Oksidasyon ve redüksiyon reaksiyonu aynı anda yürür. Dr.Ecz. Serap YILMAZ

Transkript

1 ksijen miktarı artar Dr.Ecz. Serap YILMAZ ksidasyon ksijen miktarının artışı, hidrojen miktarının azalması (=) bağ oluşumu (deshidrojenasyon) ksijen reaktifinin doymamış bağlara katımı yerine fonksiyonlu grubun gelmesi Bir fonksiyonel grubun değerliğinin daha fazlasına yükselmesi Atom veya iyonun elektron miktarındaki azalma idrojen miktarı azalır e sayısı azalır ksidasyon Primer Sekonder Tersiyer Kuaterner basamağı R R R 2 R R 2 R 4 +1 R R 3 +2 R 2 +3 R +4 2 Tüm elementlerin oksidasyon derecesi sıfır olarak kabul edilir. Bir element n sayıda elektron kaybederse +n değer ile oksidasyona uğramış, kazanırsa n değer ile redüklenmiş sayılır. rganik moleküllerde de atomlarının 4 bağı için her bir 1 her bir 0 her bir heteroatom +1 değerleri ele alınarak atomlarının oksidasyon dereceleri hesaplanabilir. Bir organik bileşik okside edildiği zaman, oksidasyon reaktifi redüksiyona uğrar. Bir organik bileşik redüksiyona uğradığı zaman, redüksiyon reaktifi okside olur. ksidasyon ve redüksiyon reaksiyonu aynı anda yürür. 1

2 avada veya saf oksijen ile oksidasyon. (Bu reaksiyonlar biyolojik yolla, homojen veya heterojen katalizörlerle katalizlenerek gerçekleşebilirler.) Yüksek sıcaklıkta katalitik deshidrojenasyon ksijen dışındaki bazı inorganik maddelerle oksidasyon. (Burada en çok kullanılan reaktifler: Na 2 r S 4 (sülfokromik karışım), nötr, bazik veya asidik ortamda KMn 4, konsantre nitrik asit, hidrojen peroksit, ozon, bazı metalik oksit ve peroksitler, bazı oksijenli tuzlar.) Bazı organik maddelerle oksidasyon, peroksit ve perasitlerle oksidasyon 2 N 3 S 3 l 2 Ag 2 Mn 2 3 R N ( 3 ) 2 S + Br 2 g Mn Ø N 2 Se 2 I 2 g(ac) 2 r 3 t Bu 2 Nl NBS Pb(Ac) 4 r 2 l 2 R 3 N + S 3 t Bul Fel 3 s 4 R 3 N + Fe(N) 3 6 I 4 Dehidrojenasyon ( 2): Pt, Pd, S veya Se ile birlikte ısı Sübstitüe kinonlar (Örn. Kloranil) l l l l KMn 4, seyreltik bazik ortamda ve soğukta (0 5 o ), çifte bağı dihidroksilleyecek şekilde etkir ve glikoller (1,2 dioller) meydana gelir. Bu reaksiyonu, stereokimya bakımından cis katılma şeklinde meydana gelir. Örneğin; siklohekzenden cis siklohekzan 1,2 diol oluşur. Visinal alkol cis siklohekzan 1,2 diol Propilen glikol 2

3 Karboksilik asitler Keton Karboksilik asit Karboksilik asit Keton Keton Keton 3

4 Benzilik karbon Benzilik karbon Allilik ve benzilik alkollerin bir basamak oksitlenmesinde taze hazırlanmış Mn 2 kullanılır. Mn 2 Mn ++ indirgenir ve daha ileri basamaklara oksitlenme olmaz. Kromik asit ( 2 r 4 ), r 3 veya Na 2 r 2 7 ın, 2 S 4 e ilavesi ile elde edilmektedir. r +6 dan r +3 e indirgenirken, ilgili organik bileşik oksidasyona uğrar. Alkol bir basamak oksitlenir Alkol grubu ketona yükseltgenir 4

5 r (VI) içeren diğer oksidasyon reaktifleri Na 2 r 2 7 (sodyum bikromat) r 3 (kromik oksit) Na 2 r 4 (sodyum kromat) r 2 l 2 (kromil klorür) 2 r 4 (kromik asit) 3 2 ZNİT (dayanıksız ve patlayıcı) Alkol grubu aldehite yükseltgenir Aldehit grubu karboksilik aside yükseltgenir KMn 4 Peroksiasitler İyodik asit 5

6 Redüksiyon idrojen miktarındaki artış, oksijen miktarındaki azalma (=) bağa hidrojen katımı (hidrojenasyon) Fonksiyonlu grup yerine gelmesi Bir fonksiyonel grubun değerliğinin azalması Atom veya iyonun elektron miktarındaki artma ksijen miktarında azalma idrojen miktarında artma Elektron miktarında artma Redüklenecek maddeye ve redüksiyon derecesine göre birçok redüksiyon reaktifi vardır. R Katalitik hidrojenasyon R R' Alkol R' Keton Zn g / + R 2 R' Alkan Katalitik hidrojenasyon: 2 + Pt, Pd veya Ni idrürler: LiAl 4, Al 3, NaB 4, B 3, R 2 B Metaller: Li, Na, K, Zn, Mg Diğerleri: N 2 N 2, R 3 P:, S 3 2, Snl 2, Fel 2 idrojen ( 2 ); Pt, Pd, Ni gibi metalik katalizörler eşliğinde alken ve alkinlerdeki (=) ve ( ) bağları, karbonil gruplarının (=) doymamış bağlarını ve N 2 grubunu indirgeyebilir. LiAl 4, NaB 4 gibi nükleofilik hidrür vericiler, etilenik doymamış bağları etkilemeksizin, daha çok karbonil türevlerini redükleyen bileşiklerdir. Kalay, demir, çinko metallerinin l li çözeltileri, genellikle N 2 grubunun N 2 grubuna redüksiyonu için kullanılır. Etanol/Na ve 2 propanol/al karışımları ile de redüksiyon yapılabilir. LiAl 4, kuvvetli bir indirgeme reaktifidir. İzole karbon karbon çifte ve üçlü bağları dışında birçok fonksiyonel grup indirgenmesinde kullanılır. Bir hidrür ( ) kaynağıdır. LiAl 4, her türlü asidik proton ile birleşir ve 2 çıkışına sebep olur. Suyun protonu ile de 2 çıkışına sebep olduğundan solvan olarak kuru eter veya tetrahidrofuran (TF) kullanılır. 6

7 LiAl 4 ile Alkil alojenürlerin, Karboksilik asit ve Türevlerinin Redüksiyonu LiAl 4 ile Alkil alojenürlerin, Karboksilik asit ve Türevlerinin Redüksiyonu alojenli Türevlerden idrokarbonların azırlanışı: 2 2 l 4 4 LiAl Lil + All 3 Fonksiyonlu grup yerine gelmesi LiAl 4 ile Alkil alojenürlerin, Karboksilik asit ve Türevlerinin Redüksiyonu Al 4 Al 3 R δ + δ Al 3 R Al 3 R LiAl 4 R 2 3 R 4R 2 Al() R 2 4 Al 7

8 NaB 4, LiAl 4 den daha zayıf bir indirgeme reaktifidir. Büyük ölçüde aldehit ve ketonların redüksiyonunda kullanılır. NaB 4 ile redüksiyon işlemi, sulu ortamda veya alkolde yürütülebilir. NaB 4, LiAl 4 den daha zayıf bir indirgeme reaktifidir. Büyük ölçüde aldehit ve ketonların redüksiyonunda kullanılır. NaB 4 ile redüksiyon işlemi, sulu ortamda veya alkolde yürütülebilir. (=) etkilenmez Keton grubu alkole redüklenir Aldehit grubu alkole redüklenir Etilenik ve asetilenik doymamış yapıların veya karbon ve heteroatom arasındaki bağın, hidrojen ve bir metal katalizör yardımıyla açılmasına hidrojenolizis denir. Bu metaller; Platin (Pt), Rutenyum (Ru), Palladyum (Pd) Nikel (Ni) Etilenik ve asetilenik doymamış yapıların veya karbon ve heteroatom arasındaki bağın, hidrojen ve bir metal katalizör yardımıyla açılmasına hidrojenolizis denir. Bu metaller; Platin (Pt), Rutenyum (Ru), Palladyum (Pd) Nikel (Ni) 8

9 Etilenik ve asetilenik doymamış yapıların veya karbon ve heteroatom arasındaki bağın, hidrojen ve bir metal katalizör yardımıyla açılmasına hidrojenolizis denir. Bu metaller; Platin (Pt), Rutenyum (Ru), Palladyum (Pd) Nikel (Ni) Zn,Fe,Sn/l, 2 S 4 ve Snl 2,FeS 4 kullanılır. Metal asitle muamele edildiği zaman hidrojen gazı meydana gelir. Nitronun amine redüksiyonu Zn,Fe,Sn/l, 2 S 4 ve Snl 2,FeS 4 kullanılır. Metal asitle muamele edildiği zaman hidrojen gazı meydana gelir. Zn,Fe,Sn/l, 2 S 4 ve Snl 2,FeS 4 kullanılır. Metal asitle muamele edildiği zaman hidrojen gazı meydana gelir. Zn, sulu ve alkollü ortamda da redüksiyon işlemi yapar. I I Zn alkol

10 Metilketonların güçlü bazik ortamda halojenlerle etkileşmesi sonucunda karboksilat anyonu ve haloform bileşiğinin ortaya çıktığı reaksiyonlara haloform reaksiyonu denir. R R X X alojenin elektron çekici özelliği nedeniyle asidite artar, böylece + daha kolay ayrılır. X R X, X 2 Metilketon R =, Alkil, Aril X = l, Br, I Karboksilat anyonu aloform X=l kloroform X=Br bromoform X=I iyodoform R X 3 R X 3 X R X X Trihalometilketon R X 3 Karboksilat anyonu aloform Genel reaksiyon Denklemi Metil keton Trihalometilketon İzole edilemez Karboksilat anyonu aloform alojen I 2 olduğu zaman, haloform türevi (iyodoform) katı bileşik olup sarı çökelek tarzında izole edilebilir. Bu reaksiyon iyodoform testi adı ile metil ketonların teşhis reaksiyonu olarak da kullanılabilir. Ancak bromoform ve kloroform sıvı ve uçucudur. Reaksiyon ortamından kolay izole edilemezler. Örnek: Benzoat anyonu iyodoform Propiyonat anyonu Bromoform 10

11 I 2, oksidan bir madde olduğu için alkollerle pozitif iyodoform testi gözlenir. Çünkü önce alkol metil ketona oksitlenir, sonra haloform reaksiyonu gerçekleşir. 4 okso 2 metil 2 penten 3 metil 2 butenoik asit kloroform 2 asetilnaftalen 2 naftoik asit kloroform iyodoform İyodoform Benzilik asit sentezi, hidroksi karboksilik asit elde etme yöntemi olarak görülebilir. 2 KN Benzaldehit Benzoin oksidasyon Benzil K K Potasyum benzilat ( -hidroksi keton) Benzoin Bakır(II)asetat Benzil 11

12 Çevrilme veya transpozisyon reaksiyonları, sonuç molekülün termodinamik daha kararlı bir yapı oluşturması için molekül içinde yeni bir düzenlenme ile oluşmaktadır. Sonuçta başlangıç molekül ile karşılaştırıldığında molekül iskeletinde bir değişme, yeniden düzenlenme olduğu için transpozisyon, çevrilme reaksiyonu olarak nitelenirler. Benzil Bu yolla elde edilen benzilik asit farmasötik açıdan önemli bir madde olup örneğin antikonvülzan (antiepileptik) ilaçların sentezinde kullanılır. Örneğin; Benzilik asit ile üre, fenitoin adlı antikonvülzan bir bileşiğin sentezinde kullanılır. Benzilik asit idroksilasyon N + N Benzilik asit Üre N N Fenitoin 2 Benzaldehit KN Benzoin oksidasyon Benzil Benzoin oluşurken yan ürün olarak: 1 annizaro ürünü teşekkül edebilir. 2 Siyanhidrin türevi oluşabilir. Daha sonra bu türevin hidrolizi ile de hidroksilli asidleri verir. K K Potasyum benzilat rganik bileşiklerin sentez reaksiyonları sonucunda oluşan ürünlerin verimi teorikte hesaplandığından daha düşüktür. Bu nedenle teorik verimin yanısıra, pratik verim de hesaplanmalıdır. Sentez reaksiyonu sonunda, teorik Teorik Verim olarak elde edilmesi gereken ürünün gram cinsinden miktarıdır. Pratik Verim Sentez reaksiyonu sonunda, elde edilen tamamen saf ve kuru ürünün gram cinsinden miktarıdır. 12

13 Reaksiyonların reversibl olması Başlangıç maddesinin, ürün yanında başka yan (parazit) reaksiyonlar vererek harcanması. Kullanılan reaktiflerin uçuçu olması ve hesaplanan başlangıç maddesinin tamamının reaksiyona girmemiş olması. luşan ürünün reaksiyon ortamından alınıncaya kadar, bazı fiziksel ve kimyasal etkiler nedeniyle yan reaksiyonlar vermesi yada bozunarak miktarının azalması. Kullanılan reaktiflerin istenen saflıkta olmaması. Ürünün saflaştırılması sırasında oluşabilecek mekanik kayıplar. Pratik Verim % Verim = x 100 Teorik Verim Verim hesabı yapılırken, başlangıç maddeleri arasında hangisinin Baz Madde olduğu tespit edilmelidir. Reaksiyona tümü ile girerek tamamen harcanan (tükenen) madde Baz madde tespit edildikten sonra verim hesabı bu madde üzerinden yapılır. Çünkü verim hesaplanabilmesi için seçilen başlangıç maddesinin tamamen reaksiyona girmiş olması gerekmekte böylece hatalar önlenmiş olmaktadır. 9.4 molün hepsi reaksiyona girer bu nedenle salisilik asit baz maddedir. Verim hesabı bu madde üzerinden yapılır. 1.3 g Salisilik asit ve 2 g (1.9 ml) asetik asit anhidritinin reaksiyonu sonucu 1.6 g aspirin elde edilmiştir. Bu verilere göre reaksiyonun verimini hesaplayınız. Teorik verimin hesaplanması : g salisilik asitten g Aspirin elde edilir 1.3 g salisilik asitten X g Aspirin elde edilmelidir X= 1.3 x / = 1.69 g =Teorik verim Pratikte elde edilmiş miktar = 1.6 g =Pratik verim 1.69 g ürün % g ürün % X X = 1.6 x 100 / 1.69 = %94.6 Sonuç : Bu reaksiyonda %94.6 verimle aspirin sentezlenmiştir. M.A. = g 1.3/138.12=9.4 mol M.A. = g 2/102.09=19.5 mol M.A. = g 1.6/180.15=8.9 mol 13

14 Çözüm g p aminobenzensülfonil klorür ve 500 ml amonyağın reaksiyonu sonucu g. p Aminobenzensülfonamid elde edilmiştir. Bu verilere göre reaksiyonun verimini hesaplayınız. N 2 S 2 l + N 3 60 o p Aminobenzensülfonil klorür M.A. = g N 2 S 2 N 2 + l p Aminobenzensülfonamid M.A. = g 191.6/ = mol 135.7/ = mol p Aminobenzensülfonil klorür M.A. = g p Aminobenzensülfonamid M.A. = g % Verim = Pratik Verim x 100 Teorik Verim x 100 = % / = mol 135.7/ = mol Sonuç: Bu reaksiyonda %78.84 verimle p Aminobenzensülfonamid sentezlenmiştir. Laboratuvarda Görüşmek Üzere... 14