Etiket Arşivleri: Organik Kimya

Organik Bileşikler ( Prof. Dr. Arif ALTINTAŞ )

ORGANİK KİMYA-ORGANİK BİLEŞİK ORGANİK KİMYA NEDİR ?

Organik kimya temel olarak karbon ve hidrojen elementi içeren bileşikleri inceleyen bir bilim dalıdır.

Saç, cilt ve kasları meydana getiren RNA ve DNA; yediğimiz içtiğimiz gıdalar; giydiğimiz elbiseler; ve aldığımız tüm ilaçlar organik maddelerdir.

Organik kimya’nın temeli 18. yüzyıl ortalarında simyacılar tarafından atılmıştır.

O tarihlerde simyacılar canlı kaynaklardan elde edilen maddeler ile minerallerden elde edilen maddeler arasında o zaman için açıklanması mümkün olmayan farklar gördüler.

Bitkilerden ve hayvanlardan elde edilen bileşiklerin izole edilmesi ve saflaştırılması çoğu kez zordu.

Bu maddeler saf olsalar dahi, bunlar ile çalışmak kolay iş değildi ve mineral kaynaklardan elde edilen bileşiklere nazaran bozulmaya daha fazla yatkınlardı.

Kaynak

Aromatik Yapı

ORGANİK KİMYA II
Aromatik Yapı
Mono substitue ( tek grup bağlı) benzenin tek izomer olarak ürün vermesi, örnek olarak demir (III) bromür katalizörlüğünde brom katılması sonucu tek izomer oluşmuştu.
Bu durumun açıklanması şimdi daha kolaydır, molekül yapısı gereği hangi hidrojen yer değiştirirse değiştirsin, oluşan ürün aynıdır.
a) Bunlardan iki tanesi hemen birinci bağlanan broma yakın olanları ki bunlara bağlanan başka bir atom aynı ürünü o-( orto) verir.
b) Diğer ikisi ilk bağlanan broma iki karbon uzaklıktaki bağlanma konumudur ki buda aynı ürünü m-( meta ) verir.
S/ Kekule formülü ile o-dibromobenzende iki brom arasında tekli ve çiftli bağlar olma ihtimaline karşın, bunların tek bir molekül olarak davranması nasıl açıklanabilir?
Benzendeki tüm karbonlar sp2hipritleşmesi yapmıştır. Buna göre benzeni s-bağları yapmış hali ile yazarsak.
Kekule yazımında bir çift-bir tek bağ ( konjuge) yapı gibi gözükse de aslında
Burada dikkatlice bakıldığında her bir P orbitalinin, π bağı yapabileceği iki farklı P-orbitali olduğunun gözükmesi çok da zor değildir.
Bu durum oluşacak olan π bağlarına ayrı bir özellik katar ki buda aromatiklik diye adlandırılır. Yani her bir P orbitali aynı zamanda iki farklı atomun P-orbitalleri ile π oluşturuyormuş gibi davranır.
İsimlendirme
Aromatik bileşiklerin isimlendirilmesinde IUPAC kuralları geçerli olmakla birlikte, bazılarının özel adları vardır ve bunları ezbere bilmek gerekmektedir.
Örnek olarak’ bazı özel isimli aromatik bileşikler
IUPAC kuralına göre mono substitue( tek grup bağlı) benzenlerin adlandırılmaları
Disubstitue ( iki grup bağlı) olan benzen türevleri için ise ikinci substituentin konumunu belirtmek gerekmektedir. Bunlarda özel adlandırmaya tabiidir ve birbirine yakın olan konumlar o- ( orto-) , aralarında bir CH-olan konum m (meta-) ve karşılıklı konum ise p-(para-) olarak adlandırılır.
Eğer ikiden fazla substituentvarsa, ilk sunstituent C-1 olarak numaralandırılır ve IUPAC kurallarına dikkat edilerek adlandırma yapılır.
İsimlendirmelerde özel adı olan molekül ana kök olarak kullanıldığı gibi, bir substituent olarak da kullanılabilir.
S/ Aşağıda isimleri verilen moleküllerin açık yapılarını yazınız.
a) p-nitrofenol b) m-dinitrobenzen c) o-bromotoluen d) 1,3,5-trimetil benzen e) 4-bromo-2,6-diklorotoluen
Aromatik kendilerinin çok önem arz etmediği durumlarda, yapılardan bazılarının kısaltılmış gösterimleri vardır,
(“ Alkiller için R- kullanıldığı gibi..”) bunlar sırası ile Ar- aromatik yapı ( genelde benzen), C6H5- yada Ph-fenil, C6H5-CH2-, benzil,
Örnek olarak, Benzil alkol C6H5-CH2OH veya Ph-CH2OH, İyodobenzen Ph-I olarak yazılabilir. Benzilbromür’ü de siz yazmaya çalışınız.?
Benzende Rezonans Enerji Kararlılığı
Daha önceleri konjuge yapıların açıklanmasında, rezonans yapı gösteren moleküllerin, rezonans yapısı olmayanlara göre daha kararlı olduğunu görmüştük. Bu durum benzende çok daha belirgindir, yani banzenin rezonans enerji kararlılığı oldukça fazladır ve kararlılığın ne kadar olduğu, deneysel olarak da hesaplanabilmektedir.
Alkenlere hidrojen katılması, ekzotermik (ısı veren) bir reaksiyondur ve her bir çift bağ için yaklaşık 26-30 Kcal/mol enerji açığa çıkarır. Bu enerji farkı alkene bağlı guruplardan kaynaklanmaktadır.
Eğer iki tane çift bağa hidrojen katılırsa iki katında enerji açığa çıkmaktadır.
Benzenin rezonans kararlılık enerjisinin hesabı için, Siklohekzen, siklohekzadien ve siklohekzatrien (Benzen) yapıları ayrı ayrı incelendiğinde,
Siklohekzen için,
Benzenin kararlılığı
1,3-Siklohekzadien için;
Siklohekzatrien (Benzen) için ;
Benzenin açığa çıkardığı enerjinin düşüklüğü dikkatinizi çekmiş olmalı!
Benzenin aromatik yapıda olduğu ve rezonans enerji karalılığının ise, 3×28.6 -49.8= 36 Kcal/mol olduğunu söyleyebiliriz. Aromatik yapılar bu rezonans enerjilerini korumak için * “Dünyadaki tüm nesnelerin en düşük enerjili yapıyı tercih ettiği” termodinamik yasasını hatırlayınız”* katılma tepkimesi vermeyip yer degiştime reaksiyonu verir.
Elektrofilik Aromatik Yer değiştirme Reaksiyonları.
Aromatik yapılardaki birçok reaksiyon, yapıdaki bir hidrojen atomu ile bir başka atom ya da grubun yer değiştirmesi ile oluşur. Bu yer değiştirme reaksiyonlarından bazıları aşağıda özetlenmiştir.
1-Bromlama;
2-Nitrolama;
3-Sulfolama; Tepkimelere devam
4-Alkilleme; (Fridel–Craft)
5-Fridel—Craftaçillemesi; R-CO- (açil),
Aktive ve Deaktive Edici Gruplar
Benzene bağlanan herhangi bir substituent benzenin reaktivitesini değiştirir, yani yeni molekül reaksiyon vermede benzenden daha aktif ya da daha az aktiftir. Bağlanan grup benzeni ikinci bir yer değiştirme reaksiyonu için aktive ya da deative etmiştir.
Örnek olarak, bazı mono substitue benzenlerin nitrolama reaksiyonuna bir bakalım,
Benzenin nitrolanma hızı 1.0 alındığında, -OH grubu ve -CH3 grubunun reaksiyonu hızlandırdığı ( aktive ettiği) -Cl ve -NO2 grubunun ise yavaşlattığı deaktive ettiği gözlenir.
Aktive ve deaktive edici gruplar
Bağlı bulunan grupların elektron verici olmaları benzen üzerinde zaten var olan elektron yoğunluğunu daha da fazla artırarak, daha hızlı reaksiyon vermesini sağlarken, elektron çekici gruplar benzendeki elektron yoğunluğunu azaltarak, reaksiyon verme yeteneğini düşürürler ( deaktive ederler).
Orto-para ve Meta yönlendiriciler
Benzendeki ilk substituent ikinci gelenin reaktifliğini etkilediği gibi molekülün hangi pozisyonuna bağlanacağını da beliler. İlk substituentten sonra mümkün üç tür hidrojen olduğunu (o-, m-, p- ) daha önce görmüştük. Bunlardan o- ve p- konumları aynı zamanda aktive yada de aktive edildiği için ikinci bağlanacak olan atom yada grubun iki ihtimali vardır, bunlar o-, p- ve m-dır.
Yönlendirici gruplar
Örnek olarak, Toluenin nitrolanması, o- ve para ürün verirken,
Nitrobenzenin ikinci defa nitrolanması yalnızca m-ürün vermektedir.
Yönlendirmenin iki tür olma sebebine kısaca bir bakalım.
o- ve p- ataklarda kararlı karbokatyonun oluşumuna özellikle dikkat ediniz!! Meta atakta ise kararlı karbokatyon oluşamamasına !!
Yukarıdan da anlaşılacağı üzere elektron veren bir grup 0-, p- ya bağlanan ikinci grubun pozitif yükünü daha kararlı kılabilmekte, elektron çeken bir grup ise m-konumundaki + yüke daha kararlı olabilmektedir.
m-Yönlendirici olarak, nitro-grubu
Nitro grubu azot üzerinde pozitif, oksijen üzerinde negatif yük yoğunluğu ile rezonansta bulunan bir yapıdır ve elektron çekici ( Deaktive eden) bir gruptur.
o-, p- atağını incelersek
m-Yönlendirici olarak, nitro-grubu
Çok dikkatli bakıldığında azot üzerindeki pozitif yükün, metil grubunun tersine, (N+) halka üzerinde rezonans yapan pozitif yükle yakın olmak istemeyeceği görülür.
m-atakta ise bu durum tersinedir, yani azotun direk bağlı bulunduğu karbona, rezonansdan dolayı her hangi bir pozitif yük gelmez.
Meta konumunun rezonansı o-, p- ya göre daha tercih edilir yapıdadır ve nitro grubu meta (m-) yönlendirici bir gruptur.

Bazı yaygın substituentlerin yönlendiricilikleri aşağıdaki tabloda verilmekle birlikte, bağlı bulunan ilk grubun nereye yönlendireceğini ezbere bilmek zorunda da değiliz. Bazı genel kurallar bize yönlendirme etkisi hakkında bilgi verir.
Yukarıdaki atom ve gruplara bakarak yönlendiricileri tahmin edebiliriz
1-Benzene direk bağlı atomlar üzerinde elektron çifti bulunan tüm atomlar ortro-, para- yönlendiricilerdir.
2-Benzene direk bağlı atomlar eğer çoklu bağlarla konjuge olabilir durumda iseler-çiftli yada üçlüye komşu- meta- yönlendiricidirler. Birden fazla substituent bulunan bir aromatik yapı sentezlenecekse yönlendirmelere ve aktive-deaktive edici olma durumuna dikkat edilerek gruplara bağlanma sırasında öncelik tanınmalıdır.
S/ m-Bromonitrobenzen ve p-bromonitrobenzenin benzenden hazırlanış denklemlerini yazınız. S/ p-nitrotoluen ve m-klorobenzensulfonikasit sentezini de siz yazınız.
Heterosiklik-aromatik Bileşikler
Benzenin Lab. ortamında sentezi
BENZENİN REAKSİYONLARI
AROMATİK BİLEŞİKLERİN REAKSİYONLARI
Elektrofilik aromatik substitüsyon tepkimelerinde elektrofil benzenin π-elektronları üzerine etki yaparak karbonyum iyonu oluşturur (sigma kompleksi).
Elektrofilik aromatik substitüsyon tepkimelerinde elektrofil; pozitif iyon, pozitif yük veya Lewis asidi olabilir. Örneğin nitrolanma reaksiyonlarında elekrofil NO2 iyonu, hallojenlenme tepkimelerinde halojen-Lewis asidi kompleksi ve sülfolanma tepkimelerinde ise Lewis asidir (SO3).
Bu reaksiyonların ilk basamağında elektrofil, halkanın iki elektronunu kullanarak benzen halkasının bir karbonuyla pi-bağı oluşturur.
Bu pi-kompleksinde bir karbon sp3 hibritleşmesi yapmış ve kullanılabilir p-orbitali kalmamıştır.
1. Basamak Elektrofilik-Substitüsyon
2. Basamakta pi-kompleksi, elekrofil taşıyan karboanyon proton kaybeder. Elektrofil taşıyan karbon sp2 hibriti haline dönüşür. Substitüsyon raksiyonu sonucu elde edilen bileşik, substitüe benzendir.
1. Basamak
1. Ve 2. Basamak
1. Basamak
2. basamak
Aromatik-Nükleofilik Substitüsyon
Örnekler
Naftalinin reaksiyonları: Naftalin ve türevlerinin elektrofilik-aromatik substitüsyon reaksiyonları genellikle alfa yerinde olur.
Naftalinin reaksiyonları özet
Özet
Elektrofilik substitüsyon
Aromatik bileşiklerin reaksiyonları özet
Elektrofilik yer değiştirme
Friedel-Crafts alkilasyon ve akilasyon
Halojenasyon
Sulfonasyon ve nitrasyon
Mono-sübstitue benzen türevlerinin Elektofilik yerdeğiştirme tepkimeleri
Aromatik Halkalı Yapılarda Oksidasyon ve İndirgenme Tepkimeleri
Oksidasyon: Aromatik halkalar oksidasyona elverişli değildir ancak aromatik halkaya bağlı olan alkil zinciri bulunduran aromatik yapılar oksidasyon yapmaya elverişli bileşiklerdir. Alkil sübstitue benzilik hidrojen oksidasyona uğrayarak karboksilli asitlere dönüşebilirler.
İndirgenme Tepkimeleri
Aromatik halkadan hidrojen ayırmak oldukça zordur. Ancak çok zor reaksiyon koşulları altında; çok yüksek basınç ve sıcaklık altında ve çok güçlü bir katalizör kullanılırsa (rodyum gibi) aromatik yapıdan hidrojen kopartılabilir. Aromatik halkanın indirgenmeye direnmesi ancak seçici indirgenme tepkimesi vermektedir (keton ve nitro grupları gibi). İndirgenme tepkimesinde aromatik halka asla bozulmaz.

Organik Kimya

Organik kimya, karbon bileşikleri kimyasıdır.

-Karbon bileşikleri, dünyada yaşamın temelidir.
-Canlı organizmalardan elde edilebilen bileşikler “organik bileşikler” olarak tanımlanmışlardır. Canlı olmayan kaynaklardan elde edilen bileşikler “inorganik veya anorganik bileşikler” olarak tanımlanabilir.
Doğal Ürün Olan Selüloz
Selüloz trİasetat Polİmerİ
Selüloz Polİmerİ
Mentol, nane esansından elde edilen, organik bir alkol. Mentol, viks olarak bilinen ve solunum yolları ağrılarında ve tahribatlarında kullanılan kremin içinde bulunan başlıca aktif maddelerdendir. Lokal anestezi özelliğine de sahip olan mentol, kas ağrısı, eklem burkulmaları gibi durumlarda kullanılan bazı kremlerin içerisinde de bulunur.
Hemoglobin, Hamur işlerinde kullanılan vanilyanın ham maddesi vanilin,
Başlangıçta görülen kimyasal maddenin üç türevinin kokusu gül gibidir.
1780’li yıllarda kimyacılar bir organik bileşiğin sentezinin sadece canlı organizmalarda gerçekleştirilebileceğine inanıyorlardı.
Vitalizm denen inanca göre, bir organik bileşiğin sentezi için bir “yaşam gücü”nün işe karışması gerekliydi.
ORGANİK KİMYAYA GİRİŞ
Laboratuarda organik bir bileşiğin sentezi ilk defa 1828 de F. Wöhler tarafından başarılmıştır.
Bugün bile çoğu organik bileşik bitkisel ve hayvansal kaynaklardan elde edilmektedir. Bununla beraber, çok sayıda organik bileşik de sentez yolu ile elde edilmektedir.
Bilim çevrelerinde vitalizm, Wöhler’in üreyi sentezinden sonra yavaş yavaş yok oldu.
Bilim adamları, 1780’li yıllarda artık yavaş yavaş organik bileşiklerle inorganik bileşiklerin farklılığını görmeye başladılar.
Kimyasal bileşikler, o zamandan sonra elde edildikleri kaynaklara bağlı olarak “Anorganik” ve Organik” olmak üzere, iki sınıf altında toplanmaya başlandı.
Anorganik bileşikler minerallerden ve organik bileşikler ise bitkisel ve hayvansal kaynaklardan, yani canlı organizmalar tarafından üretilen maddelerden elde edilmişlerdir ki “organik” sözcüğü buradan gelmektedir.
Günümüzde “Organik Kimya” karbon bileşikleri kimyası olarak tanımlanmaktadır.
Bugün bilinen 100’ün üzerindeki elementten yalnız birisi için ayrı bir kimya dalının ayrılması, karbon atomunun diğer bütün elementlerden çok daha fazla sayıda bileşik oluşturabilme yeteneğinde ileri gelmektedir.
Günümüzde iki milyonun çok üzerinde karbon bileşiği bilinmektedir ve her yıl laboratuarlarda sentez yolu ile veya doğal kaynaklardan elde edilen binlerce yeni bileşik ile bu sayı giderek artmaktadır.
Karbon atomu içerdiği halde organik sayılmayan bazı bileşikler:
Karbon monoksit CO
Karbon dioksit CO2
Karbonatlar CaCO3, Na2CO3, NaHCO3
Karbürler CaC2 vb
Siyanürler HCN, KCN vb
Organik Bileşiklerin Yapısında Yer Alan Başlıca Elementler:
Element Adı Simgesi
Karbon C
Hidrojen H
Oksijen O
Azot N
Kükürt S
Halojenler X = F, Cl, Br, I
Fosfor P
Çok azda olsa; Fe, Mg, Co gibi metaller de organik bileşiklerin yapısında bulunabilir. Böyle bileşiklere “organometalik” bileşikler denir.
Organik bileşiklerin anorganik bileşiklerden (sayıları yüz bin civarında) çok daha fazla olmalarının sebepleri:
Karbon atomları diğer element atomlarından farklı olarak, kendi aralarında güçlü kovalent bağlar yaparlar.
Karbon atomları birbirlerine ve diğer bazı atomlara bağlanarak uzun zincirler yada küçüklü büyüklü halkalar oluşturabilirler.
Karbon atomları diğer element atomlarından farklı olarak, kendi aralarında tekli ikili yada üçlü bağlar yapabilirler.
Organİk ve Anorganİk Bİleşikler ArasIndakİ FarklILIklar
Organik ve Anorganik bileşikler arasında belirgin özellik farkları vardır. Bunlar:
Anorganik bileşikler genellikle yüksek sıcaklıklara dayanıklı oldukları halde, organik bileşikler kolaylıkla yanarak bozunurlar ve çoğu defa kömürleşirler (karbon oluşumu).
Anorganik bileşikler genel olarak uçucu değildirler ve 700 oC’nin üzerinde bir erime noktasına sahiptirler. Organik bileşikler ise çoğunlukla 300 oC’nin altında erirler, çoğu defa uçucudurlar ve bu nedenle katı olanları süblimleşebilirler. Bazıları oda sıcaklığında sıvı ve bazıları da gaz halindedir.
Anorganik bileşikler elektrolit özellik gösterirler, yani erimiş halleri veya sulu çözeltileri elektrik akımını iletirler. Organik bileşikler, elektrolit özellik göstermezler.
Anorganik bileşikler genellikle az veya çok suda çözünürler. Organik bileşikler ise çoğunlukla suda çözünmezler.
Anorganik bileşikler iyonik bir yapı gösterdikleri halde, organik bileşiklerde atomlar birbirlerine kovalent bağlarla bağlıdırlar.
Anorganik reaksiyonlar hızlı vuku bulur. Aksine organik reaksiyonlar yavaş ilerler ve çoğu defa bir denge ile sonuçlanır.
Anorganik reaksiyonlarda nadiren bir katalizör gerektiği halde, organik reaksiyonların çoğunda katalizöre ihtiyaç vardır.
Anorganik reaksiyonlar iyonik bir mekanizma üzerinden yürür, kantitatif olarak meydana gelir ve genellikle yan ürünler yoktur. Organik reaksiyonlarda ise iyonik mekanizma, serbest radikal mekanizması ve diğer mekanizmalar söz konusudur ve çoğu kez yan ürünler oluşur.
Günümüzde “organik” kelimesi, yaşayan organizmalardan elde edilen anlamında kullanılmaktadır:
-Organik vitaminler
-Organik gübreler
Yaşayan organizmalardan elde edilen bileşikleri inceleyen bilime günümüzde “doğal ürünler kimyası” denmektedir.
Sonuç olarak;
Organik Kimya teknolojik önemi büyük olan bir kimya dalıdır. İlaç, boyarmadde, kağıt, petrol, kauçuk, plastik, besin, tekstil, patlayıcı madde, kozmetik v.b. endüstri dalları organik kimya ile yakından ilgilidir.
Karbon Atomunun Elektron Dağılımı
Karbon atomunun temel hal elektron dağılımı:
6C: 1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Karbon atomunun uyarılmış hal elektron dağılımı:
6C*: 1s2 2s1 2px1 2py1 2pz1
Karbon Atomunun Elektron DağIlImI
Karbon Atomunun YaptIğI Kovalent Bağ SayIsI
Uyarılmış halde karbon atomu dört yarı dolu (tek elektronlu) orbital’e sahip olduğundan, 4 tane kovalent bağ yapabilir.
Organİk bİleşİklerİn yapIsIna gİren elementlerİn yaptIklarI kovalent bağ sayIsI
Element Adı Simgesi Bağ sayısı
Karbon C 4
Hidrojen H 1
Oksijen O 2 (nadiren 3)
Azot N 3 (bazen 4)
Kükürt S 2, 4, 6
Halojenler X 1
Örnekler
Karbon atomu oksijen ile tekli yada ikili (çifte) bağ yapar.
Karbon ile azot atomu arasında tekli, ikili yada üçlü bağlar bulunabilir
Oksijen organik bileşiklerin yapısında iki bağ yapar. Bu iki bağı tekli yada ikili bağ şeklinde yapar.
Azot organik bileşiklerin yapısında genellikle üç bağ yapar. Bu üç bağı tekli, ikili yada üçlü bağ şeklinde yapar.
Amonyum bileşiklerinde azot atomu dört bağ yapar.
Formül Çeşİtlerİ
Organik Kimya’da üç çeşit formül kullanılır.
Kaba formül
Molekül formülü
Yapı formülü
Kaba formül: Bir bileşiğin molekülünde bulunan element atomlarının türünü ve en küçük oranını belirten formüldür.
Molekül formülü: Bir bileşiğin molekülünde bulunan element atomlarının hem türünü hem de gerçek sayılarını gösteren formüldür.
Formül Çeşİtlerİ
Yapı(sal) formül: Bir bileşiğin molekülünde atomların bağlanma düzenini (atomların birbirlerine ne şekilde bağlandıklarını) gösteren formüllerdir.
KIsaltIlmIş (Basİtleştİrİlmİş) YapI Formüllerİ
Tam yapısal formüller çoğu zaman daha kısa, daha kullanışlı yapı formüllerine dönüştürülür.
Kısaltılmış yapı formüllerinde bağlar çoğu zaman gösterilmez ve başka atoma bağlı aynı tür atomlar gruplandırılır.
KIsaltIlmIş YapI Formüllerİ
Bir molekül iki yada daha fazla sayıda aynı tür gruplar içeriyorsa yapı formülü daha da kısaltılabilir.
Bu durumda yinelenen atom grupları parantez içine alınır ve sayıları parantezin sağ altına yazılır.
KIsaltIlmIş YapI Formüllerİ
Kısaltılmış yapı formüllerinde ikili ve üçlü bağlar genellikle gösterilir.
HalkalI Bİleşİkler ve Çokgen Formüller
Organik bileşikler zincir şeklinde olduğu gibi halkalı yapıda da olabilirler.
Halkalı organik bileşikler, genellikle çokgen (poligon) formüllerle gösterilirler.
Çokgen formüller kısaltılmış yapı formüllerinin bir başka türüdür.
Üç üyeli bir halka bir üçgen ile, altı üyeli bir halka altıgen ile gösterilir.
Çokgen Formüller
Çokgen formüllerde her köşe hidrojenleri ile birlikte bir C atomunu, çokgenin kenarı ise C-C bağını gösterir.
Halkadaki karbon atomlarına hidrojenden başka bir atom veya grup bağlı ise, çokgen formüllerde gösterilir.
Halka içerisinde karbondan başka atomlar (O, N, S vb) varsa bunlar ve bağlı hidrojenleri çokgen formüllerde gösterilir.
Halka içindeki ve halka dışındaki ikili bağlar, çokgen formüllerde gösterilir.
YapI İzomerlerİ
Molekül formülleri aynı, yapı formülleri (atomların bağlanma düzenleri) farklı olan bileşiklere yapı izomerleri denir.
Yapı izomerleri farklı isimlere, farklı fiziksel özelliklere ve bazen de farklı kimyasal özelliklere sahiptirler.
Yapı izomerleri farklı kimyasal özelliklere sahip olabilir.
Molekül formülü C6H14 olan kaç tane yapı formülü yazılabilir? İlgili formülleri yazınız.
Aşağıdaki bileşiklerin her biri için bir yapı formülü yazınız. Bu bileşiklerin hepsi anestezi maddesi olarak kullanılmaktadır.
İşlevsel (Fonksİyonel) Gruplar
Bir molekülün kimyasal etkinliğe sahip bölgesine işlevsel grup denir. Diğer bir ifadeyle bir molekülün kimyasal reaksiyonlardan sorumlu bölgesine işlevsel grup denir.
Aynı işlevsel grupları taşıyan bileşikler benzer kimyasal reaksiyonlar verirler.
YaygIn İşlevsel Gruplar
İşlevsel grup Bileşik Sınıfı
Yapı Adı Genel Formülü Adı
C=C (çift bağ) R2C=CR2 Alken
C=C (üçlü bağ) RC=CR Alkin
-NH2 amino grubu R-NH2 Amin
-OH hidroksil grubu R-OH Alkol
-OR alkoksil grubu R’-OR Eter
-COOH karboksil grubu R-CO2H Karboksilli asit
Hİdrokarbonlar
Sadece karbon ve hidrojen içeren bileşiklere hidrokarbon denir.
Alkanlar (Parafİnler)
Yalnızca karbon-karbon ve karbon- hidrojen tekli bağlarına sahip hidrokarbonlara “alkan” denir.
En basit olanı metan (CH4) dır.
Metan doğal gazın ana bileşeni olup bataklık gazı olarak da bilinir.
Alkanlar
Alkanlar
Alkan’larda bütün karbon atomlarının hibritleşme (melezleşme) şekli sp3 dür.
Bütün alkan’lar “-an” soneki alırlar.
Alkan’lara hidrojenle doymuş anlamına doymuş hidrokarbonlar da denir.
sp3-Melezleşmesi
Metan’In yapISI
Metan’In Molekül Modelİ
Metan tetrahedral (düzgün dörtyüzlü) bir geometriye sahiptir.
Metan molekülünde her bir H-C-H bağ açısı 109.5o dir.
Alkanlar
Bir alkan molekülünde, formülde gösterildiği gibi karbon atomları aynı çizgi üzerinde değildirler.
C-C-C bağ açısının 110o civarında olmasından dolayı, açısal bir yapı gösterirler.
Alkanlar
Alkan’ların yapı formülleri tahta düzleminde çeşitli şekillerde yazılabilir.
Örneğin, aşağıdaki çizimlerin hepsi, aynı alkan molekülünün yapı formülünü göstermenin değişik yollarıdır.
Alkan’lar işlevsel grup içermezler ve halkalı yapıda olmayanları, CnH2n+2 genel formülü ile gösterilirler.
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
Alkanlar, düz zincirli, dallanmış yada halkalı yapıda olabilirler.
AlkanlarIn AdlandIrIlmasI
Bazı alkan’ların yaygın (genel) adları vardır.
Bu adlar, onların özelliklerini tanımlayan latince veya Grekçe kelimelerden veya elde edildikleri kaynaklardan alınır.
Bazı Alkan’ların Yaygın Adları:
AlkanlarIn Sİstematİk AdlandIrIlmasI
Alkan’ların IUPAC-Sistemine göre adlandırılması (1892)
(International Union of Pure and Applied Chemistry: Uluslararası Teorik ve Uygulamalı Kimya Cemiyeti)
IUPAC-sistemi, sistematik bir adlandırma sistemi olup sadece alkan’ları değil, sayıları bir kaç milyonun üzerindeki bütün organik bileşikleri adlandırabilecek bir sistemdir.
Ayrıca bundan sonra sentezlenecek yada izole edilebilecek tüm organik bileşikleri de adlandırabilecek bir sistemdir.
İlk on düz zİncİrlİ alkanIn IUPAC adI
Adları Karbon Yapı Formülleri
Metan 1 CH4
Etan 2 CH3CH3
Propan 3 CH3CH2CH3
Butan 4 CH3CH2CH2CH3
Pentan 5 CH3CH2CH2CH2CH3
İlk on düz zİncİrlİ alkanIn IUPAC adI
Adları Karbon Yapı Formülleri
Heksan 6 CH3CH2CH2CH2CH2CH3
Heptan 7 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Oktan 8 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Nonan 9 CH3 CH2 CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
Dekan 10 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3
KARBON ATOMLARININ SINIFLANDIRILMASI
Dört tip karbon atomu vardır:
Primer (1o) karbon: başka bir karbon atomuna bağlı karbon
Sekonder (2o) karbon: başka iki karbon atomuna bağlı karbon
Tersiyer (3o) karbon: başka üç karbon atomuna bağlı karbon
Kuvarterner karbon: başka dört karbon atomuna bağlı karbon
Aşağıdaki bileşiklerde daire içerisine alınan karbonları; primer, sekonder, tersiyer ve kuvarterner olarak sınıflandırınız.
ALKİL GRUPLARI VE ADLARI
Bir alkan’dan bir hidrojen uzaklaştırıldıktan sonra geri kalan kısma alkil grubu (R-) denir ve ismin sonuna –il eki eklenir.
CH4 CH3-
Metan Metil grubu CH3CH3 CH3CH2-

Etan Etil grubu
ALKİL GRUPLARI VE ADLARI
CH3-, metil
CH3CH2-, etil
CH3CH2CH2-, n-propil
CH3CH2CH2CH2-, n-butil
DallanmIş Alkan’larIn AdlandIrIlmasI
Dallanmış alkanlar aşağıdaki kurallara göre adlandırılır.
En uzun karbon zinciri tespit edilir. Buna ana zincir denir.
En uzun karbon zinciri, her zaman kağıt düzleminde doğrusal yazılmayabilir.
DallanmIş Alkan’larIn AdlandIrIlmasI
Ana zincir dallanmaya en yakın uçtan başlanarak numaralanır.
Elde edilen numaralar alkil gruplarının yerlerini belirtmek için kullanılır.
Önce alkil grubunun adı, sonra ana zinciri oluşturan düz zincirli alkan’ın adı bitişik bir şekilde yazılır.
DallanmIş Alkan’larIn AdlandIrIlmasI
Ana zincir üzerinde, iki yada daha fazla alkil grubu bulunuyorsa, her alkil grubu bağlandığı karbonun numarasıyla verilir.
Alkil gruplarının adları alfabetik sıra ile verilmelidir.
Alfabetik sıra belirlenirken, di- ve tri- gibi önekler ile yapı tanımlayıcı sec- ve tert- gibi kısaltmalar dikkate alınmaz.
Böylece etil dimetilden önce, tert-butil de etilden önce gelir. Fakat etil izo-butilden sonra gelir.
İki veya daha fazla alkil grubu aynı karbon atomuna bağlı ise, bu karbonun numarası her alkil grubundan önce yeniden yazılır.
Aynı alkil grubu karbon iskeletinde aynı yada farklı karbon atomuna birden fazla sayıda bağlı ise, alkil grubunun sayısını belirtmek üzere di-, tri- ve tetra- gibi önekler kullanılır ve rakamlar arasına virgül işareti konur.
Yukarıda verilen 5 kural karşılaşılan alkan’ların çoğunun adlandırılması için yeterlidir. Ancak, bazen aşağıda verilen 6. ve 7. kurallar da gerekebilir.
Bir alkan, eşit uzunlukta iki zincir ihtiva ediyorsa daha fazla sayıda alkil grubu taşıyan zincir ana zincir olarak seçilir.
Dallanma, en uzun zincirin (ana zincir) her iki ucundan da eşit uzaklıkta başlıyorsa, alkil gruplarının verildiği rakamlar toplamı en küçük olan isim, doğru isim olarak seçilir.
Siklo (HalkalI) Alkan’lar ve AdlandIrIlmalarI
Halkalı yapıdaki alkanlara sikloalkanlar denir.
Sikloalkanlar adlandırılırken, halkadaki karbon sayısına karşılık gelen düz zincirli alkanın adının önüne siklo öneki getirilir.
Sikloalkan’ların Adlandırılmaları
Bir sikloalkanda halkaya bir yada daha fazla sayıda atom (hidrojen dışında) yada alkil grubu bağlı olabilir.
Halkaya sadece bir tane atom yada grup bağlı sikloalkanlar adlandırılırken, önce halkaya bağlı atom yada grubun adı, sonra sikloalkanın adı bitişik bir şekilde yazılır.
Halkaya iki yada daha fazla sayıda atom yada grup bağlı ise, bağlı atom yada gruplara en küçük rakamlar gelecek şekilde halka numaralanır.
Numaralar bağlı atom yada grupların yerlerini belirtmek için kullanılır.
Farklı tür atom yada grupların bağlı olması durumunda, alfabetik öncelik dikkate alınır.
Sikloalkanlarda, halka karbonları yaklaşık olarak bir düzlem içerisinde bulunurlar.
Halka karbonlarına, iki atom yada grup bağlı olduğunda, bunlar halka düzleminin aynı tarafında yada farklı tarafında olabilir.
Sikloalkanlarda Geometrik İzomeri
Bu durum, sikloalkanlarda geometrik izomerler adı verilen yeni bir izomeri türünün oluşumuna sebep olur.
Bağlı atom yada gruplar, halka düzleminin aynı tarafında ise geometrik izomer “cis”, farklı tarafında ise geometrik izomer “trans” öneki getirilerek adlandırılır.
AlkanlarIn FİZİksel Özellİklerİ
Alkanlar; katı, sıvı ve gaz halde renksiz, kokusuz ve tatsız’dırlar.
Alkanlar polar olmayan hidrokarbonlardır. Bu nedenle, suda çözünmezler. Polar olmayan organik çözücülerde çözünürler.
Alkanlar, sudan daha az yoğundurlar. Bu nedenle, su üzerinde yüzerler.
0-4 karbonlu alkanlar gaz,
5-17 karbon karbonlular sıvı,
17 den daha fazla karbonu olanlar ise katı halde bulunurlar.
Alkanların kaynama ve erime noktaları, artan molekül kütlelerine paralel olarak artar.
AlkanlarIn Kİmyasal Özellİklerİ
Alkanların Reaksiyonları
Alkanlar, işlevsel grup içermediklerinden kimyasal reaksiyonlara karşı oldukça ilgisizdirler.
Alkanların başlıca iki önemli reaksiyonu vardır. Bunlar:
Yanma reaksiyonları
Halojenlenme reaksiyonları
Yanma ReaksİyonlarI
Alkanlar, hava oksijeni ile birlikte yanarlar. Yanma ürünleri, CO2(g) ve H2O(g) dur.
Yanmaya ısı ve ışık şeklinde iki enerji çeşidi eşlik eder. Bu iki enerji türünden, çeşitli şekillerde yararlanılmaktadır.
Halojenlenme ReaksİyonlarI
Alkanlar, halojenlerden klor (Cl2) ve brom (Br2) ile ısı (250-400 oC) veya ışık varlığında reaksiyon vererek halojenlenmiş alkanları (alkil halojenürleri) verirler.
Bu reaksiyonlarda, hidrojen halojen atomu ile yer değiştirdiği için bu tür reaksiyonlara “yerdeğiştirme” (sübstitüsyon) reaksiyonu denir.
Halojenlenme ReaksİyonlarI
AlkanlarIn SENTEZLERİ
Alkanlar ve diğer hidrokarbonların en önemli doğal kaynakları; doğal gaz, petrol ve kömür’dür.
Doğal gazın %60-90’ı, kaynağına bağlı olarak metan’dır.
Doğal gazın diğer bileşenleri: Etan, propan, karbon dioksit (CO2) ve azot (N2) dur.
AlkanlarIn Doğal KaynaklarI
Petrol, mikroorganizmaların veya organik maddelerin havasız ortamda bozunması sonucu oluşur.
Ham petrol, kükürtlü ve azotlu bileşikleri %1-6 oranında içeren, alifatik ve aromatik hidrokarbonların bir karışımıdır.
Basit bir petrol örneğinde 500’ün üzerinde bileşik belirlenmiştir.
Ham petrol bir çok bileşiğin bir karışımı olduğu için, topraktan çıkarıldığı şekli ile kullanılmaz.
Ham petrolü yararlı bileşenlerine ayırma işlemine “rafine etme” denir.
Rafine etmede ilk işlem, ayrımsal damıtma’dır.
Kalıntı:
1.Uçucu yağlar: yağlayıcılar, parafin mumu, petrol jeli
2.Uçucu olmayan madde: asfalt
Kömür, bitkilerin değişik basınç altında bakteri etkisi ile bozunmasından meydana gelir.
Kömür ısıtılır ve havasız ortamda kuru kuruya damıtılırsa, üç ham ürün elde edilir.
1.Kömür gazı [başlıca metan (CH4) ve hidrojen (H2)] 2.Kömür katranı
3.Kok kömürü (kalıntı)
Hem kömür gazı hem de kok kömürü faydalı yakıtlardır.
Kömür katranı aromatik bileşiklerce zengin olup, çeşitli işlemlerden geçirilerek çok sayıda aromatik bileşik elde edilmektedir.
Alkan’ların Dİğer Elde Edİlme Yöntemleri (Laboratuar Sentezleri)
Wurtz reaksiyonu: Alkil halojenürler, eter içerisinde aşırı sodyum ile ısıtıldıklarında, simetrik alkanları verirler.
Wurtz Reaksİyonu İLE ALKAN SENTEZİ
Wurtz reaksiyonu, iki farklı alkil halojenür kullanıldığında, alkil gruplarının kendi aralarında yada çapraz birleşmesi sonucu üç alkan’dan oluşan bir ürün karışımı oluşur.
Örnek:
Alkil Halojenürlerin İndirgenmesİ İle
Alkil halojenürler, protik asitler varlığında (örneğin, asetik asit) metalik çinko (Zn) ile etkileştiklerinde alkan’lara indirgenirler.
Alken ve Alkİnlerİn Hİdrojenlenmesİ İle
Alken ve alkinler doymamış yapıda hidrokarbonlar olup, soy metaller (Ni, Pd ve Pt) katalizörlüğünde hidrojen katarak alkan’lara dönüşürler.
COREY-HOUSE REAKSİYONU İLE ALKAN SENTEZİ
GRİGNARD REAKTİFLERİ İLE ALKAN SENTEZİ
KARBOKSİLİK ASİTLERDEN ALKAN SENTEZİ
a- Bazik ortamdan,
b- Elektroliz ile (Colbe Elektrolizi) alkan sentezi
ORGANİK KİMYADA
BAZI FONKSİYONEL GRUPLAR
ALKOLLER: R-OH
ETERLER: R-O-R
KETONLAR:
ESTERLER:
LAKTONLAR: LAKTAMLAR:
AMİDLER: ÜRE:
ORGANİK ASİTLER:
ALDEHİTLER:
KARBONATLAR: ANHİDRİTLER:

Organik Kimya ( Prof. Dr. Cihat ŞAFAK )

Prof. Dr. Cihat ŞAFAK

Eczacılık Fakültesi
Farmasötik Kimya ABD

10 g maddenin yakılması sonucu 14.64 CO2, 6 g su meydana gelsin.
Ampirik formül
– Eğer bileşiğin molekül ağırlığı 176 olarak verilmişse

(C3H4O3)n= 176
(12×3 + 1×4 + 16×3)n=176

n = 2 olarak bulunur.

(C3H4O3)2 = C6H8O6
Dolayısıyla ampirik formül C6H8O6 olarak bulunur.
ATOMİK YAPI
2. C=C, C=O, C=N bağlarının oluşumu (sp2 hibritleşmesi )
1 (2s) + 2 (2p) ® 3 sp2

Organik Kimya Dersi I.Vize Sınavı ( Prof. Dr. Hasan SEÇEN )

1) BH3, CO2 ve NO3 yapılarının;

a) Açık Lewis formüllerini yazınız.

b) Her bir atomun formal yükünü gösteriniz (1H; 5B; 6C; 7N; 8O). (10 p)

Kaynak: http://hasansecen.wordpress.com/