ORGANİK KİMYA. Dr. Serkan SAYINER.

Transkript

1 ORGANİK KİMYA Dr. Serkan SAYINER

2 Hidrokarbonlar Hidrokarbonlar, yapısında sadece C ve H elementlerini içeren organik bileşiklerdir. Alkanlar, yapısında sadece C C tek bağları içeren ve fonksiyonel grubu olmayan bileşiklerdir. Ör. Etan (CH 3 CH 3 ). Alkenler, yapısında fonksiyonel grup olarak C=C çift bağı içeren bileşiklerdir. Ör. Etilen (CH 2 =CH 2 ). Alkinler, yapısında fonksiyonel grup olarak C C üçlü bağı içeren bileşiklerdir. Ör. Asetilen (HC CH). Aromatik hidrokarbonlar, yapısında 3 çift bağlı 6 karbonlu benzen halkası içeren bileşiklerdir.

3

4 Alkanlar Asiklik Alkanlar, Sikloalkanlar, İsimlendirme, Fosil Yakıtlar, Fiziksel Özellikleri, Yanma Dr. Serkan SAYINER

5 Alkanlar Alkanlar, sadece C-C ve C-H tekli bağlara sahip olan hidrokarbonlardır. Bir alkanın karbonları zincirler veya atom halkaları oluşturmak üzere bir araya gelebilirler. Alkanlar, en basit organik moleküllerdir.

6 Alkanlar Karbon atomları zinciri içeren, ancak halka içermeyen alkanlara asiklik alkanlar denir. Bir asiklik alkan, C n H 2n+2 molekül formülüne sahiptir, burada «n» alkan yapısında bulunan karbon sayısını ifade eder. Asiklik alkanlar, doymuş hidrokarbonlar olarak da adlandırılır çünkü karbon başına azami hidrojen atomuna sahiptirler. Sikloalkanlar, bir veya daha fazla halkaya katılan karbonları içerir. Bir sikloalkan, aynı sayıda karbon ihtiva eden bir asiklik alkandan iki tane daha az H atomuna sahip olduğundan, genel formülü C n H 2n 'dir.

7 Undekan ve sikloheksan, doğal olarak bulunan iki alkana örnektirler. Undekan, C 11 H 24 molekül formülüne sahip bir asiklik alkandır. Böcek popülasyonunda yaygın olarak bulunan bir feromendir (hayvanlar arası iletişiminde kullanılan bir çeşit kimyasal madde). Bir hamamböceği tarafından undekanın salgılanması, türün diğer üyelerinin bir araya toplanmasına neden olur. Siklohekzan, C 6 H 12 molekül formülüne sahip bir sikloalkan olup, dünyanın en çok tüketilen meyvesi olan mangonun bir bileşenidir.

8 5 Karbondan küçük Asiklik Alkanlar Metan, CH 4, dört bağ vermek üzere dört hidrojenle çevrili tek bir karbon atomuna sahiptir. Etan, CH 3 CH 3, tek bir bağ ile birbirine bağlanan iki karbon atomuna sahiptir. Her karbon aynı zamanda toplam dört bağ vermek üzere üç hidrojene bağlanır. Organik moleküllerdeki atomların etrafındaki şekil sayım grupları tarafından belirlenir. Bir alkan içindeki her karbon dört atomla çevrelendiğinden, her karbon tetrahedraldir ve tüm bağların açısı 'dur.

9

10 5 Karbondan küçük Asiklik Alkanlar C 4 H 10 molekül formülüne sahip iki farklı bileşik verecek şekilde dört karbon atomunu yerleştirmek için iki farklı yol vardır. Bütan, CH 3 CH 2 CH 2 CH 3, bir sıra halinde dört karbon atomuna sahiptir. Bütan, düz zincirli bir alkan olup, tüm karbonları bir sürekli zincir halinde içeren bir alkandır. İzobütan, (CH 3 ) 3 CH, bir sıra halinde üç karbon atomuna ve orta karbona bağlı bir karbon atomuna sahiptir. İzobütan, dallanmış zincirli bir alkandır. Bir karbon zincirine bağlı bir veya daha fazla karbon yan dalları (substitüentler) içeren bir alkandır.

11 Bütan ve izobütan, aynı moleküler formüle sahip iki farklı bileşik olan izomerlerdir. Bunlar, yapı izomerleri olarak adlandırılan iki büyük izomer sınıfından birine aittir.

12 5 Karbondan oluşan Asiklik Alkanlar Bir alkan içindeki karbon atomlarının sayısı arttıkça, izomerlerin sayısı da artar. Beş karbonlu alkan için her biri moleküler formülü C 5 H 12 olan üç yapı izomeri vardır: Pentan, İzopentan (veya 2-metilbütan) ve Neopentan (veya 2,2-dimetilpropan).

13

14 5 Karbondan oluşan Asiklik Alkanlar Beş veya daha fazla karbona sahip alkanlarla, düz zincirli izomerlerin isimleri, Yunan köklerinden türemiştir: beş karbon için pentan, altı için hekzan ve benzeri gibi. Sonek (suffix) an; bir molekülü bir alkan olarak tanımlar. İsmin geri kalan kısmı met-, et-, prop- ve benzeri- uzun zincirdeki karbonların sayısını belirtir.

15

16 Alkanların İsimlendirilmesi Bu organik moleküllerin isimleri üç kısma ayrılır. Kök adı (parent): Molekül içindeki en uzun karbon zincirindeki karbon sayısını belirtir. Sonek (suffix): Hangi fonksiyonel grubunun mevcut olduğunu gösterir. Önek (prefix): Karbon zincirine bağlı yan zincirin (sübstitüent) kimliğini, yerini ve sayısını belirtir.

17 önek kök adı sonek Düz zincirli alkanların isimleri iki kısımdan oluşur. Sonek -an, bileşiklerin alkanlar olduğunu belirtir. İsmin geri kalan kısmı, en uzun karbon zincirindeki karbon atomlarının sayısını belirten üst isimdir. Bir karbon var ise met-, iki karbon var ise et-,... şeklinde devam eder.

18 ALKANLAR Uzun bir karbon zincirine bağlı karbon yan dallarına (substitüent) alkil grupları denir. Bir alkil grubu, bir alkandan bir hidrojen çıkarılarak oluşturulur. Bir alkil grubu, bir molekülün, başka bir atoma veya fonksiyonel bir gruba bağlanabildiği bir parçasıdır. Bir alkil grubunu isimlendirmek için an soneki il olarak değiştirilir.

19 ALKANLAR Herhangi bir düz zincirli alkan içindeki bir uç karbondan bir hidrojenin çıkarılması, benzer bir biçimde adlandırılan alkil gruplarını oluşturur. Böylece, Metan (CH 4 ) metil (CH 3 ), Etan (CH 3 CH 3 ) etil (CH 3 CH 2 ) Propan (CH 3 CH 2 CH 3 ) propil (CH 3 CH 2 CH 2 ), Bütan (CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ) bütil (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ) olur.

20

21 Yan Dalların İsimlendirilmesi Alkanlardaki karbon atomları ve diğer organik bileşikler, kendilerine doğrudan bağlı diğer karbonların sayısına göre sınıflandırılır. Primer karbon (1 karbon) bir başka C atomuna bağlanır. Sekunder karbon (2 karbon) iki C atomuna bağlıdır. Tersiyer karbon (3 karbon) üç diğer C atomuna bağlanır. Kuvaterner karbon (4 karbon) dört diğer C atomuna bağlanır.

22 Yan Dalların İsimlendirilmesi Hidrojen atomları, bağlandıkları karbon atomunun türüne bağlı olarak primer (1 ), sekunder (2 ) veya tersiyer (3 ) olarak sınıflandırılır. Primer hidrojen (1 H) bir C atomuna bağlı bir C üzerine bağlıdır. Sekunder hidrojen (2 H) iki diğer C atomuna bağlı bir C üzerine bağlıdır. Tersiyer hidrojen (3 H) üç diğer C atomuna bağlı bir C üzerine bağlıdır.

23 "Sek" veya "s" öneki fonksiyonel grup ikincil bir karbona bağlandığında kullanılır. Bu önek sadece dört karbonlu bir zincir için kullanılır. Daha kısa bir zincirle uygulanabilir değildir ve zincirin beş veya daha fazla karbonu olduğunda genelde belirsizdir. "Tert" veya "t" öneki, fonksiyonel grup bir tersiyer karbona bağlandığında kullanılır.

24

25 Asiklik Alkanların İsimlendirilmesi Bir alkana isim vermek için dört adım gereklidir. 1. Ana karbon zincirini bulunur ve sonek eklenir. En uzun karbon zinciri bulunur. Kök adına, bir alkan için -an soneki eklenir. 2. Karbon zincirindeki C atomları numaralandırılır. Uzun zincire bağlı olan grupların yerleri mümkün olduğu kadar küçük sayılarla belirtilebilecek şekilde numara verilir. 3. Yan dallar (sübstitüent) isimlendirilir ve numaralandırılır. 4. Yan dal isimleri ve numaraları + kök adı + soneki birleştirir.

26 1

27 2

28 3 En uzun zincire iki veya daha fazla özdeş substitüent bağlandıysa, kaç tane bağlandığını önek kullanarak belirtilmelidir. Örneğin iki grup ise di-, üç ise tri-, dört ise tetra- gibi.

29 4

30 Yeni İlaçların Adlandırılması Organik bileşiklerin isimlendirilmesi ilaç firmaları için büyük bir iş haline gelmiştir. Organik bir bileşiğin IUPAC adı uzun ve karmaşık olabilir. Sonuç olarak, çoğu ilacın üç ismi vardır: Sistematik: Sistematik ad, kabul edilen isimlendirme kurallarını izler; Bu IUPAC ismidir. Genel: Genel ismi ilaç için uluslararası olarak onaylanmış resmi adıdır. Ticaret: Bir ilacın ticari adı, onu üreten şirket tarafından verilir. Ticari isimler genellikle "akılda kalan" ve hatırlanması kolay adlardır.

31

32 Sikloalkanlar Sikloalkanlar bir halka şeklinde düzenlenmiş karbon atomları içerir. Bir sikloalkan, bir zincirin son karbonlarından iki H atomunun çıkması ve ardından iki karbonun birbirine bağlanması ile oluşur. Basit sikloalkanlar, aynı karbon sayısına sahip asiklik alkan adına siklo- önek eklenerek isimlendirilir.

33 Sikloalkanlar Üç ile altı karbon atomuna sahip olan sikloalkanlar iskelet görünümlerinde poligonlar kullanılarak çizilirler. Poligonun her köşesinde, dört bağ oluşturacak şekilde iki hidrojen atomuna sahip bir karbon atomu bulunur.

34 Sikloalkanların İsimlendirilmesi Sikloalkanlar, asiklik alkanlardaki kuralları kullanarak adlandırılır, ancak önek siklo- hemen ana adın önüne gelir.

35 Halkanın adı verilir. Halkanın 6 C'si var, böylece molekül bir siklohekzan olarak adlandırılır.

36 Yan dalların ismi ve sayısı verilir, yeri belirtilir. Tek bir yan dalın konumunu belirtmek için herhangi bir numaralandırma gerekli değildir.

37 Sikloalkanların İsimlendirilmesi Birden fazla substitüente sahip halkalar için birtanesinde numaralandırmaya başlanır ve sonra ikinci yan dala en yakın sayı verilir. İki farklı sübstitüent var ise, alfabetik sıra da göz önünde bulundurulur. Önce gelen ilk sayı verilir, diğeri de en düşük ikinci sayı olacak şekilde numaralandırılır.

38

39 siklopentan etil propil 1-etil-2-propilsiklopentan

40 Fosil Yakıtları Birçok alkan doğada, başta doğal gaz ve petrol olmak üzere oluşur. Bu fosil yakıtların her ikisi de, uzun zaman önce organik materyalin bozulmasıyla oluşan enerji kaynakları olarak kullanılır. Doğal gaz, metanla (kaynağına bağlı olarak% 60-80), daha az miktarda etan, propan ve bütandan oluşmaktadır. Bu organik bileşikler oksijen varlığında yanar, pişirme ve ısıtma için enerji bırakırlar.

41 Fosil Yakıtları Petrol, çoğu 1-40 karbon atomu içeren hidrokarbon olan karmaşık bir bileşik karışımıdır. Petrol rafinasyon adı verilen bir işlemle (ham petrolün damıtılması), kaynama noktaları farklı olan kullanılabilir fraksiyonlarına ayrılır. Petrol arıtımının pek çok ürünü evler ısıtılması, otomobiller, dizel motorlar ve uçaklar için yakıt sağlar. Her yakıt türü farklı hidrokarbon bileşimine sahiptir.

42 Fosil Yakıtları Benzin: C 5 H 12 C12H 26 Öncelikle içten yanmalı motorlarda yakıt olarak. Kerosene: C 12 H 26 C16H 34 Parafin, gaz yağı, lamba yağı ve kömür yağı olarak da bilinir. Endüstride, evlerde, uçak jet motorlarında (jet yakıtı) ve bazı roket motorlarında yakıt olarak kullanılır. Dizel yakıt: C 15 H 32 C 18 H 38 Dizel motorlarda kullanılan sıvı yakıttır.

43 Fosil Yakıtları Petrol yakıttan fazlasını sağlar. Ham petrolün yaklaşık % 3 ü plastikler ve ilaçlar, kumaşlar, boyalar ve pestisitler dahil olmak üzere diğer sentetik bileşikleri yapmak için kullanılır. İyi gelişmiş sanayiye sahip ülkelerin yaşam kalitesi ile bu ürünler arasında ilişki bulunmaktadır. Petrol endüstrisinin tüm ürünlerinden sadece birkaçı olan klima, buzdolabı, anestezik ajanlar ve ağrı kesicilerin olmadığı bir dünyada yaşamak daha zor olacaktır.

44

45

46 Fosil Yakıtlar Petrol enerjisi yenilenebilir bir kaynak değildir ve geri kalan bilinen petrol rezervleri sınırlıdır. Sadece yakıt için değil, aynı zamanda modern toplumun pek çok ihtiyacı için petrole bağımlılığımız göz önüne alındığında, sahip olduklarımızı korumamız ve alternatif enerji kaynakları bulmamız gerektiği açık bir durumdur.

47 Alkanların Fiziksel Özellikleri Alkanlar yalnızca non-polar C C ve C H bağları içerirler, bu yüzden moleküller arası kuvvetler zayıflarlar. Sonuç olarak, alkanlar düşük erime noktaları ve kaynama noktalarına sahiptirler. Düşük molekül ağırlıklı alkanlar oda sıcaklığında gazdırlar ve benzinde bulunan alkanlar sıvı halindedir. Alkanların erime noktaları ve kaynama noktaları, karbon sayısı arttıkça artar.

48 Alkanların Fiziksel Özellikleri Artan yüzey alanı, moleküller arasındaki çekim kuvvetini arttırır, böylece kaynama noktasını ve erime noktasını yükseltir. Bu, üç düz zincirli alkanın kaynama noktalarının karşılaştırılmasında görülür.

49 Alkanların Fiziksel Özellikleri Polar olmayan alkanlar suda çözünmez ve sudan daha az yoğun olduğundan, rüptüre bir petrol tankerinden denize dökülecek ham petrol, yüzeyde çözünür olmayan bir petrol kayganlığı oluşturur. Çözünmeyen hidrokarbon petrolü, tüyleri yalıtım için doğal polar olmayan yağlarla kaplı kuşlar için özel bir tehdit oluşturmaktadır. Bu yağlar ham petrolün içinde eritildiği için kuşlar doğal koruma katmanlarını kaybederler ve birçoğu ölürler.

50 Yanma Alkanlar, fonksiyonel grubu olmayan organik moleküllerdir, bu yüzden alkanlar sadece birkaç reaksiyona girerler. Bir reaksiyon olarak düşünülür; YANMA Alkanlar, oksijen varlığında yanarak karbondioksit (CO 2 ) ve su oluştururlar. Yanma, bir oksidasyon-redüksiyon reaksiyonudur.

51 Yanma Yanma ile, başlangıç materyalindeki her C H ve C C bağı, üründe yer alan bir C O bağı haline dönüştürülür.

52 Yanma Başlangıç malzemesinin kimliğinden bağımsız olarak, CO 2 + H 2 O ürünlerinin aynı olduğu unutulmamalıdır. Doğal gaz, benzin veya ısıtma yağı şeklindeki alkanların yakılması, evlerin ısıtılması, araçlara güç verilmesi ve yiyecek pişirilmesi için enerji açığa çıkarır. Tamamen bir hidrokarbon yakmak için yeterli oksijen bulunmadığında, tamamlanmamış yakma meydana gelebilir ve karbon dioksit (CO 2 ) yerine karbon monoksit (CO) oluşur.

53 Yanma Karbon monoksit, kandaki hemoglobine bağlanan zehirli bir gazdır, böylece kan dolaşımı yoluyla hücrelere taşınabilen oksijen miktarını azaltır.

54 Yanma CO, hidrokarbonlar yanarken oluşabilir. Bir otomobil motoru benzini yaktığında, istenmeyen karbon monoksit üretilebilir. Yıllık araba muayeneleri ile CO ve diğer kirletici seviyeleri ölçülerek, otomobillerin çevre havasına potansiyel olarak tehlikeli madde salması önlenir. Karbon monoksit, sigaranın yanmasıyla da oluşur, bu nedenle çok sigara içenler kan dolaşımında sağlıksız bir CO konsantrasyonuna sahiptir.

55 Lipidler Lipidler, alkan ve diğer hidrokarbonların özelliklerine benzer nitelikteki biyomoleküllerdir. Bununla birlikte, biyomoleküllerin herhangi bir sınıfından farklıdır, çünkü belirli bir fonksiyonel grubun varlığı değil, fiziksel bir özellik ile tanımlanırlar. Lipitler birçok polar olmayan C H ve C C bağlarından oluşur ve birkaç polar fonksiyonek-l gruplara sahiptir.

56 Lipidler Lipidlerin yüksek enerjili bir içeriği vardır, bu da metabolize edildiklerinde çok fazla enerjinin serbest bırakıldığı anlamına gelir. Lipidler ağırlıklı olarak C C ve C H bağlarından oluştuğu için alkanlar gibi enerjinin serbest bırakılmasıyla oksitlenirler. Lipidler enerji depolaması için en etkili biyomoleküllerdir. Alkanların yanması evlerimize ısı kazandırır; lipidlerin metabolizması ise vücudumuz için enerji sağlar.

57 Alkenler ve Alkinler İsimlendirme, Cis-Trans İzomerleri, Yağ Asitleri, Oral Kontraseptifler, Reaksiyonları Dr. Serkan SAYINER

58 Alkenler ve Alkinler Alkenler ve alkinler, çoklu bağ içeren iki organik molekül ailesidir. Alkenler, bir karbon-karbon çift bağ (C=C) ihtiva eden bileşiklerdir. Bir alkenin genel moleküler formülü C n H 2n 'dir, bu nedenle bir alken, asiklik bir alkana göre iki tane daha az hidrojene sahiptir Etilen (C 2 H 4 ) en basit alkendir.

59 Etilenin her karbonu üç atomla çevrelendiğinden, her karbon trigonal düzlemdedir. Etilenin altı atomunun tümü aynı düzlemde bulunur ve tüm bağ açıları 120 'dir.

60 Alkenler ve Alkinler Alkinler, bir karbon-karbon üçlü bağı (C C) içeren bileşiklerdir. Bir alkin için genel molekül formülü C n H 2n-2 dir, bu nedenle bir alkin bir asiklik alkana göre dört tane daha az hidrojene sahiptir.

61 Alkenler ve Alkinler Asetilen (C 2 H 2 ) en basit alkindir. Asetilenin her karbonu iki atomla çevrilidir ve her bir karbon 180 'lik bağ açılarıyla doğrusal hale gelir. Alkenler ve alkinler polar olmayan karbon-karbon ve karbon-hidrojen bağlarından oluştuğu için, fiziksel özellikleri diğer hidrokarbonlara benzerdir. Alkanlar gibi: Alkenler ve alkinlerin, erime ve kaynama noktaları düşüktür ve suda çözünmezler.

62 Alkenler ve Alkinler Asiklik alkanlara doymuş hidrokarbonlar denir, çünkü karbon başına azami hidrojen atomu içerirler. Buna karşın, alkenler ve alkinler doymamış hidrokarbonlar olarak adlandırılır. Doymamış hidrokarbonlar, karbon başına maksimum sayıda hidrojen atomundan daha azını içeren bileşiklerdir. Bir alken veya alkinin çoklu bağları daima kondens yapıda çizilir.

63 Alkenler ve Alkinler Bu tip bileşiklere halojenlerle reaksiyona girdiği zaman yağ görünüşlü ürünler oluşturduğundan, yağ oluşturucu anlamına gelen olefin ismi de verilir. Çift bağın reaksiyon verme yeteneği olduğu için bir fonksiyonel gruptur.

64 Çifte bağdaki her bir karbonun etrafında üç atom bulunduğundan ve üçlü bağın her karbonunun etrafında iki atom olduğundan emin olun.

65

66

67 Alkenler ve Alkinler IUPAC sistemine göre: Bir alken, -en sonekiyle tanımlanır. Bir alkin, -in sonekiyle tanımlanır. Molekülde iki çift bağ varsa -dien, üç tane çift bağ varsa -trien son ekiyle adlandırılır

68 1 Bileşik bir alken ise, alkan kökünün soneki an, -en olarak değiştirilir. Bileşik bir alkin ise, alkan kökünün soneki an, -in olarak değiştirilir.

69 2 Çoklu bağına en düşük numarasını verecek şekilde karbon zinciri numaralandırılır. Her bir bileşik için, zinciri numaralandır ve bileşiği buna göre isimlendir. Birden fazla bağa atanan ilk numarayı kullanarak isim verilir. Zincir soldan sağa numaralandırmak, çift bağı C1'e (C3 değil) sokar. Alken, çift bağa atanan ilk numarayı kullanarak isimlendirilir; 1-büten

70 3 Zinciri sağdan sola numaralandırmak üçlü bağı C2 ye (C4 değil) sokar. Alkin, üçlü bağa atanan ilk numarayı kullanarak isimlendirilir; 2-heksin.

71 Substitüentlerin numaralandırılması ve isimlendirilmesi, bileşiğin tam isimlendirilmesi 4 3-metil-1-büten 4-etil-2-hekzin

72 Çoklu bağın her iki karbon atomunu içeren en uzun zinciri bulunur.

73 Çifte bağa en düşük sayıyı verecek şekilde zincir numaralandırılır. Çift bağ C2 den başlar (C3 değil), sağdan sola numaralandırma yapılır. Bu molekül 2-penten olarak adlandırılır.

74 Substitüentlerin numaralandırılması ve isimlendirilmesi, bileşiğin tam isimlendirilmesi Alken, C2 ve C3 te bulunan iki metil grubuna sahiptir. Metil den önce di- önekini kullanılır 2,3-dimetil. Cevap: 2,3-dimetil-2-penten

75 Cis-Trans İzomerleri Alkenlerin, yapı izomerleri olabilir. Örneğin, moleküler formülü C 4 H 8 olan bir alkenin üç yapı izomeri vardır; 1-büten, 2-büten ve 2-metilpropendir.

76 Cis-Trans İzomerleri 2-Büten, alkenler hakkında bir başka önemli hususu göstermektedir. Çift bağın karbon atomları çevresinde sınırlı rotasyon vardır. 2-bütende atomların çift bağ üzerinde düzenlenmesinin iki yolu vardır. İki CH 3 grubu çift bağın aynı tarafında olabilir veya çift bağın zıt taraflarında olabilirler. Bu moleküller aynı molekül formülüne sahip farklı bileşiklerdir; yani izomerlerdir.

77 İki CH 3 grubu çifte bağın aynı tarafında olduğunda, bileşik cis-izomer olarak adlandırılır. İki CH 3 grubu çifte bağın karşı taraflarında olduğunda, bileşiğe transizomeri denir. 2-bütenin bir izomeri cis-2-buten, diğer izomeri ise trans-2-büten olarak adlandırılır.

78 Yağ Asitleri; Doymuş ve Doymamış Doğal olarak oluşan hayvansal yağlar ve bitkisel yağlar yağ asitlerden oluşur. Yağ asitleri, çoğunlukla karbon atomuna sahip uzun zincirleri olan karboksilik asitlerdir (R-COOH). Bir yağ asidi birçok polar olmayan C C ve C H bağına ve az sayıda polar bağa sahip olduğundan, suda çözünmezler. İki tür yağ asidi vardır. Doymuş yağ asitleri: Uzun hidrokarbon zincirlerinde çift bağ içermezler. Doymamış yağ asitleri: Uzun hidrokarbon zincirlerinde bir veya daha fazla çift bağ bulunur.

79

80 Yağ Asitleri; Doymuş ve Doymamış Genellikle, doğal olarak oluşan yağ asitlerinde çift bağlar cisdir. Cis- çift bağlarının varlığı, bu yağ asitlerinin erime noktasını büyük ölçüde etkiler. Yağ asidindeki çift bağların sayısı arttıkça erime noktası düşer. Cis çift bağları, uzun hidrokarbon zincirinde kıvrımları ortaya çıkarmaktadır. Cis çift bağların sayısı ne kadar çok olursa, hidrokarbon zincirinde o kadar kıvrımlaşma olur (katlanma) ve erime noktası düşer.

81

82 Yağ Asitleri; Doymuş ve Doymamış Hayvansal (Fats) ve bitkisel (Oils) yağlar, hayvan ve bitki hücrelerinde yağ asitlerinden sentezlenen organik moleküllerdir ve fiziksel özellikleri farklıdır. Hayvansal yağlar oda sıcaklığında katılardır. Genellikle birkaç çift bağa sahip olan yağlı asitlerden oluşurlar. Bitkisel yağlar oda sıcaklığında sıvı maddelerdir. Genellikle daha fazla sayıda çift bağa sahip olan yağ asitlerinden oluşurlar.

83 Oral Kontraseptifler 1960'lı yıllarda sentetik oral kontraseptiflerin geliştirilmesi doğurganlığı kontrol etme kabiliyetinde devrim yarattı. Sentetik doğum kontrol haplarının yapısı dişi üreme hormonlarından olan estradiol ve progesterona benzer, ancak farklı olarak bir karbon-karbon üçlü bağı içerir. Çoğu oral kontraseptif, bu doğal hormonlardan daha güçlü iki sentetik hormon içerir, bu nedenle daha düşük dozlarda uygulanabilir.

84

85 Alkenlerin Reaksiyonları Alkenler, additisyon (ekleme) reaksiyonuna girer. Bu reaksiyon ile yeni bir grup X ve Y başlangıç malzemesine ilave edilir. Çift bağın bir bağı kırılır ve iki yeni tek bağ oluşturulur.

86 Alkenlerin Reaksiyonları Hidrojen Eklenmesi (Hidrojenasyon) Hidrojenasyon, bir alkene hidrojen (H 2 ) eklenmesidir. Karbon-karbon çift bağının (C=C) bir bağı ile hidrojen-hidrojen bağı kırılır. İki yeni C-H bağ oluşur.

87 Alkenlerin Reaksiyonları H 2 ilavesi sadece paladyum (Pd) gibi bir metal katalizör varlığında gerçekleşir. Metal, hem alken hem de H 2 ' i bağlayan bir yüzey sağlar ve bu, reaksiyon oranını hızlandırır. Bir alkenin hidrojenasyonu neticesinde elde edilen ürünün sadece C-C tekli bağlarına sahip olması nedeniyle bir alkan elde edilir.

88 Alkenlerin Reaksiyonları Su Katılması (Hidrasyon) Hidrasyon, bir alkene su ilavesi demektir. İki bağ, karbon-karbon çift bağı (C=C) ve H OH bağı kırılır ve yeni C H ve C OH bağları oluşur.

89 Alkenlerin Reaksiyonları Hidrasyon, ancak H 2 SO 4 gibi kuvvetli bir asidin reaksiyon karışımına ilave edilmesiyle gerçekleşir. Hidrasyonun ürünü alkoldür. Örneğin, etilenin hidrasyonu ile etanol oluşur.

90 Alkenlerin Reaksiyonları Etanol laboratuvardaki birçok reaksiyonda bir çözücü olarak kullanılır. Etanol aynı zamanda benzin katkısı olarak da kullanılır, çünkü alkanlar gibi oksijen varlığında çok miktarda enerji açığa çıkararak CO 2 ve H 2 O oluşturur. Bir simetrik olmayan alkene H 2 O ilavesinde, H atomu daha az sübstitüe edilmiş karbon atomuna, yani başlamak için daha fazla H'e sahip olan karbona bağlanır.

91 Margarin mi Tereyağı mı? Alkenlerin bir additisyon reaksiyonu, ki bu hidrojenasyondur, gıda endüstrisinde özellikle önemlidir. Tereyağı mı veya margarin mi tüketici için daha iyidir? sorusundan çıkan tartışma devam etmektedir. Tereyağı, stearik asit [CH 3 (CH 2 ) 16 COOH] gibi doymuş yağ asitlerinden zengindir ve oda sıcaklığında katıdır.

92 Margarin mi Tereyağı mı? Margarin, diğer taraftan tereyağının tadını ve dokusunu taklit eden sentetik bir üründür. Linoleik asit [CH 3 (CH 2 ) 4CHCHCH 2 CHCH(CH 2 ) 7 COOH] gibi doymamış yağ asitlerinden türetilen bitkisel yağlardan hazırlanır. Margarin, ağırlıklı olarak, doymamış yağ asitleri kaynaklı karbon zincirindeki çift bağlara hidrojen eklenerek oluşan kısmen hidrojenlenmiş bitkisel yağlardan oluşur.

93

94 Aromatik Bileşikler Benzen, İsimlendirme, Güneş Koruyucuları, Antioksidan olarak Fenoller Dr. Serkan SAYINER

95 Aromatik Bileşikler Aromatik bileşikler, doymamış hidrokarbonların bir başka örneğini temsil etmektedir. Aromatik, bir benzen halkası içeren bileşikler veya benzene benzer şekilde reaksiyona giren halkalar anlamına gelir. Benzen, en basit ve en yaygın olarak bilinen aromatik bileşiktir. Altı-elemanlı bir halka ve üç çift bağ içerir.

96 Halkanın her karbonu ayrıca bir hidrojen atomuna bağlı olduğundan, benzen için moleküler formül C 6 H 6 'dır. Her karbon, üç grupla çevrilidir ve trigonal düzleme sahiptir. Böylece, benzen düzlemsel bir moleküldür ve tüm bağ açıları 120 'dir.

97 Benzen altı-elemanlı bir halka ve üç çift bağ ile çizilmiş olmasına rağmen, çift bağları düzenlemek için iki farklı yol vardır. Böylece halka etrafındaki tekli bağlarla çiftli bağlar birbirilerinin alternatifi olur. Bu temsillerin her biri eşdeğerdir. Aromatik hidrokarbonların fiziksel özellikleri diğer hidrokarbonlara benzer. Erime ve kaynama noktaları düşüktür. Suda çözünmezdir.

98 Benzen Türevlerinin İsimlendirilmesi Monosubstitüe Benzenler Bir benzen halkasını bir substitüent ile isimlendirmek için substitüentin adı belirlenir ve benzen kelimesi eklenir. Karbon sübstitüentleri, alkil grupları olarak adlandırılır. Substitüent bir halojen ise, halojen adının sonundaki ine, -o soneki ile değiştirilir. Örneğin, Chlorine Chloro (Klor kloro) Iodine Iodo (İyot İyodo)

99 Birçok mono-substitüentli benzenin ortak isimler vardır (örneğin metil (CH 3 -), hidroksil (-OH) ve amino (-NH 2 ) grupları gibi).

100 Benzen Türevlerinin İsimlendirilmesi Disübstitüe Benzenler İki grubun bir benzen halkasına tutturulabileceği üç farklı yol vardır. Bu nedenle, iki sübstitüentin göreli konumunu belirlemek için bir önek ortho-, meta- veya para- kullanılır. Orto, meta ve para genellikle sırasıyla o, m ve p olarak kısaltılır.

101

102 Benzen Türevlerinin İsimlendirilmesi Benzen halkasındaki iki grup farklıysa, benzen kelimesinden önceki substituentlerin adı alfabetik olarak sıralanır. Eğer sübstitüentlerden biri ortak bir kök parçasıysa, molekülü bu monosubstitüentli benzenin bir türevi olarak adlandırılır.

103 Benzen Türevlerinin İsimlendirilmesi Polisübstitüe Benzenler Bir benzen halkasında üç veya daha fazla substitüent için: 1. Halkanın etrafında mümkün olan en düşük sayılar verilecek şekilde numaralandırılır. 2. Substitüent adları alfabetik olarak sıralanır. 3. Sübstitüenler ortak köklerin bir parçası olduğunda, molekül bir monosubstitüe benzen türevi olarak adlandırılır. Ortak kökü içeren substitüen C1'de bulunur, ancak "1" isimde göz ardı edilir.

104 Aynı düşük sayılara sahip olacak şekilde numaralandırılır. Substituent isimlendirilir ve alfabetik olarak sıralanır. 4-kloro-1-etil-2-propilbenzen Molekül ortak kökü bir monosubstitüe benzen türevidir; Anilin. NH 2 grubunun pozisyonu "1" olarak belirlenir ve daha sonra mümkün olan en düşük sayı seti diğer substitüentlere atanır. 2,5-dikloroanilin

105 Güneş Koruyucuları Piyasada bulunan bütün güneş koruyucuları bir benzen halkası içerir. Bir güneş koruyucusu ultraviyole ışınımı emer ve böylece bir süre cildi zararlı etkilerinden korur. Bu amaçla kullanılan iki güneş koruyucusu Padimate O ve p-aminobenzoik asittir (PABA).

106 Antioksidan olarak Fenoller Bir benzen halkasına bağlı bir hidroksil grubu içeren çeşitli fenoller doğada bulunur. Vanila fasülyesinden elde edilen vanilin/vanilya, zerdeçaldan izole edilen ve sarı bir pigment maddesi olan kurkumin (köri içeriğinde var) fenol bileşiklere örnek olarak verilebilir. Kurkumin uzun süredir geleneksel doğu tıbbında antiinflamatuvar bir ajan olarak kullanılmaktadır.

107

108 Antioksidan olarak Fenoller Birçok fenol antioksidan yani istenmeyen oksidasyon reaksiyonlarının oluşmasını önleyen bileşiklerdir. İki örnek olarak doğada bulunan E vitamini ve sentetik BHT (bütil-hidroksi-toluen) verilebilir. Benzen halkasındaki OH grubu, oksidasyon reaksiyonlarının oluşmasını önleyen temel fonksiyonel gruptur.

109 Antioksidan olarak Fenoller E Vitamini, balık yağı, yer fıstığı yağı, buğday tohumu ve yeşillikler arasında bulunan doğal bir antioksidandır. Fonksiyonunun moleküler detayları aydınlığa kavuşturulmamasına rağmen, E vitamininin hücre membranlarındaki doymamış yağ asiti kalıntılarının istenmeyen oksidasyonunu önlediği bilinmektedir. BHT (bütil hidroksi toluen) gibi sentetik antioksidanlar, oksitlenmeyi ve bozulmayı önlemek için paketlenmiş ve hazır gıdalara eklenir. BHT, kahvaltılık tahıllarda yaygın bir katkı maddesidir.

110

111 Soru Alkenlere su katılması (hidrasyon) ile hangi bileşikler elde edilir? a. Eterler b. Alkoller c. Esterler d. Alkanlar e. Aldehitler Cevap : b

112 SORULARINIZ?

113 Kaynaklar Eren, M Organik Kimya Ders Notları Prof. Dr. Meryem EREN e teşekkürlerimle... Serpek, B Organik Kimya. Nobel Akademik Yayıncılık Smith JG (2010). Organic Chemistry, 3rd Edition, McGraw-Hill. Smith JG (2012). General, Organic, & Biological Chemistry 2nd Edition, McGraw-Hill.

114 Bir sonraki konu; BİR HETEROATOMA TEK BAĞ İÇEREN BİLEŞİKLER Alkil halojenürler, Alkoller, Eterler, Aminler, Tiyoller, Sülfürler