ORGANİK KİMYA (AMİNLER) Prof Dr Arif ALTINTAS

Transkript

1 ORGAİK KİMYA (AMİLER) Prof Dr Arif ALTITAS

2 Amin - Tanım Amin - Çeşitleri Amin - Yapı ve Sınıflandırma Amin - Adlandırma Amin - Özellikler 1. Fiziksel özellikleri 2. Kimyasal özellikleri 3. Biyolojik özellikleri 4. Spektral özellikleri 2

3 Amin edir? Canlı sistemlerde en çok rastlanan 4 element (karbon, hidrojen, oksijen ve azot) temeldir. Bir ya da daha fazla karbon atomuna bağlı, üç değerlikli azot atomu içeren organik bileşiklere amin denir: - R 2 - R 2 - R 3 Aminler, amonyağın organik türevleri olan zayıf bazlardır. Yapısal olarak aminler amonyağa benzerler fakat bir veya daha fazla hidrojen atomu alkil veya aril gibi organik radikallerle yer değiştirmiştir. R1 R1 R2 R3 R1 R2 Amonyak Birincil amin İkincil amin Üçüncül amin 3

4 Aminler azot atomuna bir ya da daha fazla alkil veya aril grubunun bağlı olduğu bileşiklerdir. Aminler; amino asitler, peptidler, proteinler, alkaloidler, DA ve RA gibi bileşiklerin yapısında bulunan amino ( 2 ) grubu dolayısıyla bir çok önemli biyokimyasal olaylarda aktif rol alırlar. Birincil aromatik aminler azo boyar maddelerin üretiminde başlangıç maddesi olarak kullanılır. Sentetik iplik yapımında kullanılan poliimitlerin sentezinde başlangıç maddesi olarak yer alırlar. Tıpta kullanılan bir çok amin türevi ilaç mevcuttur. Aminopirin (analjezik madde) Aminacrine (antibakteriyel, antiseptik) Aminler, bitki ve hayvanlarda bol olarak dağılmıştır. Aminlerin bir çoğu fizyolojik etkinlik gösterir. Örneğin, insan vücudunun, sempatik sinir sisteminin (savaşmak ya da kaçmak) iki doğal uyarısı, norepinefrin ve epinefrin (adrenalin)dir 4

5 Amin Çeşitleri 1. Alifatik aminler Birincil amin (primer amin) İkincil amin (sekonder amin) Üçüncül amin (tersiyer amin) 2. Aromatik aminler Aromatik aminlerde azot atomu bir aromatik halkaya bağlıdır. Anilin örneğinde olduğu gibi. 2 2 C3 2 2 Anilin o-toluidin (o-metilalinin) m-toluidin (m-metilalinin) C3 C3 p-toluidin (p-metilalinin) 5

6 Yapı ve Sınıflandırma Alkoller ve eterler ile su arasındaki yapısal ilişkinin aynısı aminler ile amonyak arasında da vardır. O R O su alkoller eterler R R R' R R' amonyak birincil aminler ikincil aminler üçüncül aminler Aminler azota bağlanan alkil ya da aril grubunun sayısına bağlı olarak birincil (pimer), ikincil (sekonder), ya da üçüncül (tersiyer) olarak üç grupta sınıflandırılırlar. 6 R O R' R''

7 Yapı ve Sınıflandırma Azot atomuna dördüncü bir alkil ya da aril grubu bağlanması mümkündür; ancak azot atomu pozitif yükle yüklenir ve dolayısıyla negatif yüklü bir karşı iyonla birlikte bulunurlar. O yüzden bu bileşikler dördüncül (kuaterner) amonyum tuzları olarak adlandırılırlar. Örnekler: (C 3 ) 3 Br (C 3 ) 4 Cl (C 3 ) 3 C 2 C 3 Br 7

8 Yapı ve Sınıflandırma Amonyak molekülünde azot atomu -atomlarına üç adet sp 3 -s σ-bağlarıyla bağlanmış ve bir adet bağ yapmayan elektron çifti dördüncü sp 3 -orbitalini işgal etmektedir. Bu yüzden amonyak piramit şeklinde molekül geometrisine sahiptir. Amonyak molekülünde azot-hidrojen bağ uzunluğu 1,012 Å ve bağ açısı da 107,8º dir. Aminlerin yapısı da amonyağınkine benzemekle birlikte R (alkil) ve Ar (aril) gruplarının ne olduğuna bağlı olarak küçük farklılıklar gösterirler. 1,012 Å 1,474 Å 1,47Å amonyak 107,8 105,9 metilamin 112,9 C 3 3 C C 3 trimetilamin C 3

9 Yapı ve Sınıflandırma Aminler alkoller ve eterler gibi Lewis bazlarıdır ve bu özelliklerini bağ yapmayan elektron çiftine borçludur. Azot atomunun elektronegatifliği oksijeninkine göre daha düşük olduğundan azot atomunun yalnız elektron çifti bir proton ( + ) ile alkollerdeki oksijene kıyasla daha kolay tepkimeye girer. Başka bir deyişle aminler alkollere göre daha kuvvetli bazlardır. R O Diğer yandan aminler alkollere göre çok daha zayıf asittir Kuvvetli bazlar karşısında zayıf asit davranışı gösterirler K a R O R O + K b R O 9

10 Yapı ve Sınıflandırma Aminler kendilerine özgü ölü balık kokusuna sahiptirler. Kaynama noktaları benzer molekül kütleli yalınız elektron çiftine sahip olmayan bileşiklerinkinden daha yüksektir. Birincil ve ikincil aminler moleküller arası -bağı oluşturabilirler. Aminler ayrıca su ile -bağı oluşturabildiklerinden, özellikle düşük molekül kütleli olanların, suda çözünürlükleri yüksektir. 10

11 Aminler - Adlandırma Çoğu organik bileşik sınıflarında olduğu gibi aminlerin adlandırılmasında da bir kaç farklı yol izlenir. ve amino önekleri ile amin son eki azota bağlı takıyı ifade eder. Düşük molekül kütleli (basit) aminler, türedikleri alkil ya da alkil gruplarının adlarının sonuna amin soneki getirilerek adlandırılır. C 3 2 (C 3 C 2 C 2 ) 2 C 3 C 2 C 3 metilamin di-n-propilamin etilmetilamin (C 3 C 2 ) 3 trietilamin 3 C 2 C C 3 C 2 C 2 C 3 etilmetil-n-propilamin C 2 C 3 C 2 C 3 dietilsiklopentilamin 11

12 Aminler - Adlandırma Yüksek molekül kütleli aminlerin adlandırılmasında ise IUPAC kuralları benimsenir (Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği International Union of Pure and Applied Chemistry ) IUPAC kurallarına göre aminler türedikleri hidrokarbon adının önüne amino- öneki getirilerek adlandırılır. 2 C 3 2 C 3 2 C 3 C 2 CC 3 C 3 C 2 CC 2 CC 2 C 3 aminometan 2-aminobütan 5-amino-3-metilheptan 12

13 Aminler - Adlandırma İkincil ve üçüncül aminlerin adlandırılmasında azotun bağlı bulunduğu en uzun zincirli hidrokarbon adı temel alınır. Diğer alkil grupları azota bağlı takılar olarak adlandırılır 3 C C(C 3 ) 2 C 3 C 2 C 2 C 3 1-(metilamino)propan C 3 C 2 C 2 CCC 3 C 3 2-(izopropilmetilamino)-3-metilhekzan 3 C C 2 C 3 C 3 CC 3 C 2 C 3 2-(etilmetilamino)-2-metilbutan 13

14 Aminler - Adlandırma En basit aromatik amin anilindir. Bu geleneksel isim IUPAC tarafından da kabul edilen adlandırma biçimidir ve diğer aromatik aminler anilin türevi olarak adlandırılırlar C 3 C 2 C 3 O 2 anilin Br p-bromanilin o-nitroanilin -etil--metilanilin 14

15 Aminler - Adlandırma Son zamanlarda Chemical Abstracts (CA) tarafından uyarlanan sistem yaygın adlandırmaya ya da IUPAC adlandırma sistemine göre daha akla yatkın ve kolay bir adlandırma sistemidir. CA adlandırma sistemine göre aminler alkanamin olarak adlandırılırlar. Örnek: C 3 C(C 3 )C 2 C 2 C 2 2 (C 3 ) 2 C 2 4-metilpentanamin 2-propanamin 15

16 Aminler - Adlandırma İkincil ve üçüncül aminlerin adlandırılmasında en uzun hidrokarbon zinciri temel alınır. Eğer aynı uzunlukta birden fazla zincir varsa üzerinde en fazla takı bulunduran dikkate alınır. Azota bağlı diğer gruplar önekiyle belirtilir. Örnek: 3 C C(C 3 ) 2 C 3 C 2 C 3 -metiletanamin C 3 C 2 C 2 CCC 3 (C 3 C 2 ) 3,-dietiletanamin C 3 3,-dimetil--izopropil-2-hekzanamin 16

17 Aminler - Adlandırma CA sistemine göre anilinin adı benzenamindir; türevleri de buna göre adlandırılırlar. 2 2 C 3 C 3 3 C 2 C 3 benzenamin O 2 p-nitrobenzenamin,-dimetilbenzenamin C 3 2,4,6-trimetilbenzenamin 17

18 AMİLERİ ÖZELLİKLERİ 18

19 Fiziksel Özellikleri ormal şartlarda, metilaminler (metil-, dimetil- ve trimetilamin) ve etilamin gaz, diğer aminlerin çoğu sıvı haldedir; bazı büyük moleküllü veya hidrojen bağları yapabilen sübstitüentleri içeren aminler ise katıdır. Gaz aminlerin karakteristik bir amonyak kokusu vardır. Sıvı aminlerin kendilerine has balığımsı bir kokuları vardır. Çoğu alifatik amin hidrojen bağı kurma yeteneğinden dolayı suda çözünebilir. Karbon atomu sayısı arttıkça çözünürlük azalır (özellikle 6 dan sonra). idrojen bağlanması birincil ve ikincil aminlerin ayrıca protonlanmış tüm aminlerin özelliklerine önemli ölçüde etki eder. Böylece aminlerin kaynama noktası benzer fosfinlerinkinden daha yüksek, fakat genelde benzer alkollerinkinden daha düşüktür. Alkoller aminlere benzerler fakat -R2 yerine bir -O grubuna sahiptirler. Oksijen azottan daha elektronegatif olduğundan R-O kendisine benzeyen R2- bileşiğine kıyasla daha asidiktir. 19

20 Organik çözücülerde de çözünürler. Küçük moleküllü alifatik aminler amonyak gibi kokar, orta büyüklükteki alifatik aminler çok kötü kokuludur, büyük moleküllü alifatik aminler ve aromatik aminler hafif kokulu bileşiklerdir. 2 C 2 C 2 C 2 C 2 2 Putressin (çürüklük) 1,4-Diaminobütan 2 C 2 C 2 C 2 C 2 C 2 2 Kadaverin (ceset,ölü) 1,5-Diaminopentan Azotun 4.üncü orbitali, bağ yapmayan ya da ortaklanmamış çift denilen elektronları içerir. Bu elektron çifti, aminlere bazik ve nükleofilik özellik kazandırır 20

21 Biyolojik Özellikler Aminlerin kendilerine has, kuvvetli, kötü kokuları vardır ve toksiktirler. Amonyak, balık, idrar, çürüyen et ve sperm kokuları aminlerden oluşur. Pek çok biyolojik etkinlik amino asitlerin parçalanması sonucu aminleri oluşturur (deaminasyon). (Biyogen aminler): lizinden putrescin ve ornitinden kadaverin 21

22 Biyokimyasal aminler itrozamin ve itrozamid (-nitrozo bileşikleri) - nitrozasyon denen bir işlemle oluşur. Besin yoluyla alınan nitrit ve nitratın neden olduğu nitrozamin oluşumu askorbat, erithorbat ve tokoferol tarafından engellenir. Yüksek düzeyde nitrozamin oluşumu kanser yapıcı özelliktedir. Bira, viski ve diğer malt alkollü içeceklerde çok az miktarda nitrozamin oluşumuna rastlanmıştır. O O + O + R 2 + O + R 2 O

23 Kokain Koka bitkisi yapraklarından elde edilen bir merkezi sinir sistemi uyarıcısıdır. istamin Tüm memelilerin dokularında ve Çavdar mahmuzunda değişik oranlarda bulunur. örotransmitter maddedir. Serotonin Epifiz bezinden salgılanan bir hormondur. Bazı ruhsal bozuklukların beyinde serotonin düzeyine bağlı olduğuna inanılmaktadır. Adrenalin (Epinefrin) Adrenalden salgılanan bir hormondur. Canlıyı kavgaya ya da kaçışa hazırlar. 23

24 Spektral Özellikler Aminlerin IR soğurması veren karakteristik bağları C- ve - bağlarıdır. Bütün alifatik aminler, parmak izi bölgesinde C- gerilme bandı gösterirler. Fakat, sadece birincil ve ikincil aminler spektrumda C soğurmasının solunda ayırt edici gerilme soğurması gösterirler. Bu,O soğurmasının görüldüğü yerin aynısıdır. Bu iki band O soğurmasının genellikle soğurmasından daha geniş ve şiddetli olması ile farklandırılır. 1 MR da soğurma spektrumu genellikle keskin bir singlet olup, komşu protonlar tarafından uyarılmazlar. Bu yüzden soğurması O soğurmasına benzer. 24

25 Kirallik R'R ve RR'R" tipinde aminler kiraldirler Optik izomerizm gösterirler RR' gibi aminlerin optik izomerleri optik olarak birbirlerinden ayırdedilemezler, RR'R" tipi moleküller ise ancak R, R', ve R" grupları halkalı yapılar içinde sabitlendiklerinde ayırdedilebilir. 25

26 Kimyasal Özellikler Aminler bazik özelliktedir Aminler bazik bileşiklerdir. Mineral ve organik asitlerle, azot üzerindeki ortaklaşmamış elektron çifti üzerinden proton alarak tuz oluştururlar. C Cl C Cl - Metilamin Metilamonyum iyonu Bu tuzlar suda iyi çözünürler. Amonyum tuzları iyoniktir ve polar olmayanlara kıyasla polar çözücülerde daha çok çözünürler. Aminler alkollerden daha bazik bileşiklerdir. 26

27 Aminlerin Tepkimeleri 1. Dördüncül Amonyum Tuzlarının ofmann Eliminasyonu: Alkenler elde edilir... C 2 C 2 R amin C 3 3 C C C I -2 I C 2 C 2 R dördüncül amonyum tuzu I ( 3 C) 3 I R O - 2 O - I - R alken + ( 3 C) 3 27

28 Aminlerin Tepkimeleri 2. Amit Oluşumu: Asit halojenürlerle ya da asit anhidritlerle tepkimeye girerek amidleri oluşturur. R R O C Cl + 2 R' 2 asit klorür birincil amin ikincil amit R C C O O + R' 2 R O asit anhidrit birincil amin R O C O C ikincil amit R' + R' 3 + Cl - R' 28 + R O C O

29 Aminlerin Tepkimeleri 3. Diazonyum Tuzu Oluşumu: Aminler 0 ºC ye yakın sıcaklıklarda Cl ya da 2 SO 4 gibi kuvvetli bir asit katalizörlüğünde nitröz asit ile tepkimeye girerek diazonyum tuzlarını oluştururlar. 2 ao 2, Cl 0-5 C anilin benzendiazonyum iyonu 29

30 Aminlerin Tepkimeleri Arildiazonyum katyonu belli başlı nükleofillerle kolayca yerdeğiştirme tepkimesi verir. F O 3PO2 3O+ abf4 ve teat + 2 Cu2Cl2 ve Cl Cl C Cu2 (C)2 KC KI Cu2Br2 ve Br Br I 30

31 Aminlerin elde edilme yöntemleri Yer değiştirme tepkimeleri ile sentez 1. Aminler ile alkil halojenürlerin tepkimesi 2. Gabriel ftalimit sentezi İndirgeme ile sentez Amid çevrilmesi 31

32 Aminlerin Elde Ediliş Yöntemleri 1. Amonyak ve diğer Aminlerin Doğrudan Alkillenmesi: Amonyak alkil halojenürlerle alkilamonyum tuzları vermek üzere tepkimeye girerler. Alkilamonyum tuzlarının kuvvetli bir bazla tepkimesinden aminler elde edilir. 3 : + C 3 Br C 3 3 Br metilamonyum bromür C 3 3 Br + : 3 C Br metanamin 32

33 Aminlerin Elde Ediliş Yöntemleri 2. itro Bileşiklerinin İndirgenmesi: em alifatik hem de aromatik nitro bileşikleri PtO 2, Pd-C, Raney-i gibi metal katalizörler eşliğinde hidrojenlenme veya indirgeyici kimyasal reaktifler aracılığıyla ilgili aminlere indirgenirler. O C 2 / i P, 3 C C 3 C 3 2,5-dimetilanilin (2,5-dimetilbenzenamin) 33

34 Aminlerin Elde Ediliş Yöntemleri 3. Amitlerin İndirgenmesinden: Amitlerin karbonil grubunun LiAl4, ab4, B26 gibi indirgen maddelerle eter ve TF gibi aprotik çözgen içerisinde indirgenmesi sonucunda aminler elde edilir. O RC 2 amit LiAl 4 eter RC 2 2 amin 34

35 Aminlerin kullanımı Boyalar Birincil aromatik aminler azo boyalarının yapımı için başlangıç malzemesi olarak kullanılır. itrik (III) asit ile tepkiyip diazonyum tuzları oluşturur, bu da birleşme tepkimesi sonucunda azo bileşiği oluşturur. Azo bileşikleri renkli olduklarından boya endüstrisinde yaygın olarak kullanılırlar. Bu maddelere bazı örnekler: Metil turuncu Gün batımı sarısı 35

36 Ponceau S kırmızısı İlaçlar Klorfeniramin bir antihistaminiktir, soğuk algınlığı, saman nezlesi, böcek sokması gibi durumlar için kullanılır. Klorpromazin bir sakinleştiricidir. Anksiete, heyecan, yerinde duramama ve hatta akıl hastalıklarında kullanılır. Amfetamin, metamfetamin illegal ilaçlardır. 36

37 Gaz arıtımı Suda çözünmüş monoetanolamin, diglikolamin, dietanolamin, diisopropanolamin ve metildietamolamin endüstride yaygın olarak kullanılırlar, doğal gaz hatlarından ve rafineri artıklarından karbon dioksit ve hidrojen sülfür gazlarını arıtmak için. Ayrıca bacalardan CO 2 'in arıtılması için de kullanılabilirler ve sera etkisinin önüne geçme güçleri vardır. 37

38 Gabriel Sentezi (idrazin = diamin) Alkil halojenür KCl 3 Primer amin Siegmund Gabriel (7 Kasım Mart 1924) bir Alman kimyacı 38

39 Gabriel Sentezi Birincil aminler potasyum ftalimitten çıkılarak, Gabriel sentezi denen bir yöntemle de sentezlenebilir. Bu yöntemde, alkil halojenürden birincil amin elde edilir. 39

40 Gabriel Sentezi 1. basamak O C C KO C C K O ftalimit Ftalimit oldukça asidiktir (pka=9), Potasyum hidroksitle tepkimeye girer ve potasyum ftalimite dönüşür (1. basamak) 40

41 2.basamak O O C C K R X KX C C R O O - Alkilftalimit Ftalimit anyonu güçlü bir nükleofil olduğundan bir alkil halojenür ile etkileşir ve -alkilftalimit verir. 41

42 3. basamak O O C C O R 2 2 etanol geri sogutucu altinda kaynatma çesitli basamaklar C C O 2 R Alkilftalimit - alkilftalimit sulu asit ya da bazla hidroliz edilebilirse de;hidroliz bu koşullarda zordur. Bu nedenle -ftalimitin etanol içerisinde hidrazin (22) ile geri soğutucu altında kaynatılması sık sık başvurulan bir yöntemdir. Buradan bir birincil amin ve ftalizin -1,4dion elde edilir. 42

43 O C 2 çesitli basamaklar O C O R O Ftalizin-1,4-dion R 2 Birincil amin Gabriel sentezi ile amin eldesi, beklendiği gibi, metil, birincil ve ikincil alkil halojenürlerin kullanılmasıyla sınırlıdır. Çünkü üçüncül alkil halojenürler 2. basamakta yer değiştirme değil; hemen tümüyle ayrılma tepkimesi verirler. 43

44 Gabriel sentezinin bir çeşidi; proteinlerin yapı taşı olan amino asitlerin sentezinde kullanılır 44

45 Amonyağın alkillenmesi Birincil aminlerin tuzları, amonyak ve alkil halojenürlerden nükleofilik yer değiştirme tepkimeleriyle elde edilebilir. Amin tuzlarının bir baz ile etkileştirilmesi birincil aminleri verir 3 R X R 3 X O R 2 45

46 Teşekkürler Yakın Doğu Üniv Vet Fak Ders 46