40
amonyak, 38
berilyum hidriir, 39
bor trifloriir, 38-39
karbon dioksit, 39-40
metan, 37-38

molekiiler yapilar ve iyonlar, 40
su, 380

uygulamasi, 37
Dejenere orbitaller, atomik orbitaller, 20, 21
Dekalin, alkanlar, bisiklik ve polisiklik, 168-

169
Dekarboksilasyon:

karboksilik asitler ve tiirevleri, 849-851
piridoksal fosfat (PLP), 715
Delokalizasyon

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, al-

lollerden su cikanlmasi, 298
1,3-biitadien, konjuge doymamis, sistem-
ler, 587-589
karbokatyonlar, S N 1 tepkimesi, 247
Delokalize bag, allil radikal kararhligi, kon-
juge doymamis, sistemler, 577
Delokalize elektronlar:

aromatik bile§ikler, Hiickel kurali, 632-

633
karbon-karbon baglari, 54
Denge kontrol, asitler ve bazlar, tasarimlann

ongoriilmesi, 105
Denge sabiti (Ka), standard serbest-enerji
degisjmi iliskileri, 111-112
Bkz., ayrica, Asitlik sabiti
Denge sabiti ve standart serbest enerji degi-

§im ili§kisi, 1 11-112
Denge, rezonans teorisi, 16
Deniz halojen atomlan, 321-322
Deoksiriboz, biyolojik onemi, 1129
Deoksiribonukleik asit (DNA), 1236-1243
aromatik bilejikler, 644
Bkz., ayrica, Niikleik asitler; Riboniikle-

ik asit (RNA)
baz sira tayini, 1250-1253
birincil yapi, 1236-1237
5-florourasil, 877
karbon bile§ikleri, 2
kirallik, 192
kopyalama, 1237-1241
polimeraz zincir tepkimesi (PCR),

1255-1257
radikal tepkimeleri, 432
simf iliskileri, 1228-1229
ultraviyole i§inlan, 650
ve kalikeamisin gama, 429-430, 799
ve karsinojenler, 514-515
DEPT "C spektrumlan, "C NMR spektros-
kopisi, 396-397

Deri kanseri, ultraviyole i§imasi, 650
Dewar odasi, sivi helyum, 367
Dewar, James, 367
Diakil eterler, tepkimeleri, 507-508
Diakil karbonat, karbonik asit tiirevleri, 846
1,3-Diaksiyal etkile§im, substitiie siklohek-
sanlar, aksiyal ve ekvatoryal hidro-
jen atomlari, 162
Diastereomerik yeniden kristallendirme,

enantiyomer aynlmasi, 223
Diastereomerler:

alkenler, (£), (Z) sistemi, 282-283
aminler, bazlik, 952-953
coklu stereomerkezler, 212
radikal tepkimeleri, duzgiin dortyiizlii

stereomerkezler, 455
stereoizomerlik, 217-219
tanimi, 186
Diasterostopik hidrojen atomlan, kimyasal

kayma e§degerligi, 380-381
Diastaz, maltoz, 1119
Diazolama, arendiazonyum tuzlanmn yer
degistirme tepkimeleriyle amin ay-
nlmasi, 971-972
Diazonyum tuzlan, aminler, nitroz asit ile

tepkimeleri, 966-967
Dibenzo[a, /Jpiren, karsinojenler, 514-515
2,3-Dibromobiitan, foklu stereomerkezler,

214-215
2,3-Dibromopentan, coklu stereomerkezler,

211
Dibromtirler, kom§u, brom aynlmasi, alken
ve alkin aynlma tepkimeleri, 303-
304
Dieckmann kondensasyonu, beta-dikarbonil

bile§ikleri, 883
Dielektrik sabiti, cozticti etkileri, nukleofilik
yer degi§tirme tepkimeleri, 257-258
Diels, Otto, 571-604
Diels-Alder tepkimeleri, 604-611, 1018
asimetrik, 610-611
bocek olduruculer, 1072
etkenlerin yeglenmesi, 605-606
katalitik antikorlar, 1220
onemi, 571-572
moleklil ici, 611

molekiiler orbitalin onemi, 607-610
nukleofilik aromatik yer degijtirme,

benzin, 1038
siklokatilma tepkimeleri, 1069
stereokimya, 606-607
Dietil eter, tanimi, 483-484
Dihalokarbenler, karbenler, alken ve alkin

katilma tepkimeleri, 343
Diizopropilfosfloridat (DIPF), serin proteaz,

1217, 1222
Dikarboksilik asitler, adlandirma ve fiziksel

ozellikler, 814-815
1,3-Dikloroallen, 224

1,2-Dikloroeten, cis-trans izomerisi, 185-186
Diklorometan(metilen kloriir), ozellikleri,
231

Dizin 1-9

1 ,4-Dimetilsiklopentanlar

cis-trans izomerisi, 163-168
stereoizomerlik, 217-219
1 ,2-Dimetil eter, izomerler, 5-6
Dimetoksitritil, oligoniikleotitler, 1253
2,4-Dinitrofenilhidrazonlar, aldehitler ve ke-
tonlar, niikleofilik katilma tepkime-
leri, 739
Dioller, IUPAC adlandirmasi, 141
Dipeptitler, polipeptitler ve proteinler, 1190
Dipol moment:

alkenler, 58
molekiiller, 56-58
polar kovalent baglar, 55-56
Dipolar iyonlar, amino asitler, 1 183-1 185
Dipol-dipol kuvvetleri:
hidrojen baglari, 72
karbon bilesikleri, 71
Dipol-iyon cekim kuvvetleri, coziiniirliik, 75
Dirac, Paul, 18

Disakkaritler, 1 1 18-1 123. fife., aynca, Kar-
bohidratlar
laktoz, 1120
maltoz, 1119-1120
selobioz, 1120
simflandirma, 1090
sukroz (sakkaroz), 1118-1119
Disiibstitue benzenler, aromatik bilejik tep-

kimeleri, 701-702
Disiibstitiie sikloalkanlar, cis-trans izomeri-
si, 163-168
Disiilfurler, 923-927
1,3-Ditiyanlar, alkilleme, beta-dikarbonil bi-

lesjkleri, 898-899
Dogal gaz, alkanlar, 52
Dogal kaucuk, terpenler ve terpenoitler,

1155
Dogal iiriinlerin kimyasi, cah§ma, 4
Dogrudan alkilleme, esterler ve nitriller, be-

tadikarbonil bilesjkleri, 897-898
Dogrusal molekiil, kuantum mekanigi, 37
Dogrusal polimerler, polipeptitler ve prote-
inler, 1190
Doisy, Edward, 1159
Doksorubisin, poliketit antikanser antibiyo-

tik biyosentezi, 1018-1019
Domagk, Gerhard, 977
Dopamin, aminler, 955
Dow i§lemi, fenol sentezi, 1020
Doymamis, bile§ikler, yapisi, 52. Bkz. ayn-
ca, Konjuge doymamis. sistemler
Doymami§ hidrokarbonlar, ultraviyole-gorii-

niir bolge spektroskopisi, 595
Doymami§ yag asitleri

hucre zan aki§kanhgi, 282
hidrojenleme, gida sanayii, 308
tepkimeleri,1151
Doymu§ bilesjkler, yapilari, 52
Doymu§ yag asitleri:

sivi hiicre akisj, 281-282
hidrojenleme, gida sanayii, 308
tammlama, 1145-1146

tepkimeleri, 1151
Donme:

enantiyomerler, 201-205. Bkz. ayn-
ca, Enantiyomerler
molekiiler yapi, 129-130
sigma baglari ve alkanlar, 149-151
D6nu§iimler arasi sikloheksan konformas-

yonlari, 159
DSrdiincul yapi, proteinler, 1212
Dbrtlii, esle§me sabiti, NMR, 385
Doteryum ile etiketleme

hiz isjemleri, ve proton NMR spektrum-

lan, 391-392
ve trityum etiketli bilesjkler, asitler ve

bazlar, 123-124
D-protein enantiyomerleri, dogal olmayan,

farmakoloji, 211
Dumas, J. B. A., 4
Durulma zamam, magnetik rezonans goriin-

tuleme, 402
Diigum, kuantum mekanigi, 18, 20
Dii§uk alan, karbon- 13 NMR spektroskopisi,

394
Diizgun dortyiizlii stereomerkezler, radikal

tepkimeleri, 453-456
Diizlem ayna, Bkz. Simetri diizlemi
Diizlem polarize i§ik, enantiyomerler, 200-

202

F.

El tepkimesi. Bkz., aynca, \L1 tepkimesi
niikleofilik aynlma tepkimeleri, 268-

269
ozeti, 272-273

S N 1 tepkimelerine kar§i, 269-27 1
E2 tepkimesi: fife, aynca, El tepkimesi

alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
307
birincil alkollerin dehidrasyonu, 298-

299
alkil halojeniirlerden hidrojen halojeniir
ayrilmasi, alken ve alkin aynlma
tepkimeleri, 288-293
niikleofilik aynlma tepkimeleri, 267

ozeti, 292-273
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,
S N 2 tepkimelerine kar§i, 269-271
Edman kuciiltulmesi, polipeptitler ve prote-
inler, 1194, 1195, 1196
Egri oklar:

Diels-Alder tepkimesi, 605
radikal tepkimeleri, 431
tepkime gbsterimleri, 99-100
Ehrlic, Paul, 977, 1076
Ekso/Endo Diels-Alder tepkimesi, 607-608
Eksotermik tepkime, asitler ve bazlar, 111
Ekstremozimler, enantiyosecimlilik, karbo-
nil grubu, stereosecimli: indirgen-
mesi, 537-538
Ekvatoryal hidrojen atomu, aksiyal hidrojen
atomu, siibstitiie sikloheksanlar,

160-163
Elektrofilik aromatik yer degistirme tepki-
meleri, 662-665. Bkz., aynca, Aro-
matik bile§ikler (tepkimeleri)
genel, 662-663

tepkime mekanizmasi, 663-665
teorisi, 680-692
tiroksin biyosentezi, 661-662
Elektrofilik atak, konjuge dienlere, 600-603
Elektrofilik yer degi§tirme tepkimeleri:
bezen halkasi, tepkimeleri, fenoller,

1027
heterosiklik aminler, 998-1002
Elektrofiller, alken ve alkin katilma tepki-
meleri, 324-325
Elektromanyetik spektrum, niikleer manye-
tik rezonans spektroskopisi, 367-
370
Elektron dagilimi, 1,3-biitadien, konjuge

doymami§ sistemler, 587-589
(4n+2) pi (7l) Elektron kurali. Bkz. Huckel

kurali
18-Elekron kurali (elektron sayimi), gefi§
metalli organometalik bile§ikler,
1078-1080
Elektron sayimi (18-elektron kurali), 1078-
1080
genel, 1077-1078
homojen hidrojenleme, 1084-1085
metalosenler, 1080-1081
tepkimeleri, 1082-1083
vitamin B12, 1086-1087
Elektron sayimi (18-elektron kurali), geci§
metalli organometallik bilegikler,
1078-1080
Elektron verme, karbokatyonler, S N 2 tepki-
mesi, 247
Elektron yogunluk yiizeyleri, molekiil mo-
delled,
Elektron-cekme etkisi, fenil grubunun, arila-

minler, 949
Elektronegatiflik:
asit ve bazlar, 117
halojen atomu, 230
hidrojen baglari, 72
karbonil grubu,53 1
kimyasal bag, 7-8
polar kovalent baglar, 55-56
tammi, 55

yapi ve etkinlik ilkeleri, 178-174
Elektronik spektrumlar, ultraviyole-goriinur

bolge spektroskopisi, 593
Elektronlar:

asitlik ve yapi, 108, 109
atomik orbitaller, 19-21
dekalize olma, karbon-karbon baglari,

54
enerjisi, kuantum mekanigi, 36
formal yuk, 12-14
kimyasal baglar, 7-8
Lewis tammi, 95-96
Lewis yapisi, 9

1-10

Dizin

molekiiler orbitaller, 21-23
oktet kurah, istisnalan, 10-12
rezonans teorisi, 14-17
van der Waals kuvvetleri, 73
Elektronlann enerjisi, kuantum mekanigi, 36
Elektrosiklik tepkimeler, 1056-1066

4n pi-elektron sistemleri, 1058-1062
(4n+2) pi-elektron sistemleri, 1063-
1066 genel, 1056-1058
Elektrostatik haritalama

asetat iyonu ve etoksit iyonu, 115
asitlik ve yapi, 107-108
aminler, 946
bor triflortlr, 7
karbon bilegikleri, 71
rezonans teorisi, 16-17
Elion, Gertiude, 1235
Ellilik. Bkz. Kirallik; Stereokimya
Elmas, molekul yapisi, 129-130
En diigtik bo§ molekiiler orbital (LUMO):
konjuge doymami§ sistemler, 589,
593-594
Diels-Alder tepkimesi, 607-608
siklokatilma tepkimeleri, 1069
tepkimeleri, 98
En yiiksek dolu molekiiler orbital (HOMO):
konjuge doymami§ sistemler, 589,
593-594
Diels-Alder tepkimesi, 607-608
elektrosiklik tepkimeler, 1058, 1067,

1068, 1069
tepkimeleri, 98
Enamin sentezleri, beta-dikarbonil bile§ikle-

ri, 904-908
Enantiyomerik fazlalik, rasemik kan§im,

207-208
Enantiyomerler:

adlandrrma (R-S sistemi), 195-200
aminler, bazhk, 952-953
aynlmasi, 223-224
HPLC ile yanlmasi, 954
optikce aktiflik, 200-208

diizlem polarize 151k, 201-203
genel, 200-201
kaynagi 205-208
polarimetre 202-203
ozgiil cevirme, 203-205
tanimi, 186

ve kiral molekuller, stereokimya, 187-
191
Enantiyose9imli sentezler:

alfa-amino asit sentezi, 1 1 89
kiral molekullerin sentezi, 208-210
Enantiyotopik hidrojen atomlarr.

kimyasal kayma e§degerligi, 380-
381
sinyal yanlmasi, 382
Endergonik basamak, niikleofilik yer degi§-

tirme tepkimeleri, 253-254
Endotermik tepkime, asitler ve bazlar, 1 1 1
Enerji degi§imleri, 110-111
Enerji degi§imleri, radikal tepkimeleri, me-

tamn klorlanmasi, 442-449
Enerji engeli, niikleofilik yer degigtirme tep-
kimeleri, S N 2 tepkimesi, 237
Enerji tepesi, niikleofilik yer degi§tirme tep-
kimeleri, S N 2 tepkimesi, 237-240
Enerji, asitler ve bazlar, 110-111
Enol tautomerleri, aldehitler ve ketonlar, al-

dol tepkimeleri, 769-770
Enol:

aldehitler ve ketonlar, aldol tepki-
meleri, glikoliz, 766-767
ketonlarin halojenlenmesi, 772-774
rasemle§me, 770-772
keton sentezi, alkinler, 723
Enolat anyonlan, aldehitler ve ketonlar, al-
dol tepkimeleri, 767-769
katilma, 776-780
haloform tepkimesi, 774-776
Enolles.me, monosakkaritler, 1 102-1103
Entalpiler:

asitler ve bazlar, 1 1 1
aminler, bazhk, 949
Entropi degi§imi, elveris,siz, cbzuniirliik, 76
Entropi, asitler ve bazlar, denge sabiti ve

standard serbest enerji degisjmi ili§-
kisi, 112
Enzimler, 1212-1222. Bkz., aynca, Amino
asitler, Polipeptitler ve proteinler;
Proteinler
alkol dehidrojenaz, 536
alkil fosfatlar, 498
antikor-katalizli aldol kondensasyonu,

909
farmokoloji, 21 1
deacilaz, alfa-amino asit sentezleri,

1188
diastaz, maltoz, 1 119
enantiyomer aynlmasi, 223
enantiyosecimlilik, karbonil grubu, ste-

reosecimli indirgenmesi, 537-538
genel, 1212-1213
hareket tarzi (lisozim), 1213-1215
karbonik anhidraz, rolii, 90-91, 121
kiral molekul sentezleri, 208-210
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

229-230
piridoksal fosfat (PLP), 714-715, 742-

743
poliklorlanmi§ bifenillerden (PCB) bak-
teri etkileriyle halojen cikarma,
1035
radikal tepkimeleri, 432
serin proteaz, 1215-1219, 1222
sulfa ilaclan, temel besleyiciler ve anti-

metabolitler, 979
ve karsinojenler, 514-515
vitaminler, koenzim NADH, 529-530
Enzim-substrat kompleksi, tammi, 1212
Epoksitler, 508-519. Bkz.. aynca, Alkoller
ve eterler; Oksiranlar
alkenlerin anti hidroksillenmesi ile, 516-
5)9

Grignard reaktifleri ile tepkimeleri, 547

polieter olujumu, 515-516

Sharpless asimetrik epoksitleme yonte-

mi, 510-511
tanimi, 508
tepkimeleri, 512-516
ve karsinojenler, 514-515
Erime noktasi:

aldehitler ve ketonlar, 7 1 8
alkoller ve eterler, 480-481
alkanlar, fiziksel ozellikleri, 148-149
aminler, 945, 946
enantiyomerler, 200
enantiyomerlerin aynlmasi, 223
fenoller, 1017, 1020
fiziksel ozellikler, 68-70
hidrojen baglan, 72

karboksilik asitler ve tiirevleri, 811-812
tiyoller, 925
Eritrositler, orak-hiicre anemisi, 1199
Eschenmoser, A, 572, 1087
Esterler:

asetoasetik ester sentezi, 885-892
alkilleme, beta-dikarbonil bile§ikleri,

897-898
beta-keto ester sentezi (Calaisen kon-
densasyonu), 879-885
fenoller, karboksilik asit anhidritler ve

acil kloriirlerle tepkimesi, 1025
Grignard reaktifleri, uciinciil alkoller,

549
indirgenmeleri, aldehit sentezi, 719-723
karboksilik asitler ve tiirevleri, 828-836
amit sentezleri, 838
adlandirma ve fiziksel ozellikler,
814-816

baz-destekli hidroliz (sabunlasjna),
832-834

laktonlar, 834-836
sentezleri, 828-831
malonik ester sentezi, 892-895
monosakkaritler, 1104
proton aktarim tepkimesi, 118
tiyol esterler, 928-930
yapisi, 67
Esterle§me tepkimesi, 830-831
Esterles_me tepkimesi, karboksilik asitler ve

tiirevleri, 828-831
Estradiol, 1159

Estrojenler, steroitler, 1159-1161
E§ler, sentetik stratejiler, 352
E§le§me sabiti, sinyal yanlmasi, NMR, 383
Etannitril, yapisi, 67
Etanol

alkol dehidrojenaz, 536
tanimi, 482-483
Etanoil grubu, aldehit ve keton adlandirma,

717
Eten (etilen), melez atomik orbitalleri, 28-33
Eten:

bag uzunluklan, 35
kullammlan, 52

Dizin I- 11

yer seficilik, bromonyum iyonlan, 340-
341
Eter tepkimeleri, 507-508
Eterler. Bkz. ayrica, Alkoller ve eterler alkil
aril eterler, boliinmeleri, fenoller,
1026
adlandirma, 479-480
epoksitler, 508-519. Bkz. aynca Epok-

sitler
monosakkarikler, 1 103
proton aktanm tepkimesi, 1 18
silil enol eterler, sililleme tepkimesi,

792-793
sentezleri, 503-507

alkollerin molektiller arasi dehidras-
yonu, 503-504

?r?r-biitil eterler, alkollerin alkillen-
mesiyle, koruma gruplan, 506
Williamson sentezi, 504-506
tac eterler, 519-522
yapisi, 63
Etil alkol:

esterler, 67
izomerler, 5-6
yapisi, 61-62
Etil asetat, esterler, 67
Etil grubu, fonksiyonel gruplar, 59
Etil kloriir, IUPAC adlandirma, 141
Etil metansiilfonat, alkol donu§umu, 495
Etil p-toluensiilfonat, alkol doniisumu, 495
Etilen glikol tanimi, 483
Etin (asetilen), melez atomik orbitaller, 33-

35
Etkinlestiren gruplar, aromatik bile§iklerin
tepkimeleri, siibstitiient etkileri,
677-678
Etkinlik azaltici gruplar, aromatik bile§ik

tepkimeleri, siibstitiient etkileri, 679
Etoksit iyonu, elektrostatik haritalama, 1 15
Etan:

bag uzunluklan, 35

konformasyon analizi, sigma baglari ve

bag donmesi, 149-151
melez atomik orbitalleri, 27-28
radikal halojenlenmesi, 450
radikal tepkimeleri, 437
Ev sahibi (konukfu), tac eterler, 521

F

Faraday, Michael, 620
Faz-transfer katalizleri, tac. eterler, niikleofi-
lik yer degi§tirme tepkimeleri, 519
Fenantren, benzenoit aromatik bile§ikler,

638
Fenantroller, fenoller, 1016
Fenil grubu:

elektron fekme etkisi, arilaminler, 949

fonksiyonel gruplar, 60
Fenil halojenler:

etkin olmayi§lan, 264

halojen atom, 230
Fenilalanin, biyokimya, 643, 644

Fenilhidrazin tepkimeleri (osazonlar) mono-

sakaritler, 1110-1112
Fenol-formaldehit polimerleri, basamakh

biiyiime polimerleri, 873-874
Fenoller, 1014-1032
adlandirma, 1016
alkil aril eterler, ayrilma, 1026
asidik tepkimeleri, 1023-1025

alkoller ve karboksillik asitler ayirt
etme ve ayirma, 1025
kuvvetleri, 1023-1024
benzen halkasinin tepkimeleri, 1027-

1029
Claisen cevrilmesi, 1029-1030
dogal olarak olu§an, 1016-1017
fiziksel ozellikler, 1017-1020
kaliksarenler, 1014-1015
karboksilik asit anhidritleri ve asit klo-

riirleri ile tepkime, 1025
kinonlar, 1030-1032
spektroskopik analizler, 1039-1040
sentezler, 1017, 1020-1023
endustriyel, 1020-1023
laboratuvar, 1017
Williamson sentezleri, 1026
yapi, 1015-1016
Feromonlar, ileti§im, 169-170
Ferrosen, metalosenler, 1080-1081
Fischer izdu§umu

monosakkaritler, 1 094- 1 095
stereokimya, 214-215
Fischer, E., 1034, 1112, 1212
Fischer'in kamti, D-(+)-glikoz, monosakka-
ritler, 1114-1118
Fleming Alexander, 1213
Flor:

alkil halojeniirler (haloalkanlar), 60
aminler, arendiazonyum tuzlanmn yer

degistirmesi, 971
kimyasal baglar, 8
Florlama, radikal tepkimeleri, 447-448
Florokarbonlar, kaynama noktasi, 74
5-Florourasil, kimyasal sahteciler, 877-878,

902
Fonksiyonel grup d6nu§umleri, S N 2 tepki-
mesi, 261, 264
Fonksiyonel gruplar, karbon bilesjkleri, 51,
59-60

aileleri, ozet 9izelgesi, 68-69
Formakoloji, Bkz. aynca, Kemoterapi; tibbi
uygulamalar
agizdan alinan gebelikk onleyiciler
alkinler, 52
noretindron, 62
alkaloitler, 1008-1013
antibiyotikler, karbonhidratlar, 1132-

1133
deniz halojen atomlan, 321-322
heparin, 1130
kaliksarenler, 1014-1015
kiralhk, 192-193,210-211
niikleotitler ve niikleositler, 1235

poliketit antikanser antibiotik biyosen-

tezleri, 1018-1019
prostaglandinler, 1166-1167
sulfa ilaclan (sulfanilamit), 977-980
talidomit, 192-193

Formal yiik, Lewis yapilan, 12-14

Formaldehit, 549-715

Formik asit:

adlandirma, 135
karboksilik asitler, 66

Formil grubu, aldehit ve keton adlandirma,
717

Fosfatidil serinler, fosfatitler, 1 1 67

Fosfatitler, tanrmlama, 1167-1168

Fosfolipitler, hucre zarlan, 1167-1170

Fosfor tribromur, alkol tepkimeleri, alkil ha-
lojeniirler, 502-503

Fosfor, yag asidi tepkimeleri, 1151

Fosforamidit oliganiikleotitler, 1253

Fotonlar, molekuller orbitaller, 23

Fotosentez:

karbohidrat metabolizmasi, 1091-1092
sukroz (sakkaroz), 1118

Fourier transform niikleer manyetik rezo-
nans spektroskopisi (FT NMR),
366-367, 371-371. Bkz. ayrica,
Niikleer manyetik rezonans spekt-
roskopisi

Fourneas, Ernest, 977, 978

Frast, J. W., 620

Frekans-iliskili birimler, dalga sayisi, infra-
red spektroskopisi, 78

Friedel, Charles, 669

Friedel-Crafts tepkimeleri:

aromatik bile§ik tepkimeleri, 671-
673

acilleme

sentetik uygulamalan, 675-677
alkilleme

aromatik bile§ik tepkimeleri, 669-
671

benzen, 619-620
stiren sentezi, endustriyel, 693
keton sentezleri, 723
simrlamalan, 673-675

Ftalilsulfatiyazol, 978

Ftalimit, Gabriel Sentezi, aminler, nukleofi-
lik yer degi§tirme tepkimeleri, 958

Fukvi, K., 1057

Fularenler, tanimi, 640-641

Fuller, Buckminster, 640

Furan, heterosiklik aromatik bilesjkler, 642-
643

Furanoz, manosakkarifler, 1097

Furchgott, R. F., 432

G

Gabriel sentezi, aminler, niikleofilik yer de-

gi§tirme tepkimeleri, 958
Galaktan, tanimi, 1123
Galakturonik asit, biyolojik onemi, 1128
Gama globulin, polipeptitler ve proteinler,

1-12

Dizin

1199
Gates, M, 572
Gaz fazi, asitler ve bazlar, cozucii etkileri,

116-117
Gaz kromatografisi/kiitle spektrometri ana-

lizleri (GC/MS), 420
Gecis, durumu:

alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
alkollerin dehidrasyonu, 296-298
niikleofilik yer degi§tirme tepkimesi,

253
S N 2 tepkimesi

enerji tepesi, 238
mekanizmasi, 236
sin periplaner, alken ve alkin yer degis,-
tirme tepkimesi, E2 tepkimesi, 291
teori, niikleofilik yer degi§tirme tepki-
mesi S N 2 tepkimesi, 237-240
Gecis, metalli orgonametalik bile§ikler,

1077-1087
Geli§im, metanojenler, 52
Genetik kodu, riboniikleik asit (RNA),

1245-1250
Genetikler, Bkz. aynca, Deoksiriboniikleik
asit (DNA); Niikleik asitler; Ribo-
niikleik asit (RNA)
oligoniikleotitler, 1253-1254
orak-hiicre anemisi, 1199
Geometrik ozgiilliik, enzimler, 1212
Germanyum, stereokimya, 224
Germisitler, heksaklorofen, 1074-1075
Gida sanayii, hidrojenleme, 308. Bkz. ayn-
ca, sanayii
Gilbert, Walter, 1251
Giri§im

kuantum mekanigi, 19
molektiler orbitaller, 23
Glikanlar. Bkz. Polisakkaritler
Glikojen, tanimi, 1125-1126
Glikolipitler:

fosfatitler, 1170

hiicre yiizeyi, karbohidratlar, 1130-1132
Glikoliz, enol, aldehitler ve ketonlar, aldol

tepkimeleri, 766-767
Glikoproteinler, hiicre yiizeyi, karbohidrat-
lar, 1130-1132
Glikozilaminler, sekerler, 1129
Glikozitler, olusumu, karbohidratlar, 1099-

1102
Glikuronik asit, biyolojik onemi, 1 128
Gliseraldehit, bag kinlmasi olmayan tepki-

meler, 221-222
Glukan, tanimi, 1123
Gorme, doymami§ konjuge sistemler, spekt-

roskopi, 596-598
Goz, konjuge doymami§ sistemler, spektros-

kopi, 596-598
Gramin, alkaloitler, 1012-1013
Grignard reaktifleri:

alkoller, 549-556

kullammi, 555

kullanim simrlamalari, 554-555

sodyum alkiniiriin kullammi, 556
sentezin planlanmasi, 551-554
aldehitler ve ketonlar, niikleofilik katil-

ma tepkimeleri, 749-750
karbonlanmasi, karboksilik asit eldesi,

822
koruma gruplan, 559
karbonil bilesjkleri ile tepkimeleri, 548
metalosenler, 1080
oksiranlar (epoksitler) ile tepkimeleri,

547
tepkimeleri, 545-546
tepkimelerinin Szeti, 560-561
Grignard, Victor, 545
Grunwald, E., 239
Guest, tag eterler, 521
Giiclendirme:

kuantum mekanigi, 18-19
molekiil orbitaller, 22
Giimii§ aynasi testi (Tollens testi), aldehitler
ve ketonlar niikleofillik katilma tep-
kimeleri, 752
Giine§ enerjisi, karbohidratlar, 1091
Giine§ konuma, ultraviyole ismlari, 650

H

Halka akimi, aromatik bile§ikler, Hiickel ku-

rah, 632-633
Halka gerginligi:

sikloalkanlar, 153-155
kaynagi, siklopropan ve siklobiitan,
155-157
Halkali anhidritler, karboksilik asitler ve tti-

revleri, 827-828
Halkali asetaller, monosakkaritler, 1104
Halkali bile§ikler, stereoizomerlik, 217-219
Halkali molektiler, yapi formulleri, 43
Halkali nitriller, yapisi, 67
Halo siibstitiientler, aromatik bilesjk tepki-
meleri, siibstitiient etkileri, 679
Haloalkanlar. Bkz. Alkil halojentirler (halo-

alkanlar)
Haloform tepkimesi, aldehitler ve ketonlar,

aldol tepkimeleri, 774-776
Halohidrin olusumu, alken katilma tepkime-
leri, 339-342
Halojen atomu:

denizde, 321-322

niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,
230-231
Halojen cikarma, bakteriyel, poliklorlanmi§

bifenillerin (PCBs), 1035
Halojen/alkan tepkimeleri, radikal tepkime-
leri, 437-439
Halojenleme:
benzen, 665

eter tepkimeleri, 507-508
ketonlann, aldehitler ve ketonlar, aldol

tepkimeleri, 772-774
radikal tepkimeleri, metamn klorlanma-

si, 439-449
yan zincirin, aromatik bile§ik tepkimele-

ri, 693-696
yiiksek alkanlann, radikal tepkimeleri,
450-453
Halojenler:

alken katilma tepkimeleri
iyonik mekanizma, 334-335
stereokimya, 335-339
radikal tepkimeler, metan, 447-449
Haloman, deniz halojen atomlan, 321-322
Hammond-Leffler postiilati:

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, al-

kollerden su ayrilmasi, 298
niikleofilik yer degigtirme tepkimeleri,
253-254
Hamojen hidrojenleme geci§ metalli organo-

metalik bilesjkler, 1084-1085
Harington, C, 691
Harpp, D. N., 845
Hassel, Odd, 159

Hawarth formulleri, monosakkaritler, 1097
Hayali rezonans yapisi, atomik yapi, 15-16
Hayat

amino asitler, 184-185
kaynagi, 2

ve organik kimya, 1-2
Hecht, S., 597

Heisenberg belirsizlik ilkesi, elektronlar, 22
Heisenberg, Werner, 18
Heksaklorofen, germisitler, 1074-1075
Heksan izomerleri, fiziksel sabitler, 134
Heksan:

dallanmi§ zincirli alkanlar, IUPAC ad-

landirmasi, 136
IUPAC adlandirmasi, 141
Hell-Volhard-Zelinski tepkimesi (alfa-halo-
asitler):
karboksilik asitler ve tiirevleri, 844-846
yag asidi tepkimeleri, 1151
Hemoglobin:

konjuge protein, 1222-1223
polipeptitler ve proteinler, 1119
iiciinciil yapi, proteinler, 1211
Heparin, amino §ekerler, 1130
Herbisitler, organik halojemirler, 1073-1074
Herpes viriisii, niikleotitler ve niikleositler,

1235
HETCOR gapraz-pik ili§kilendirmeleri, iki
boyutlu NMR teknikleri, 401-402
Heterolitik kinlmalar, alken ve alkin aynlma
tepkimeleri, alkollerden su ayrilma-
si, 295-296
Heteroliz:

iyonik tepkimeler, 431
tepkime mekanizmalan, 93
Heteropolisakaritler, tanimi, 1123
Heterosiklik aminler:
adlandirma, 945
sentezi, 1005-1007
tepkimeleri ve sentezleri, 997-1007
bazlar olarak, 997
elektrofilik yer degistirme tepkime-
leri, 998-1002

Dizin 1-13

niikleofiller olarak, 998
pirindinyum iyonlanna niikleofilik
katilmalar, 1004-1005
piridinin niikleofilik yer degi§tirme-
si, 1002-1004

Heterosiklik aromatik bile§ikler, tammi, 642-
643

HIV enfeksiyon. Bkz. AIDS tedavisi

Hiz isjemleri, proton NMR spektrumlan,
391-393

Hiz tayin basamagi alken katilma tepkimele-
ri, Markovnikov kurali, 326-327

Hidroborasyon, alkol sentezi, 488-490

Hidratlama iyonlan, coziiniirliik, 74-76

Hidrazonlar, aldehitler ve ketonlar, niikleofi-
lik katilma tepkimeleri, 739, 741

Hidroborasyon-yiikseltgeme:
alkol sentezi, 490-493
Makrovnikov kurali, 333

Hidrofobik/hidrofilik alkil zincirleri, triacilg-
liseroller, 1149-1150

Hidrofobik/hidrofilik bilegikler, cbziiniirluk,
75-76

Hidrojen atomu,

asidik, organometalik bilegik tepki-
meleri, 546-547
asitligi, enolat anyonlar, 767-769
allilik, konjuge doymamis, sistemler, 573
aksiyal ve ekvatoryal, stlbstitue siklo-

heksanlar, 160-163
siniflandinlmasi, IUPAC adlandirmasi,

alkanlar, 140
uc, alkin gruplan, IUPAC adlandirmasi,
135-136, 138

Hidrojen baglari:

alkoller ve eterler, 48 1
karbon bilegikleri, 72

Hidrojen bromiir, radikal tepkimeleri, anti-
Markovnikov katilmasi, 456-458

Hidrojen cikarma, radikal tepkimeleri, 431

Hidrojen eksikligi indeksi, alken ve alkin ay-
nlma tepkimeleri, 312-314

Hidrojen eksikligi, indeksi, alken ve alkin
ayrilma tepkimeleri, 312-314

Hidrojen halojentir cikarma:

alkil halojeniirler, alken ve alkin ayrilma
tepkimeleri, 288-293. Bkz. ayrica,
Alken ve alkin ayrilma tepkimeleri
ayrilma tepkimesi, 91
niikleofilik ayrilma tepkimeleri, 265-266
bazlarin kullamldigi, 266
mekanizmalar, 266-267

Hidrojen halojeniirler:

alkollerin tepkimesi, alkil halojeniir-
ler, 499-501
alken katilma tepkimeleri, Morkovnikov
kurali, 324-330. Bkz. ayrica Alken
ve alkin katilma tepkimeleri: Mar-
kovnikov kurali.
alkin katilma tepkimeleri, 349-350

Hidrojen kloriir, polar kovalent baglar, 55

Hidrojen siyaniir katilmasi, Snemi, 715

Hidrojen siyaniir, aldehit ve ketonlar, niikle-
ofilik katilma tepkimeleri, 734-744
Hidrojen:

aminler, arendiazonyum tuzlarimn yer

degi§tirme tepkimeleri, 971-972
asetilenik, ve alkinlerin alkillenmesi, al-
kan ve sikloalkan sentezi, 172-173
Hidrojenleme. Bkz., ayrica, Hidrojenlenme
isisi

alkan ve sikloalkan sentezi, 171
alkenlerin, alkenler, 307-308
alkinlerin, alken ve alkin ayrilma tepki-
meleri, 310-312
gida sanayii, 308
triacilgliserallerin, 1146-1147
Hidrojenlenme isisi

alken ve alkin ayrilma tepkimeleri, 284-

285
alkenler ve alkadienler, konjuge dienler,
589-590
Hidrokarbonlar, 51-54
alkanlar, 52
alkenler, 282
alkinler, 53, 282
bagil asitlik, 109
benzen, 53-54

infrared spektroskopisi, 81-83
melez atomik orbitalleri, 28-35. Bkz.,

ayrica, Melez atomik orbitaller
yanma lsilan, 153-154
Hidrokinon, yukseltgenmesi, kinonlar, 1030-

1032
Hidroksibenzen, fenoller, 1015-1016
Hidroksil grubu:

alkoller, 61-62
infrared spektroskopisi, 83
Hidroksit iyonu, ter-biitil kloriir ile tepkime-
si, S N 1 tepkimesi, 243-244
Hidroliz:

amitler, karboksilik asitler ve tiirevleri,

840-841
disakkaritler, 1090
kiral molekiillerin sentezi, 209-210
kismi, polipeptitler ve proteinler, 1 193,

1195-1196
klorobenzenin, fenol sentezi, 1020
nitriller, amitler, 842-843
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

S N 1 tepkimesi, 250-251
proteinler, 1180-1181
yag asitleri, 1144, 1146
Hidrtir iyonu:

karbokatyon kararhligi ve molekiiler
cevrilmeleri, ikincil alkoller, 300-
301
karbonil bilesjkleri, indirgenmesiyle al-
koller, 535
karbonil grubu, niikleofillerle tepkimele-
ri, 531
Hinsberg testi, aminler, siilfonil kloriirlerle

tepkimeler, 975-976, 981
Hiperoksitler, dietil eter, 484

Hitchings, George, 1235

Hodgkin hastahgi, 1018-1019

Hodgkin, Doroty, 1086

Hoffmann aynlmasi, aminler, amonyum bile-

§iklerini iceren aynlmalar, 982-983
Hoffmann cevrilmesi, aminler, 963-964
Hoffmann kurali, alkil halojeniirlerden hidro-
jen halojentir aynlmasi, 290
Hoffmann, R., 1057
Holler, F. J., 77
Holum, J. R., 202
Homolitik bag ayn§ma enerjileri, 433-437

radikallerin bagil kararlihklan, 435-437

ve tepkime isilan, 433-435
Homoliz

radikal tepkimeleri, 43 1

tepkime mekanizmasi, 93
Homolog seriler:

alkanlar, fiziksel ozellikleri, 147

sikloalkanlar, yanma isilan, 154
Homopolisakkaritler, tammi, 1 123
Homotopik hidrojen atomlan:

kimyasal kayma e§degerligi, 379-380

sinyal yanlmasi, 382
Hormonlar:

adrenokortikal , 1161-1162

alkinler, 52

bitki, eten, 52

Diels-Alder tepkimesi, 572

seks hormonlan, 1159-1161

tiroksin biyosentezi, 661-662
Horner-Wadsworth-Emmons tepkimesi, yi-
liirler, aldehitler ve ketonlar, niikle-
ofilik katilma tepkimeleri, 748
House, H. O., 556
Hubbard, Ruth, 596
Hububat alkolii, adlandirma, 135
Huffman, D., 640
Hughes, Edwards D., 235
Huheey, J. E., 199
Humiston, G. E., 110
Hund kurali, atomik orbitaller, 21
Hiickel kurali, 630-637

anulenler, 630-632

aromatik iyonlar, 633-635

benzenoit aromatik bile§ikler, 638
Hiickel, Erich, 630
Hticre oliimii, ve kalikeamisin gama, 429-

430
Hiicre zan:

akijkanligi, 281-282

fosfolipitler, 1167-1170

I-I

Ibuprofen, kiral ilaclar, 210

Ignarro, L. J., 432

Ingold, C, 195, 235

Irsi yiiksek kolesterol ve kalp krizi, 940-941

Isi icerigi, asitler ve bazlar, 1 1 1

I§ik. Bkz. Optikce aktiflik

1-14

Dizin

IUPAC adlandirmasi. Bkz. aynca, Adlandir-
ma; (R-S) sistemi
aldehitler ve ketonlar, 716-717
alkanlar, 135-142
alkoller, 141-142
alkil halojeniirler, 140-141
dallanmamis, alkil gruplan, 135-136
dallanmis, zincirli alkanlar, 136-138
hidrojen atomu siniflandirma, 140
alkenler ve sikloalkenler, 144-146
enantiyomerler, 195
epoksitler, 508

karboksilik asitler ve tiirevleri, 811-820.
Bkz. aynca, Karboksilik asitler ve
tiirevleri
sikloalkanlar, 142-144
tarihsel baki§, 135
iki boyutlu NMR teknikleri, 397-402
biyokimya, 643-644
fenoller, 1016
iki degerli karbon bile§ikleri. Bkz. Karbenler
ikili bag, kisitlanmis, donme, melez atomik

orbitaller, 32
ikili, ejlesme sabiti, NMR, 384
ikinci derece tepkimeler, S N 2 tepkimeleri,

235
ikincil alkoller, 61-62. Bkz. aynca, Alkoller
birinci alkoller

alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
dehidrasyon, 295-296, 299-301
kimyasal testier, 542-543
Grignard tepkimeleri, 549
ytikseltgenme

ketonlar, 539-540
keton sentezleri, 723
ikincil aminler:

hazirlanmasi, indirgeyerek aminle-
me, 960-961
nitroz asit ile tepkimeler, 968
ikincil karbon atomu, alkil halojenler (halo-

alkenler), 60
ikincil yapi:

deoksiriboniikleik asit (DNA), 1237-
1241
proteinler, 1205-1210. Bkz. aynca prote-
inler
ikiz dihalojeniirler, alken ve alkin aynlma
tepkimeleri, komsu dibromiirlerden
brom ayrilmasi, 303
ikiz niikleofiller, silil enol eterler, 792
ikiz-dioller, aldehitler ve ketonlar, niikleofi-

lik katilma tepkimeleri, 732-733
ilaclar. Bkz. Farmakoloji
ilmik konformasyonu, proteinler, ikincil ya-
pi, 1207
Iltihap giderici ilaclar, prostaglandinler, 166-

1167
imin:

aldehitler ve ketonlar, niikleofilik
katilma tepkimeleri, 738
piridoksal fosfat (PLP), 714-715
immiinoloji, Bkz. aynca, Biyoloji

antikor-katalizli aldol kondensas-
yonlan, 909
katalitik antikorlar, 1179-1180, 1220-

12221
glikolipitler ve glikoproteinler, 1131
indirgenmeler. Bkz. aynca. Yiikseltgenme
indirgenme tepkimeleri
aldehit sentezleri, acil kloriirler, es-
terler, nitriller, 719-723
alkil halojeniirler, alkan ve sikloalkan

sentezleri, 172
yukseltgenme-indirgenme tepkimeleri,

532
indirgen aminleme, organometalik bile-
§ikler, aldehitler ve ketonlar niikle-
ofilik katilma tepkimeleri, 749-750
indol

alkaloitler, 1012-1013
biyokimya, 643
indiiklenmis, uyum, enzimler, 1212
indiiktif etkiler, 114-116
indiiktif etkiler:

asetik asit ve kloroasetik asitin kar§ila§-

tinlmasi, 116
asitler ve bazlar, 1 09
aromatik bilesik tepkimeleri, yonlendir-

me teorisi, 682-683
karboksilik asitler, 113, 114-116
infrared spektroskopisi, 76-84

acil bile§ikleri, karboksilik asitler ve tii-
revleri, 818-819
aldehitler ve ketonlar, 753
amitler, 84
aminler, 83-84, 981
aromatik bile§ikler, 648-649
fenoller ve aril halojeniirler, 1039
gruplann sogurma karakteristikleri, ozet

cizgelgesi, 79
hidrokarbonlar, 81-83
hidroksil grubu, 83
karbonil grubu, 83
karboksilik asit grubu, 83
kullammi, 51
islevi, 76-81
inhibitorler, enzimler, 1213
Inorganik bile§ikler, organik bilejiklerle kar-

§ila§tirma, 3
insan hemoglobini, polipeptitler ve protein-
ler, 1199
insulin, polipeptit ve protein birincil yapisi,

1198
iyon simflama, kiltie spektrometri, 405-406
iyonik baglar, tammi, 7-8
iyonik mekanizma, halojen, alken katilma

tepkimeleri, 334-335
iyonik tepkimeler. Bkz. Niikleofilik yer de-
gistirme tepkimeleri
radikal tepkimelerle kiyaslama, 431
iyon-iyon kuvvetleri, karbon bilegikleri, 70
iyonlaijma yetenegi, coziicii etkileri, niikle-
ofilik yer degi§tirme tepkimeleri,
257-258

iyonofer, tagiyici antibiyotikler, monesin,

476-477
iyot:

alkil halojeniirler (haloalkanlar), 60

tiroksin biyosentezi, 661-662, 690-691
iyotlama, radikal tepkimeleri, 449
izobiitan:

yanma lsilan, 1 54

sekli, 133
izobutil kloriir, IUPAC adlandirmasi, 141
izoelektrik noktasi, amino asitler, 1183
izokinolin, alkaloitler, 1011-1012
izomerik hidrokarbonlar, yanma lsilan, 1 54
izomerler:

alt boliimleri, 186

yapisal, alkanlar, 133

heksan, fiziksel sabitler, 134

tammi, 185

yapi teorisi, 5-6
Izomerlesrne, monosakkaritler, 1102-1103
izomerlik:

cis-trans, melez atomik orbitalleri, 32-33

stereokimya, 185-186
izopentan, §ekli, 133
izopren birimi, terpenoitler, 1152
izopropil bromiir, IUPAC adlandirmasi, 141
izopropil grubu, fonksiyonel gruplar, 59
izopropil grubu, dallanmis, alkil gruplan, IU-
PAC adlandirmasi, 138-140
izotopik pikler, kiitle spektrometri, 409-412

J

Jel elektroforez, DNA baz sirasi tayini,
1251-1252

Karbenler, alken ve alkin katilma tepkimele-
ri, 342-344
Kalici dipol moment, karbon bile§ikleri, 71
Kaliksarenler, yapisi ve sentezi, 1014-1015
Kalikeamin gama, ve DNA, 429-430, 799
Kalp krizi ve kolesterol, 940-941
Kama formulleri, yapi formiilleri, 43-44
Kan gruplan, glikolipitler ve glikoproteinler,

1131
Kanser:

metatreksat, 979

p53, polipeptitler ve proteinler, 1199-
1200
Kantitatif metotlar, organik kimya, 4
Kapatma gruplan, aromatik bilegik tepkime-
leri, 700-701
Kararh konfigiirasyon, mesilatlar ve tosilat-

lar, S N 2 tepkimeleri, 497
Karbanyonlar:

agilleme, beta-dikarbonil bilegikleri, 885

bagil bazhk, 109

karbonil grubu, tepkimeleri ve niikleofil-

ler, 351
silil enol eterler, 792
ve karbokatyonlar, asitler ve bazlar, 98-

Dizin

1-15

99
Karbenoitler, karbenler, alken ve alkin katil-

ma tepkimeleri, 344
Karbohidratlar, 1088-1 141. Bkz., aynca, Di-

sakkaritler; Monosakkaritler; Poli-

sakkaritler antibiyotikler, 1 132-1 133
fenilhidrazin tepkimeleri (osazonlar),

1110-1112
hiicre yiizeyi, glikolipitler ve glikoprote-

inler, 1130-1132
disakkaritlar, 1118-1123

selobioz, 1120

laktoz, 1120

maltoz, 1119-1120

sakkoroz, 1118-1119
tibbi uygulamalar, 1088-1089
monosakkaritler, 1092-1097

simflandirma, 1092-1093

halkali asetallere d6nu§iimii, 1104

D ve L gosterimleri, 1093-1094

aldozlann D ailesi, 1114

enolles,me, tautomerlegme ve izo-

merle§me, 1102-1103

estere donusum, 1104

ester olusumu, 1103
Fischer'in kamti, 1114-1118
glikoliziz, enol, 262-263
glikozit olusumu, 1099-1102
mutaratasyon, 1098-1099
indirgenmesi (alditoller), 1 1 10
yapi formulleri, 1094-1097
sentez ve kiiciiltme, 1112-1114
simflandirma ve tammi, 1088-1090
yiikseltgenme tepkimeleri, 1104-1110
Karbokatyonlar:

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, al-

kollerin dehidrasyonu, 296-302
allil katyon, konjuge doymami§ sistem-

ler, 580
aromatik olmayan, elektrofilik aromatik

yer degi§tirme tepkimeleri, 663
lisozim, 229-230
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

S N 1 tepkimeleri, 246-248
ve karbonyonlar, asitler ve bazlar, 98-99
Karboksil grubu

etkinligi, polipeptit ve protein sentezi,

1202
karboksilik asitler, 66
yag asidi tepkimeleri, 1151
meta yonlendiriciler, aromatik bile§ik

tepkime teorisi, 684-685
Karboksil radikalleri, karoboksilik asit de-

karboksilasyonu, 851
Karboksilat iyonu, rezonans kararhligi, 113-

114
Karboksilik anhidritler:

adlandirma ve fiziksel ozellikler, 816
amit sentezleri, 837-838
Karboksilik asit anhidritleri, Bkz., aynca,

Karboksilik asitler ve tiirevleri
esterle§me tepkimesi, 830-831

fenoller, ile tepkimesi, 1025
karboksilik asitler ve tiirevleri, 827-828
tepkimeleri, 828
sentezleri, 827-828
Karboksilik asitler ve tiirevleri, 810-876
adlandirma ve fiziksel ozellikler, 811-

820

asitlik, 813-814

acil kloriirler, 816

amitler, 816-817

dikarboksilik asitler, 814-815

esterler, 814-816

karboksilik asitler, 811-812

karboksilik anhidritler, 816

karboksilik tuzlar, 812-813

nitriller, 817

spektroskopik ozellikler, 818-820
acil bilegikleri icin kimyasal deneme,

851-852
acil kloriirler, 825-287
sentezi, 825-826
tepkimeleri, 826-827
acil trasfer tepkimeleri, 810-811
alfa-halo asitler (Hell-Volhard-Zelinski

tepkimesi), 844-846
amitler, 836-843

dehidrasyon, nitriller, 841-842

hidroliz, 840-841

laktamlar, 843

nitrillerin hidrolizi, 842-843

sentezleri, 836-840
basamak biiyiitme polimerleri, 868-876

caglayan polimerleri, 874-876

fenol-formaldehit polimerleri, 873-

874

polimitler, 868-870

poliesterler, 870-872

poliiiretanlar, 872-873
dekarboksilasyon, 849-851
esterler, 828-836

baz-destekli hidroliz (sabunlasma)

832-834

laktonlar, 834-836

sentezleri, 828-831
karbonik asit tiirevleri, 846-848
karboksilik asit anhidritleri, 827-828

sentezleri, 827-828

tepkimeleri, 828
karboksilik asit hazirlama, 820-822
niikleofilik katilma-aynlma, acil karbon-

da, 822-825

asit tiirevleri sentezi, 825

bagil etkinlik, 824-825
penisilinler, 844
tiyamin, 850
Karboksilik asitler, 112-116

alkollerle kiyaslama, 112-117
birincil alkollerin yiikseltgenmesiyle,

539
dekarboksilasyon, 845-851
fenoller, ayirt etme ve ayirma, 1025
hiicre zari aki§kanligi, 281-282

indiiktif etkiler, 114-116
infrared spektroskopisi, 83
proton aktanm tepkimesi, 118
rezonans etkileri, 113-114, 115
yapisi, 66
Karboksilik esterler, karboksilik asitler ve

tiirevleri, adlandirma ve fiziksel

ozellikleri, 814-816
Karboksilik tuzlar, adlandirma ve fiziksel

ozellikleri, 812-813
Karbomatlar (uretanlar), karbonik asit tiirev-
leri, 846-848
Karbon atomu:

alkoller ve eterler, yapi ve adlandirma,

477-478
anomerik, monosakkaritler, 1096
degerlikler, 5
temel hal, 24
uyanlmis, hal, 25
yag asitleri, 1145
Karbon bilesMeri, 50-89

ailesi, ozet cizelgesi, 68-69

alkoller, 61-62

aldehitler ve ketonlar, 64-65

alkil halojeniirler (haloalkanlar), 60-61

amitler, 66

aminler, 6364

cekici elektrik kuvvetleri, ozet cizelgesi,

77
esterler, 67
eterler, 63
fiziksel ozellikleri ve molekul yapisi,

68-76

cozuniirluk, 74-76

dipol-dipol kuvvetleri, 7 1

elektrostatik haritalama, 7 1

genel, 68-69

hidrojen baglan, 72

iyon-iyon kuvvetleri, 70

molekiiller arasi kuvvetler, 76

ozet cizelgesi, 69

van der Waals kuvvetleri, 73-74

suda cozuniirliik rehberi, 76
fonksiyonel gruplar, 59-60
hidrokarbonlar, 5 1 -54

alkanlar, 52

alkenler. 52

alkinler, 53

benzen, 53-54
karbon-karbon kovalent baglan, 66
karboksilik asitler, 66
infrared spektroskopisi, 76-84. Bkz., ay-
nca, infrared spektroskopisi
nitriller, 67
organik kimya, 2
polar ve apolar molekiiller, 56-58
polar kovalent baglar, 55-56
Karbon dioksit, degerlik kabugu elektron-cif-

ti itmesi (VSEPR) teorisi, 39-40
Karbon tetrakloriir, molekiiller, 56-57
Karbon- 13 NMR spektroskopisi, 393-397

Bkz.. aynca, Niikleer manyetik re-

1-16

Dizin

zonans spektroskopisi
aromatik bile§ikler, 646-648
kimyasal kaymalar, 394-396
DEPT i3C spektramlari, 396-397
rezonans-di§i e§le§mesiz spektrumlar,

396
spektrum yorumu, 393
tek karbon atomu, 393-394
Karbovakslar, epoksitler, polieter olujumu,

516
Karbonik anhidraz, rolii, 90-91-121
Karbonik asit tlirevleri, 846-848
Karbonil Bilegikleri, Grignard reaktifleri ile

tepkimeleri, 548
Karbonil grubu, 530-531
alkol d6nu§umii, 530
alkol dehidrojenaz, 536
indirgenmesiyle alkoller, yukseltgenme-

indirgenme tepkimeleri, 533-535
aldehitler ve ketonlar, 64-65
aldehitler ve ketonlar, nukleofilik katil-
ma tepkimesi, 714-765. Bkz., aynca,
Aldehitler ve ketonlar (nukleofilik
katilma tepkimeleri)
Grignard reaktifleri, ucuncul alkoller,

549
indiiktif etkiler, 114
infrared spektroskopisi, 83
tepkime ve niikleofiller, 53 1
stereosecimli indirgenmeleri, 537-538
yapisi, 530-531
Karbon-karbon bag olu§um tepkimeleri,

1085-1086
Karbon-karbon bagi olusum tepkimeleri, ge-
ci§ metalli organometalik bile§ikler,
1085-1086
Karbon-karbon ikili bagi, alkenler, 282-322-

324
Karbon-karbon ikili kovalent baglan, 51.

Bkz., aynca. Hidrokarbonlar
Karbon-karbon iiclii bagi, alkinler, 282
Karbonlama, Grignard reaktiflerinin, karbok-

silik asit eldesi, 822
karbon-oksijen ikili bagina nukleofilik katil-
ma, 727-730
ardarda tepkimeler, 730
bagil etkinlik, 729-730
tersinirlik, 729
Kanjik triacilgliseroller, tammlama, 1 144
Karsinojenler

N-nitrozoaminler, 968
ve epoksitler, 514-515
Kargitbaglayici molekuler orbital:
kuantum mekanikleri, 36
melez orbitalleri, 23
Kar§ihkh olma, e§le§me sabitlerinin NMR,

386
Kas proteinleri, molekuler yapi, 129-130
Katalitik antikorlar

kimyasi, 1220-1221
olu§umu, 1179-1180
Katalitik hidrojenleme, alken ve alkin ayril-

ma tepkimeleri, 309-310
Katalitik kraking, petrol antma, 131-132
Katalitik iiclii, serin proteaz, 1217
Katenanlar, sikloalkan konformasyonlan,

160
Katilma- aynlma (S N Ar mekanizmasi), aril

halojenurler, 1033-1034
Katilma tepkimeleri:

asitler ve bazlar, 9 1
Katyonlar:

allik katyonu, konjuge doymamis, sis-

temler, 580-582
kiitle spektrometri, tek bag kmlmasi,
413
Kaucuk (dogal), terpenler ve terpenoitler,

1155
Kayik konformasyonu, sikloheksan, 158-159
Kaynama noktasi:

alkoller ve eterler, 480-481
aldehitler ve ketonlar, 717-718
aminler, 945, 946
enantiyomer aynlmasi, 223
fenoller, 1017, 1020
fiziksel ozellikler, 68-70
karboksilik asitler ve tiirevleri, 811-812
tiyoller, 925

van der Waals kuvvetleri, 74
Kekule', August, 4, 5, 6, 53, 54, 621, 624
Kekule' yapisi

elektrofilik aromatik yer degi§tirme tep-
kimeleri, 664
heterosiklik aromatik bile§ikler, 642
Kekule' yapisi:

arilaminler, 948
benzen, 624-626

benzenoit aromatik bile§ikler, 638-639
Kekule '-Couper-Butlerov teorisi, organik bi-
le:; ikler, 621
Kemoterapi. Bkz., aynca, Tibbi uygulamalar:
Farmokoloji
Diels-Alder tepkimesi, 572
5-florourasil, 877-878, 902
niikleotitler ve niikleositler, 1235
poliketit antikanser antibiyotik biyosen-

tezi, 1018-1019
tarihsel baki§, 977
Kendrew, J. C, 1211
Kenetlenme, oligoniikleotitler, 1253
Kesikli-kama formiilleri, yapi formulleri, 43-

44
Ketaller. Bkz. Asetaller
Keto §ekli, enolat anyonlan, aldehitler ve ke-
tonlar, aldol tepkimeleri, 768
Keto tautomerleri, aldehitler ve ketonlar, al-
dol tepkimeleri, 769-770
Keto-enol tavtomerle§mesi, keton sentezleri,

alkinler, 723
keton sentezleri, 723-727

alkenler, arenler ve ikincil alkollerden,

723
alkinlerden, 723-725
lityum dialkilkupratlardan, 725

nitrillerden
Ketonlar, Bkz. aynca, Aldehitler ve ketonlar
(aldol tepkimeleri); Aldehitler ve
ketonlar (nukleofilik katilma tepki-
meleri)
fiziksel ozellikler, 717-718
Grignard tepkimeleri, ucuncul alkoller,

549
halojenlenmesi, aldehitler ve ketonlar,

aldol tepkimeleri, 772-774
IUPAC adlandirma, 716-717
ikincil alkollerin yukseltgenmesiyle,

539-540
proton aktarim tepkimesi, 118
kiikiirt yiliir katilmasi, 926
sentezi, 723-727
yapisi, 64-65

alkenler, arenler ve ikincil alkoller-
den, 723

alkinlerden, 723-725
lityum dialkilkupratlardan, 725
nitrillerden, 725-727
Kharasch, M. S., 456
Kirmizi kan hiicreleri. Bkz. Eritrositler
Kisitlanmis, donme, melez atomik orbitaller,

32
Kismi hidroliz, polipeptitler ve proteinler,

1193, 1195-1196
Kiliani, Heinrich, 1112
Kiliani-Fischer sentezi, monorakkaritler,

1112-1113
Kilit ve anahtar varsayimi, enzimler, 1212
Kimotripsin, serin proteaz, 1215, 1217,

1218, 1219
Kimyasal analizler, 752
Kimyasal baglar, 7-8. Bkz., aynca, Karbon
bilesjkleri
kovalent baglar, 8
iyonik baglar, 7-8

melez atomik orbitaller, 24-35. Bkz., ay-
nca, Melez atomik orbitalleri
molekul orbitalleri, 21-23
rezonans teorisi, 14-17
Kimyasal degi§im, proton NMR spektrumla-

n, hiz i§lemleri, 393
Kimyasal kayma (NMR), 372-373

karbon-13 NMR spektroskopisi, 394-396
kimyasal e§degerlik, 379-381
tarumi, 377
olciimii, 377-379
Kimyasal sahteciler, beta-dikarbonil bilejik-

leri, 877-878
Kimyasal sanayii. Bkz. Sanayi
Kinetik enerji, asitler ve bazlar, 110-111
Kinetik kontrol, konjuge doymami§ sistem-
ler, konjuge dienlere elektrofilik
atak, 601-603
King, M. C, 1228
Kinonlar, tepkimeler, 1030-1032
Kiral duragan faz, enantiyomerler, HPLC ile

aynlmasi, 954
Kiral ilaclar, stereokimya, 210-211

Dizin 1-17

Kiral molekiiller

enantiyomerler ve stereokimya, 187-191
sentezi, 208-210
tanimi, 187
Kiral yardimci, Diels-Alder tepkimesi, asi-

metrik, 610-611
Kirallik:

amino asitler, 184-185
biyolojik onemi, 191-193
icin testier, 194-195

stereokimya, konformasyon analizi, 152
Kitin, amino sekerler, 1130
Kolesterol:

biyosentezi, 354-356
coklu streomerkezler, 21 1
Diels-Alder tepkimesi, 572
tanimi, 1157-1159
ve kalp krizi, 940-941
ve skualen, 935
Klor:

alken katilma tepkimeleri, 334-335
alkil halojeniirler (haloalkanlar), 60
alkin katilma tepkimeleri, 348-349
yag asidi tepkimeleri, 1151
Kloroasetik asit, kar§ila§tirma, indiiktif etkl-
ler, 116

adlandirma, 135
esterler, 67
Kloramfenikol, coklu streomerkezler, 215
Klordan, bocek oldiiruciiler, 1072
Klorlama

allilik (yiiksek sicakhk), konjuge doy-

mami§ sistemler, 573-575
benzen, 665-666
metamn, 439-449

enerji degi§imleri, 442-449
radikal tepkimelerinin mekanizmasi,

439-442
yiiksek alkanlar, 450-452
Kloroalkanlar, ozellikleri, 231
Kloroasetik asit

asetik asit ile kiyaslama, indiiktif etkiler,

116
termodinamik degerler, 117
Klorobenzen, hidrolizi, fenol sentezi, 1020
4-Klorobenzoik asit, poliklorlanmis, bifenille-
rin (PCB) bakteriyel dehidrohalojen-
lenmesi, 1035
Klorofil, fotosentez, 1091-1092
Kloroflorokarbonlar (CFC), ozon tiikenmesi,

radikal tepkimeleri, 463-464
Kloroform (triklorometan), molekiiller, 58
Klorometan, molekiiller, 57
(/?)-(-)- 1 -Kloro-2-metilbutan, 204
(S)-(+)-l-Kloro-2-metilbiitan, bag kinlmasi

olmayan tepkimeler, 220
Knoevenagel kondensasyon, beta-dikarbonil

bilesikleri, 900
Knoevenagel kondensasyonu, beta-dikarbonil

bilesikleri, 900
Kodein, alkaloitler, 1011
Koenzim NADH, vitaminler, 529-530

Kokain, alkaloitler, 1009, 1010
Kolbe tepkimesi, benzen halkasi, tepkimele-
ri, fenoller, 1028-1029
Kolbe, Hermann, 193
Kolin, biyolojik metilleme, 262-263
Kolinerjik-sinapsis, sinir ileticileri, aminler

956-957
Kom§u dibromiirler, debromlama, alken ve
alkin aynlma tepkimeleri, 303-304
Kondensasyon tepkimeleri:

Claisen kondensanyonu (beta-keto ester
sentezi), beta-dikarbonil bilesjkleri,
879-885
Konfigiirasyonlar:

enantiyomerler, 195-196

korunumu, mesilatlar ve tosilatlar, SN2

tepkimeleri, 497
stereokimya, bag kinlmasi olmayan tep-
kimeler, 219-222
Konformasyon analizi:

alkanlar, sigma baglan ve bag donmesi,

149-151
biitan, 151-153
cis-trans izomerligi, 165-168
sikloheksan, 157-160
Konformasyon formulleri, konformasyon

analizleri, 150
Koniin, alkaloitler, 1009, 1010
Konjugasyon, tanimi, 572
Konjuge baglar, coklu doymami§ hidrokar-

bonlar, 586-587
Konjuge baz, asit kuvveti tahmini, 1 16
Konjuge dienler:

elektrofilik atak, 600-603
kararliligi, 589-591

ultraviyole-goriiniir bolge spektroskopi-
si, 593-595, 599
Konjuge doymami§ sistemler (Devami)
spektrofotometre, 591-593
gorme, 596-598
Konjuge doymami§ sistemler, 571-618
alkadienler ve coklu doymami§ hidro-

karbonlar, 586-587
allil katyonu, 580-582
allilik yer degi§tirme ve allil radikali,

573-577
allilik bromlama ve iV-bromosuksinimit,

575-577
allilik klorlama (yiiksek sicakhk), 573-

575
allil radikal kararliligi, 577-580
molekiiler orbitaller, 577-578
rezonans, 579-580
konjuge dienler, kararliligi, 589-591
tanimi, 572

Diels-Alder tepkimesi, 571-572, 604-
611

asimetrik, 610-611
molekul ici, 611

molekiiler orbital, onemi, 607-610
stereokimya, 606-607
yegleme etkenleri 605-606

elektron dagilimi, 1,3-butadien, 587-589
konjuge dienlere elektrofilik atak, 600-

603
rezonans yapilari, 582-585

bagil kararlilik tahmini, 584-585
yazim icin kurallar, 582-584
spektroskopisi, 591-600

sogurma maksimumu, 593-595, 599
analitik kullammlan, 599-600
Konjuge olmayan dienler, ultraviyole gbrii-
niir bolge spektroskopisi, 593-595,
599
Konjuge protein, hemoglobin, 1222-1223
Konumlar, IUPAC adlandirmasi, 141
Kornberg, Arthur, 1253
Kortizol, adreno kortikol hormonlan, 1161
Kortizon, Diels-Alder tepkimesi, 572
Koruyucu gruplar:

asetaller, aldehitler ve ketonlar
niikleofilik katilma tepkimeleri,
736-737
aromatik bile§iklerin tepkimeleri, 700-

701
organometalik bilesjkler, 559
polipeptitler ve protein sentezleri, 1201-
1202
Kovalent baglar:

asitler ve bazlar ve potansiyel enerji,

110-111
cekim enerjileri, 73
homoliz ve heteroliz, 93
melez atomik orbitalleri, 28
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

S N 2 tepkimesi, 237
tanimi, 8
Kbssel, W„ 7, 8, 743

Krabbe hastahgi, sinir yalitimi, lipitler, 1143
Kraking, petrol antimi, 131-132
Kromat yukseltgenme tepkimeleri, alkollerin

yiikseltgenmesi, 540-542
Kromatografi, enantiyomer ayrilmasi, 223-
224. Bkz., aynca, yiiksek perfor-
mans sivi kromatografisi
Kromofor, konjuge doymamis. sistemler,

spektroskopi, 596-598
Kroto, H. W., 53, 640
Krotschmer, 640
Kuantum mekanigi:

atomik orbitaller, 19-21
geli§meler, 18-19
kavramlar ozet, 35-37
melez atomik orbitaller, 24-35. Bkz. ay-
nca, Melez atomik orbitaller
molekiiller orbitaller, 21-23
van der Waals kuvvetleri, 73
Kuaterner amonyum tuzlari, aminyum tuzla-

n, aminler, bazlik, 951-952
Kuhne, Willy, 596

Kuvvetli sterik engelli baz, niikleofilik aynl-
ma tepkimeleri, 271
Kukiirt dioksit molekiiller, 58
Kukurt yilurler, 923-927

1-18

Dizin

Kiimen hidroperoksit, fenol sentezleri, 1021-

1023
Kiimen, propen, 52
Kiimiile baglar, coklu doymami§ hidrokar-

bonlar, konjuge doymami§ sistem-

ler, 588-587
Kiitle spektroskopisi, 403-421. Bkz. ayrica,

Niikleer manyetik rezonans spekt-
roskopisi
aldehitler ve ketonlar, 755
aminler, 982
aromatik bilcjikler, 65 1
biyomolekiiller, 420-421
fenoller ve aril halojenler, 1040
gaz kromatografisi, 420
iyon siniflama, 405-406
kiitle spektroskopisi, 403-405
molekiil formiilii ve molektil kiitlesi ta-

yini, 409-413

yiiksek ayirma giiclii, 412-413

izotopik pikler 409-412
molektiler yapi, 403
parcalanma, 405, 413-419

bir bag kinlmasi, 413

denklemler, 413-419

iki bag kinlmasi, 419
spektrum, 406-409

I.

Laktamlar, amitler, karboksilik asitler ve tii-

revleri, 843
Laktitler, karboksilik asitler ve turevleri, es-

terler, 836
Laktonlar, karboksilik asitler ve turevleri, es-

terler, 834-836
Laktoz, tanimi, 1120
L-amino asitler, fannakoloji, 21 1
Lanostcrol, kolesterol biyosentezi, 354-356
Lapworth Arthur, 743
Laqueur, Ernest, 1 159
Lavoisier, Antoine, 4

LCAO (atomik orbitallerin dogrusal birle§i-
mi) yontemi, raolekuler orbitaller,
23
LeBel. J. A., 6, 37. 193, 194, 223
Leggier, J. E., 239, 253
Lchn Jean-Marie, 477, 521
Lemer, Richard A., 1 179
Lesitinler, fosfatitler, 1167
Lewis tanimi. Bkz. ayrica, Sialil Lewis* asit-
leri
asitler ve bazlar, 95-96
alken ve alkin katilma tepkimeleri, 324-

325
karbokatyonlar ve karbanyonlar, 98-99
yapi ve etkinlik ilkeleri, 173
zit yuklerin cekimi, 96-97
Lewis yapilan:

formal yiik, 12-14
rezonans teorisi, 14-17
yazilmasi, 9-10, 1 1

Lewis, G. N., 7, 8, 95, 743
Liebig, Justus, 4

Lipaz, kiral molekiillerin sentezi, 209
Lipit molekiilleri ve hayat, 2
Lipitler, 1142-1 178 Bkz. ayrica, yag asitleri;
Trincilgliseroller
biyosentezleri, 930-934
izoprenoit, biyosentezleri, 934-937
fosfolipitler ve hiicre zarlan, 1 167-1170
prostaglandinler, 1 1 65- 1 1 67
mumlar, 1170-1171
sinir yahtimi, 1142-1143
steroitler, 1156-1165

adrenokorkikal hormonlar, 1161-
1162

kolesterol, 1157-1159
tepkimeleri, 1162, 1164-1165
seks hormonlan, 1 159-1161
yapi ve adlandirma, 1 156-1 157,
1163
tanimi, 1 143

terpenler ve terpenoitler, 1152-1 155
triacilgliseroller ve yag asitleri, 1144-
1152

triacilgliserollerin biyolojik i§levi,
1147

triacilgliserollerin hidrojenlenmesi,
1146-1147

triacilgliserollerin sabunla§masi,
1148-1151

tanimlan, 1144-1 146
yag asidi tepkimeleri, 1151-1152
yag asitleri, biyosentezleri, 930-934
Lipofilik tepkimeler, tac eterler, niikleofilik

yer degistirme tepkimeleri, 520
Liserjik asit dietilamit (LSD), aminler, 956
Lisozim:

enzim tarzi davramj, 1213-1215
niikleofilik yer degisrirme tepkimeleri,
229-230
Lityum aluminyum hidriir:

aldehit sentezi, 719-720
karbonil bile§ikleri, indirgemesiyle al-
koller, 534-535
Lityum dialkilkupratlar:

Corey-Posner, Whitesides-House
sentezi, 556-558
keton sentezi, 725
Lityum enolatlar, aldehitler ve ketonlar, al-
kol tepkimeleri, 788-793. Bkz. ayri-
ca, Aldehitler ve ketonlar (aldol
tepkimeleri)
Lityum, kimyasal baglar, 8
Lobry de Bruyn-Alberda van Ekesnstein do-

nu^iimii, monosakkaritler, 1102
London kuvvetleri. Bkz. Van der Waals kuv-

vetleri
Long vet-Higgins, H. C, 1057
Long, C. W„ 484
(3 £)-Loreatin, deniz halojen atomlan, 321-

322
Lovastatin, kalp hastihgi ve kolesterol, 940-

941
Lokositler, sialil Lewis* asitleri, 1088-1089

M

1-Metiletil, dailanmi§ alkil gruplan, IUPAC

adlandirmasi, 138-140
Maltoz:

disakkaritler, 1090
tammlama, 1119-1120
Mannich tepkimesi, beta-dikarbonil bile§ik-

leri, 902-904
Manyetik odaklama, kiitle spektrometri, 406
Manyetik rezonans goruntuleme, tibbi uygu-
lamalar, 402. Bkz. ayrica, Niikleer
manyetik rezonans spektroskopisi
Markovnikov kurali:
alkol sentezi

alkenlerden, 484, 485, 487, 524
hidroborasyon, 489
alkin katilma tepkimeleri, hidrojen halo-

jeniirler, 349
anti-Markovnikov katilmasi

hidrojen bromiir, radikal tepkimele-
ri, 456-458

yiikseltgenme-hidroborasyon, 491
asit katalizli hidrasyon, 332
istisnalar, 329-330
modern ifadeler, 329
sentetik stratejiler, 351
teorik aciklama, 327-328
yer secimli tepkimeler, 329
Malonik ester sentezi, beta-dikarbonil bile-

jikleri, 892-895
Masamune, S., 1 123
Maxam. Allan M., 1251
Mayo. F. R., 456

Meisenheimer kompleksi, niikleofilik aroma-
tik yer degistirme tepkimesi, 1033
Meisenheimer, Jacob, 1033
Melez atomik orbitaller, 29-35
benzen, 54
etan, 27-28
eten (etilen), 28-33
etin (asetilen), 33-35
kuantum mekanigi, 36
metan, 24-26
Melez yapi:

rezonans teorisi, 15-16, 17
ve asitlik, 108-109
Mcsajci RNA sentezi, tammlama, 1243
Mesilatlar, alkol donusumii, 495-498
Meskalin, aminler, 955
Meta yonlendiriciler, aromatik bilejik tepki-
meleri;

substitiient etkileri, 679
teori, 684-685
Metabolizma:

karsinojenler, 514-515
glikolizler, enol, aldehitler ve ketonlar
aldol tepkimeleri, 766-767
Meta-disiibstitiie benzen, infrared spektros-

Dizin 1-19

kopisi, 649
Metalojenler geci§ metalli organometalik bi-

lesikleri, 1080-1081
Metan:

atmosferik

diizgiin dortyuzlii §ekil

degerlik kabugu elektron 9ifti itme

(VSEPR) teorisi, 37-38
florlama, 447-448
fonksiyonel gruplar, 59

enerji degi§imleri, 442-449
klorlama, 439-449
radikal tepkimelerin mekanizmasi,
439-442
melez atomik orbitaller, 24-26
radikal tepkimeleri, 437
yanma lsilan, 154
yapi, 52
Metanojenler, geli§im, 52
Metanoliz, niikleofilik yer degistirme tepki-
meleri, sivi tepkimesi, 250-25 1
Metansulfonatlar, alkol degisimi, 495-496
Metamoil grubu, aldehit ve keton adlandml-

masi, 717
Meteoritler:

amino asitler, 184-185
organik madde, 2
Metil alkol yapisi, 61-62
(#)-(+)-2-Metil-l-biitanol, 204
(S)-(-)-2-Metil-l-biitanol, 2 19-220
Metil grubu:

fonksiyonel gruplar, 59
IUPAC adlandirmasi, 141
Metil iyodiir, ozellikleri, 23 1
Metil ketonlar:

yiikseltgenme, karboksilli asitlerin hazir-

lanmast, 821
sentezler, asetoasetik ester sentezi, 885-
892
Metildopa, kiral ilaclar, 210
Metilen, karbonlar alken ve alkin katilma

tepkimeleri, 342-343
2-Metilpropen, yer secimlilik bromonyum

iyonu, 340-341
Metilsalisilat, fenoller, 1016
Metilsikloheksan, sandalye konformasyonu,

161
Metotreksat, 979
Mezo bilesjkler, coklu stereomerkezler, 213-

214
Michael katilmasi:

aldehitler ve ketonlar, alkol tepkimeleri,
alfa-beta doymamis, katilmalar, 798
beta-dikarbonil bile§ikleri, 900-902, 905
Miseller, triacilaliseroller, 1 149
Mislow K., 190
Mitscherlich. Eilhardt, 620
Miyelin kihfi, sinir yahtimi, lipitler, 1142-

1143, 1170
Miyoglobin, uciincul yapi proteinler, 1211
Miyosin, molekiiler yapi, 130

Molar absorbans, ultraviyole-gortimir bolge

spektroskopisi, 593
Molekiil ici Diels-Alder tepkimesi, 6 1 1
Molekuler formul/kiitle tayini kiitle spektros-
kopisi, 409-413
Molekuler formiiller, empirik formiiller, 4
Molekuler geometri, degerlik kabugu elekt-
ron cifti itmesi (VSEPR) teorisi, 37-
40. Bkz. aynca. Degerlik kabugu
elektron fifti (VSEPR) teorisi
Molekuler iyon, kiitle spektrumu, 403. Bkz.

aynca kiitle spektroskopisi
Molekuler kiitle:

aldehitler ve ketonlar, 717-718
proteinler, 1 180
Molekuler modeller:

elektron yogunluk yiizeyleri, 28
metan, 26
Molekuler oksijen, siiperoksit ve radikal tep-

kimeler, 461
Molekuler orbital sayisi, kuantum mekanigi,

36
Molekuler orbitaller:
benzen yapisi, 629
kuantum mekanigi, 21-23, 36
sayisi, kuantum mekanigi, 36
Molekuler yapi, kiitle spektroskopisi, 403.

Bkz. aynca kiitle spektrumu
Molekiiller arasi kuvvetler, karbon bile§ikle-

ri, 76
Molekiiller arasi su aynlmasi, alkollerin, eter

sentezi, 503-504
Molekiiller:

akiral molekiil, tanimlama, 191
biyomolekuller, kiitle spektrometresi,

420-421
formal yiik, 13

karbon bile§ikleri, fiziksel ozellikler ve
68-76. Bkz. aynca, karbon bile§ikle-
ri
kiral molekiiller
kovalent baglar, 8
optikce aktiflik, 205-206
polar ve apolar, karbon bilesjkleri, 56-58
Monesin, antibiyotikler, 476-477
Monoalkilleme, amin, 962
Monohalometanlar, ozellikler, 23 1
Monosakkaritler, 1092-1097. Bkz. aynca,
karbohidratlar
D simfindaki aldozlar, 1114
D ve L gosterimleri, 1093-1094
enolesjne, tautomerlesme, izomerle§me,

1102-1103
eter olu§umu, 1103
fenilhidrazinle tepkimeler (osazonlar)

1110-1112
Fischer kamti, 1114-1118
glikozit olusumu, 1099-1102
halkali asetallerin cevrilmesi, 1104
indirgenme (alditoller), 1110
mutaratasyon, 1098-1099

nitrik asit yiikseltgenmesi (aldarik asit-
ler), 1106-1108
periyodatla yukseltgenmeler (polihidrok-
si bile§iklerin yanlmasi), 1108-1110
simflandirma, 1090, 1092-1093
sentezler ve indirgenme, 1 1 12-1 1 14
Kiliani-fischer sentezi, 1112-1113
Puff kiiciiltiilmesi, 1114
yapi formiilleri, 1094-1097
yiikseltgenme tepkimeleri, 1104-1110
Benedict ya da Tollen reaktifleri,
1105-1106

bromlu su (aldonik asitlerin sentez-
leri), 1106
Monosiklik bilejikler, sikloalkanlar, IUPAC

adlandinlmasi, 142-143
Monosiibstitue benzen, infrared spektrosko-
pisi, 649
Morfin:

alkaloitler, 1011
Diels-Alder tepkimesi, 572
Mullis. Kory B., 1253
Mumlar, tammlanmasi, 1170-1171
Murad. F., 432

Murchison meteoriti, amino asitler, 184-185
Mutajenler, DNA kopyalanmasi, 1241-1243
Mutarotasyon, karbohidratlar, 1098-1099
Mutlak alkol, etanol, 483
Mutlak konfigiirasyonlar, bagil konfigiiras-
yonlar ve, 220-222

WA-Dimetilasetamit, yapisi, 66

NADH enzimler, 1213

Naftalin, kekule' yapi, 638

Naftoller, fenoller, 1016

Nanotiipler, molekuler molekuler yapi, 1 29-

130, 641
W-Asetil-D-glikozamin, amino §ekerler, 1129
W-Asetilmuramik asit, amino sekerler, 1129
W-Bromosiiksinimit, ile allilik bromlama,

konjuge doymamis, sistemler, 575-

577
Neopentan, gekil, 133
Neopentil bromiir, IUPAC adlandirma, 141
Neopentil grubu, dallanmi§ alkil gruplan,

IUPAC adlandirma, 139
Newkome. G. R., 874
Newman izdiijiim formiilii, etan, konformas-

yon analizi, 150
Newman. Melvin S., 150
Nicolaou. K. C, 429, 511, 572, 605
Nieman. T. A., 77
Nikotin:

alkoloitler, 1008-1009
karsinojenler, N-nitrozaminler, 968
Nikotinamit adenin diniikleotit (NAD):

biyokimya, 644-645
vitaminler, 529-530
Nikotinik asit, soya, 529-530
Ninhidrin, polipeptitler ve proteinler, 1 1 9 1 -

1-20 Dizin

1192
Ni§asta, palisakkaritler, 1124-1125
Nitrolama, benzen, 667-668
Nitrik asitle yiikseltgenme (aldarik asitler),
monosokleritler, yiikselgenme tepki-
meleri, 1106-1108
Nitriller:

adlandirma ve fiziksel ozellikler, 817
alkilleme, beta-dikarbonil bile§ikleri,

897-898
hidroliz, amitler, 842-843
hidroliz, karboksilik asit sentezi, 821
keton sentezi, 725-727
kondensasyon, capraz aldol tepkimeleri,

786
indirgenme, aminler, 961-962
indirgenmeler, aldehit sentezi, 719-723
yapi, 67
Nitro bilegiklerin indirgenmesi, aromatik

aminler, 959-960
Nitro grubu, meta yonlendiriciler, aromatik
bilejik tepkimelerinin teorisi, 684-
685
Nitroalkanlar, kondensasyon, capraz aldol

tepkimeleri, 785-786
Nitroz asit, amin tepkimeleri, 966-969
/V-Metilamfetamin, aminler, 956
iV-Metilasetamit, yapisi, 66
W-Nitrozoaminler, kimya, 968
Nokta yapisi, yapi formiilleri, 40-41
Noretindron, yapisi, 62
Nbrotoksinler:

aminler, 942-943
serin proteaz, 1222
W-ucu kahntilari, polipeptitler ve proteinler,

1190
Niikleer manyetik rezonans spektroskopisi,
366-428. Bkz. aynca yiiksek perfor-
mans sivi krometografisi, kittle
spektroskopisi; ultraviyole goriiniir
bolge spektroskopisi
acil bile§ikleri, karboksilik asitler ve tii-

revleri, 819-820
aldehitler ve ketonlar, 753-755
aminler, 981-982
aromatik bile§ikler, 646-648
Huckel kurali, 632-633
elektromanyetik spektrum, 367-370
karbon-13 NMR spektroskopisi, 393-397
kimyasal kaymalar, 394-396
DEPT "C spektrumlan, 396-397
rezonans-dis.1 e§le§mesiz spektrum-
lar, 396

spektrum yorumu, 393
tek karbon atom, 393-394
kimyasal kayma, 377-379

kimyasal e§degerlik, 379-381
tammlanmasi, 377
olciilmesi, 377-379
ktitle spektroskopisi, 403-421
biyomolekiiller, 420-421

parcalanma, 405, 413-419
gaz kromatografisi, 420
iyon simflandirma, 405-406
kittle spektrometresi, 403-405
molekiiler formiil ve molekiiler kitt-
le belirlenmesi, 409-413
molekiiler yapi, 403
spektrum, 406-409

iki boyutlu NMR teknikleri, 397-402
HETCOR capraz pik ili^kilendirme-
leri 401-402

iki boyutlu teknikler, COSY, capraz-pik
ili§kilendirmeleri, 399-400

fenoller ve aril halojenler, 1039-1040

proteinler, ikincil yapi, 1206

proton NMR spektrumu ve hiz i§lemleri,
391-393

proton perdelenmesi ve perdelenmemesi,
376-377

niikleer spin, 374-376

sinyal yanlmasi, 381-390

tanimlamalar, 366-367

tipler, 370-374

kimyasal kayma, 372-373

Fourier transform (FT) NMR spekt-

rometreleri, 371-372

pik alan integrasyonu, 373

sinyal yanlmasi, 373-374

taramah (CW) NMR spektrometre-

leri, 370

tibbi uygulamalar, 402
Niikleer spin, NMR, 374-376
Nukleik asitler, 1228-1258. Bkz. aynca de-
aksiriboniikleik asit (DNA)

deoksiriboniikleik asit (DNA), 1238-
1243

niikleotitler ve niikleositler

laboratuvar sentezleri, 1232-1235
tibbi uygulamalar, 1235
yapi, 1229-1232

oligoniikleotitler, laboratuvar sentezleri,
1253-1254
Nukleofilik aromatik yer degi§tirme tepki-
meleri, aril halojeniirler, 1032-1039.
Bkz. aynca Aril halojeniirler
Nukleofilik aynlma tepkimeleri, 265-269

karboksilik asitler ve tiirevleri, 810-
876. Bkz. aynca, karboksilik asitler
ve tiirevleri

dahidrohalojenleme, 265-266
bazlarin kullammi, 266
mekanizmalar, 266-267

El tepkimesi, 268-269

E2 tepkimesi, 267

nukleofilik yer degi§tirme tepkimelerine
kar§i, 269-272

ozet, 272-273
Nukleofilik katilma tepkimeleri:

karbonil grubu, 531, 714-765. Bkz.
aynca aldehitler ve ketonlar (nukle-
ofilik katilma tepkimeler)

karboksilik asitler ve tiirevleri, 810-876.

Bkz. aynca Karboksilik asitler ve

tiirevleri
piridinyum iyonlan, heterosiklik amin-
ler, 1004-1005
Nukleofilik yer degijtirme tepkimeleri, 229-

280
aminler, 957-959
aynlan gruplar, 233-234
bakteri hiicre duvarlan. 229-230
biyolojiksel metilleme, 262-263
tac eterler, 519-522
halojen atomu, 230-23 1
nukleofiller, 232-233
nukleofilik aynlma tepkimelerine kar§i,

269-272
organik halojeniirler, ozellikler, 231
ozet, 272-273

piridin, heterosiklik aminler, 1 002- 1 004
S N 1 tepkimesi, 243-261

karbokatyonlar, 246-248

etkenlerin etkisi, 251-261

mekanizma, 244-246

hizi tayini, 243-244

SN2 reaksiyonuna kar§i, 260-261

stereokimyasi, 249-250

fer-btitil kloriir ile hidroksit iyonu,

243-244
S N 2 tepkimesi, 234-243

etkenlerin etkisi, 251-261

fonksiyonel grup dbnusumleri kulla-

nilarak, 261, 264

kinetikleri, 234-235

mekanizmasi, 235-236

S N 1 tepkimesine kar§i, 260-261

stereokimya, 240-243

gecis, hali teorisi, 237-240
yer degigtirme tepkimeleri, 231-232
Nukleofiller:

karbonil grubu tepkimeleri, 531
nukleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,

232-233, 254-255

()

Oksetan, eterler, adlandirma, 479-480
Oksiciva katilmasi-civa aynlmasi, alkenler-

den alkol sentezleri, 485-487
Oksijen, molekiiler, siiperoksit ve radikal

tepkimeleri, 46 1
Oksiciva katilmasi-civa aynlmasi:

alkol sentezleri, alkenlerden, 485-

487
Markovnikov kurali, 333
Oksimler:

aldehitler ve ketonlar, nukleofilik

katilma tepkimeleri, 739
indirgenme, aminler, 961-962
Oksiranlar, Bkz. aynca Epoksitler

epoksitler, 508
eterler, simflandirma, 479-480
Oksitasin, polipeptit ve protein birincil yapi,

Dizin 1-21

1196-1198
Oksofosfatan yiliirler, aldehitler ve ketonlar,
niikleofilik katilma tepkimeleri, 746
Oksonyum katyonu, aldehitler ve ketonlar,

niikleofilik katilma, 729
Oktet kurah:

kimyasal baglar, 7-8
istisna, 10-12
Olah, George A., 246
Olasihk, atomik orbitaller, 19
Olefinler. Bkz. Alkenler
Olestra, yag yerine, 1148
Oligoniikleotitler, laboratuvar sentezleri,

1253-1254
Oligopeptitler, polipeptitler ve proteinler,

1190
Oligosakkaritler, simflandirma, 1090
Olimpiyadan, sikloalken konformasyonlan,

160
Optikce aktiflik, enantiyomerler, 200-208.

Bkz. aynca Enantiyomerler
Optikce inaktif molekiiller, tammlama, 206
Orak-hiicre anemisi, kimyasi, 1199
Orbital melezi, tammlama, 24. Bkz. aynca

Melez atomik orbitatler
Organik bilegikler:

bazolarak, 117-119
inorganik bilegiklerin tersine, 3
Kekule-Couper-Butlerov teorisi, 621
Organik halojeniirler, 230-231
bitki olduruculer, 1073-1074
bocek olduruculer, 1071-1073
mikrop olduruculer, 1074-1075
bzellikleri, 231
Organik Kimya:
bnemi, 2-3
tanim, 2

tarihsel baki§, 3-4
ya§am, 1-2
yapi teorisi, 4-5

duzgun dortyiizlii §ekil, 6
izomerler, 5-6
bnculeri, 4-5
Organik sentezler icin alet takimi, sentetik

stratejiler, 350-353
Organik sentezler, 174-178
genel, 174-175
akilci, 178

inorganikten organige, 1178
onceligin belirlenmesi, 176-177
retrosentetik analizler, 175-176, 177
Organik tepkime mekanizmalan, 119-120
Organik tepkime mekanizmasi, asitler ve

bazlar, 119-120
Organobakir bilejikleri, aldehitler ve keton-
lar, aldol tepkimeleri, alfa-beta doy-
mamis, katilmalar, 797
Organoboranlar:

hidroborasyon, alkol sentezleri, 488-
490
protonlanma, alkol sentezleri, 493

Organohalojen bile§ikleri, 230-23 1
Organomagnezyum, Grignard bile§ikleri,

545-546
Organometalik bilejikler, 543-559

Grignard bile§iklerinden alkoller,
549-556. Bkz. aynca Grignard bile-
§ikleri
aldehitler ve ketonlar, niikleofillik katil-
ma tepkimeleri, 749-750
baglar, 543

Grignard bile§ikleri, 545-546
lityum dialkilkupratlar, 556-558
Organolityum bile§ikleri, hazirlanmasi,

544
koruyucu gruplari, 559
tepkimeler, 546-548

asidik hidrojen atomlan, 546-547
etkinlik, 543-544

gecis. metali, 1077-1087. Bkz. ayn-
ca, gecis, metalli orgonometalik bile-
§ikler

Grignard biles,ikleri ile karbonil bi-
le§ikleri, 548

Grignard bilegikleri ile oksiranlar
(epoksitler), 547
tepkimelerin ozeti, 560-561
zehirliligi, 1075-1076
Organometalik reaktif katilmalan 749-750
Ortaklajilmamis, 9iftler, degerlik kabugu

elektron cifti itmesi (VSEPR) teori-
si, 37
Orto-disiibstitue benzen, infrared spektrosko-

pi, 649
Orto-para yonlendiriciler, aromatik bile§ik
tepkimeleri:

etkinlejtirici gruplar, 677-678
etkinlik azaltici gruplar, 679
teori, 685-689, 691
Osazonlar (fenilhidrazin tepkimeleri) mono-

sakkaritler, 1110-1112
Otoksidasyon:

dietil eter, 483
radikal tepkimeleri, 461-463
Otomatik peptit sentezi, 1204-1205
Otoradyograf, DNA, baz sira tayini, 1252
Ozon tiikenmesi:

kloroflorokarbonlar (CFC) ve radi-
kal tepkimeleri, 463-464
ultraviyole i§imasi, 650
Ozonlama, alkenler, alken katilma tepkime-
leri, 347-348

O

Oncelik, enantiyomerler, 196
Oncii belirleme, organik sentezler, 176-177
On ekler, IUPAC adlandirmasi, 141
Ozgul donme, enantiyomerler, optik9e aktif-
lik, 203-205
Ozgulluk, enzimler, 1212

f-Toluensulfonat, alkol doniigumu, 495
Palindrom, DNA baz sira tayini, 1251
Paquette, Leo A., 169
Para-disiibstitiie benzen, infrared spektrosko-

pi, 649
Parcalanma (kiitle NMR), 405-413-419
e§itlikler, 413-419

tek bag kinlmasi, 4 1 3

iki bag kinlmasi, 419
Parkinson hastaligi, dopamin, 955
Pasteur yontemi enantiyomer aynlmasi, 223
Pauli'nin di§lama ilkesi:

atomik orbitaller, 21

niikleer spin, 374
Pauling, Linus, 1206
Pedersen, Charles J., 477
Penisilamin, kiral ilaflar, 210
Penisilinler kimyasi, 844
4-Pentannitril, yapi, 67
Pentazosin, alkaloitler, 1011,1012
Pentan, §ekli, 132, 133
Peptit bagi, polipeptitler ve proteinler, 1190-

1206
Peptit sentezleri, 1202-1205
Perdeleme:

karbon-13 NMR spektroskopisi, 394

protonlar, niikleer magnetik rezonans
spektroskopisi, 376-377
Perdelememe:

karbon-13 NMR spektroskopisi, 394

protonlar, niikleer manyetik rezonans
spektroskopisi, 376-377
Perisiklik tepkimeler, Claisen cevrilmesi, fe-

noller, 1030
Periyodat yukseltgenmeleri (polihidroksi bi-
le§iklerin yanlmasi) monosakkarit-
ler, 1108-1110
Periyodik fizelge:

asitlik ve yapi, 1 06

Lewis yapilari, 9-10
Peroksi asit, epoksitler, 508-509
Peroksitler:

dietil eter, 484

Markovnikov kurah, istisna, 329-330

radikal tepkimeleri, 43 1
Perutz. Max, 1211
Petrol, alkanlar, 52, 130-132
Phillips. David C, 1214
Pi bagi:

Dies-Alder tepkimesi, 605

Hiickel kurah, 630-637

konjuge doymarms, sistemler, 572, 577-
578,581,589

kuantum mekanigi, 37

melez atomik orbitaller, 30, 3 1 , 32, 34
Pik alan integrasyonu, niikleer manyetik re-
zonans spektroskopisi, 373
Piperidin halkasi, alkaloitler, 1009
Piranoz, monosakkaritler, 1097

1-22

Dizin

Piren, benzenoit aromatik bile§ikler, 638

Pirenne. M. H., 597

Piridin:

alkoloitler, 1008-1011
biyokimya, 644

helerosiklik aromatik bile§ikler, 642-643
Piridinyum iyonlan, niikleofilik katilma tep-

kimeleri, heterosiklik aminler, 1004-

1005
Piridinyum klorokromat, aldehitler, birincil

alkollerin yiikseltgenmesi, 539
Piridoksal fosfat (PLP), enzimler, 714-715,

742-743
Pramit devrilmesi, aminler, 947
Pirimidin, biyokimya, 644
Pirkle kolonu, enantiyomerler, HPLC yanl-

masi, 954
Pirol, heterosiklik aromatik bile§ikler, 642-

643
Plastikler, cevresel sorunlar, 3
Plazmalojenler, fosfattitler, 1 1 67
Polar kalintilar + ya da - yiiklii, proteinler

ikincil yapi, 1210
Polar kovalet baglar, elektronegatiflik, 55-56
Polar molekiiller, apolar molekiiller ve kar-

bon bile§ikleri, 56-58
Polar pratik coziiculer, niikleofilik yer degi§-

tirme tepkimeleri, 254-257
Polar yan zincirler, yiiksiiz, proteinler, ikin-
cil yapi, 1210
Polarimetre, diizlem polarize 151k, enantiyo-
merler, 201, 202-203
Polarlanmamn tersine donmesi (umpolung)

1,3-ditiyanlar alkilleme, beta-dikor-

banil bilesikleri, 899
Polarlama, alkil halojeniirler, 230
Polialken halkalama, lanosterol, kolesterol

biyosentezleri, 354-356
Poliamitler, basamakh buyiime polimerleri,

868-870
Poliketit antikanser antibiyotik biyesentezle-

ri, 1018-1019
Polibromobifeniller (PBB), cevre iliskileri,

1075
Poliesterler, basamakh buyiime polimerleri,

870-872
Polieter, olusumlan, epoksitler, 515-516
Polifloroalkanlar, ozellikleri, 231
Polihidroksi bile§ikler, yanlma (periyodot

yukselgenmeleri) monosakkaritler,

1108-1110
Poliklorlamms bifeniller (PCB):
bakteriyel dehalojenleme, 1035
cevresel sorunlar, 1075
Polimeraz zincir tepkimeleri (PCR):

uygulamalar, 1229
tammlama, 1255-1257
Polimerlesme, radikal, alkenler, zincir buyii-
me polimerleri, 458-460
Polimerler, basamakh buyiime polimerleri,

868-876. Bkz. aynca, Basamakh bii-

yiime polimerleri

Polipeptitler ve proteinler, 1190-1205. Bkz.
aynca, Aminoasitler; proteinler
aminoasit siralamasi, 1193-1196
kismt hidroliz, 195-196
uc kahnti analizleri, 1193-1195
analizler, 1190-1192
birincil yapi, 1196-1200
insulin, 1198

oksitosin ve vasopresin, 1196-1198
tipler, listesi, 1199-1200
sentezler, 1200-1205

karboksil grubu etkinlestirme, 1202
peptit sentezleri, 1202-1205
koruyucu gruplar, 1201-1202
polisakkaritler, 1123-1128
seluloz, 1126-1127
seluloz tiirevleri, 1125-1126
glikojen, 1125-1126
nisasta, 1124-1125
sekerler, 1128-1130

amino §ekerler, 1129-1130
biyolojik onemi, 1128-1129
Polisakkaritler, 1123-1128. Bkz. aynca, kar-
bohidratlar
glikojen, 1125-1126
nisasta, 1124-1125
seluloz, 1126-1127
seluloz tiirevleri, 1128
simflandirma, 1090
Polisiklik alkanlar, dekalinler, 168-169
Polisiklik benzenoit aromatik hidrokarbonlar,

tammlama, 638
Poliiiretanlar, basamakh buyiime polimerler,

872-873
Polorlanabilirlik

niikleofilik yer degistirme tepkime-
leri, 255
van der Waals kuvvetleri, 73
Papaverin, alkaloitler, 1011-1012
Posner, G. H., 556
Postevi, Louis, 223
Potansiyel enerji:

asitler ve bazlar, 110-111
molekuler orbitaller, 2 1
Potasyum ftalimit:

alfa amino asit sentezleri, 1186-
1187
Gabriel sentezleri, aminler, niikleofilik
yer degistirme tepkimeleri, 958
Potasyum iyodiir, aminler, aromatik diazon-
yum tuzlannin yer degistirme tepki-
meleri, 970
Pratik coziicii, asitler ve bazlar, 1 17
Prelog, V., 195

Progestinler, steroitler, 1159, 1161
Prokirallik, entioysecici, karbonil grubu ste-

reosecimli indirgenmeler, 538
Prontosil, 977
Propen

alilik yer degistirme tepkimesi, 573-576

melez atomik orbitaller, 28

yer secicilik, bromonyum iyonlan, 340-

341
kullamm, 52
Propan:

fonksiyonel gruplar, 59
sekli, 132

2-propanol, akirallik, 191
Propennitril, yapi, 67
Propil grubu, dallanmi§ alkil gruplan, IU-

PAC adlandirmasi, 138-140
Propin, melez atomik orbitaller, 33
Prostaglandinler:

tammlama, 1165-1167
Dies-Alder tepkimesi, 572
Prostetik grup:

enzimler, 1213
hemoglobin, 1222-1223
Protein 53 (P53), polipeptitler ve proteinler,

1199
Protein enantiyomerler:

dogal olmayan, farmakoloji, 211
Proteinler, Bkz. aynca Amino asitler; Niikle-
ik asitler; polipeptitler ve proteinler
dorduncti yapi, 1212
hemoglobin, 1222-1223
hidroliz, 1180-1181
ikincil yapi, 1205-1210
molekuler kiitle, 1180
iiciinciil yapi, 1211
ve hayat, 2
yapi, genel, 1180
Proton manyetik rezonans (PMR)

spektrumlar, 37 1 . Bkz. aynca Niik-
leer manyetik rezonans spektrosko-
pisi
Proton transfer tepkimesi, organik bilesikler,

baz olarak, 1 1 8
Protonlama, organoboranlar, alkol sentezleri,

491
Protonlanmi§ alkol, organik bile§ikler bazlar

olarak, 118
Protonlanmis amit, nitril hidrolizleri amitler,

842
Protonlar

asitlik ve yapi, 106
Bransted-Lowry tanimlamasi, 94-95
perdeleme ve perdelememe, niikleer
manyetik rezonans spektroskopisi,
376-377
Purin, biyokimya, 644

Q

Q elektron cekici ve vericiler, aromatik bile-
sik tepkimeleri, 681

R

R sembolu, alkil gruplan, fonksiyonel grup-
lar, 59-60

Radikal anyonlar, alken ve alkin aynlma tep-
kimeleri, alkinlerin hidrojenlenmesi,
312

Radikal tepkimeleri, 429-475

Dizin 1-23

alkanlann yanmasi, 461

alkan/halojen tepkimeleri, 437-439

alkil radikallerin geometrisi, 453

antioksidantlar, 463

antioksidasyon, 46 1 -463

diizgiin dortyuzlii stereomerkezler, 453-

456
hidrojen bromiir, anti-Markovnikov ka-

tilmasi, 456-458
kalikeamisin, 429-430
metanin klorlanmasi, 439-449
enerji degi§imleri, 442-449
tepkime mekanizmasi, 439-442
iyonik tepkimelerin kar§ila§tinlmasi,

431
mekanizmalar, 43 1
molekiiler oksijen ve stiperoksit, 461
ozon deligi, kloroflorokarbonlar (CFC)

463-464
radikallerin iiriinleri, 431
radikal tepkimeler, 431-433
ozet, 465-466
uygulamalar, 432

ytiksek alkanlann halojenlenmesi, 450-
437

tepkime lsilan, 433-435
bagil kararhhklar, 435-437
zincir biiyiime polimerleri, 458-460
Radikaller, kiltie spektroskopisi, bir bag ki-

nlmasi, 413
Radikofonksiyonel simflandirma, IUPAC ad-

landirmasi, 140
Radyoaktif karbon, biyolojik metilleme, 262-

263
Raney nikeli, tiyoasetaller, aldehitler ve ke-
tonlar niikleofilik katilma tepkimele-
ri, 737
Ranvier diigumleri, sinir yahtimi, lipitler,

1143
Ras proteinleri:

polipeptitler ve proteinler, 1 200
birincil yapi, 1200
Rasemik §ekiller:

kiral molekiillerin sentezleri, 208
enantiyomerler, optikce aktiflik, 205-208
Rasemleme:

aldehitler ve ketonlar, aldol tepki-
meleri, 770-772
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,
S N 1 tepkimesi, 249-250
Rastgele halka duzenleme, proteinler, ikincil

yapi, 1210
Renkli gorme, konjuge doymamis, sistemler,

spektroskopisi, 596-598
Reserpin:

alkaloitler, 1012-1013
Dies-Alder tepkimesi, 572
Retina, konjuge doymamis, sistemler, spekt-

roskopi, 596-598
Retrosentetik analizler, organik sentez plan-
lanmasi, 175-176, 177

Rezonans di§i e§le§mesiz spektrumlar, kar-
bon-13 NMR spektroskopisi, 396
Rezonans etkileri:

aromatik bilegik tepkimeleri, yon-
lendirme teorisi, 682-683
karboksilik asitler, 113-114, 115
Rezonans kararhhgi, karboksilat iyonu, 113-

114
Rezonans teorisi:

allil radikali kararhhgi, konjuge
doymami§ sistemler, 599-580
atomik yapi, 14-17
benzen, 54

benzen yapisi, 627-629
benzenoit aromatik bile§ikler, 638
Rezonans yapilari:

bagil kararlihk tayini, 584-585
konjuge doymamis, sistemler, 582-
585

yazim kurallan, 582-584
fenoller
Ribonukleik asit (RNA), 1243-1250. Bkz. ay-
nca Deoksiribontikleik asitler
(DNA); Niikleik asitler
aromatik bile§ikler, 644
genetikkod, 1245-1250
karbon bile§ikleri, 2
mesajci RNA sentezleri, 1243
ribozomlar (rRNA), 1243-1244
transfer RNA, 1244-1245
Ribozomlar (rRNA), tammlama, 1243-1244
Roberts. J. D., 391, 1037
Robinson. Robert, 100
Rodopsin, konjuge doymamis, sistemler,

spektroskopi, 596-598
Rodyum kompleksleri, gecis, metalli organo-

metalik bile§ikler, 1085-1086
Rosanoff. M. A., 1093
Ruff kuciiltulmesi, monosakkaritler, 1 1 14

S

Sabunlar, triacilgliseroller, 1 149-1 151
Sabunla§ma:

esterler, karboksilik asitler ve tiirev-
leri, 832-834
triacilgliseroller, 1 148- 1 1 5 1
Saga ceviren donme, diizlem polarize i§ik,

enantiyomerler, 202
Sakarin, yapay tatlandincilar, 1 123
Sakkaroz (sukroz)

tanimi, 1118-1119
disakkaritler, 1090
Sahnim, diizlem polarize i§ik, enantiyomer-
ler, 201-202
Salisilik asit, tibbi uygulamalar, 1101
Sanayii:

benzen, 619-620
fenol sentezi, 1020-1023
hidrojenleme, 308
kaliksarenler, 1014
radikal tepkimeleri, 432

stiren sentezleri, 693

Sandmeyer tepkimesi, aminler, arendiazon-
yum tuzlarimn yer degigtirme tepki-
meleri, 970

Sanger metodu, polipeptitler ve proteinler,
1193-1194

Sanger, Frederick, 1193, 1198, 1251

Saran iyonlar, coziinurluk

Schmidt. J. G., 783

Schrodinger. Erwin, 18-19

Schultz. Peter G., 1179

Schwann hiicreleri, sinir yahtimi, lipitler,
1142-1143

Secicilik, coklu yer degi§tirme tepkimelerine
kar§i, radikal tepkimeler, 437-439

Sefalinler, fosfatitler, 1167

SeAr-biitil, dallanmi§ alkil gruplan, IUPAC
adlandirmasi, 139

Seks hormonlan, steroitler, 1159-1161

Selebiyoz, tanimi, 1120

Seliiloz:

tiirevleri, 1128
tanimi, 1126-1127

Semikarbozonlar, aldehitler ve ketonlar niik-
leofilik katilma tepkimeleri, 739

Sentetik esdegerler, sentetik stratejiler, 352

Sentetik stratejiler, organik sentezler icin
arac takimi, 350-353

Serbest radikaller. Bkz. Radikal tepkimeleri

Serbest-enerji diyagramlari:
Markovnikov kurah, 238
niikleofilikk yer degi§tirme tepkimeleri
S N 1 tepkimesi, 246
S N 2 tepkimesi, 237-240

Serin esteraz, 1222

Serin proteazlan, tammlama, 1215-1219,
1222

Serotanin, aminler, 955

Sfingozin, tiirevleri, fosfatidiller, 1168-1170

Sfingelipit, depolama hastahgi, sinir yahtimi,
Lipitler, 1143

Sharpless asimetrik epoksitleme yontemi, ta-
mmlama, 510-511

Sharpless. K. B., 510, 1123

Shlaer. S., 597

Sigir insiilini, polipeptit ve proteinler, 1199

Sigir tripsinojeni ve kimotropsinojeni, poli-
peptitler ve proteinler, 1 199

Sikisttrilmi§ (kapah) yapi formiilleri, 42

Siralayici polipeptitler ve proteinler, 1194

Sivi helyum, niikleer manyetik rezonans
spektroskopisi, 366-367

Sialil Lewis* asitleri. Bkz. aynca, Lewis ta-
nimlamasi
lokasitler, 1088-1089

Siegel. J., 190

Sigara icme, karsinojenler, A'-nitrozoaminler,
968

Sigma bagi:

bag donmesi ve alkanlar, 149-151
melez atomik orbitaller, 26, 27, 28, 30,

1-24 Dizin

31,32,34
kuantum mekanigi, 37
Sinapis, sinir ileticileri, aminler, 956-957
Sikloalkanlar. Bkz., aynca, Alkanlar, kiyas-
lama, 130

alkan sentezleri, 170-173
119 alkinlerin alkillenmesi, 172-173
alkil halojeniirlerin indirgenmesi,
172

hidrojenleme, 171
cis-trans izomerligi, 186
bagil kararhlik, 153-155
disiibstitue, 163-168
fiziksel ozellikler, 147-149
halka gerginligi kaynagi, siklopropan ve

siklobutan, 155-157
IUPAC adlandirmasi, 142-144
sikloheksan konformasyonlan, 157-160
siibstitue sikloheksanlar, aksiyal ve ek-
vatoryal hidrojen atomlan, 160-163
Sikloalkenler:

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, 287
IUPAC adlandirmasi, 144-146
Siklobiitadien, hayali donii§um, 636
Siklobutan

halka gerginligi kaynagi, 155-157
yanma isisi, 155
Sikloheksan karbonitril, yapisi, 67
Sikloheksanol, fenolle kiyaslama, 1023
Sikloheksanlar:

konformasyonlar, 157-160

siibstitiie, aksiyal ve ekvatoryal hidrojen

atomlan, 160-163
tiirevleri, stereoizomerlik, 217-219
yanma lsilari, 154-155
Sikloheksen, benzen kararlihgi, 626-627

, konformasyonlan, 160
Sikloheptan, konformasyonu, 160
Siklokatilma tepkimeleri, 1069-1070
[4+2] siklokatilmalan, 1069-1070
genel, 1066-1067
[2+2] siklokatilmalan, 1067-1069
Siklomat, yapay tatlandincilar, 1123
Siklooktan, konformasyonlan, 160
Siklooktatraen

hayali doniisum, 637
sentezi, 625-626
Siklopentadien

aromatik iyonlan, 633-635
Diels-Alder tepkimesi, 607-608
metalosenler, 1080-1081
Siklopentadienil anyonu, hayali d6nii§um,

637
Siklopentan, halka gerginligi kaynagi, 157-

158
Siklopropan:

yanma isisi, 155

halka gerginligi kaynagi, 155-157
(3S) ve (3S)-Siklosimopol, denizde halojen

atomlan, 321-322
Silikon, stereokimya, 224
Silil eter koruyucu gruplar, eter sentezleri,

506-507

Silil enol eterler, sililleme tepkimesi, 792-
793

Sililleme tepkimesi, Silil enol eterler, 792-
793

Silverstein. R. M., 420

Simetri dtizlemleri, kirallik, testier, 194-195

Sin hidroksilleme, alkenlerin, alkenlere katil-
ma tepkimeleri, 344-346

Sin katilma:

katalitik hidrojenleme, alken ve al-
kin aynlma tepkimeleri, 309-310
alkinlerin hidrojenlenmesi, 310-311

Sin periplaner gecis, hali, alken ve alkin ay-
nlma tepkimeleri, E2 tepkimesi, 291

Sinir ileticileri, aminler, 942-943, 956-957

Sinir yalitimi, lipitler, 1142-1143, 1170

Sinyal yanlmasi, niikleer manyetik rezonans
spektroskopisi, 373-374, 381-390

(£)-(Z) sistemi, alken ve alkin aynlma tepki-
meleri, 282-283

(R-S) sistemleri:

enantiyomerler, 195-200
bag kinlmasi olmayan tepkimeler, 220
monosakkaritler, 1093-1094, 1095
optikce aktiflik, 204

Stiren, endilstriyel sentezi, 693

Siyanohidrinler

hidrojen siyaniir, aldehitler ve ketonlar,
niikleofilik katilma tepkimeleri,
743-744
hidrolizi, karboksilik asit eldesi, 821

Skoog. D. A., 77

Skualen, ve kolesterol, 939

Smalley, R. E„ 640

S N Ar tepkimeleri:

aril halojeniirler, niikleofilik aroma-
tik yer degijtirme, 1033-1034
poliklorlanmis. difenillerin bakteriyel de-
halojenlenmesi (PCB), 1035

S N 1 tepkimeleri, 243-261, 269-271, 272-273.
Bkz. aynca Nukleofillik yer degiij-
tirme tepkimeleri.

S N 2 tepkimeleri. Bkz. aynca, Niikleofilik yer
degistirme tepkimeleri
alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
307
mesilatlar ve tosilatlar, 497-498
niikleofilik aynlma tepkimeleri
E2 tepkimesine kar§i, 269-271
ozet, 272-273
niikleofilik yer degi§tirme tepkimeleri,
234-243

Sodyum alkiniirler, alkoller, 556

Sodyum asetat. Iyon-iyon kuvvetleri, 70

Sodyum benzensiilfonat, alkali eriti§, fenol
sentezi, 1020-1021

Sodyum nitrit, kanserojenler, N-nitrozoamin-
ler, 968

Sola ceviren donme, diizlem polarize i§ik,
enantiyomerler, 202

Solvoliz, niikleofilik yer degijtirme tepkime-

leri, S N 1 tepkimesi, 250-251
Sondheimer, F., 631
Son ekler, IUPAC adlandirmasi, 141
Sonuclann tahmini, 104-105
Soya fasulyesi, vitaminler, 529-530
sp- orbitalleri, kuantum mekanigi, 36
Spektroskopi. Bkz. aynca, Yiiksek perfor-
mansh sivi kromotografisi, infrared
spektroskopisi; Kutle spektrometre-
si, Niikleer manyetik rezonans
spektroskopisi, Ultraviyole-goruniir
bolge spektroskopisi
alkoller, 543
tammi, 366-367
Spin e§le§mesiz, proton NMR spektumlan,

hiz iglemleri, 393
Spin-spin e§lesmesi, sinyal yanlmasi, NMR,

381-390
i/j-orbitalleri, kuantum mekanigi, 37
Stereoizomerler

cis-trans izomeri, 32
halkah bilesikler, 217-219
tammi, 185
Stereokimya, 184-228

alken katilma tepkimeleri, halojen
katilmasi, 335-339
alken ve alkin aynlma tepkimeleri, E2
tepkimesi, 291-293
Stereomerkezler

kirallik, 189, 190, 191
enantiyomerler, 196
coklu, stereokimya, 211-215. Bkz. aynca

Stereokimya
formokoloji, 192-193
silikon, germanyum, azot bilegikleri ve
sulfoksitler, 224
Stereoozgii tepkime:

alkene katilma tepkimesi, halojen
katilmasi, 337-338
enzimler, 1212
Stereosecimli tepkime:

alfa-amino asit sentezi, 1188-1189
karbonil grubu, 537-538
sentetik stratejiler, 353
Streptomisin, karbonhidratlar, 1132, 1133
Sterik engel, niikleofilik yer degistirme tep-
kimeleri, 253
Sterik etkenler, alkol sentezi, hidroborasyon,

489
Sterik etki, niikleofilik yer degi§tirme tepki-
meleri, 253
Steroitler:

adrenokortikal hormonlar, 1 1 6 1 - 1 1 62
biyosentezi, 937-940
kolesterol, 1157-1159
tepkimeleri, 1162, 1164-1165
seks hormonlan, 1159-1161
yapi ve adlandirma, 1156-1157, 1163
Stork enamin tepkimeleri, beta-dikarbonil bi-

le§ikleri, 904-908
Strecker sentezi, alfa amino asit sentezi,
1187-1189

Dizin 1-25

Streptokokal enfeksiyon, sulfa ilaclan (sulfa-
nilamitler), 977

Striknin, alkaloitler, 1012-1013

Stryer, L., 598

Su 9ikarma:
alkollerden

alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
29-299. fife., ayrwa, Alken ve alkin
aynlma tepkimeleri
eter sentezleri, 503-504
amitlerden, nitriller, 841-842
enolat anyonlan, aldehitler ve ketonlar
aldol tepkimeleri, 777

Substrat yapisi, niikleofilik yer degisrirme
tepkimeleri, 251-254

Sukraloz, yapay tatlandincilar, 1 1 22

Suksinimit, N-bromosiiksinimit, allilik brom-
lama ile, 575-577

Sulfa ilaclan, 977-980

temel besinler ve tarihsel baki§,
977-978
sentezi, 980

Siilfapiridin, 978

Siilfolama:

benzen, 668-669
benzen halkasi, tepkimeler fenoller,
1028

Siilfonamitler, sulfanil kloriirler, amin tepki-
mesi ile, 975-977

Sulu hidroklorik asit, ter-Biiti\ alkol ve, 119-
120

Susuz cozeltiler 120, 122-123 bazlar olarak
organik bile§ikler, 117-129

Susuz coziiciiler, asitler, ve bazlar, 120, 122-
123

siibstitiie olanlannin sentezi, malonik ester
sentezleri, 892-895

Siibstitiie sikloheksanlar, aksiyal ve ekvator-
yal hidrojen atomlan, 160-163

Substitiient etkisi, aromatik bilegikler (tepki-
meler), 677-692. Bkz. ayrwa aroma-
tik bile§ikler (tepkimeler)

Suksinoilsiilfatiyazol, 978

Siilfiirik asit, alken katilmasi, 330-331

Sulfoksifler, stereokimya, 224

Siilfonatlar, alkol degisimi, 495, 498

Sulfonil kloriirler, amin tepkimeleri ile, 975-
977

Superoksit dismutaz, farmokoloji, 21 1

Siiperoksit, molekuler oksijen, radikal tepki-
meler, 461

§ekerler, 1128-1130. Bkz. aynca Karbohid-

ratlar

amino §ekerler, 1129-1130
biyolojik onemi, 1128-1129
kirallik, 192
glikozilaminler, 1129

Tac eterler, niikleofilik yer degi§tirme tepki-
meleri, 519-522
Tahmin:

baz kuvvetleri, 103-104
sonuclan, asitler ve bazlar, 104-105
Talidomit, 192-193
Tamalia. D. A., 874
Taramali (CW) NMR spektrometreleri, tani-

mi, 370
Ta§iyici antibiyotikler, ta9 eterler, 522
Ta§iyici iyonofer, antibiyotikler, monesin,

476-477 (+)-Karvon, 205
Ta§iyici RNA tammi, 1244-1245
Tatlandincilar, yapay, 1122-1123
Tautomerle§me

aldehitler ve ketonlar aldol tepkime-
leri, 769-770
monosakkaritler, 1102-1103
Tay-Sachs hastahgi, sinir yalitimi, lipitler,

1143
Tek cengelli ok, radikal tepkimeleri, 43 1
Tekrakloroeten, molekiiller, 57
Tekrarlanma araligi, proteinler, ikincil yapi,

1206
Temel amino asitler, tammi, 1181, 1 183
Temel besinler, sulfa ilaclan, 978-979
Temel hal

karbon atomu, 24
molekiiler orbital, 23
Tepe a§agi tepkime, niikleofilik yer degi§tir-

me tepkimeleri, S N 2 tepkimesi, 237
Tepe yukan tepkime

niikleofilik yer degi§tirme tepkime-
si, 253
S N 2 tepkimesi, enerji yogunlugu, 238-

239
Tepkime gosterili§i, egri oklar, 99-100
Tepkime lsilari, homolitik bag ayrigma ener-

jileri, 433-435
Tepkime mekanizmalan, 91-93
Tepkimeler , 94-98

Br0nsted-Lowry tammi, 94-95
Lewis tammi, 95-96
zit yuklerin cekimi, 96-97
7"er-buti1 alkol, sulu hidroklorik asit, 119-

120
7>r-biitil bromiir, IUPAC adlandirmasi, 141
rer-biitil eterler, alkollerin alkillenmesi ile

sentezi, gruplan koruma, 506
Ter-biitil klorur, hidroksit iyonu ile tepkime

S N 1 tepkimesi, 243-244
7>r-biitil, dallanmis, alkil gruplan, IUPAC

adlandirmasi, 139
Ter-biitilsikloheksan, aksiyal ve ekvatoryal

hidrojen atomlan, 163
Termal kraking, petrol safla§tirma, 131-132
Termodinamik kontrol, doymamis, konjuge

sistemler, konjuge dienlere elektro-

filikatak, 601-603

Termofilik bakteri, enantiyoseficilik, karbo-

nil grubu, 537-538
Terpenler ve terpenoitler, 1 152-1 155
Ters doniisfer, proteinler, ikincil yapi, 1207
Ters genetikler, oligonukleotitler, 1253
Testosteron, steroitler, 1160
Tetrakloromertensen, deniz halojen atomlan,

321-322
Tetraklorametan (karbon tetrakloriir), hazir-
lanmasi, 231
diizgiin dortyiizlii sekil
acisal §ekil, 38
kirallik
kiral molekiiller, diizgiin dortyiizlii §ekil

sahip olmayan, 224
metan, 37

kuantum mekanigi, 36
yapi teorisi, 6
iicgen piramit, 38
Tetrametilsilan (TMS), kimyasal kayma,

NMR olciisii, 377-378
Tibbi uygulamalar:
aminler, 955-957
antibiyotikler

karbohidratlar, 1132-1133
monesin 476-477
penisilinler, 844
tac eterler, 522
antikor katalizli aldol tepkimeleri, 909
barbutiratlar, 908, 910

Diels-Alder tepkimesi, 572
dietil eter, 484
5-florourasil, 877-878, 902
heparin, 1130

kalp hastahgi, kolesterol, 940-941
kalikeamisin gama, ve DNA, 429-430,

799
kaliksarenler, 1014-1015
karbonhidratlar, 1088-1089
manyetik rezonans goruntiileme, 402
niikleotitler ve niikleositler, 1235
oligoniiklentitler, 1253
P53 tumor onleyici, 1199-1200
poliketit antikanser antibiyotik biyosen-

tezi, 1018-1019
polimeraz zincir tepkimesi (PCR), 1255
prostaglandinler, 1166-1167
radikal tepkimeler, 432
salisilik asit, 1101
sinir yalitimi, lipitler, 1 143
siilfa ilaclan (sulfenilamit), 977-980
Tiyamin, kimyasi, 850

Tripsin polipeptitler ve proteinler amino asit-
ler dizilisi, 1195-1196
Tiroid bezi, troksin biyosentezi, 661-662,

690-691
Tiyoasetaller.aldehitler ve ketonlar, niikleofi-
lik katilma tepkimeleri, 737-738
Tiyofen, heterosiklik aromatik bile§ikler,

642-643
Tiyol esterler, hazirlanmasi, 928-930

1-26 Dizin

Tiyoller, 923-927

biyokimya, 926-927
fiziksel ozellikler, 925
hazirlanmasi, 924-925
Tiyonil kloriir, alkollerle tepkimesi, alkil ha-

lojeniirler
Toksinler:

nerotoksinler, aminler, 942-943
organometlalik bilesjkler, 1075-1076
sakinlestiriciler, aminler, 956
sinir zehirleri, serin proteaz, 1222
talidomit, 192-193
zehirlenmeler, sodyum nitrit, 968
Taksol, Dies-Alder tepkimesi, 572, 605
Tollens reaktifi, monosakkaritler, yiikselt-

genme tepkimeleri, 1105-1106
Tollens testi (giimu§ aynasi testi), aldehit ve
ketonlara niikleofilik katilma tepki-
meleri, 752
Tosilatlar, alkol degisimi, 495-498
Trans-alkenler, sin katilma, alkinlerin hidro-

jenlenmesi, 311-312
Transaminleme, piridoksal fosfat (PLP), 715
Trans-dekalin, alkanlar, bisiklik ve polisik-

lik, 168-169
Transesterle§me, karboksilik asitler ve tiirev-

leri, 831
Transkripsiyon, haberci RNA sentezi, 1243
Transanular gerginligi, sikloalkan konfor-

masyonu, 160
7Vans-2-biiten, brom katilmasi, 338
Tria9ilgliseroller, 1144-1152. Bkz. ayrica
yag asitleri: Lipitler
biyolojik fonksiyonu, 1147
hidrojenlenmesi, 1146-1147
sabunla§masi, 1148-1151
tammi, 1144-1146
Triklorometan (kloroform)
molekiiller, 58
hazirlanmasi, 23 1
Trioz fosfat izomeraz, aldehitlerin ve keton-

larin aldol tepkimesi, 766-767
Tripeptitler, polipeptitler ve proteinler, 1 190
Triptofan, biyokimya, 643-644
Trisakkaritler, siniflandinlmasi, 1090
Tritil aynlmasi, oligoniikleotitler, 1253
Trityum etiketli bile§ikler, doteryum etiketli
bile§ikler, asitler ve bazlar, 123, 124
Troksin biyosentezi, 661-662, 690-691
Tiiretme adlandirma, IUPAC adlandirmasi,
141, 142

Ubikinon, tepkimeler, 1031-1032
Uc alkinler,

asetilenik hidrojen atomlari yerine
gecme, alken ve alkin aynlma tepki-
meleri, 306-307
asitligi, alken ve alkin aynlma tepkime-
leri, 305-306
alkillenmesi, alkan ve sikloalkan sentezi,

172-173
Uc hidrojen atomu, alkil gruplan, IUPAC

adlandirmasi, 135-136, 138
Uc kahnti analizi, polipeptitler ve proteinler,

1193-1195
Ultraviyole i§imasi:

niikleer manyetik rezonans spektros-
kopisi, 367-370
giine§ koruma, 650
Ultraviyole-goriiniir bolge spektroskopisi
aldehit ve ketonlar, 755
aromatik bile§ikler, 649
doymamis, konjuge sistemler, 591-600
analitik kullanma, 599-600
goriinii§, 596-598
maksimum absorpsiyon, 593-595,
599

spektrofotometre, 591-593
Uluslararasi Teorik ve Uygulamah Kimya
Birligi. Bkz. IUPAC adlandirmasi
Umpolung, polarlanmamn tersine donmesi
1,3-ditiyanlar, alkilleme, 6-dikarbo-
nil bilejikleri, 899
Uyarilmis. hal:

karbon atomu, 25
molekiiler orbitaller, 23
Uyumlu cevrilmeler, Claisen cevrilmesi, fe-

noller, 1029, 1030
Uc boyutlu yapi formulleri, 44-45
Ufgen diizlem yapi:
bor trifloriir, 38-39
karbokatyonlar, S N 1 tepkimesi, 247
kuantum mekanigi, 36
Ufgen pramit

aminler, 945-947
amonyak, 38
Uclii, e§lesme sabiti. NMR 384
Uciincul alkoller, 61-62

alken ve alkin aynlma tepkimeleri,
dehidrasyon, 295-296
Grignard reaktifleri, 549
Uciincul aminler

alkillenmesi, niikleofilik yer degi§tirme

tepkimeleri, 50
hazirlanmasi, 960-961
nitroz asit ile tepkimeleri, 968-969
Uciincul halojentirler, niikleofilik yer degis.-
tirme ve aynlma tepkimeleri S N 1
tepkimesine karsm El tepkimesi,
269-271
Uctinciil karbon atomu, alkil halojeniirler, 60
Uciincul yapi, proteinler, 1211
Uranik asitler, biyolojik Snemi, 1128
Uretanlar (karbamitler), karbonik asit tiirev-
leri, 846-848

V

van der Waals kuvvetleri:

karbon bile§ikleri, 73-74
konformasyon analizi, 152-153
yag asitleri, 1146

siibstitiie sikloheksan, aksiyal ve ekva-
toryal hidrojen atomlari, 162
van't Hoff. J. H., 6, 37, 151, 190, 193, 194,

223
Vigneaud, Vincent du, 1198
Vinil grubu, halojen atom, 230
Vinilik alkoller, keton sentezi, alkinler, 723
Vinilik anyon, alken ve alkin aynlma tepki-
meleri, alkinlerin hidrojenlenmesi,
312
Vinilik halojentirler:

halojen atomu, 230
etkin olmamasi, 264
Vinilik radikal, alken ve alkin aynlma tepki-
meleri, alkinlerin hidrojenlenmesi,
312
Vitalizm, tarihsel baki§, 3-4
Vitamin A

Claisen-Schmidt tepkimeleri, 784
doymami§ konjuge sistemler, spektros-
kopi, 597
Vitamin B, (tiyamin), kimyasi, 850
Vitamin B 12 :

Dies-Alder tepkimesi, 572
ge5i§ metalli organometalik bilegikler,
1086-1087
Vitamin B 6 , Pridoksal fosfat (PLP), 714-715
Vitamin C, Laktonlar, 835
Vitamin K,, 1031
Vitaminler:

aminler, 956
antioksidantlar, radikalik tepkimeler,

463
koenzim NADH, 529-530
yag yerini alanlar, 1 148
organik, 4
tiyamin, 850
Vasopressin, polipeptit ve protein, birincil
yapi, 1196-1198

W

Wald, George, 596

Watson. J. D.. 1237, 1238, 1243

Webster. F. X., 420

Wheland. G. W., 115

Whitesides. G. M., 556

Whitmore. F., 295

Wieland, Heinrich, 1157-1158

Wilkins. Maurice, 1237

Williamson sentezleri:
eter sentezi, 504-506
fenoller, 1026

Willstater, Richard, 625

Windaus. Adolf, 1157-1158

Witting tepkimesi, yiliirler, aldehitler ve ke-
tonlar niikleofilik katilma tepkimele-
ri, 745-749

Wolff-Kishner indirgenmesi:

hidrazonlar, aldehitler ve ketonlar, niik-
leofillik katilma tepkimeleri, 739-
741

Dizin 1-27

tiyoasetaller, aldehitler ve ketonlar nuk-
leofillik katilma tepkimeleri, 737
Woods. D. D., 978
Woodward. R. B., 572, 1057, 1086
Woodward-Hoffman kurali, elektrosiklik

tepkimeler, 1057-1058, 1063
Warren, J. C, 484
Su

asitler ve bazlar, cozucu etkileri, 1 17
96zunurliik kilavuzu, karbon bile§ikleri,

76
degerlik kabugu elektron 9ifti itme

(VSEPR) teorisi, 38
hidroliz, kiral molekiillerin sentezi, 209-

210
katilma, alkenlere, asit katalizli hidras-
yon, 331-333
Wohler. Fisedrich, 3-4, 53, 178

X-i§imasi kristalografisi:

deoksiriboniikleik asit (DNA), 1237
proteinler, ikincil yapi, 1206
sikloalkan konformasyonlan, 1 60

Yag asitleri, 1 144-1152. Bkz. ayrica Lipitler;
Triacilgliseroller

biyosentezleri, 930-934

hidrojenlenmesi, gida sanayii, 308

Mere zari akijkanhgi, 281-282

tanimi, 1144-1146

tepkimeleri, 1151-1152

yaygin §ekilleri, 1 145
Yaglar, tanimi, 1144
Yan zincir tepkimeleri:

halojenleme, aromatik bile§iklerin tepki-
meleri, 692-696

yukseltgenme, aromatik bile§iklerin tep-
kimeleri, 697-698
Yanma isilan

alken ve alkin aynlma tepkimeleri, 285-
286

sikloalkanler, 153-155
Yapay tatlandinclar, 1122-1123
Yapi formulleri, 40-45

bag-cizgi formulleri, 43-44

fizgi formulleri

halkah molekiiller, 43

nokta yapisi, 40-41

siki§ik, 42

U9 boyutlu, 44-45
Yapi izomerleri

alkanlar, 133-134

tanimi, 6, 185
Yapi teorisi, 4-8

a9iklamasi, 4-5

diizgiin dortyuzlii §ekil, 6

izomerler, 5-6

Lewis yapilan, yazilmasi, 910-911
Yapi ve asitlik, 106-109
induktif etkiler, 109
melezle§me etkileri, 108-109
Yan-asetaller:

aldehitler ve ketonlar, niikleofilik katil-
ma tepkimeleri, 730-733
karbohidratlar, 1090
Yan-ketaller, aldehitler ve ketonlar,nukleofi-

lik katilma tepkimeleri, 73 1
Yan§an inhibitorler, enzimler, 1213
Ya§lanma siireci, radikal tepkimeleri, 432
Yeglenmeyen entropi degisjmi, 90ziinurluk,

71
Yer degi§tirme tepkimeleri: Bkz. ayrica,

Niikleofilik yer degistirme tepkime-
leri; S N Ar tepkimesi S N 2 tepkimesi,
S N 1 tepkimesi
asitler ve bazlar, 9 1
elektrofilik, heterosiklik aminler, 998-

1002
niikleofilik, 231-232
Yer se9imli tepkimeler:

alkin katilma tepkimeleri, hidrojen
halojenilrler, 349
lityum enolat, aldehitler ve ketonlar al-

dol tepkimeleri, 788-789
Markovnikov kurali, 329
Yer se9imlilik, bromonyum iyonlan, 340-

341
Yerine ge9me adlandirmasi, eterler, 479-480
Yiliirler, aldehitler ve ketonlar niikleofillik

katilma tepkimeleri, 745-749
Yogunluk, alkanlar, fiziksel ozellikler, 149
Yonlendirilmis, aldol tepkimeleri, lityum

enolatlar, 789-791
Yonlendirme teorisi, aromatik bile§ik tepki-
meleri, 682-683
Yiiksek ayirma gtiglii kiitle spektrometri,

412-413
Yiiksek performans sivi kromatografisi
(HPLC):

konfuge doymamis, sistemler, 599
enantiyomerler, 954
enantiyomer ayrilmasi, 223-224
Yiiksek sicaklik, allilik klorlama, konjuge

doymamis, sistemler, 573-575
Yiiksek alan; karbon- 13-NMR spektroskopi-

si, 394
Yukseltgemeli yanlma

alkenlerin alken katilma tepkimeleri,
346-348
alkinlerin alkin katilma tepkimeleri, 350
Yukseltgenme:

aldehitler ve ketonlar, niikleofilik
katilma tepkimeleri, 750-752
aminler, 966
benzen halkasi aromatik bilejiklerin tep-

kimeleri, 698
karboksilli asitlerin sentezi, 820-821
hidrokinon, kinonlar, 1030-1032
monosakkaritler, 1104-1110
oligoniikleotitler, 1253
birincil alkoller, aldehit sentezleri, 719
yan zincir tepkimeleri, aromatik bile§ik-

lerin tepkimeleri, 697-698
Yukseltgenme-hidroborasyon, alkol sentezle-
ri, 490-493
Yukseltgenme-indirgenme tepkimeleri, 531,

532-543
alkollerin yukseltgenmesi, 538-544

birincil ve ikinci alkoller ifin kim-

yasal testier, 542-543

birincil alkollerden aldehitler, 538-

539

kromat yukseltgenme tepkimeleri,

540-542

birincil alkollerden karboksilli asit-
ler, 539

ikincil alkollerden ketonlar, 539-540

alkoller i9in spektroskopik kamtlar,

543

ozet, 559-560

karbonil bile§ikleri, indirgenmele-

riyle alkoller, 533-535
karbonil grubu, 591
tanimi, 532-533
niikleofilik aynlma tepkimeleri, dehidro-

halojenleme, 266
Yuksiiz polar tarafli zincirler, proteinler,

ikincil yapi, 1210

Zaitsev kurali:

alkil halojenurlerin dehidrohalojenlen-
mesi, 288-290

aminler, amonyum bilejiklerini i9eren
ayrilmalar, 982

karbokatyon kararlihgi ve molekiiler
9evrilmeler, ikincil alkoller, 300

ikiz iyonlar, amino asitler, 1183-1185

istisnalar, 290-291
Zaitsev. A. N„ 290
Zatiirre, siilfopiridin, 978
2-Feniletilaminler, aminler, 955-956
Zit yiiklerin fekimi, asitler ve bazlar, 96-97
Zincir geli§me polimeri, 469-475

ornekleri, 469-473

radikal tepkimleri, 458-460

stereokimyasi, 473-475
Zincir konformasyonu, sikloheksan, 158-

159, 160-161, 166
Zincir-buyukme polimerleri, 469-475

ornekleri, 469-473

radikal tepkimeleri, 458-460

stereokimyasi, 473-475

Bu durum, sentezin onemini ve organik
kimyanm kullanimim a^ik^a gostermektedir.
Bu ornek, kitapta kullanilan, ogrencilerin
ilgisini ^ekecek ve organik kimya $ah§-
malanna katilmalanni saglayacak bir 90k
ornekten yalnizca biridir.

&1*

ATiiR YAYINCILIK, DAGITIM,
LAMA, SAWAYi VE TiCARET LTD. ?Ti.
XL CADOESi, HO: 133 KAT 1-2 TR-B0Q71
GUI, iSTANBUL, TURKiYE

T 0(212) Z92 412Q (PBX)

F 11(212)245 5987

E lileratur@llleraiurkitabevi.cijin.il

W literaturkitabevi.com.tr

Prof. Dr. Hiiseym Anil

Prof. Dr. Orhan Bilgi;

Prof. Dr. Sevim Bilgi?

Prof. Dr. Necdet Co§kun

Prof. Dr. Ismail Gumruk^iioglu

Prof. Dr. ibrahim Karatas.

Prof. Dr. Gurol Okay

Prof. Dr. Atilla Oktemer

Prof. Dr. RefikOzkan

Prof. Dr. Hasan Se$en

Prof. Dr. Mustafa Toprak

Prof. Dr. Tahsin Uyar

Prof. Dr. Nurettin Yayli

Prof* Dr. Mustafa Yilmaz

Prof. Dr. Yilmaz Yildinr

Prof. Dr. Ayse Yusufoglu

> ,'s

Grah^mS
Crak

£1

ill

vrt»

BhkCv

<&£

'5 1^- ' f"

n "v:v

■M U

SSL?

^1 ft 1 1

\M

\X\\

P\x&*^H^J^v j iMiW^^^i

yC'^7

k^Stfr

■^;;>"'/^

ORGANiK BiLE§iKLERiN
ONEMLi AiLELERl

Aile

Alkaii Aiken Alkin Aromatik Haloalkan Alkol Eter

Fonksiyonel
Grup

C — H
ve

c— C

baglan

\ /

C=C
/ \

— c=c—

Aromatik
Halka

1 ..

— C— X:

— C— OH

-

— c— 0— c—

Genel
Formiil

RH

RCH=CH,

RCH=CHR

R,C=CHR

R,C=CR :

RC=CH

RC = CR'

ArH

RX

ROH

ROR'

Ozel
Ornek

CH3CH3

H,C=CH,

HC=CH

CH 3 CH 2 C1

CH 3 CH 2 OH

CH.OCH,

ILPAC
Adi

Etan

Elen

Etin

Benzen

Kloro-

etan

Etanol

Mctoksi-
metan

Yaygin
Adi

Etan

Etilen

Asetilen

Benzen

Etil
kloriir

Etil
alkol

Dimetil
eter

— C— N-

Aldehit

•O"

~H

Keton

O'

Karboksilik
Asit

'0"

II

— c

c—

OH

'O"

II

o-

o

/ C ^

N-

C^N:

RNH,
R,NH
R^N

II
RCH veya

RCHO

RCR' veya
RCOR'

O

RCOH veya
RCOOH veya
RCCKH

O

II
RCOR' veya

RCOOR' veya

RCO,R'

O

II
RCNH-,
O

RCNHR'
O

II
RCNR'R"

RCN

CH,NH :

O

CH,CH

(CH,CHO)

O

CH 3 CCH 3
(CH,COCH 3 )

O

CH-COH
(OijCOJH)

O

CH,COCH,
(CH 3 CO,CH,)

O

CH,CNH,
(CH 3 CONH 2 )

CH,C=N

Metan-
amin

Etanal

Propanon

Etanoik
Asit

Metil
etanoat

Etanamit

Etannilrii

Metil-
amin

Asetal-
dehit

Aseton

Asetik
Asit

Metil

asetat

Asetamit

Asetonitril

o o o

<JTi

o
■

o

ON
1

c-

r~

■ — i

oo

1

1

i
5-.

1

o

1

1
O

1
o

■x.

o

>>

<u

PS oS 1

x ffi X!

>

:3

u u u

s

a; OS oil

'o 1

ctf

3 3 3

< < 5

3

o o o

- PI n-;

<C

o
-u-

S

£3

o

J3

o

=u

o

"3

■ft

1

p

J p

5 -

o

k <■

r. »

•r, ►

4 f

■ r-

- 8

5 g

■* ^

«^ -a

* 1

* |

* 1

| 1

1

S|

» El

■* B^-M

•3 p— V

* la

■ ■■■

'j B J

"■ B^^H

* ■*■

" H

" »■•

I IJ

■ Lai

O "* F- o

tJ- sD

u u

OS OS

IS

< <

u

I

p?"

W ;■

, OS

3 3'

\Ti 00 sC rn C-- O VD

SO

o

r-

liqj,

r- o

<N CI r*"i f*"i rn rf <N

rj c ij -i r, m -

ON

1

IT-,

3

i

on m \p —

J. 1 1 J
o <n i/-i o

M r^ m fi ni rn c-i

o\

-*

i/i

so rJ o ~*

t" —

u
„x

U w
:— . *

< 5
3 o

CG

X

2£

OS

o

g ^ J3.^ds

m <

-*

OS,

x

'S

< < W <

=o

OS

©

ac
u

II
u

OS

3 ^

■OS

U

III
U
oj

s
o

OS

O i

d

g
>

p

3
<

O

3

a, <

E

Organik Baki§ CD'si

/j ® r 8 an >k kimyadaki temel kavramlan canlandirabilmeleri ve anlamalari amaciyla ogren-

m/ cilere, bu kitapla birlikte yardima bir CD verilfnipir.

1. KAVRAMA UNITELERi Organik Bahs CD'si, bilgisayar grafikleriyle ve canlandirmalarla
ifitse) ve gorsel olarak, organik kimyadaki temel anahtar konulann anla§ilmasmda yardimci olmak
amaciyla verilmistir. Bazilan canlandinlm^ 50 adel 3D "Kavram Unites!" asagidakilerin aiilatilmasi-
na yardimci olabilir:

• maddenin tanecik (mikroskopik) gbrimusii,

• karmasik iic boyutlu yapi ve iligkileri,

• dinamik islemler.

Asagidaki konulara ozel olarak agirlik verilmistir:

• atomik ve molekiiler orbitaller ve kimyasal baglanma,

• stereokimya (3 boyutlu yapi) ve konformasyon (molekiil sekilleri),

• molektiller arasi kuvvetler ve fiziksel ozellikler,

• organik tepkimeler ve tepkime mekanizmalari,

• karmas.ik biyokimyasal molekiiler yapilar.

2. CANLANDIRMALI GRAFiKLER Organik Bah^ CD'si, 60'tan fazla canlandirilmis sunus ve
diger ozel ders grafikieri ve yapilarla birlikte ilgi cekici bir cok molekiiliin 3 boyutlu filmlerini de ice-
rir (ornegin doymus bir yag molekiilil ya da bir tag eterle komplekslesme).

Organik Kimya, 7, Baskida, molekiillerin renkli grafikieri 3 boyutlu sekilde verilmistir ve bu
grafikler, Cray Fryhte tarafmdan hazirlanan Spartan® kuantum mekanigi besaplamalari yazilimi esas
ahnarak hazirlanmistir. Molekiiler orbitaller, yiizeylerdeki elektron yogunlugu ve elektrostatik potan-
siyel degisimlerinin dogm olarak yeni grafik gosterimlerle sunulmasi bu baskiya 90k yiiksek seviye-
de bilimsel yenilik getirmi§tir.

3. 3 BOYUTLU MODELLER 400'den fazla 3 boyutlu molektil modeli Organik Bah§ CD'sin-
de mevcuttur. Bunlar metinde bahsedildikleri yerlere ili§ki]endirilmigtir. Bunlar, 50k bilinen Rasmol®
bilimsel gbrsellestirici yazilimlan kullanarak (yazar Roger Sayle'in izniyle) ogrenci arastirmalan icin
otomatik olarak acilmaktadir.

Yazilim ve ozel model dosyalan, ge§itli modellerle ilgili (zincir yapisi, tup, top-cubuk, uzay dol-
durma modelleri) ozel renk §emalan, ogrencilere molekiilieri ayirt edebilme ve biyomolekiiller arasin-
da secirn yapabilme (omurga, sarmal yapi, §erit) imkamni saglar.

4. BlRBlRiYLE BAGLANTILI ALIf TIRMALAR 3 Boyutlu modeller cesitli §ekillerde islene-
bilir. Birbiriyle baglantih 20 alistirma kullarularak, molekul yapilan, stereokimya ve konformasyon
esaslan iizerinde ogrencilere yapiyla ilgili dersler verilebilir. (Bu tiirde daha fazla alistirma yapmak
isteyen ogrenciler, CD'de ayn bir yerde "Ahstirmalar" olarak verilen bir bolumden 3 boyutlu Model
Alistirma Kilavuzuna ulasabilirler.)

5. ALI§TIRMA/TEKRAR Tekrar icin yeni kaynaklar (internettten ulasilabilir). birbiriyle baglan-
tth cahsmalar igin Gerekli Yardimlar ve Dersler de Have edilmistir. Bu kisim, ogrencilere, bu derste
ba§anh olabilmeleri icin kendilerine gerekli olan becerileri denemede yardimci olmasi amaciyla dii-
zenlenmistir, Bu kisim, bgrencilerin, kimyasal donusumler igin yapilari ve reaktifleri canlandirabilme-
leri ve yazabilmeleri, tepkimelerdeki temel kahplari uygulayarak ana uriinleri tahmin edebilmeteri veya
gerekli baslangic maddelerini ve organik tepkimelerin mekanizmalanni bulabilmeleri igin dtizenlen-
mi§tir.

6. IR OGRETiCiSI Organik Bahs CZJ'sinde onemli bir IR ogretici yazilimi da yer almaktadir.
Bu yazilim. Organik Kimya 7. Baskidaki spektroskopik kavramlan degerlendirmedeki geli§meleri des-
teklemede yardimci olur, IR ogreticisi, infrared spektroskopisiyle ilgili teorik cantandirmalar sunar ve
ogrencilere fR spektroskopisi ile ilgili ali§tirmalari yapmalanni saglar, aynca bazi bilesiklerin IR spekt-
rumlanni verir. Gosterimli spektrum. birpik iizerinde sabitleme yapildigmda (hareket donduruldugun-
da) titresim hareketini, titresim diizenlenmesini ve canlandinlmasiru beraberce gosterir. Ogrenciler de
kolayca karsilastirmalar yapabilir ve bir infrared spekturumunu hizli bir sekilde analiz edebilme yete-
nigi kazamrlar.

ORGANiK
KlMYA

I 7 . B a sim d an Q eviri

T. W. Graham Solomons

University of South Florida

Craig B. Fryhle

Pacific Lutheran University

T "

mi

ORGANIK
KIMYA

7. Basimdan £ e v iri

T. W. Graham Solomons

University of South Florida

Craig B. Fryhle

Pacific Lutheran University

£eviri Editorleri:

Gtirol Okay Hacettepe Universitesi

Yilmaz Yildinr Gazi universitesi

(^eviri Kurulu:

Ahmet Akar, Prof. Dr.
Hiiseyin Anil, Prof. Dr.
Orhan Bilgic, Prof. Dr.
Sevim Bilgig, Prof. Dr.
Necdet Coskua. Prof. Dr.
Ismail Giimiukcuoglu, Prof. Dr.
Ibrahim Karata§, Prof. Dr.
Giirol Okay, Prof. Dr.
Atilla Oktemer, Prof. Dr.
Refik Ozkan, Prof. Dr.
Hasan Segen, Prof. Dr.
Mustafa Toprak, Prof. Dr.
Tahsin Uyar, Prof. Dr.
Nurettin Yayh, Prof. Dr.
Mustafa Yilmaz, Prof. Dr.
Yilmaz Yildinr, Prof. Dr.
Ay§e Yusufoglu, Prof. Dr.

m

islanbui Teknik Universitesi

Ege Universitesi, Izmir
Osmangazi Universitesi, Eskisehir
Osmangazi Universitesi, Eskisehir
Uludag Universitesi, Bursa
19 Mayis Universitesi, Samsun
Selfuk Universitesi, Konya
Hacettepe Universitesi, Ankara
Ankara Universitesi
Cumhuriyet Universitesi, Sivas
Atatiirk Universitesi, Erzurum
Dokuz Eyliil Universitesi, Izmir
Gazi Universitesi, Ankara
Karadeniz Teknik Universitesi, Trabzon
Selcuk Universitesi, Konya
Gazi Universitesi, Ankara
Istanbul Universitesi

Literatiir Yayinlan: 84

Organic Chemsty
Seventh Edition

T. W, Graham Solomons - Craig B. Fryhle

Organik Kimya
Yedinci Basimdan Ceviri

T. W. Graham Solomons - Craig B. Fryhle

Ceviri Editbrleri: Giirol Okay - Yilmaz Yildinr

Genel Yayin Ybiietmeni: Kenan Kocatiirk

Dizayn: Emel Atik - Hanife Dinler

Dizgi: Gurur Cetinkaya

Baski: Mart Mafbaacibk

ISBN: 975-8431-87-0

Copyright © 2000 John Willey & Sons, Inc. Ail rights reserved. Authorized translation from the

English language edition published by John Wiley & Sons, Inc.
No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any
form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, scanning or otherwise.

Copyright © 2002 Literatiir: Yayincilik

Bu kitabin Tiirkce yayin haklan Literatiir Yayincilik, Dagitim, Pazarlama, San. ve Tic. Ltd. §ti.'ne aittir.

Kitabin tamami veya bir bolumii hicbir bicimde cogaltilamaz, dagitilamaz,

yeniden elde edilmek iizere saklanamaz.

LITERATUR: YAYINCILIK, DAfilTIM,
PAZARLAMA, SANAYi VE TJCARET LTD. 5Ti.

istiklal Caddesi, No: 133 Kat: 1-2 Tr-B0071

Beyoglu, istanbul, Turkiye

T 0(212) 292 4120

F 0(212) 245 5987

E literatur@literaturkitabevi.com.tr

W literaturkitabevi.com.tr

VI

Onsoz

Her yeni baskida oldugu gibi sadece tek Mr atnaq vardir:

organik kimyamn konulanni

ogrencilere ve kitaba layik bir sekilde

uiitasilir bigimde ortaya koymak.

DUZENLEME

Organik kimyaya yaklasimimizda ana temamiz yapi
ve etkinlik arasindaki iliskiyi vurgulamaktir. Buiiii
basurmak icin; geleneksel yaklasim olan fonksiyonel
gruplannin ozelliklerini, tepkime mekanizmalartyla
birle§tirme yolunu esas olarak aldik. Bizim felsefe-
miz mekanizmalan vurgulamak ve mumkiin oldugu
kadar y ay gin ve sik olarak bunlan vermek, aynt za-
manda bircok bbliimtin esasi olarak fonksiyonel
gruplann birlestirici ozelliklerini kullanmaktir.
Plantamamizda ana tenia, ogrencilere organik kim-
yamn ne oldugunu ogretmektir. Mekanizma yaklasi-
mimiz ise olayin nasil gerceklestigini ogrencilere
gbstermektir. Fir sat oldukga bu olaylann canhlarda
ve cevremizdeki fiziksel olay tarda da oldugunu gbs-
termektir.

Ogrenciler igin en onemli olam, yapiyi-melezlesme ve
geometrisini, sterik onlemeyi, elektronegatifligi, polarli-
gi, formal yiik kavramini tam olarak anlamak, boylece
mekanizmalarm nasi] olacagini sezebilmek, yani fikir yii-
riitebiimektir. Boliim 1 ve Boliim 2'de bu bashklarla ba§-
layip onemli fonksiyonel gruplan ve bu yeni baskida IR
spektroskopisini veriyoruz. Aynca yeni olarak, ogrenci-
lerin yapilan anlamalanni kolaylas.tirmak amaciyla kitap
boyunca elektron yogunluk yiizey modelleri ve elektro-
statik potansiyel haritalan ekledik.

Mekanizma ile ilgili calismalanmiza Boliim 3'te asit-
baz kimyasiyla ba§layacagiz. Qiinkti asit-baz tepkimele-
ri temeldir. Konuyu Lewis asit-baz teorisiyle ele
aldigimizda organik kimyada tepkime mekanizmalanmn
temelinin asit baz tepkimeleri oldugu gdriilur. Aynca
asit-baz tepkimeleri oldukca basittir ve ogrenciler de bu
tepkimelere oldukga aliskindir. Asit-baz tepkimeleri der-
sin basmda ogrencinin bilmek ihtiyaci duydugu birkag
onemli konunun girisme de uygundur: (1) tepkimeyi gos-
termede kullamlan egri oklar, (2) serbest enerjiyle denge
sabiti arasindaki iligki, (3) entalpi ve entropi degisjmle-
rinin denge kontrollii tepkimeleri nasil etkiledigi ve (4)
induktif, rezonans ve goziicii etkilerinin onemi. Boliim
3'te, "Tepkime icin Bir Mekanizma" adh kutulardan il-
kini vererek ogrenciye organik kimyamn nasil istedigini
gostermeye baslayacagiz. Kitap boyunca bu kutular dik-
kat cekici kisimlardir ve onemli tepkime mekanizmalan-
mn aynntilanna burada yer verilmi§tir.

Kitap boyunca organik kimyamn ne oldugunu goster-
mek icin gesitli firsatlar kullandik. Ogrencilerin; hayatta
ve diinyamizda, gevremizde cereyan eden olaylann orga-
nik kimyayi icerdigini anlamaya ba§lamasiyla, derse olan
ilgileri ve dersin cazibesi artacaktir. Gergek diinyamizda
cereyan eden gergek uygulamalan, boliimlerde giris, ki-
simlannda yer alan ". . . Kimyasi" kisimlan igerisinde ve-
rerek organik kimyamn hayatimizdaki yerini gerek
biyolojik kavramlarla gerekse gevremizdeki fiziksel olgu-
larla gostermeye gahshk.

VII

Vlll

Onsoz

YEDiNCi BASKIDA YENi ANAHTAR OZELLiKLER

Bu baskida bircok degi§iklik bulunmaktadir, bunlardan en onemlileri;

• Ogrencilerin ilgisini arttirmak icin boliim giri§lerinde verilen a^ilig sunu§lan

• Elektrostatik potansiyel haritalan ve elektron yogunluk yiizey modelleri-kuvvetli yeni
egitim

• Orbital melezle§mesi ve yapiya yeni bir baki§

• Ogrenme Grubu Problemleri, kavramlara aktif katilim ve gozlemle ogrenme icin firsatlar

• Organik sentez ve retrosentetik analize yeni bir baki|

• Gergek ya§adigiimz dunyada kimya ve biyolojiye "...Kimyasi" kutulanyla dikkat cekme

• Bazi D/el konulara ana gorii§ler

• Spektroskopiye erken giri§

• Ogrenmede dikkatimizi anahtar araclara ve ipuclanna ceken egitsel i§aretler

• Teknolojiye dayali CD ile ogrenim-Spartan ve .pdb (Protein Verileri Bankasil format-
larinda molekiil modeller!, tepkime canlandirmalan ve ogretme grafikleri

• Fakiilteye ve ogrencilere destek kin web sayfasi

Boliim A£ili§ Sunu§lan

Konuyu ilgin$ bulan ogrenciler ogrenmek icin motive olurlai. Bu fikir bu ki-
tabin ilk baskisindan itibaren ba§anh olmasirida onemli olmu§tur ve bu bas-
kida yeni bir sekilde daha onemli hale getirilmigtir: Her boliimiin ba§indaki
acihglarla, ogrencilere koniilarla gergek diinyadaki uygulamalar arasinda na-
sd bir iliski oldugunu gostermek amaclanmistir. Konularm biyokimyadaki, tiptaki ve
cevremizde onemiyle ilgili omekler verilmigtir. Ornegin Boliim 2, fonksiyonel grupla-
n icermektedir ve bazi fonksiyonel gruplann bir HIV proteaz inhibitorii olan Crixi-
van®'in etki mekanizmasiyla ilisjdsini gostermek icin bir makaleyle bastar. Boliim 3,
asit-baz kimyasi uzerinedir ve karbonik anhidraz enziminin, enzim mekanizmasmda
asit-baz tepkimelerinin nasil olu§arak, kanm asitligini duzenledigini aciklayan bir ya-
ziyla ba§lar. 4. Boliim kaslardaki aktin proteininde karbon-karbon birli bagi etrafmda-
ki donmelerle ilgili bir yaziyla ba§lar. Bu boliim konformasyon analizleri lizerine agirlik
verir. Diger bolumlerde de aym ttir ilgi cekici giri§ yazilan vardir.

Yapi ve Etkinlikle ilgili Temel Kurallan Gosteren
Elektrostatik Potansiyel Haritalan

Ogrencilerin organik kimyada uygulayabilecekleri onemli kavramlardan ikisi zit yiikle-
rin birbirini ?ektigi, yiik dagilimimn (delokalizasyon) ise kararlilik etkisi yarattigidn. Kim-
yacilar olarak, kimyasal tepkimelerin zit yiiklerin birbirini cekmesi sonucu meydana
geldigini biliriz. Tepkimelerin, tepkimelerde olu§an ara urtinlerin kararhhklarinin artma-
si veya azalmasina bagh olarak desteklendigini (yeglendigini) veya desteklenmedigini de
biliriz. Bu egitimi daha yararh hale getirmek amaciyla, molekiil veya iyondaki cegitli bol-
gelerdeki yiik dagilimini gostermek icin molekiiliin van der Waals yiizeyini renkli goste-
ren elektrostatik potansiyel haritalan kullandik.

Ornegin, organik kimyada cok onemli olan Br0nsted-Lowry ve Lewis asit-baz tepki-
melerini anlatmak icin, yiik dagilimmin asitin etkinligini ve konjuge bazin bagil kararli-
ligim nasil etkiledigini gostermek amaciyla, hesaplanmis, elektrostatik potansiyel haritalan
geli§tirilmi§tir (asitler ve bazlar iizerine). Bu yeni grafikler yiik ayrinum, toplanmasim ve

Onsoz

IX

dagiluuim gostermede 50k yardunci olur. Bu boliimdeki diger ornekler, uc alkinlerin asit-
liginin ve etoksit anyonunkine karsi asetat anyonundaki yiik dagthmlari ile bor trifloriir
ile amonyagm Lewis asit— baz tepkimesindeki yiik dagihmlarmin gosterimleridir.

Asimetrik bromonyum iyonunun ve protonlanmis asimetrik epoksitlerin bagil yiik da-
gdimlarini gostermek, elektrofilik aromatik yer degi§tirmede arenyum iyonu ara iirimle-
rinin bagil kararliliklarmi kargilagiirmak, karbonil grubunun elektrofilik yapisini
gostermek, niikleofiller ve elektrofiller uzerindeki tamamlayici yiiklere dikkat cekmek
icin de elektrostatik potansiyel haritalan kuliandik. Aynca bolum kutulanmn ilkinde bir
reaktifin LUMO'suyla diger reaktifin HOMO'sunun tepkimelerde ne denli onemli oldu-
gunu gosterdik.

Bu kitapta. Spartan® yazdimi kullanarak kuantum mekanigi yontemiyle elektron yo-
gunluk yiizey modelleri ve elektrostatik potansiyel haritalan hazirladik. Molekiilleri kar-
sdastirmada, aym serideki aym yiike sahip molekiilleri ele alarak yapdan karsilastirmalarm
daha dogru ve anlamli oldugunu kanitlamak istedik. Yapilarda, sadece yiiksek enerjili
konformasyonlarin istendigi durumlar disinda en az enerjili olanlar alindi.

Bu kitapta kullandigimiz hesaplanmis yapilarin cogu ile ilgili veri dosyaiari CD'de
verilmistir ve bunlar. Spartan yazilimi kullamlarak tig boyutlu olarak islenebilir ve ince-
lenebtlir. Bir 50k molekul yapilan .pdb formatinda Rasmol veya Chime ile gozlemek
igin verilmisdr. CD ikonu, CD'de veri dosyasi olan bir yapiyi belirtir.

Orbital Melezlesmesi ve Organik Molekiillerin Yapilan

Bu baskida orbital melezlesmesinin turn yonlerini gostermek kan or-
ganik molekiiller sectik. Melezlesmeyi: sp* melezlesmesini gostermek
icin metanla ba§ladik. Hemen sp 2 melezie§mesi icin etene ve sonra-
sinda da sp melezlesmesi icin etine gectik. (Onceki baskida sp 1 ve sp
melezlesmelerini gostermek icin sirasiyla BF 3 ve BeH 2 'yi kullanmis-
tik.) Dogrudan dogruya organik molekiillere agirlik vermek iizere bu
degi§ikligi yaptik. Boylece orbital melezles,mesine iki boliimde yer vermek yerine sade-
ce bir bdliimle sinirlama imkanimiz oldu. Tartismalartmizin VSEPR teorisi kisminda or-
nek olarak halen BF, ve BeH, yer almaktadir. Ancak agirlik organik molekiiller
iizerindedir ve bu molekiillerin orbital melezlesmeleriyle sekilleri arasindaki iliski ve ge-
ometrilerinin anlastlmasina onem verilmektedir. Aynca. bag elektronlanmn yogunluk bol-
gelerini ve ornek olarak alman molekiillerin molekul §ekillerini (van der Waals yiizeyini)
gostermek igin, hesaplanmis elektron yogunlugu yiizeylerini kuliandik.

Fiziksel ve Bilgisayar Molekul Modelleri

Ogrenmede teknolojiyi en fazia oneren kisiler olmamiza karsin, ogrencilerin yapdan og-
renmesinde, elle kullandan molekul modelleri, bilgisayar molekul modelleri igin temel
tamamlayicidirlar. Gergekten yapiyla ilgili bazi durumlar en iyi §ekdde fiziksel molekul
modeller kullamlarak ogrenilir. Bu bakimdan £alisma KUavuzu'rwin ilgili bdliimlerine
elle kullandan 31 model Have ettik. Molekul modelleri seti kitaptan ayn bir ek fiyatla
satilmaktadrr. Liitfen Wiley temsilcisine, ayrintdar if in basvurunuz. Kitapta bazi yerler-
de kenarda yazili notlar kuliandik. Bu notlann veriLmesindeki ama<j, ogrencilere, bazi
noktalarda calismalanni kolaylastirmak icin elle kullandan molekul modelleri kullanma-
lanni tavsiye etmekti. Bunun icin dikkatlerini CD'deki bilgisayar molekul modellerine
cekmek iizere CD ikonlan kuliandik.

4. 4

§ekil 3.9 Asetat ve
etoksit anyonu.

Sckil 1.18
Etanin yapisi

Kavramlara Aktif Katilma OGRENME GRUBU

Ogrenmede, bgrencderin aktif ve beraber katilimini saglamak amaciyla her bir boliimiin PROBLEMLERl
sonunda ogrencilerin kiiciik "Ogrenme Gruplan" iginde ijozmeleri igin problemler dii-

Onsoz

Sekil 4.25
(asetileniir)
klorometan

Ktinur
anyonu ve

zenlenmigtir. Her bir problem, Ogrenme Grubu Problemi (OGP) denir, kavramlan bii-
tiinler ve ogrencilerin tarn bir coziime ula§malan icin o bolumdeki bilgileri toplamalan-
m gerektirir. Bu problemler sinifta veya smif di§inda, istege bagh olarak dort-alti ki§ilik
gruplarla ^ali^ilabilir. Ogrenme Grubu Problemleri, ogrencilere daha onceki bolumler-
den ogrendiklerini bir araya getirmeleri ve bu bilgileri daha once ogrendikleri fikirlerle
birle§tirmeleri icin yararh, sonuca ulas,tinci bir etkinliktir.

Ogrenci Liderligiyle Ogretme

Ogrenme Grubu Problemlerinin yapisi, izleyenlere de organik kimyayi ogretmek icin ya-
rarh olabilecek bir §ekilde duzenlenmi§tir. Problemlerin coziimleri her bir boltimden ?e-
gitli onemli kavramlan ortaya koyacagi icin, Ogrenme Grubu Problemlerinin sinifta
cah§ilmasi o giin sinifta ogrenme uyancisi gorevi yapabilir. Bu yolla ogrenciler ogret-
me yoluyla ogrenme icin kuvvetli bir deneyim kazanabilirler (biz ogretmenlerin ilk el-
den bildikleri miikemmel bir deneyim). Ogretmen, ogrenci sunumlanm sinifin bir ucundan
izleyebilir ve boylece turn istenen fikirlerin ortaya konup konmadigini ve acik9a tarti§i-
lip tarti§ilmadigini gorebilir. Ogrenme grubu sunus,larrni iceren sinif diizenlemeleri icin
aynntili bneriler, bu kitabi kullanan egiticilere bilgilerle beraber sunulmaktadir.

Rentrosentetik Analizlere ve Organik
Sentezlere Giri§ i^in Yeni Bir Diizenleme

Organik sentez ve retrosentetik analize (Bdliim 4) gi-
ns, i9in bir ara? olarak, bu baskida alkiniir iyonlan-
mn alkillenmesi Corey-House, Postner-Whitesides
(lityum dialkilkuprat) serisiyle yer degi§tirmi§tir. Bu
degi§tirmenin onemli getirilerinden biri bu a§amada,
ogrenci, ogrenmi? oldugu bilgileri sezgi yoluyla birle§tirerek verilen sentezde kullanilan
tepkimeleri hemen anlayabilir. (AJkil halojenurlerin lityum dialkilkuprat reaktifiyle on-
ceki baskida verilen kenetlenmesi i?in bunu soylemek mumkiin degildir.) Kitabin ilk bo-
lumlerinde verilen kavramlar bu yeni organik sentez sunumunda daha da
kuvvetlendirilmis.tir. Ornegin ogrenciler, alkinlerden alkiniir anyonu elde ederlerken
Br0nsted-Lowry asit-baz kimyasini ve alkiniir iyonunun alkil halojeniirlerle etkilesrne-
sinde de Lewis asit-baz kavramlarim kullacaklardir. Aynca burada, bir 50k organik tep-
kimenin zit yiik ta§iyan molekiiller arasmdaki etkile§imle oldugu temasina yaygin bir
destek bulacaklardir.

Karbon-karbon bagi olu§turan tepkimeler organik sentezin kalbidir. Alkinur anyonla-
nmn alkillemesiyle senteze giris., daha organik kimya dersinin basmda, ogrencilere kar-
bon-karbon bagi olusturmada bir yontem ogrenmelerini saglamaktadir. Aynca alkinur
iyonunun alkillenmesi, ogrenciye fonksiyonel grup i9eren bir uriin sunmaktadir ve bu bi-
le§ik, bir cok yeni bile§igin sentezinde kullamlabilir. Ogrenciler ileride 50k daha fazla tep-
kimelerle ilgilendiklerinde sentezin bu yoniinden faydalanacaklardir. Sonu? olarak alkinur
anyonunun alMllenmesinde "daha iyi" veya "daha kotii" retrosentetik yollar mumkiin ol-
dugundan, bu tepkime, retrosentetik analizin mantigini ogretmek icin gercekci bir ara9trr.

Yer Degiftirme ve Ayrilma Tepkimeleri

Yer degi§tirrne ve aynlma tepkimeleri, ogrencilere organik kimyamn onemli gercekle-rin-
den biriyle kar§ila§mak icin bir frrsattir. Tepkimeler hemen hemen hicbir zaman yalniz-
ca bir yol izlemezler. Sentetik planlanmizi kansmacak §ekilde, bir tepkimenin diger bir
tepkimeyle yan§ halinde oldugunu gayet iyi biliyoruz. Yer degi§tirme ve ayrilma tepki-
melerini kullanarak ogrencileri mantikli mekanizmalar onerebilmeleri a§amasina getirmek,

Onsoz XI

konulann dikkatli bir dilzenlemeyle verilmesini gerektirir. Bu baskida 6. Boliim, yer de-
gistirme tepkimeleri iizerine odaklanmi§ ancak ayrilma tepkimeleri de kisa olarak veril-
mistir. Bu iki tepkime hemen hemen her zaman beraber meydana geldiginden, ogrencilerin
kimyasal bakimdan dogru kavramlari kazanmalan 15m bu sekilde vermemiz 90k onem-
liydi. Daha soma Boliim 7'de ayrilma tepkimeleri aynntili olarak verilerek tartisilmistir.

Bolum 6'mn sonunda El ve E2 tiirii ayrilma tepkimelerine kisa bir giris, yapilmis,
Boliim 7'de ise ayrilma tepkimelerinde iiriin dagilimi ve stereokimya genis. sekilde tar-
tisilmistir. Ayrilma tepkimeleri cok one, 7. Boliime, ahninca aLken ve alkin adlandrrma-
lari da Boliim 7'den Boliim 4'e alinmis ve alkan adlandirma sistemiyle birlikte verilmistir.
Alkenlerin hidrojenlenme tepkimesi Boliim 7'nin basindan sonuna alinmis boylece ay-
rilma tepkimelerinde daha ileri tartismalar i9in gecikilmemistir. Boliim 7'de, ayrilma tep-
kimelerinin stereokimyasi ve iiriin dagilimi ile ilgili tartismalar Boliim 6'daki kaldigi
yerden devam etmi§, alkenlerin bagil kararhligiyla ilgili gerekli eski bilgiler de yeniden
sunulmustur.

Termodinamik ve kinetik kontrollii tepkimelerde iiriin dagihmiyla ilgili tarti§malar
Boliim 6'dan cikanlmis Boliim 13'te verilmis ve bu boliimde konjuge dienlerin 1,2- ve
1,4-katilma tepkimeleri verilirken tartisilmistir. Bu asamada ogrenciler, bir cok kavrami
ogrendigi ifin (alkenlerin bagil kararhhgi ve karbokatyon kararhhgi) ara iiriine gore iirii-
ntin kararlihgini etkileyen etkenleri daha kolay kavrayabilirler. Termodinamik ve kine-
tik kontrollu tepkime ttriinlerinin dagilimi aynca Boliim 13'te verilen Diels-Alder
tepkimesinin tartisilmasiyla da iliskilendirilmistir.

Sentezde Giincellemeler

Bazi boliimleri giincellestirdik, boylece sentezlerde bazi onemli araclarin kullamlmasi-
ni da sagladik. Boliim 11 'de ". . . Kimyasi" kutusuna Sharpless asimetrik epoksitleme
tepkimesi dahil edilmistir, Lityum enolatlann organik sentezlerde kullamrm Boliim 17'de
bir altboliim olarak verilmistir. (Onceleri ozel konu olarak yer almaktaydi.) Silil eter gru-
bunun koruyucu grup olarak kullanilmasi ve silil enol eterler, sentez kavrami i^erisinde
daha aynntili ve acik olarak tartisilmistir. Birincil alkollerin dehidrasyon (su fikanlma-
si) tepkimesinin mekanizmasiyla ilgili tartismalar da acik hale getirilmistir. Boliim 13'te
Diels-Alder tepkimesiyle ilgili tartismalar giincellestirilmis.tir. Boliim 12'ye organik sen-
tezlerde enzim kullanimuii da iceren enantiyose9ici karbonil indirgeme yontemleri da-
hil edilmistir. (indirgeme tepkimeleri igin termofilik bakterilerden ekstromozimlerin
kuOammi gibi), Katalitik antikorlann gelistirildigi diger tepkimeler (ornegin Diels-Al-
der tepkimesi, ester hidrolizi vb.) Boliim 24'te proteinlerde verilmistir.

Spektroskopi

Spektroskopiyi, ogretim elemanlan ifin isterlerse dersin tamamlayici bir kismi seklinde
inceleyebilecekleri sekilde diizenleme yaptik. Bolum 2 'de fonksiyonel gruplan verdikten
hemen sonra infrared (IR) spektroskopisini verdik. Boylece IR spektroskopisini vererek
bgrencilere, 90k iyi bir yolla fonksiyonel gruplann daha iyi farkinda olmalanni ve kav-
ramalarmi sagladik. Bu aynca, ogrencilere, laboratuvarda IR spektroskopisiyle erken ta-
msma imkani da saglar. Ogrenciler fonksiyonel gruplan tamdiktan hemen sonra
molekiildeki fonksiyonel gruplann varhgimn tanimlanmasi igin en iyi yontemi de ogren-
mi§ oldular.

Kutle spektrometriyi (MS) (kiltie spektrometri onceki baskilarda ozel konular i9eri-
sinde yer almisti) ilk defa bu baskida temel konular igerisinde NMR ile aym boliimde ver-
dik ve diger baskilarda 13. Boliimde yer alan bu boliimii 9. Boliime aldik. Ultraviyole
goriiniir bolge (UV-Vis) spektrofotometriyi de, NMR ve MS ile aym boliimde olmaktan

Xll Onsoz

cikartip, konjuge doymamis. sistemlerde (Bolum 13) yer verdik. Bu degisiklikler, NMR
ve kiitle spektrumlarinin organik kimyacilar i9in yapi degerlendirmelerinde en kuvvetli
araelar olmasi nedeniyle yapilmistir ve organik kimya egitiminde bu teknikler ilk yeri al-
maktadir. (Bu yeniden diizenleme isleminde kiitle spektrometri de Boltim 10'daki serbest
radikal klorlama ve bromlamalarmdan onceye alinmijtir. Boylece radikalik halojenleme
tepkimelerinden once kiitle spektrometrinin kullanimi i?in bir imkan saglanmi§tir. Orne-
gin, dogal izotop bolluklarma gore pik sjddetlerinin dikkate alrnmasi vb.)

Kiitle spektrometiden sonra kisa olarak gaz kromatografisini de (GC) vererek kari-
simlardaki bilejiklerin yapi bilgilerini elde etmede GC/MS'nin bir arac, oldugunu belirt-
tik. Modern aletli yontemleri vererek yaptigimiz bu degigikliklerin temel mantigi,
giiniimuzde organik kimyacilann molekiil yapilanm bulmada, NMR. kiitle ve IR spekt-
rometri tekniklerinin beraberce bir biitiin olarak kullanmalandir. Spektrometrik teknik-
leri kitapta one almamizin nedeni, Sgrencilerin egitimlerinde bu aletsel yontemlerin
degerinin her gun daha fazla artmasi ve organik kimya ogrencilerine laboratuvar deney-
lerinde onemli destek ve yararlar saglamasidir.

Kullani|h NMR Spektrumlan

Kitabin bir onceki baskistndaki turn 'H NMR ve l3 C NMR spektrumlan 300 MHz'lik
Fourier transform NMR spektrumlanyla degistirilmi§tir. Bu baskida COSY. HETCOR
gibi Lki-boyutlu NMR omekleri ilave edilmisbr. Bu baskida Web sayfamizda JCAMP ve
NUTS formatlannda (NMR yazilim programi, Acorn NMR firmasi) 1 boyutlu NMR ve-
ri dosyalari verdik. JCAMP formatlan, NMR spektrumlarinin web tarayici kullamlarak
dogrudan goriintulenmesini saglar (ancak aynntih veri degerlendirmesi yapmaz). NUTS
formatlan, kullamciya verilerin islenmesini ve sunumda istenilen degisjkligin yapilma-
sini saglar.

NMR spektrumunu ogretmede kullamlan gekiller, NMR spektrumunda her bir sinya-
lin hangi atom tarafindan olu§turuldugunu acikca gostermek icin yapi fonniillerinde sin-
yal renkleriyle i§aretlenmigtir. Yapilan aciklayabilmek icin genis,letilmis spektrumlar
verilmisrir, Spektrumlarda integraller de yer almaktadir. I3 C NMR verileri her bir kar-
bonda bagh hidrojen sayilarmi gostennek iizere DEPT bilgileriyle birlikte verilmistir.

Daha Onceki "Ozel Konular"a Bir Bakif

Onceki baskilarda "Ozel Konular" olarak yer alan ?e§itli onemli konular bu baskida nor-
mal bolumlerde altboliimler olarak veya "...Kimyasi" kutulannda yer almistir. Ornegin kiit-
le spektrometri bu baskida oncekilerle esit hacimde "spektroskopi b6lumii"nde, kisa bir
giris, yapilan iki boyutlu NMR'in da yer aldigi NMR bolumiiyle beraber verilmistir. Lit-
yum enolatlar organik sentezlerde 90k kullamldigi i^in enolatlann genel tarti§ilmasinda
bir altboliim olarak yer alrrusur. Giinluk hayatimizda 50k onemli olan zincir pohmerleri
radikaller boliimunde verilmistir. Diger ozel konular, ornegin "Biyokimyasal Nukleofilik
Yer Degis,tirme" ve "Gb'rmenin Fotokimyasi" gibi bbliimler temel organik kimya bilgisi
icerisinde cok onemli olmadigi i9in "...Kimyasi" kutulannda, uygun bolumlerde, anlatil-
mistir. Bu kutulara, temel kimya kavramlan i9erisinde, organik kimyanin hayatin temeli
oldugunu gbsterecek sekilde, uygun bbliimler i9erisine sikistmlarak yer verilmistir.

Biyosentezlerle ili;kili Organik Kimya

Organik kimyanin goriiniisu biyosentetik anlam ta§idigmdan bu konu temel organik kim-
ya i9erisinde yer almisur. Ornek olarak, kolesterol sentezinde bir basamak olan, 2,3-ok-
sidoskualenden lanosterol sentezi verilebilir. Bu biyosentetik donii§umu, enzimli ortamda
epoksik halka acilmasi, alkene katilma basamagi ve gb9 turii tepkimeler i^erdigi i^in Bo-

*

imyasi

Ornek: Kolesterolun Biyosentezi

B,

• oltim konulanmn kapsamini genisjetmek, basjigiyla iliskili biyolojik olaylarla, cev-
reyle veya madde bilimiyle desteklemek icin bbliimlerin cogunda "...Kimyasi" kutula-
n veya kavramlan geni§letmek uzere boliim afihs, sunu§lan verilrnijtir. Bunlara ornek
olarak:

• Biyolojik Radikaller, Tip ve Endiistri

• Sharpless Asimetrik Epoksitleme

• Epoksitler, Karsinojenler ve Biyolojik Yiikseltgeme

• Nanotupler

• Giineg Koruyuculari (Giine§ Ismlarma Maruz Kalma ve Bunun Etkileri)

• DNA Boliinmesi icin Kalikeamisin y ,' Aktivasyonu

• Antikor-Katalizli Aldol Kondensasyonu

• Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substrati

• Yapay Tatlandincilar

verilebilir.

liim 8'de ". . . Kolesteroliin Biyosentezi . . . Kimyasi" ba§hgi altmda verdik, Bu a§ama-
da ogreneiler, hidriir ve metaniir gocii tiirii tepkimeleriyle ve alkeniere katilma tepkime-
leriyle tani§mi§ olacagi \qm burada bu §ekliyle verilmesinin uygun oldugunu du§undiik.
". . . Kimyasi" yaklasimina diger bir ornek Boliim 21'deki Poliketit Antikanser Antibi-
yotigi Biyosentezidir ve bu, bu boliimdeki fenoller ve malonik esterle ve BoKim I9'da-
ki Claisen kondensasyonuyla iliskilidir. Ogrencilerin organik kimyayi degerlendirmeleri
ve sevmelerinin, organik kimyasal tepkimelerin cevremizde olan olaylar oldugunu gb's-
terdigimizde biiyiik oltjiide artacagina inarnyoruz. Diger bazi ornekler:

• ...Kimyasi, Piridoksal Fosfat

• ...Kimyasi, Tiyamin Pirofosfat

• ...Kimyasi, Biyolojik Metilleme

DlGER EGiTIM OZELLIKLERi

Bu baskida sayfa kenarlanni bazi konularm onemli kisimlarina dikkat cekmek icin kul-
landik. Uygun olan yerlerde ogrenciye pratik ipuclan veya kolaylashncilar, konunun ta-
rihiyle ilgili kisa notlar verdik. Kenarlarda iki tip ikon yer aldr

Califma Onerisi jkonlan

"Qali§ma onerisi" ikonlanni, organik kimyayi ogrenmede ogrencilere yardimci olacagi- *BS*

ni duijundiigumuz noktalara dikkatlerini cekmek icin kullandik. Altboliim 1.8'de ^ah§-
ma Onerisi ikonlarma bir ornek verilmi§tir. Formal yiikler ele alinarak, ogrencilerin ileride
organik tepkimeleri ogrenirken fomial yukleri takip etmelerinin gerekli oldugu belirtil-
mistir. Cali^ma onerisi ikonlarma bir bas,ka ornek ise (Altboliim 1.8) organik tepkime-
leri ve elektron hareketi oklanm gostermek icin kimyacilar tarafindan kullamlan onemli
bir gelenegi belirtmek icin verilendir. Cahsma onerisi ikonlan kitap boyunca yer almis,-
tir.

Mil

XIV Onsoz

Alet Kutusu ikonlan

"Met Kutusu" ikonlarma, organik kimyada temel ara?lar olan kavramlara dikkat ?ekmek
amaciyla kenarlarda yer verilmi§tir. Boliim l'de karbonun melezle§mesi ve VSEPR te-
orisine girerken verilen Alet Kutusu ikonlan bunlann bazi ornekleridir. Bu kavramlar
organik kimyayi dgrenmede ba§an i^in gerekli olan bir 90k temel "araglar" arasmdadrr.
Alet Kutusu ikonlanni anahtar bir isjemi veya tepkimeyi verirken de kullaniriz. Ornegin
karbosiklik halkalann sentezinde Robinson halkalamasi gibi. Alet Kutusu ikonlan kitap
boyunca verilmis.tir.

Ek Ozellikler

Bu baskida onceki baskilarda da yer alan pedagojik ozelliklere ek bir onem vererek asa-
gidaki kisimlan yeniledik:

I Tepkime tfin Bir Mekanizma

: Bu kutular kitapta yer alan anahtar (temel) mekanizmalan aynntili olarak acik-
lamak icin verilmisjir, Egri oklar, elektronlann, mekanizmanin her bir basama-
ginda nasd hareket ettigini §upheye yer birakmadan kesin olarak gostermek
amaciyla verilmisdr. Mekanizmada basamaklarla ilgili notlar doniisumlerin acik-
lanmasi icin yer almi§tir. Bdliimlerin sonunda, Tepkime Ozetleri yer almijtir
ve her bir boltimdeki tepkimeleri toplu olarak ogrenciye sunmak suretiyle 6g-
renciye yardim air^lanmigtrr.

Ek ozellikler asagida verilmistir:

• Coziimleriyle Ornek Problemler, ogrencilere organik kimyada problemlere nasil yak-

lagacaklanni gosterir.

• Boliim Problemleri, her bir konu verildikten hemen sonra ogrencileri hemen ogren-
meye zorlar.

• Coziilmesi Daha Zor Olan Problemler, her bir boliimde yildizla belirtilmi? olan bu
ek problemlerin hepsi bu baskida yer alan yeni problemlerdir (yaklasjk 75 tane ilave
edilmi§tir). Bu problemler boliim sonundaki problemlerin ^ogundan daha zordur ve ce-
sjtli kavramlar birlestirilerek 90ziime ulasdabilir.

• Anahtar Terimler ve Kavramlar, her boliimiin sonunda altboliim kaynaklanyla bir-
likte yer alir. Ogrencilere temel fikirleri ele alarak hafizalarini kontrol etmelerini ve
boliim iferisinde, geriye dogru, kavramlarla ilgili kolay kaynak bulmalanni saglar.
Anahtar terim ve kavramlar sozliik bolumtinde de verilmis. ve tanimlanmi§tir.

Gorsel Araclar

Ogrencilerin mekanizma ve yapilan canlandirabilmelerine yardimci olmak 19m bazi onem-
li yeni ozellikler de getirilmigtir.

• Bilgisayarla yapilan modeller Top-9ubuk ve uzay doldurma molekiil modeller! bil-
gisayarla yapilan yapilarla yer degistirmigtir. Bu yapilann cogu, CD iizerinde Spartan®
veya .pdb (Protein Veri Bankasi) formatinda 119 boyutlu diizenlenebilir moiekiillerin bir
kiitiiphanesi §eklinde verilmistir.

Onsoz XV

• Bircok grafigin ve gosterimin modernlegtirilmesi Onceki baskilardaki grafiklerin

ve gosterimlerin bir cogu modernle§tirilmi§ ve giincelleijtirirmistir.

• Mekanizmalarda renk kullnn inn Reaktiflerin iiriinlere donugiimiinde atomlann bag-

lanmasinda meydana gelen degisikleri gbstermek icin renkli semalar (onceki baskilar-
dakileri de tamamlayarak) kullamlmistir.

Tamamlayici Kaynaklar

Organik Bakis CD'si Her bir kitapta Organik Bakis. CD'si verilmistir, Bu tamamla-
yici ve interaktif CD'de mekanizma canlandirmali Woodman Grafikleri, diger ogretici-
ler, IR ogreticileri ve Spartan® molekiil modelleri ve molekiil modellerini Rasmol® ile
(aynca CD'de) goriintiilemek icin .pdp molekiil modelleri bulunur. Kitap icindeki ikon-
lar CD ile biitunlenen kisimlari belirtir.

Web Sayfasi Kitabi kullanan fakiilte ve ogrencilere web sitesi ek destekler verir. Si-
tede Problemlere Yardim da Have edilmistir. Boylece ogrencilerin zor problemler icin
ileri olciide pratik yapmalan saglanmi§tir. Web sayfasi kitapta kullarulan Fourier trans-
form NMR spektrumlari katalogunu da icerir. NMR spektrumlan JCAMP formatinda ol-
dugu gibi kaba veri formatinda da elde edilebilir. Her bir boliimde ilgi cekici iliskiler de
verilmistir.

Modelleme Kiti Bilgisayarla modellemeye ek olarak ogrenciler acismdan elle yapilan
molekiil modellerinin dgrenmek icin esas olduguna inamyoruz. Modelleme Kiti degisik
kaynaklardan temin edilebilir.

CD Kay nak Idarecisi CD Kaynak tdarecisi dersi anlatmak icin kitaptan sekil ve go-
riintiiler icerir. CD Kaynak idarecisi yazim ve gosteriler 19111 slayt olusturabilir. Aynca,
elektronik gbriintiiler PowerPoint gosterimlerine doniistiiriilebilir.

T. W. Graham Solomons
Craig B. Fryhle

Te§ekkur

Organik Kimya'nin yeni baskisinin hazirlanmasinda yaptiklan diizeltmelerle bize
yardimci olan asagidaki kisilere sukranlanmizi sunariz.

Chris Albeit

Coolege of William and Mary

James Ames

University of Michigan, Flint

Stuart R. Berryhill

California State University; Long Beach

Eric Bosch

Southwest Missouri State University

Lyle W. Castle

Idaho State University

David Collard

Georgia Institute of Technology

John C. DiCeasare

University of Tulsa

Marion T. Doig III

College of Charleston

James Ellern

Consulting Chemist

Peter Gaspar

Washington University, St. Louis

Dennis Hall

University of Alberta

Steven A. Hardinger

University of California at Los Angeles

William H. Hersh

Queens College

John Isidor

Montclair State University

James Leighton

Columbia University

James W. Long

University of Oregon

Frederick A. Luzzio

University of Louisville

Ronald M. Magid

University of Tennessee

Przemyslaw Maslak

Pennsylvania State University

James McKee

University of the Sciences, Philadelphia

Mark C. Mc Mills

Ohio University

Renee Muro

Oakland Community College

Kenneth R, Overly

Richard Stockton College, NJ

Cyril Parkanyi

Florida Atlantic University

James W. Pavlik

Worcester Polytechnic Institute

Shon Pulley

University of Missouri, Columbia

Eric Remy

Virginia Polytechnic Institute

Alan Rosan

Drew University

Tomikazu Sasaki

University of Washington

Adrian L. Schwon

University of Gueiph

Don Slavin

Community College of Philadelphia

Chase Smith

Ohio Northern University

John Sowa

Seton Hall University

Robert Stolow

Tufts University

Richard Tarkka

George Washington University

Kay Turner

Rochester Institute of Technology

Rik R. Tykwinski

University of Alberta

George Wahl

North Carolina State University

Donald Wedegaertner

University of the Pacific

David Wiedenfetd

University of North Texas

Carlton Wilson

University of Texas at Austin

Stephen A. Woski

University of Alabama

Linfeng Xie

University of Wisconsin, Oshkosh

Viktor V. Zhdankin

University of Minnesota, Duluth

Regina Zibuck

Wayne State University

XVI

Tesekkiir XVII

Graham Solomons bu kitabin onceki baskilanmn hazirlanmasinda emegi gecen asagidaki
kifilere de siikranlanm sunar:

Winfield M. Baldwin, University of Georgia; David Ball, California State University, Chico; Geor-
ge Bandik, University of Pittsburgh; Paul A. Barks, North Hennepin State Junior Colege; Ronald Ba-
umgarten, University of I Illinois at Chicago; Harold Bell, Virginia Polytechnic Institute and State
University; Kenneth Berlin, Oklahoma State University; Newell S. Bowman, The University of Ten-
nessee; Bruce Branchaud, University of Oregon; Wayne Brouillette, University of Alabama; Ed Bursch,
Tufts University; Edward M. Burgess, Georgia Institute of Technology; Robert Carlson, University
of Minnesota: George Cleamns, Bowling Green State University; William D. Closson, State Univer-
sity of New YorkatAlbaniy; Sidney Cohen, Bufalo State College; Randolph Coleman, College of Wil-
liam & Mary; Brian Coppola, University of Michigan; Phillip Crews, University of California, Santa
Cruz; James Damewood, University of Delaware; 0. C. Dermer, Oklahoma State University; Philip
DeShong, University of Maryland; Trudy Dickneider, University ofScranton; Paul Dowd, University
of Pittsburgh; Robert C. Duty, Illinois State University; Eric Edstrom, Utah State University; Stuart
Fenton, University of Minnesota; Gideon Fraenkel, The Ohio State University: Jeremiah P. Freeman,
University of Notre Dame; Craig Fryhle, Pacific Lutheran University; M. K. Gleicher, Oregon State
University; Brad Glorvigen, University ofSL Thomas; Roy Gratz, Mary Washhigton College; Way-
ne Guida, Eckerd College: Frank Guziec, New Mexico State University; Philip L. Hall, Virginia Poly-
technuc Institute and State University; Lee Harris. University of Arizona; Kenneth Hartman, Geneva
College; Michael Heam, Wellesley College; John Helling, University of Florida; Jerry A. Hirsch, Se-
ton Hall University; John Hogg, Texas A University; John Holum, Ausburg College; John Jewett,
University of Vermont; A, William Johnson, University of North Dakota; Robert G. Johnson, Xavier
University; Stanley N. Johnson, Orange Coast College; John F. Keana, University of Oregon; David
H. Kenny, Michigan Technological University; Robert C. Kerber, State University of New York at
Stony Brook; Karl R. Kopecky, The University of Alberta; Paul J. Kropp, University of North Caro-
lina at Chapel Hill; Michael Kzell, Orange Coast College; John A. Landgrebe, University of Kan-
sas; Paul Langford, David Lipscomb University; Allan K. Lazarus, Trenton State College; Philip W.
LeQuesne, Northeastern University; Robert Levine, University of Pittsburgh; Samuel G Levine, North
Carolina State University; Patricia Lutz. Wagner College; John Meisenheimer, Eastern Kentucky
University; Gerado Molina, Universidad de Puerto Rico; Everett Nienhouse, Ferris State College;
John Otto Olson, Camrose Lutheran College: Paul Papadopoulos, University of New Mexico; Willi-
am A. Pryor, Louisiana State University; Michael Richmond, University of North Texas; Thomas R.
Riggs, University of Michigan; Frank Robinson, University of Victoria, British Columbia: Stephen
Rodemeyer. California State University Fresno; Christine Russell, College of DuPage; Yousry Sa-
yed. University of North Carolina at Wilmington: Jonathan Sessler, University of Texas at Austin:
John Sevenair, Xavier University of Louisiana; Warren Sherman, Chicago State University; Doug
Smith, University of Toledo; Jean Stanley, Wellesley College; Ronald Starkey, University of Wiscon-
sin-Green Bay; Frank Switzer, Xavier University; James G. Traynham, Louisiana State University;
Daniel Trifan, Fairleigh Dickinson University; James Van Verth, Canisius College; Darrell Watson,
GMI Engineering and Management Institute: Arthur Wat terson, U. Massachusetts-Lawell; Mark
Welker, Wake Forest University; Desmond M. S. Wheeler, University of Nebraska; James K. Whi-
tesell, The University of Texas atAusin; Josen Wolinski, Purdue University: Darrel J. Woodman. Uni-
versity of Washington; Herman E. Zieger, Brooklyn College

Bu basktda yardimlan dolaytstyla bir 50k kisiye tesekkiir borcluyuz. Xavier Universite-
si'nden Robert G. Johnson kitabin turn hazirhk safhalarinda yardim ve onerilerde bulundu.
Bob, turn kitabin diizeltmelerini, sayfa sayfa en son sekli de dahil olmak iizere tashih etti.
Ona kitabin baslangicindan sonuna kadar yaptigi yardimct onerileri dolayisiyla siikranlan-
mizi yeterince ifade edebilmemiz miimkiin degildir. Steven Hardinger (UCLA) ve Ronald

XV111 Te§ekktir

Magid (Tenessee Universitesi Knoxville) baskiya girecek kopyayi kontrol ederek bize
kritik yardimda bulundular. Kimya ve egitim yoniiyle yaptiklan kontrollere minnettanz.
Ayrica onceki baskilardan 7. baskiya gelinceye kadar ayrmtilanyla bir 50k tekrar yapil-
mis, olmasinin da faydasini gordiik. Kuzey Amerika'da 40'tan fazla fakiilte (onceki say-
fada isimleri verilmi§tir) tasan halindeki boliimleri incelemi§, 90k degerli oneriler ve
degi§ik!ikler sunmu§lardir.

Pasifik Lutheran Universitesi 'nden Charles Anderson'a (emekli) yeni "coziilmesi da-
ha zor olan problemlerin" gogunun hazirlanmasindaki katkisi dolayisiyla tesekkiir etmek
isteriz. Kimya egiticisi olarak ve sentetik organik kimyaci olarak zengin deneyimleriyle
kitabimiza zor problemlerin spektmmlan i?in hem onemli hem de giincelligi bakimmdan
degerli olan ilaveler yapmishr. Darrell Woodman'a (Washington Universitesi) miikem-
mel egitici rolu olan grafikleri, kitabimizda CD'ye e§lik ederek birlestirdigi icin tesekkiir
ederiz. Organik kimyayi gelisen teknolojiyi de dikkate alarak ogretmesi egitim a?isindan
oldukca degerlidir. Bolum 12'de agilis; sunusunda monensin-sodyum kompleksi koordi-
natlanm verdikleri 19m Dave Woodcock'a (Washington Universitesi) da tesekkiir ederiz.

CBF, ogrencilerle etkiJe§iminden 90k faydalandigi Leallyn B. Clapp (Brown Univer-
sitesi) baste olmak iizere bir 90k kimya hocasina (danismamna) tesekkiir etmektedir. Ay-
nca derin gozlemlerinden dolayi meslekta§i William Giddings'e (Emeritus), ogrencilerine,
hali hazirdaki meslektasjanna ve universite idaresine, bu cabasi sirasinda sagladiklan
destek ve anlayistan dolayi minnettardir. Yillar boyu kendisine destek saglayan ve kim-
yayla ilgili bir 90k makaleyi kendisine gonderen ailesine de te§ekkiir etmektedir. Hep-
sinden de onemlisi. CBF, kitabin bitmesini bekleyen esj Deanna ve kizlan Lauren ve
Heather'a tesekkiir etmektedir. Deanna kitabin hazirlandigi surece CBF'ye her konuda
yardimci oldu; siirekli bir cesaret ve tesvik kaynagiydi.

Wiley'in kendisini adamis yetenekli grubu bu kitabin ortaya 9ikmasini sagladi. On-
sezi ve sevkinden dolayi David Harris'e tesekkiir ediyoruz. David, uzun ve tatminkar
birlikteliginden dolayi minnettar oldugumuz onceki editoriimuz Nedah Rose'u takip et-
ti. Her aynntmin devamhhgini goz oniinde bulunduran ve yazarlann yeni milenyumda
yazi is,ini bitirmelerini saglayan gelistirci editor Johna Barto'ya te§ekiir ediyoruz. Este-
tik gozii ve bu basimin 9arpici tasanmmdan dolayi Karen Kincheloe'ya da minnettanz.
Ozenli ve artistik uzmanhgindan dolayi resimli ornekler editorii Ed Starr a da minnetta-
nz. Ed, bir 90k s,ekil icin ekstra kilometreler katetti. Fotograf editorii Lisa Gee bu basim
19m inamlmaz bir resim kolleksiyonu sagladi. Martin Batey'e bu kitapla birlikte verilen
CD'nin iiretim yoneticiligini yaptigi i9in tesekkiir ediyoruz. Giiniimiiz teknolojisindeki
uzmanligi ve gayreti birinci simf bir teknolojik ek kaynagm ortaya cikmasim sagladi.
Son olarak, bu kitabin ortaya 9ikmasi icin bir 90k safhayi yoneten kidemli iiretim edito-
rii Elizabeth Swain 'e tesekkiir ederiz.

T. W. Graham Solomons
Craig B. Fryhle

igindekiler

Boliim I Karbon Bile§ikleri ve Kimyasal Baglar I

Ya§am Organik Kimyadir I

A (Molekuler grafik: Glisin, uzayda bulunan bir organik molekul)

1.1 Giri§ 2

1.2 Organik Kimyamn Bir Bilim Olarak (klismcsi 3

1.3 Organik Kimyamn Yapi Teorisi 4

1.4 Kimyasal Baglar: Oktet Kurah 7

1.5 Lewis Yapilarimn Yazilmasi 9

1.6 Oktet Kuralimn istisnalari 10

1.7 Formal Yiik 12

1.8 Rezonans 14

1.9 Kuantum Mekanigi 18

1.10 Atomik Orbitaller 19

1.11 Molekuler Orbitaller 21

1.12 Metan ve Etanin Yapisi: sp* Melezle§mesi 24

1.13 Etenin (Etilen) Yapisi: sp 2 Melezle§mesi 28

1.14 Etinin (Asetilen) Yapisi: sp Melezle§mesi 33

1.15 Kuantum Mekaniginden Cikan Onemli Kavramlann Bir Ozeti 35

1.16 Molekuler Geometri: Degerlik Kabugu Elektron Cifti itmesi (VSEPR) Modeli 37

1.17 Yapi Formiillerinin Gosterilmesi 40

Boliim 2 Tipik Karbon Bilesjkleri: Fonksiyonel Gruplar, Molekiiller
Arasi Kuvvetler ve infrared (JR) Spektroskopisi 50

Yapi Her§eydir 50

▲ (Molekuler grafik: Crixivan, HIV'e kar§r kullanilan bir ilag)

2.1 Karbon-Karbon Kovalent Baglari 51

2.2 Hidrokarbonlar: Baslica Alkanlar, Alkenler, Alkinler ve Aromatik Bilesikler 51

2.3 Polar Kovalent Baglar 55

2.4 Polar ve Polar Olmayan Molekiiller 56

2.5 Fonksiyonel Gruplar 59

2.6 Alkil Halojeniirler ve Haloalkanlar 60

2.7 Alkoller 61

2.8 Eterler 63

2.9 Aminler 63

XIX

XX isindekiler

2.10 Aldehit ve Ketonlar 64

2.11 Karboksilik Asitler, Amitler ve Esterler 66

2.12 Nitriller 67

2.13 Organik Bile§iklerin Onemli Siniflannin Ozeti 68

2.14 Fiziksel Ozellikler ve Molekuler Yapi 68

2.15 Cekici Elektrik Kuvvetlerinin Ozeti 76

2.16 infrared (Kirmm Otesi) Spektroskopisi: Fonksiyonel Gruplann Belirlenmesi i?in
Bir Aletli Yontem 76

Bolum 3 Organik Tepkimelere Giri§: Asitler ve Bazlar 90

Protonlara Mekik Dokutmak 90

▲ (Molekuler grafik: Diamox, yukseklik hastaligim onleyen bir Hag)

3.1 Tepkimeler ve Mekanizmalan 91

3.2 Asit-Baz Tepkimeleri 94

Kimyasi... Tepkimelerde HOMO'lar ve LUMO'lar 98

3.3 Baglann Karbona Heterolizi: Karbokatyonlar ve Karbanyonlar 98

3.4 Tepkimelerin Gosteriminde Egri Oklarin Kullanimi 99

3.5 Asitlerin ve Bazlarm Kuvvetleri: K a ve <pK a 101

3.6 Asit-Baz Tepkimelerinin Sonucunu Ongorme 104

3.7 Yapi ve Asitlik Arasindaki iliski 106

3.8 Enerji Degisjmleri 110

3.9 Denge Sabiti ve Standart Serbest Enerji Degi§imi, AG , Arasindaki iliski 111

3.10 Karboksilik Asitlerin Asitligi 112

3.11 Cozucuniin Asitlik Uzerine Etkisi 116

3.12 Bazlar Olarak Organik Bile§ikler 117

3.13 Bir Organik Tepkimenin Mekanizmasi 119

3.14 Susuz Cozeltilerde Asitler ve Bazlar 120

Kimyasi... Karbonik Anhidraz 121

3.15 Asit-Baz Tepkimeleri ve Dbteryum ve Trityum Etiketli Bile§iklerin Sentezi 123

Bolum 4 Alkanlar: Adlandirma, Konformasyon Analizi ve Sentezlere Girif I 29

Esnek Olup Olmamayi Molekiiler Yapi Belirler 129

▲ (Molekuler grafik: Son derece rijit bir molekiii olan elmasin yapisinm bir kismi)

4.1 Alkanlar ve Sikloalkanlara Giri§ 130

4.2 Alkanlann §ekilleri 132

4.3 Alkanlar, Alkil Halojeniirler ve Alkollerin IUPAC Adlandirmasi 135

4.4 Sikloalkanlann Adlandirdmasi 142

4.5 Alkenler ve Sikloalkenlerin Adlandirdmasi 144

4.6 Alkinlerin Adlandirdmasi 146

4.7 Alkan ve Sikloalkanlann Fiziksel Ozellikleri 147

4.8 Sigma Baglan ve Baglar Etrafinda Donme 149

Ifindekiler XXI

4.9 Biitamn Konformasyon Analizi 151

4.10 Sikloalkanlarin Bagil Kararliliklari: Halka Gerginligi 153

4.11 Siklopropan ve Siklobiitandaki Halka Gerginliginin Kaynagi: Aci ve Burulma Gerginligi 155

4.12 Sikloheksanin Konformasyonlan 157

4.13 Siibstitiie Sikloheksanlar: Aksiyal ve Ekvatoryal Hidrojen Atomlan 160

4.14 Disiibstitiie Sikloalkanlar: Cis-Trans Izomerisi 163

4.15 Bisiklik ve Polisiklik Alkanlar 168

4.16 Feromonlar: Kimyasal Maddelerle iletisim 169

4.17 Alkanlann Kimyasal Tepkimeleri 170

4.18 Alkanlar ve Sikloalkanlarin Sentezleri 170

4.19 Yapi ve Etkinlikle ilgili Bazi Genel Kurallar: Sentezlere Dogru Bir Baki.s 173

4.20 Organik Senteze Giris 174

Kimyasi... inorganikten Organige 178

Boliim 5 Stereokimya: Kiral Molekiiller 1 84

Hayatin El Se^iciligi 184

A (Molekuler grafik: Kiral bir amino asit olan alaninin ayna goruntiisu stereoizomerleri)

5.1 izomeri: Yapi izomerleri ve Stereoizomerler 185

5.2 Enantiyomerler ve Kiral Molekiiller 187

5.3 Kiralligin Biyolojik Onemi 191

5.4 Stereokimyamn Tarihi Kokeni 193

5.5 Kirallik Icin Denemeler: Simetri Diizlemi 194

5.6 Enantiyomerlerin Adlandinlmasi: {R-S) Sistemi 195

5.7 Enantiyomerlerin Ozellikleri: Optikce Aktiflik 200

5.8 Optikce Aktifligin Kaynagi 205

5.9 Kiral Molekiillerin Sentezleri 208

5.10 Kiral ilaclar 210

Kimyasi... Dogal Olmayan Protein Enantiyomerleri 21 I

5.11 Birden Fazla Stereomerkeze Sahip Molekiiller 211

5.12 Fischer tzdiisiim Formiilleri 215

5.13 Halkali Bilesiklerde Stereoizomeri 217

5.14 Stereomerkeze Bagh Hicbir Bagin Kirilmadigi Tepkimeler Yardimiyla
Konflgiirasyonlan Ili§kilendirme 219

5.15 Enantiyomerlerin Ayrdmasi: Yardma 223

5.16 Karbondan Baska Stereomerkez iceren Bilesikler 224

5.17 Dort Farkh Gruplu Diizgiin Dortyiizlii Bir Atoma Sahip Olmayan Kiral Molekiiller 224

Boliim 6 iyonik Tepkimeler-Alkil Halojeniirlerin Niikleofilik
Yer Degiftirme Tepkimeleri 229

Organik Kimya He Bakteri Hucre Duvarlannin Pargalanmasi 229

A (Molekuler grafik: Bir hidroksit anyonu ile klorometanm garpigmast sonucu olu§an S N 2 gegi§ hali)

6.1 Giri§ 230

6.2 Organik Halojeniirlerin Fiziksel Ozellikleri 231

xxii it;indekiler

6.3 Nukleofilik Yer Degisrtrme Tepkimeleri 231

6.4 Niikleofiller 232

6.5 Ayrilan Gruplar 233

6.6 Bir Nukleofilik Yer Degi§tirme Tepkimesinin Kinetigi: S N 2 Tepkimesi 234

6.7 S N 2 Tepkimesinin Mekanizmasi 235

6.8 Gecis, Hali Teorisi: Serbest Enerji Diyagramlan 237

6.9 S N 2 Tepkimelerinin Stereokimyasi 240

6.10 Hidroksit iyoni lie ter— Biitil Klorurun Tepkimesi: S N 1 Tepkimesi 243

6.11 S N 1 Tepkimesinin Mekanizmasi 244

6.12 Karbokatyonlar 246

6.13 S N 1 Tepkimelerinin Stereokimyasi 249

6.14 S N 1 ve S N 2 Tepkimelerinin Hizlanni Etkileyen Etkenler 251

6.15 Organik Sentezler: S N 2 Tepkimeleri lie Fonksiyonel Grup Doniigumleri 261

Kimyasi... Biyolojik Metilleme: Biyolojik Bir Nukleofilik Yer Degiftirme 261

6.16 Alkil Halojenurlerin Ayrilma Tepkimeleri 265

6.17 E2 Tepkimesi 267

6.18 El Tepkimesi 268

6.19 Ayrilmaya Karsj Yer Degigtirme 269

6.20 Genel Ozet 272

Boliim 7 Alkenler ve Alkinler I: Ozellikleri ve Elde Edili§leri. Alkil Halojenurlerin
Ayrilma Tepkimeleri 28 I

Hucre Zan Gecirgenligi 281

A (Molekiiler grafik: Hucre zan fosfolipitlerine katilan bir doymami§ yag asidi, cis-9-oktadekenoik asit)

7.1 Giris, 282

- 7.2 Aiken Diastereomerlerinin (E)-(Z) Sistemiyle Adlandinlmasi 282

- 7.3 Alkenlerin Bagil Kararliliklan 284
« 7.4 Sikloalkenler 287

' 7.5 Ayrilma Tepkimeleri Uzerinden Alkenlerin Sentezi 288

. 7.6 Alkil Halojeniirlerden Hidrojen Halojenur Cikanlmasi (Dehidrohalojenleme) 288

< 7.7 Alkollerden Su Cikanlmasi (Dehidrasyon) 293

> 7.8 Karbokatyon Kararlihgi ve Molekuler gevrilmelerin Meydana Geli§i 299

7.9 Komsu Dibromiirlerden Brom Cikanlmasiyla Aiken Sentezi 303

7.10 Ayrilma Tepkimeleriyle Alkinlerin Sentezi 304

- 7.11 Uc, Alkinlerin Asitligi 305

- 7.12 Vq Alkinlerin Asetilenik Hidrojen Atomunun Yer Degigtirmesi 306
. 7.13 Alkenlerin Hidrojenlenmesi 307

Kimyasi... Gida Endiistrisinde Hidrojenleme 308

■

* 7.14 Hidrojenleme: Katalizoriin Gorevi 309
» 7.15 Alkinlerin Hidrojenlenmesi 310
7.16 Hidrokarbonlann Molekul Formulleri: Hidrojen Eksikligi indeksi 312

tfindekiler XX111

Boliim 8 Alkenler ve Alkinler II: Katilma Tepkimeleri 321

Deniz: Biyolojik Olarak Aktif Dogal Urunler Hazinesi 321

▲ (Molekuler grafik: Daktilin, halojenlenmis bir dogal deniz urunii)

^ 8.1 Giri§: Alkenlere Katilmalar 322

• 8.2 Alkenlere Hidrojen Halojeniir Katilmasi: ^ritovnikov^KuraJi 324
8.3 Bir Alkene i yonik Katilmamn Stereokimyasi 330

» 8.4 Alkenlere Siilfiirik Asit Katilmasi 330

- 8.5 Alkenlere Su Katilmasi: Asit Katalizli Hidrasyon 321

• 8.6 Alkenlere Brom ve Klor Katilmasi 334

8.7 Alkenlere Halojenlerin Katilmasimn Stereokimyasi 335

8.8 Halohidrin Olusumu 339

Kimyasi... Simetrik Olmayan Siibstitiie Bromonyum lyonlarmda Yerse^imlilik:
Eten, Propen ve 2-Metilpropenin Bromonyum iyonlari 340

8.9 Iki Degerlikli Karbon Uilcsikleri: Karbenler 342

8.10 Alkenlerin Yiikseltgenmesi: Sin Hidroksilleme 344

8.11 Alkenlerin Yiikseltgemeli Boliinmesi 346

8.12 Alkinlere Brom ve Klor Katilmasi 348

8.13 Alkinlere Hidrojen Halojeniir Katilmasi 349

8.14 Alkinlerin Yiikseltgemeli Boliinmesi 350

8.15 Sentetik Straetejilerin Yeniden Gozden Gecirilmesi 350

Kimyasi... Kolesteroliin Biyosentezi: Dogadaki Miikemmel ve Bildik Tepkimeler 354

Boliim 9 Niikleer Manyetik Rezonans ve Kiitle Spektrometri:
Yapi Tayini igin Kullamlan Aletler 366

Sivi Helyum Termosu 366

▲ (Molekuler grafik: 1— Kloro— 2— propanol)

9.1 Giris. 367

9.2 Elektromanyetik Spektrum 368

9.3 Niikleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi 370

9.4 Niikleer Spin: Sinyalin Kaynagi 374

9.5 Protonlann Perdelenmesi ve Perdelenmemesi 376

9.6 Kimyasal Kayma 377

9.7 Kimyasal Kaymasi Egdeger ve E§deger Olmayan Protonlar 379

9.8 Sinyal Yanlmasi: Spin-Spin E§le§mesi 381

9.9 Proton NMR Spektrumlan ve Hiz Islemleri 391

9.10 Karbon-13 NMR Spektroskopisi 393

9.11 Iki Boyutlu (2D) NMR Teknikleri 397

Kimyasi... Tipta Manyetik Rezonans Gdriintiileme 402

9.12 Kiitle Spektrometriye Giris. 403

9.13 Kiitle Spektroskopisi 403

xxiv ifindekiler

9.14 Kiitle Spektrumu 406

9.15 Molekiil Formiillerinin ve Molekiil Kiitlelerinin Belirlenmesi 409

9.16 Panjalanma 413

9.17 GC/MS Analizi 420

9.18 Biyomolekiillerin Kiitle Spektrumlan 420

Boliim 1 Radikal Tepkimeleri 429

Kalikamisin /,': DNA iskeletinin Dilimlenmesi igin Bir Radikal Cihazi 429

▲ (Molekuler grafik: DNA ikili telini pargalayabilen bir molekul, kalikamisin Yi 1 )

10.1 Giri§ 431

Kimyasi... Biyoloji, Tip ve Endustride Radikaller 432

10.2 Homolitik Bag Ayrisma Enerjileri 433

10.3 Alkanlann Halojenlerle Tepkimeleri 437

10.4 Metanin Klorlanmasi: Tepkime Mekanizmasi 439

10.5 Metanin Klorlanmasi: Enerji Degisjmleri 442

10.6 Yuksek Alkanlann Halojenlenmesi 450

10.7 Alkil Radikallerinin Geometrisi 453

10.8 Diizgiin Dortyiizlii Stereomerkez Olugturan Tepkimeler 453

10.9 Alkenlere Radikalik Katilma: Hidrojen Bromuriin Anti-Markovnikov Katilmasi 456

10.10 Alkenlerin Radikalik Polimerlesmesi: Zincir Biiyiitme Polimerleri 458

10.11 Diger Onemli Radikal Tepkimeleri 460

Ozel Konu A: Zincir Biiyiitme Polimerleri 469

Boliim I I Alkoller ve Eterler 476

Molekuler Konukcular 476

▲ (Molekuler grafik: Hiicre zarlan arasmda iyon aktarimi yapan bir antibiyotik, monensin sodyum tuzu)

11.1 Yapi ve Adlandirma 477

11.2 Alkollerin ve Eterler in Fiziksel Ozellikleri 480

11.3 Onemli Alkoller ve Eterler 482

11.4 Alkollerin Alkenlerden Sentezi 484

11.5 Oksiciva Katilmasi-Civa Ayrilmasi Tepkimesiyle Alkenlerden Alkollerin Eldesi 485

11.6 Hidroborasyon: Organoboranlann Sentezleri 488

11.7 Hidroborasyon- Yiikseltgemeyle Alkenlerden Alkollerin Eldesi 490

11.8 Alkollerin Tepkimeleri 493

11.9 Alkollerin Asit Olarak Davranigi 494

11.10 Alkollerin Mesilatlara ve Tosilatlara D6nu§turiilmesi 495

11.11 S N 2 Tepkimelerinde Mesilatlar ve Tosilatlar 497

Kimyasi... Alkil Fosfatlar 498

11.12 Alkollerin Alkil Halojeniirlere D6nu§turiilmesi 499

11.13 Alkollerin Hidrojen Halojeniirlerle Tepkimelerinden Alkil Halojenurlerin Elde Edilmesi 499

11.14 Alkollerin PBr 3 veya SOCI 2 He Tepkimelerinden Alkil Halojenurlerin Elde Edilmesi 502

IfindekiJer XXV

11.15 Eterlerin Sentezi 503

11.16 Eterlerin Tepkimeleri 507

11.17 Epoksitler 508

Kimyasi... Sharpless Asimetrik Epoksitfemesi 510

11.18 Epoksitlerin Tepkimeleri 512

Kimyasi... Epoksitler, Karsinojenler ve Biyolojik Yiikseltgenme 514

11.19 Alkenlerin Epoksitler Uzerinden Anti-Hidroksillenmesi 516

11.20 Tac. Eterler: Bagil Olarak Polar Olmayan Aprotik Coziiciilerde Faz-Transfer Kataliziyle
Niikleofilik Yer Degi§tirme 519

11.21 Alkenlerin, Alkollerin ve Eterlerin Tepkimelerinin Ozeti 523

Boliim I 2 Alkollerin Karbonil Bilesjklerinden Sentezi. Yukseltgenme-indirgenme ve
Organometalik Bile§ikler 529

Koenzim NADH'nin Iki Hali 529

▲ (Molekuler grafik: Nikotinamit [niasin])

12.1 Giris, 530

12.2 Organik Kimyada Yukseltgenme-indirgenme Tepkimeleri 532

12.3 Karbonil Bilesikierinin Indirgenmesiyle Alkollerin Eldesi 533

Kimyasi... Alkol Dehidrojenaz 536

Kimyasi... Karbonil Gruplanmn Stereosegimli indirgenmeleri 537

12.4 Alkollerin Yiikseltgenmesi 538

12.5 Organometalik Bile§ikler 543

12.6 Organolityum ve Organomagnezyum Bilesikierinin Elde EdilisJ 544

12.7 Organolityum ve Organomagnezyum Bilesikierinin Tepkimeleri 546

12.8 Grignard Reaktiflerinden Alkollerin Eldesi 549

12.9 Lityum Dialkilkupratlar: Corey-Posner, Whitesides-House Sentezi 556
12.10 Koruyucu Gruplar 559

Birinci Karma Problem Takimi 566

Boliim 13 Konjuge Doymamif Sistemler 571

Sentetik Molekullerde Nobel Odiilliiler 571

A (Molekuler grafik: Morfin, Diels— Alder tepkimesi iceren sentezi)

13.1 Giri§ 572

13.2 Allilik Yer Degi§tirme ve Allil Radikali 573

13.3 Allil Radikallerinin Kararhligi 577

13.4 Allil Katyonu 580

13.5 Rezonans Kurallannin Ozeti 582

13.6 Alkadienler ve Doymamigligi Fazla Olan Hidrokarbonlar 586

13.7 1,3-Biitadien: Elektron Delokalizasyonu 587

XXVi i$indekiler

13.8 Konjuge Dienlerin Kararhligi 589

13.9 Ultraviyole-Goriiniir Bolge Spektroskopisi 591

Kimyast... Gormenin Fotokimyasi 596

13.10 Konjuge Dienler: Elektrofilik Atak: 1,4 Katilmasi 600

13.11 Diels-Alder Tepkimesi: Dienlerin 1,4-Siklokatilma Tepkimeleri 604

Boliim 14 Aromatik Bilesjkler 619

"YesJI" Kimya 619

▲ (Molekuler grafik: Aromatik hidrokarbon ailesinde ana molekiil, benzen)

14.1 Giris. 620

14.2 Benzen Turevlerinin Adlandinlmasi 621

14.3 Benzenin Tepkimeleri 623

14.4 Benzenin Kekule' Yapisi 624

14.5 Benzenin Kararhligi 626

14.6 Benzenin Yapisiyla ilgili Modern Teoriler 627

14.7 H uck el Kurah: (4« + 2) it Elektron Kurali 630

14.8 Diger Aromatik Bile§ikler 637

Kimyasi... Nanotiipler 641

14.9 Heterohalkali Aromatik Bile§ikler 642

14.10 Biyokimyada Aromatik Bilesjkler 643

14.11 Aromatik Bilegiklerin Spektroskopisi 646

Kimyasi... Giines Koruyuculan (Giines. Isjnlarma Maruz Kalma ve Bunun Etkileri) 650

Boliim I 5 Aromatik Bilesjklerin Tepkimeleri 6 I I

Tiroksinin Biyosentezi: iyot igeren Aromatik Yer Degiftirme 61 I

▲ (Molekuler grafik: Metabolik hizin duzenlenmesiyle ilgili aromatik iyot— igeren bir hormon, Tiroksin)

15.1 Elektrofilik Aromatik Yer Degi§tirme Tepkimeleri 662

15.2 Elektrofilik Aromatik Yer Degi§tirme igin Genel Bir Mekanizma: Arenyum iyonlan 663

15.3 Benzenin Halojenlenmesi 665

15.4 Benzenin Nitrolanmasi 667

15.5 Benzenin Siilfolanmasi 668

15.6 Friedel-Crafts Alkillemesi 669

15.7 Friedel-Crafts A^illemesi 671

15.8 Friedel-Crafts Tepkimelerinin Kisitlamalari 673

15.9 Friedel-Crafts A^illemelerinin Sentetik Uygulamalan: Clemmensen Indirgemesi 675

15.10 Etkinlik ve Yonlendirme Uzerine Substitiient Etkileri 677

15.11 Elektrofilik Aromatik Yer Degistirmede Substitiient Etkileri Teorisi 680

Kimyasi... Tiroksin Biyosentezinde iyotun Katihmi 690

15.12 Alkilbenzenlerin Yan Zincir Tepkimeleri 692

Iijindekiler XXV11

Kimyasi... Endustriyel Stiren Sentezi 693

15.13 Alkenilbenzenler 696

15.14 Sentetik Uygulamalar 698

15.15 Niikleofilik Yer Degigtirme Tepkimelerinde Benzilik ve Allilik Halojeniirler 702

15.16 Aromatik Bile§iklerin indirgenmesi 704

Boliim 16 Aldehitler ve Ketonlar I. Karbonil Grubuna Niikleofilik Katilrna 714

Cok Yonlu Bir Vitamin, Piridoksin (Vitamin B 6 ) 714

▲ (Molekuler grafik: Piridoksal fosfat [vitamin B 6 1)

16.1 Giris, 715

16.2 Aldehitler ve Ketonlann Adlandinlmasi 716

16.3 Fiziksel Ozellikleri 717

16.4 Aldehitlerin Sentezleri 719

16.5 Ketonlann Sentezleri 723

16.6 Karbon-Oksijen ikili Bagina Niikleofilik Katdma 727

16.7 Alkollerin Katilmasi: Yan-Asetaller ve Asetaller 730

16.8 Amonyak Tiirevlerinin Katilmasi 738

Kimyasi... Pridoksal Fosfat 742

16.9 Hidrojen Siyaniir Katilmasi 743

16.10 Yiliirlerin Katdmasi: Wittig Tepkimesi 745

16.11 Organometalik Reaktiflerin Katdmasi: Reformatsky Tepkimesi 749

16.12 Aldehitlerin ve Ketonlann Yiikseltgenmesi 750

16.13 Aldehitler ve Ketonlar Idn Kimyasal Analizler 752

16.14 Aldehit ve Ketonlann Spektroskopik Ozellikleri 753

Boliim I 7 Aldehitler ve Ketonlar II. Aldol Tepkimeleri 766

TIM (Trioz Fosfat isomeraz) Enol Uzerinden Karbonun Geri Kazanimi 766

▲ (Molekuler grafik: Metabolik enerji uretiminde bir anahtar ara uriin, gliseraldehit— 3— fosfat)

17.1 Karbonil Bile§iklerinin oc-Hidrojenlerinin Asitligi: Enolat Anyonlan 767

17.2 Keto ve Enol Tautomerleri 769

17.3 Enoller ve Enolat Anyonlan Uzerinden Olan Tepkimeler 770

17.4 Aldol Tepkimeleri: Enolat Anyonlannin Aldehitlere ve Ketonlara Katilmasi 776

17.5 Capraz Aldol Tepkimeleri 780

17.6 Aldol Kondensasyonlanyla Halkalanmalar 786

17.7 Lityum Enolatlar 788

Kimyasi... Silil Enol Eterler 792

17.8 a-Selenleme: a,/?-Doymami§ Karbonil Bilesjklerinin Sentezi 794

17.9 a,j3-Doymami§ Aldehitler ve Ketonlara Katdmalar 795

Kimyasi... DNA'nin Pargalanmasi i^in Kalikamisin y, 1 Aktivasyonu 799

XXViii ifindekiler

Bolum I 8 Karboksilik Asitler ve Tiirevleri, A51I Karbonunda Nukleofilik
Katilma-Aynlma 8 I

BirGenelBag 810

▲ (Molekuler grafik: Bir poliamit olan naylon 6,6'mn bir kismi)

18.1 Giri§ 811

18.2 Adlandirma ve Fiziksel Ozellikleri 811

18.3 Karboksilik Asitlerin Sentezi 820

18.4 AcH Karbonunda Nukleofilik Katilma-Aynlma 822

18.5 Acil Kloriirler 825

18.6 Karboksilik Asit Anhidritleri 827

18.7 Esterler 828

18.8 Amitler 836

Kimyasi... Penisilinler 844

18.9 cc-Halo Asitler: Hell-Volhard-Zelinski Tepkimesi 844

18.10 Karbonik Asit Tiirevleri 846

18.11 Karboksilik Asitlerin Dekarboksilasyonu 849

Kimyasi... Tiyamin 850

18.12 Acil Bile§ikleri i?in Kimyasal Denemeler 851
Ozel Konu B: Basamakh Bliyiiyen Polimerler 868

Boliim I 9 /3-Dikarbonil Bilesiklerinin Sentezleri ve Tepkimeleri: Enolat Anyonlanyla
ilgili Daha Fazla Kimyasal Bilgi 877

Sahte Bilesjkler 877

▲ (Molekuler grafik: Bir dogal substrat gibi maskeleyerek antikanser etkinlik gbsteren bir enzim
inhibitorii, 5-Florourasil)

19.1 Giri§ 878

19.2 Claisen Kondensasyonu: /3-Keto Esterlerin Sentezi 879

19.3 Aseto Asetik Ester Sentezi: Metil Ketonlann (Substitiie Asetonlar) Sentezi 885

19.4 Malonik Ester Sentezi: Siibstitue Asetik Asitlerin Sentezi 892

19.5 Aktif Hidrojen Bilesjklerinin Daha ileri Tepkimeleri 896

19.6 Ester ve Nitrillerin Dogrudan Alkillenmesi 897

19.7 1,3-Ditiyanlann Alkillenmesi 898

19.8 Knoevenagel Kondensasyonu 900

19.9 Michael Katilmalan 900

Kimyasi... Kendi Kendini Yok Eden Bir Enzim Substrati 902

19.10 Mannich Tepkimesi 902

19.11 Enaminlerin Sentezi: Stork Enamin Tepkimeleri 904

19.12 Barbitiiratlar 908

Kimyasi... Antikor Katalizli Aldol Katilmasi 9 1

I9indekiler XXIX

Ozel Konu C: Tryoller, Kiikiirt Yilurleri ve Disiilfiirler 923
Ozel Konu D: Tiyol Eterleri ve Lipit Biyosentezleri 928

Bdlum 20 Aminler 942

Norotoksinler ve Sinir ileticileri 942

▲ (Molekuler grafik: Zehirli ok kurbagalanndan izole edilen bir felg edici bir norotoksin, Histriyonikatoksin)

20.1 Adlandirma 944

20.2 Aminlerin Fiziksel Ozellikleri ve Yapilari 945

20.3 Aminlerin Bazligi: Amin Tuzlan 947

Kimyasi... Enantiyomerlerin HPLC Yanlmasi 954

20.4 Biyolojik Onemi Olan Bazi Aminler 955

20.5 Aminlerin Eldesi 957

20.6 Aminlerin Tepkimeleri 965

20.7 Aminlerin Nitroz Asitle Tepkimeleri 966

Kimyasi... Nitrozoaminler 968

20.8 Arendiazonyum Tuzlannin Yer Degi§tirme Tepkimeleri 969

20.9 Arendiazonyum Tuzlannin Kenetlenme Tepkimeleri 972

20.10 Aminlerin Sulfonil Kloriirle Tepkimeleri 975

20.11 Sulfa Ilaglan: Siilfanilamit 977

20.12 Aminlerin Analizi 980

20.13 Amonyum Bilesiklerini i^eren Ayrilmalar 982

Ozel Konu E; Heterohalkah Aminlerin Tepkimeleri ve Sentezleri 997
Ozel Konu F: Alkaloitler 1008

Boliim 2 I Fenoller ve Aril Halojenurler: Niikleofilik Aromatik Yer Degiftirme 1014

GumiJ| Kupa 1014

▲ (Moiekiiler grafik: Kupa §eklinde bir molekul, 4-ter-BQtilkaliks[4]aren)

21.1 Fenollerin Yapilari ve Adlandirilmalan 1015

21.2 Dogal Olarak 01u§an Fenoller 1016

21.3 Fenollerin Fiziksel Ozellikleri 1017

21.4 Fenollerin Sentezleri 1017

Kimyasi... Poliketit Antikanser Antibiyotik Biyosentezi 1018

21.5 Asitler Olarak Fenollerin Tepkimeleri 1023

21.6 Fenollerin O-H Grubunun Diger Tepkimeleri 1025

21.7 Alkil Aril Eterlerin Boliinmesi 1026

21.8 Fenollerin Benzen Halkasmin Tepkimeleri 1027

21.9 Claisen Cevrilmesi 1029

21.10 Kinonlar 1030

21.11 Aril Halojenurler ve Nukleofilik Aromatik Yer Degistirme 1032

XXX Igindekiler

Kimyasi... Bir PCB Turevinin Bakteriyel Dehalojenlenmesi 1035

21.12 Fenollerin ve Aril Halojeniirlerin Spektroskopik Analizleri 1039
ikinci Karma Problem Takimi 1050

Ozel Konu G: Elektrosiklik ve Siklokatilma Tepkimeleri 1056

Ozel Konu H: Cevremizdeki Organik Halojeniirler ve Organometalik Bile§ikler 1071

Ozel Konu I: Ge?i; Metalli Organometalik Bilefikler 1077

Bolum 22 Karbohitratlar 1 088

Hastahklarda ve iyile§mede Karbohidrat Tanmmasi 1088

▲ (Molekiiler grafik: Tamnmada ve yaralanmis dokunun iyile§mesinde onemli bir karbohidrat, sialil Lewis*

22.1 Giri§ 1089

22.2 Monosakkaritler 1092

22.3 Mutarotasyon 1098

22.4 Glikosit OIu|umu 1099

22.5 Monosakkaritlerin Diger Tepkimeleri 1102

22.6 Monosakkaritlerin Yiikseltgenme Tepkimeleri 1104

22.7 Monosakkaritlerin indirgenmesi: Alditoller 1110

22.8 Monosakkaritlerin Fenilhidrazinle Tepkimeleri: Osazonlar 1110

22.9 Monosakkaritlerin Sentezi ve Kuciiltulmesi 1112

22.10 Aldozlann D Ailesi 1114

22.11 o-(+)-Glikozun Konfigiirasyonuna Fischer Kaniti 1114

22.12 Disakkaritler 1118

Kimyasi... Yapay Tatlandincilar (Ne Kadar Tatli) I 122

22.13 Polisakkaritler 1123

22.14 Biyolojik Onemi Olan Diger §ekerler 1128

22.15 Azot Igeren §ekerler 1129

22.16 Hiicre Yiizeyinin Glikolipit ve Glikoproteinleri 1130

22.17 Karbohidrat Antibiyotikler 1132

Bolum 23 Lipitler I 1 42

Sinirlerin Yahtimi I 142

A (Molekiiler grafik: Miyelin kihfi zarlannda bulunan bir spingomiyelin molekulu)

23.1 Giri§ 1143

23.2 Yag Asitleri ve Tria^ilgliseroller 1144

Kimyasi... Olestra ve Kati Yaglar Yerine Kullanilan Diger Maddeler I 148

23.3 Terpenler ve Terpenoitler 1152

23.4 Steroitler 1156

23.5 Prostaglandinler 1165

23.6 Fosfolipitler 1167

23.7 Mumlar 1170

i^indekiler XXXI

Boliim 24 Amino Asitler ve Proteinler I I 79

Katalitik Antikorlar: Tasanmci Katalizorler I 179

▲ (Molekiiler grafik: Bir bagli hapteni olan sentetik bir Diels— alderaz katolizorii)

24.1 Giris, 1180

24.2 Amino Asitler 1181

24.3 a-Amino Asitlerin Laboratuvar Sentezleri 1186

24.4 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Analizi 1190

24.5 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Amino Asit Sirasi 1193

24.6 Polipeptitlerin ve Proteinlerin Birincil Yapilan 1196

Kimyasi... Orak Hiicre Anemisi I 199

24.7 Polipeptit ve Protein Sentezleri 1200

24.8 Proteinlerin Ikincil, Ugunciil ve Dordunciil Yapilan 1205

24.9 Enzimlere Giri§ 1212

24.10 Lisozim: Bir Enzimin Etkime §ekli 1213

24.11 Serin Proteazlar 1215

Kimyasi... Bazi Katalitik Antikorlar 1220

24.12 Hemoglobin: Bir Konjuge Protein 1222

Boliim 25 Nukleik Asitler ve Protein Sentezi I 228

Aileleri Bulmada Ara^lar 1228

▲ (Molekiiler grafik: Bir elektrostatik potansiyel haritasi olarak van der Waals yuzeyi gosterilen bir
sitostn— guanln baz gifti)

25.1 Giris, 1229

25.2 Nukleotitler ve Nukleositler 1229

25.3 Niikleosit ve Niikleotitlerin Laboratuvar Sentezleri 1232

25.4 Deoksiribonukleik Asit (DNA) 1236

25.5 RNA ve Protein Sentezi 1243

25.6 DNA'nin Baz Dizili§ Sirasinin Tayini 1250

25.7 Oligoniikleotitlerin Laborutavar Sentezleri 1253

25.8 Polimeraz Zincir Tepkimesi 1255

Segilmif Problemlerin Cevaplari A I

Sozluk G I

Fotograf, Resim, §ekil ve ^izelgelerin Kaynaklan C I

Dizin

Yazarlar Hakkinda

T. W. Graham Solomons

T, W. Graham Solomons lisans egitimini Citadol'da yap-
ti ve organik kimyada doktor unvanmi 1959'da Duke Uni-
versitesi'nde aldi. Doktorasinda C. K. Bradsher ile calisti.
Daha sonra, Sloan Vakfinin verdigi bursla, doktora son-
rasi cah§malanni V. Boekelheide ile birlikte devam etti.
1960'ta Kuzey Florida Universitesi'nin fakiiltesinde ku-
rucu uye oldu ve 1973'te Kimya Profesorii, 1992'de
Emekli Profesor oldu. 1994'te Rene Descartes (Paris
VSEPR) Universitesi Fen Fakiiltesi Biyoloji Boliimunde
■ziyaretci profesor olarak bulundu. Sigma Xi, Phi Lamb-
da Upsilon ve Sigma Pi Sigma uyesidir. Amerikan Kim-
ya Toplulugu Petrol Arastirma Teskilati ve Arastirma
§irketlerinden ara§tirma burslan kazanmistir. Senelerce
USF'de lisans diizeyi ogrencilerinin arastirma degisim
programlarmda NSF sponsorlugu miidiirliigu yapmistir,
Arastirma konulan heterosiklik kimya ve alisilmamij aro-
matik bilesikler alanidir. Yaymlanni "Journal of Ameri-
can Chemical Society", "Journal of Organic Chemistry"
ve "Journal of Heterocyclic Chemistiy"de yapmistir. Egi-
ticiligi yoniiyle bir cok odiil almistir. Organik Kimya ders
kitaplan 20 senedir kullandmakta olup, bu kitaplan Ja-
poncaya, Cinceye, Arapcaya, Portekizceye, Ispanyolca-
ya, Italyancaya, Malezyacaya, Koreceye cevrilrnigtir.
Kendisi ve kansi Judith'in jeofizikci olan bir kizi ve iki
kiiciik oglu vardir.

Craig Barton Fryhle

Craig Barton Fryhle Pasifik "Lutheran" Universitesinde
Docent olup, Kimya Bolumii Baskanidir. Lisans derece-
sini "Gettysburg" kolejinden Ph. D. Diplomasim ise
"Brown" Universitesinden almistir. Profesor Fryhle'm
arastirma sahasi sikimik asit siirecindeki enzimler ve me-
tabolitlerdir. Devamh arastirma konulan §ikimik asitin es-
terlesmesi mekanizmasinda substratlarin konformasyon
cah§malan, molekiiler modelleme ve NMR spektromet-
resiyle benzetmeler ve sikimik asit siirecinde enzimlerin
yapi ve etkinlikleri iizerinde cahsmalardir. Milli Bilim
Vakfindan, ozel kuruluslardan, M. J. Murdock firmasm-
dan arastirma ve alet kurma odiilleri almi§tir. Profesor
Fryhle'in kimya egitimi cahsmalan organik kimyada ak-
tif ve bilgisayar destekli egitim programlanni, lisans se-
viyesi organik kimya derslerinde yeni deneylerin
gelistirilmesini, aletsel analiz derslerini ve bu kitabm on-
ceki baskilanndaki yapilan cahsmalan icerir. Seattle dev-
let okullannda fen programlarmda gonullii olarak
cah§mistir. Amerikan Kimya Dernegi Puget Ses Bolii-
miinde 1999'da mudurliik yapmistir. Seattle'da kansi
Deanna ve kizlan Lauren ve Heather'la birlikte yasamak-
tadir.

XXXII

Ogrencilere

Yaygin kanilann aksine organik kimya zor bir ders ol-
mayabilir. Sizlerc tartismalar sunan tarti$malara acik bir
derstir. Bu dersle simdiye kadar gordiigiiniiz derslerden
cok daha fazla sey ogreneceksiniz ve bu ogrendikleriniz
yasamla vc cevrenizde olanlarla ili$kilidir. Organik kim-
ya olaylara. konulara manukli ve sistemli olarak yaklaj-
tigt icin; dogru calisma ahskanliklan, organik kimya
bilgilerinizin geli$tirilmcsindc size oldukea taimin edici
tecriibeler kazandiracaktir. Burada size nasi! calisacagi-
niza dair bazi tavsiyeler verilecektir.

1, (liinii giiniine calisiniz. Hie bir zaman geride kal-
mayiniz. Organik kimya dersi daha once gordiigunuz
bir kavram veya bilgi iizerine baska bir bilginin insa
edildigi bir derstir. Bu bakimdan ders hocanizla bera-
ber gilmek hatta biraz onun oniinde olmak esastir. Ide-
al olani. sinifta hocanizdan bir giin onde olmayi
denemenizdir. Bunu yapliginizda konuya dnceden asi-
na oldugunuz icin. dersi cok daha kolay anlayacak ve
ders size daha yararli olacaktir. Konuya onceden ya-
kin oldugunuz icin sinifia fikir gelistirme ve aciklama
bakiniindan da fayduli olacaktir.

2. km. uk birimlerle konulan calismiz ve yeni bir ko-
nuvu iyice unladiginizdan emin olmadan sunraki
konuya gecmeyirtiz. Organik kimya birikebilir birya-
piya sahip oldugu icin her bir yeni fikir onuniize 91k-
tiginda bir sonraki kavrama gecmeden once onu tarn
olarak anlamaya calismaniz ogrenmenizde cok etkili
olacaktir. Bir cok temel kavram ,4rac kuiu.su ikonla-
nyla kenarda ve bunlara eslik eden basliklarda veril-
mislir. Bu kavramlan ogrendiginizde. organik
kimyadaki basanniz icin gerekli olan araclann bir kis-
mmi da kazanmis olacakstntz. Organik kimya hakktn-
da diisiinme ve caiismayla ilgili onerilere. basliklarla
ve £aii$mti Onerisi ikonlariyla dikkat cekiltnistir. Bir
kavrama Arac kuiusu veya Qalisma Onerisi ikonlany-
la dikkat cekilmis olup olmamasina bakilmaksizin an-
lamadan ileriye gecilmemelidir.

. Boliim icerisinde verilen problemlerin ttimunu ca-
lisiniz. ilcrlemenizi kontrol cimek icin boliim icerisin-
de verilen problemleri calismaniz (cozmeniz) gerekir,
Bu problemler size aciklanan konulan anlayip anla-
madigmiza karar vermeniz amaciyla diizenlenmistir.
Eger bu problemleri cozebilirseniz ileriye devam ede-
bilirsiniz, eger bu problemleri anlayamazsaniz tekrar
daha once verilen konulara doniip yeniden cahsmah-
stniz. Hocaniz tarafindan boliim sonundaki problem-
lerle ilgili verilen odevleri yapmalisimz. Biitiin
problemleri deftere 0ziiniiz. Hocanizdan yardim ge-
rekli oldugunda kitabtnizla beraber bu defteri de go-
tiiriiniiz.

(, ahsirken yaziniz. Tepkimeleri, mekanizmalan, ya-
pilan vb. defalarca yaziniz. Organik kimya en iyi se-
kilde. bakarak. kitaptaki konulara dikkat cekerek vb.
yollarla degil, yazarak ogrenilir. Bunun en onemli se-
bebi organik yapilann. mekanizmalann ve lepkimele-
rin karmasik olmasidir. Bunlan tarn anladiginizi
diisunebiltrsiniz. ancak algilamada eksikler olacaktir.
Tepkime mekanizmasi size bir bakima bir seyler ifa-
de edebitir. ancak cok daha iyi anlamantz gerekir. Ko-
nulan bir ba^kasina anlatabilmeniz i<;in 90k iyi
bilmeniz gerekir. Bu seviyede bir ogrenme. genellik-
le hepimiz icin yazma yoluyla kazamlir. Tepkime me-
kanizmalanmn aynntilanni: ornegin hangi atomun
hangi atoma baglandigmi. tepkimedc hangi bag kin-
hp hangi bagin olusjtugunu. yapiyla ilgili iic boyutlu
goriinusleri. ancak yazarak yeterli dikkati verebilir ve
ogrenebiliriz. Tepkimeleri ve mekanizmalan yazdigi-
mizda. organik kimyayi basarmak icin gerekli olan bil-
gilerin uzun siircli akilda yer almasi icin gerekli
bagtantilan beynimizde saglami$ oluruz. Organik kim-
ya dersinden alacaginiz notun bu dersi cahsirken ya-
zarak doldurdugunuz sayfalarla orantth oldugunu size
garanti edebiliriz.

XXXIII

XXXIV

< )|1S,I/

5. Ogreterek ve acjklamalar yaparak calisimz. Bir ar-
kadasjmzla berabercalisimz. Birbirinize kavramlan ve
mekanizmalan anlatmiz. Ikili olarak ealismada ders
hocamzin verecegi alistirmalan ve Ogrenme Grubu
Prohlemlerini birbirinize ogretme ve anlatmada aktif
arac, olarak kullanabilirsiniz.

6. ( titnimi Kttavuzu'ndu verilen problem cevaplanni
uygun sekilde kullamniz. Bu cevaplardan iki sekilde
yararlanabilirsiniz: (1) Bir problemin toz:umunU ta-
nvamladiklan sonra cevabmizi <;alisma kilavuzuyla
kontrol etmek icjn kullamniz. (2) Problemi ^ozerken
bir yerde takildigimzda sadece takildiginiz yere bakip
tekrar geriye giderek probleme devam ediniz, Bir prob-
lemin degeri onu coziimlemededir. Egcr problemi sa-
dece okur ve ccvabina bakarsaniz. ogrenmede en
onemli ara^tan kendinizi mahrum etniis, olursunuz.

7. ( ati^ma Kilavuzu' nan giris kisminda "Bulmaca ^6-
ziimii veya Yapi Herseydir" ba$hgiyla verilen ki-
simlari genel kimyadan organik kimyaya gecjste

basjangic icin verilen kopriilerdir. Bu boliim size ge-
nel kimyada gordiigunuz. ogrendiginiz bazi kavramla-
nn organik kimyayla iiiskisini gormek icjn yardimci
olabilir. Aynca eski bilgilerinizi tazeler ve organik
kimyayi anlamamzi kolaylastinr. Organik kimyadaki
lemel kurallan ve ozellikle yapilan degerlendirmeni-
zi. anlamamzi kolaylastmr. Konu olarak sizden onde
olarak dusundiigiiniiz kavramlarda. zor meselelerde ka-
nsikliklan azalur. Gerc,ekten yapilan bir kere anlama-
ya ba$ladiginizda organik kimyamn zorlugu da idare
edilebilir d)c,ulere gelir.
8. gahsirken molekul modelleri kullamniz. Organik
molekiillerin iic, boyuilu yapilanndan dolayi. bu yapi-
lan anlamada. molekiil modellerinin kullanimi olduk-
ca yardimci olabilir, Pahali olmayan bir molekul
modeli seti satin alimz ve ihtiyaciniz oldugunda Lie, bo-
yuilu yapiyi anlamak icjn kullamniz. Ders kitabina yar-
dimci olmak iizcre verilen Qahpna Kiluvu-tmun ekinde
yararli olabilecek molekul model alistirmalan vardir.