Organik Kimya III Aldehitler, Ketonlar, Karboksilik Asitler ve Türevleri Yazar Yrd.Doç.Dr.Halil BERBER
Amaçlar Bu üniteyi çalıştıktan sonra; • karbonil bileşiklerini, karboksilik asitleri ve karboksilik asit türevlerini tanıyacak, • karbonil bileşiklerinin, karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin isimlendirilmelerini bilecek, • karbonil bileşiklerinin, karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin fiziksel ve kimyasal özelliklerini öğrenecek, • karbonil bileşiklerinin, karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin temel reaksiyonlarını ve elde edilişlerine ilişkin temel yöntemlerini bileceksiniz.
İçindekiler • Giriş • Karbonil Bileşikleri (Aldehitler ve Ketonlar) • Karboksilik Asitler • Karboksilik Asit Türevleri • Özet • Değerlendirme Soruları • Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar
ÜNİTE
17
Çalışma Önerileri • Ünitede verilen tüm reaksiyonları yazarak çalışınız. • Ünitede anlayamadığınız kavramlar olduğunda önceki ünitelere bakınız. • Bu üniteyi iyi kavrayabilmek için Ünite 15 ve Ünite 16'yı özümsemiş olmanız gereklidir.
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
379
1. Giriş Organik kimyada en önemli fonksiyonel gruplardan biri de "karbonil grubudur". Karbon ile oksijen arasında çift bağlanmanın sözkonusu olduğu fonksiyonel grup "karbonil grubu" olarak adlandırılır.
C O Karbonil grubu Karbonil grubu, aldehitlerin, ketonların, karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin yapısında yer alır.
!
O R C
H
Aldehit (R Alifatik veya Aromatik)
O R
C
R'
Keton (R ve R' Alifatik veya Aromatik)
O R C
OH
Karboksilik Asit (R Alifatik veya Aromatik)
O R C
L
( L = —OR , — OPh , — OCOR , — NH 2 , — X , — SR Karboksilik asit türevleri (R Alifatik veya Aromatik)
Ancak bu bileşikler arasında sadece aldehitler ve ketonlar "karbonil bileşikleri" olarak anılırlar.
!
2. Karbonil Bileşikleri (Aldehit ve Ketonlar) Karbonil grubunun, iki hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "ketonlar" denir. Ketonlardaki karbonil grubuna bağlı hidrokarbon grupları alifatik veya aromatik olabilirler. Ketonlar aşağıdaki genel formüllerle ifade edilirler.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
380
O R C
R , R
C
R'
Ar
C
R , Ar
O
C
Ar , Ar
C
Ar'
Aromatik ketonlar
Alifatik ketonlar
!
O
O
O
Diğer taraftan karbonil grubunun, hidrojen atomu ile bir hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "aldehitler" denir. Aldehitlerdeki karbonil grubuna bağlı hidrokarbon grubu alifatik veya aromatik olabilir. Aldehitler aşağıdaki genel formüllerle ifade edilirler. O
O R
C
Ar
H
Alifatik aldehit
C
H
Aromatik aldehit
2.1. Karbonil Bileşiklerinin İsimlendirilmeleri O
!
Aldehitlerin IUPAC kuralına göre isimlendirilmelerinde "
" grubu içeH ren en uzun karbon zinciri seçilir ve hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin C
O sonuna "al" eki getirilir. Ayrıca
grubu aromatik halkaya bağlı ise, C H" bu durumda hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sonuna "karbaldehit" eki "
getirilerek isimlendirilirler. O
!
Ketonların IUPAC kuralına göre isimlendirilmelerinde "
C
" grubu içeren en
uzun hidrokarbon zinciri seçilir ve hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sonuna "on" eki getirilir.
Tablo 17.1'de aldehit ve ketonların hem sistematik hem de özel isimlendirilmeleriren ilişkin örnekler verilmektedir.
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
381
Tablo 17.1: Bazı Aldehitlerin ve Ketonların İsimlendirilmeleri
Formül
Özel İsim
Sistematik İsim
H
Formaldehit
Metanal
H
Asetaldehit
Etanal
H
Propionaldehit
Propanal
H
Benzaldehit
Benzenkarbaldehit
CH 3
Aseton
Propan o n
CH 3
Etil metil keton
2-Bütan o n
CH 3
Fenil metil keton
Feniletan o n
Aldehitler O H C O CH3
C O
CH3CH2
C O C
Ketonlar O CH3
C O
CH3CH2
C O C
2.2. Karbonil Bileşiklerin Fiziksel Özellikleri Aldehitler ve ketonların fiziksel özellikleri, yapılarında yer alan "polar nitelikli karbonil grubu" tarafından yönlendirilirler.
!
Aldehit ve ketonların fiziksel özelliklerine ilişkin temel noktalar, aşağıda özetlenmektedir. •
Karbonil grubunda karbon atomu ile oksijen atomu arasındaki çift bağlanma, oldukça kuvvetli bir yük yoğunluğu eşitsizliğine neden olur. Bu durum ise, aldehit ve ketonlara ilişkin dipol momentinin* yüksek olmasını (~ 2 - 3 D) sağlar.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
* D = Dipol moment
382
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
•
Aldehit ve ketonların molekülleri arasında "kuvvetli dipol-dipol etkileşimleri" gerçekleşir. Bu nedenle aldehit ve ketonlara ilişkin fiziksel sabitler, yaklaşık aynı moleküller kütleye sahip alkil halojenirlerin, eterlerin ve hidrokarbonların fiziksel sabitlerinden daha yüksektir. Bu durumu açıklamak üzere moleküler kütleleri yakın olan bileşiklerin, kaynama noktaları (K.N.) aşağıda kıyaslanmaktadır. CH 3(CH2)5CH 3
CH 3O(CH 2) 4CH3
n - Heptan K.N: 69 °C
CH 3CO(CH 2)3CH3
Heksanal K.N: 131 °C
Aldehit ve ketonların molekülleri arasında "hidrojen bağlanması gerçekleşmez." Bu nedenle aldehit ve ketonların fiziksel sabitleri, molekülleri arasında hidrojen bağlanması gerçekleştirebilen yaklaşık aynı moleküler kütleye sahip bileşiklerden (alkoller, aminler, v.b) daha düşüktür. Bu durumu açıklamak üzere moleküler kütleleri yakın olan bileşiklerin,kaynama noktaları aşağıda kıyaslanmaktadır.
CH 3(CH2)2CH 2NH 2
CH 3(CH2)2CH 2OH
CH 3(CH2)2CHO
CH 3COCH3CH 3
1- Bütanol K.N: 118 °C
Bütanal K.N: 79 °C
Heksanal K.N: 80 °C
Bütilamin K.N: 78 °C Hidrofil: Suyu seven Hidrofob: Suyu sevmeyen Protik: Hidrojen bağlanması gerçekleştirmeye uygun nitelikte hidrojene sahip olan maddeler. Aprotik: Hidrojen bağlanması gerçekleştirmeye uygun nitelikte hidrojene sahip olmayan maddeler. Ç : Çözünürlük (g/100 ml H2O)
•
1-Kloropentan K.N: 108 °C
CH 3(CH2)4CHO
2-Heksanon K.N: 150 °C
•
CH 3(CH2)3CH 2Cl
Metilpentileter K.N: 99 °C
Karbon sayısı küçük olan aldehit ve ketonlarda "hidrofil özellikler", karbon sayısı yüksek olan aldehit ve ketonlarda ise, "hidrofob özellikler" baskındır. Bu nedenle moleküler kütlesi düşük olan aldehit ve ketonlar, su, etanol, metanol gibi protik çözücülerde çözünürler. Moleküler kütlesi büyük olan aldehit ve ketonlar ise, protik çözücülerde kısmen veya çok az çözünmelerine karşın aprotik çözücülerde daha fazla çözünürler. Bu durumu açıklamak üzere bazı aldehit ve ketonların çözünürlükleri aşağıda kıyaslanmaktadır.
CH 3CHO Etanal Ç: Sonsuz
CH 3COCH3 Propanon Ç: Sonsuz
CH 3CH2CHO
CH 3(CH2)2CHO
Propanal Ç: 16
CH 3COCH2CH 3 Bütanon Ç: 26
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
CH3(CH 2)3CHO
Bütanal Ç: 7
CH 3CO(CH 2)2CH3 2- Pentanon Ç: 6.3
Pentanal Ç: Çok az
CH3CH2CO(CH 2) 2CH3 3- Heksanon Ç: Çok az
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
383
2.3. Karbonil Bileşiklerin Kimyasal Özellikleri ve Reaksiyonları
!
Fiziksel özellikleri yanısıra, aldehit ve ketonların kimyasal özellikleri de polar karbonil grubu tarafından yönlendirilirler. Karbonil grubunda karbon ve oksijen atomları arasında biri sigma (σ) diğeri pi (π) bağı olmak üzere iki bağlanma gerçekleşmektedir. Karbon atomuna kıyasla oksijen atomuna ilişkin elektronegativitenin çok yüksek olması nedeniyle, karbonil grubu doymamış ve polar bir gruptur.
σ σ
C
π σ
O
veya
σ σ
δ
C
π σ
δ
O
!
Karbon atomunun elektronegativitesi 2,5, oksijen atomunun elektronegativitesi 3,5'tir.
, Dipolün yönünü gösterir. Dipolün yönü daha elektronegatif olan oksijen atomuna doğrudur. "δδ ", kismî yükü gösterir. δ+, + yükün bulunduğu atomu, δ- ise - yükün bulunduğu atomu gösterir.
!
Bilindiği gibi doymamış fonksiyonel gruplara sahip bileşiklerin temel reaksiyonları "katılma" reaksiyonlarıdır (Bakınız Ünite 15). Katılma reaksiyonlarının koşulları doymamış yapıdaki fonksiyonel grupların polar veya nonpolar olmalarına bağlıdır (Bakınız Ünite 15). Diğer taraftan fonksiyonel grupların reaktivitesi ise, bu gruba bağlı alifatik (R) ve aromatik (Ar) hidrokarbon gruplarının özelliklerine göre değişiklik gösterebilmektedir. Buna göre karbonil bileşiklerinin reaksiyonları aşağıdaki şekilde gruplandırılır. • • •
Karbonil bileşiklerinin asit-baz ve enolizasyon reaksiyonları İndirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları Katılma-eliminasyon reaksiyonları
2.3.1. Karbonil Bileşiklerinin Asit-Baz ve Enolizasyon Reaksiyonları Karbonil grubuna bağlı en yakın karbona "α karbon" ve bu karbon üzerindeki hidrojene ise "α - hidrojen" denir. Karbonil bileşiklerindeki α-hidrojenleri* "oynak" yani "asidik" hidrojenlerdir. Bu durum karbonil grubundan kaynaklanmaktadır. Oynak hidrojen içeren herhangi bir organik bileşiği H-A olarak ifade edelim. Bu bileşiğin asitliği, hidrojenin bağlı olduğu atomun elektronegativitesi ile hidrojenin ayrışması ile oluşan Aanyonunun (konjuge bazın) kararlılığına bağlıdır. Daha önceki derslerimizde öğrendiğimiz gibi hidrojenin bağlı olduğu atomun elektronegativitesi arttıkça ve A- konjuge bazın kararlılığını arttıran etkiler var oldukça, H-A bileşiğinin asitliği artacaktır. Karbonil bileşiklerinde α - hidrojenleri, elektronegativitesi düşük olan karbon atomuna bağlıdırlar.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
O
* CH2 α- Hidrojenleri
C
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
384
!
Bu durumda aldehit ve betonların α - hidrojenlerine ilişkin asitliğin, karbon atomunun elektronegativitesinden ziyade oluşacak konjuge bazının kararlılığından kaynaklandığı açıktır. Bu duruma ilişkin örnekler aşağıda verilmektedir. O C
CH2
Z
α - Hidrojenleri Polar Karbonil Grubu
( Z = Elektronegatif atom veya grup, Cl ,
Br ,
I,
NO 2 ,
C
H3C
CH3
C
CH2 + H -
A
(H-A)
O CH3
! !
C
N
O
O CH3
C
O CH2
Cl
CH3
C
CH
Cl + H
α - Hidrojeni içeren aldehit ve ketonları zayıf birer asit gibi davranırlar ve uygun bazlarla reaksiyon verirler. α - Hidrojeni içeren aldehit ve ketonların kuvvetli bazlarla (NaNH2 , NaOH , v.b.) reaksiyonlarından "enolat" oluşur. O (R)H
C
O CH 3 + NaNH2
(R)H
C
Sodamit
Aldehit veya keton
CH 2 Na
+ NH3
Tuz
ONa (R)H
C
CH 2
Enolat
! !
Karbonil bileşiklerinin oynak (asidik) α - hidrojenlerinden kaynaklanan bir diğer reaksiyon "keto - enol tautomerizmidir." Atomlarının farklı bir düzende yerleşmiş olmalarına karşın, hızlı bir denge ile bir birine dönüşebilen izomerlere "tautomer" ve bu olaya da "tautomerizm" denir. A
O
C
C
OA C Tautomerik denge
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
C
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
Tautomerizmin çeşitli türleri olmakla beraber, organik kimyada en popüler olanı "proton tautomerizmi" olarak bilinir.
385
!
Proton tautomerizminde, protonun molekülün bir ucundan ayrılıp hızla başka bir ucundaki atoma bağlanması sözkonusudur. Karbonil bileşiklerinde, protonun molekülün bir ucundan ayrılıp hızla başka bir ucundaki atoma bağlanması olayına "keto - enol tautomerizmi" denir. H
O
C
C
!
OH C
Z
C Z
Keto tautomeri
Enol tautomeri
(Z = — H, — R)
Proton tautomerizmi sadece karbonil bileşiklerine özgü bir olgu değildir. Karboksilik asitlerin ve türevlerinin de keto-enol tautomerizmi göstermeleri sözkonusudur. H
O
C
C
OH L
C
C L
Keto tautomer
Enol tautomer
L = OH Karboksilik asit L = OR Alkol ester L = OPh Fenil ester L = X Asit halojenür L = OCOR Asit anhidrit Örnekler: H
O
CH 2
C
OH CH 3
CH 2
C
CH 3
Enol tautomer
Keto tautomer
OH
O H
Keto tautomer
Enol tautomer
2.3.2. Karbonil Bileşiklerinin Nükleofilik Katılma Reaksiyonları Karbonil grubunun doymamış ve polar bir grup olmasından kaynaklanan en temel reaksiyonu "katılma" reaksiyonu olduğunu daha önce belirtmiştik.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
386
!
Karbonil grubu, hem bazik hem de asidik ortamda "nükleofilik katılma" gerçekleştirir. Bu durumu açıklamak üzere hem asidik hem de bazik ortamda gerçekleşen nükleofilik katılma reaksiyonuna ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. •
Bazik Ortamda Gerçekleşen Nükleofilik Katılma Reaksiyonu
Katılma reaksiyonu iki basamakta gerçekleşir. İlk basamakta elektronca zengin C− O+ δ δ katılma yapar. Bu basamakta nükleofil elektronca zayıf bir merkez oluşturan karbonil karbonuna bağlanır ve bir alkoksi anyonunun oluşmasına neden olur. Alkoksi anyonunun ikinci basamakta bir elektrofil* (E+) ile bağlanması sonunda, katılma ürünü oluşur. bir reaktant olan nükleofil (Nu-) polar nitelikli karbonil grubuna
* Elektrofil ( E+) görevini genellikle H+ üstlenir.
δ+ C
1. Basamak
δ− − O + Nu
Karbonil grubu
2. Basamak
Nu
Nükleofil
C
!
E+, elektronca zayıf oldu-
C
O−
Anyon (Alkoksi anyonu)
O− + E+ (H )
Anyon (Alkoksi anyonu)
•
Nu
Nu
Elektrofil (Genellikle hidrojen katyonu)
C
O E(H)
Ürün
Asidik Ortamda Gerçekleşen Nükleofilik Katılma Reaksiyonu
Katılma reaksiyonunda elektrofil (E+ , genellikle hidrojen), karbonil oksijenine bağlanır.Ardından oluşan katyon bir nükleofille (Nu- ) reaksiyona girerek ürünü oluşturur.
ğundan, karbonil grubuna elektronca zengin oksijen ucundan bağlanır.
δ+ C
δ− + O + E (H )
C
Karbonil grubu Nükleofil
C
O+ E(H)
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
C+
O+ E(H)
C+
OE(H)
Katyon (Karbonyum karakterindeki katyon
OE(H)
+ Nu−
Nu
C
O E(H)
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
387
Genel reaksiyon: OH
O R
C
R(H) + H
Bazik
Nu
C
R
veya Asidik
Nu
R(H) Karbonil bileşiği
Ürün
Karbonil bileşiklerinin nükleofilik katılma reaksiyonlarına ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. (i) Su ile Reaksiyonu Karbonil bileşiklerinin su ile reaksiyonlarından "hidratlar" oluşur.
!
Genel reaksiyon: OH
O R
C
H
R(H) + H2O
OH
R C
R(H) Aldehit veya keton
Hidrat
Örnekler: OH
O CH3
C
H
CH3 + H2O
CH3
C
(Kd = 0.002)
CH3
Aseton
2,2- Propandiol
OH
O Cl3C
C
OH
H + H2O
H (Kd = 30)
Kloral
Cl3C
C
OH
H Kloralhidrat
(ii) Alkollerle Reaksiyonu Aldehit'e, bir mol alkolün katılması ile "hemiasetal (yarıasetal)", iki mol alkolün katılması ile "asetal" oluşur. Keton'a bir mol alkolün katılması ile "hemiketal (yarıketal)", iki mol alkolün katılması ile "ketal" oluşur.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
388
Genel reaksiyon: O R
C
R'OH
R(H) +
OR'
OH R
C
H
OR'
R'OH
R(H)
Aldehit veya keton
R
C
OR'
H
R(H) Asetal veya ketal
Hemiasetal veya hemiketal
Örnekler: O CH 3
C
H
OH
CH 3 CH 2OH
CH 3
C
H
OCH2CH3 CH 3
C
H
H
OCH3
OH CH 3 OH
CH 3CH2
H
CH 3CH2 C
OCH3
CH 3 OH
CH 3CH2 C OCH3
H
CH 2CH3
3-Pentanon
OCH2CH3
Asetal
Hemiasetal
O C
OCH2CH3
H
Asetaldehit
CH3CH2
CH 3 CH 2OH
CH 2CH3 Ketal
Hemiketal
(iii) Hidrojen Siyanür İle Reaksiyonu
!
Karbonil bileşiklerine hidrojen siyanürün katılmasından "siyanohidrin" oluşur. Genel reaksiyon: OH
O R C
R(H) + HCN
CN
R
C
CN
R(H) Siyanohidrin
Aldehit veya keton
Örnekler: OH
O CH 3
C
CH 3
HCN CN
Propanon
CH 3
C
CN
CH 3
2- Hidroksi-2- metilpropenonitril OH
O CH3
C
H
Etanal ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
NaCN
NH 4Cl
CH3
C
CN
H 2- Hidroksipropenonitril
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
389
(iv) Grignard Bileşikleri İle Reaksiyonları Karbonil bileşiklerinin Grignard bileşikleri ile reaksiyonlarından "alkoller" oluşur.
!
Genel reaksiyon: OH
O (R)H
C
R(H) + R'MgX
1) Eter
(R)H
2) H3O
C
R'
R(H)
Aldehit veya keton
Alkol (1°, 2°veya 3°)
Örnekler: O CH3
OH
C
H + CH3CH2MgBr
1) Eter
CH3
2) H3O
C H
2- Bütanol
Etanal
O CH3
CH2CH3
OH
C
CH3 + CH3CH2MgBr
1) Eter 2) H3O
CH3
C
CH2CH3
CH3 2- Metil -2 -bütanol
Propanon
2.3.3. Karbonil Bileşiklerinin İndirgenme ve Yükseltgenme Reaksiyonları Karbonil bileşiklerinin indirgenme ürünleri, indirgene ve karbonil bileşiklerinin yapılarına bağlıdır.
!
Karbonil bileşiklerinin indirgenmesine ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. (i) Hidrojenlendirme Karbonil grubunun pi bağı, alkenlerin pi bağında olduğu gibi hidrojenebilmektedir. Karbonil bileşiklerinin hidrojenle indirgenmelerinden "alkoller" oluşur. Genel reaksiyon: OH
O R
C
R(H) + H2
Pt
R C H R(H)
Aldehit veya keton AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
Alkol
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
390
Örnekler:
O CH3
Pt
H + H2
C
CH3CH2OH
Etanal
Etanol (1° Alkol)
OH
O CH3
Pt
CH3 + H2
C
CH3
C
H
CH3 2-Propanol (2° Alkol)
Propanon
(ii) Metal Hidrürlerle İndirgenme
! Hidrür: Hidrojenin anyonik halidir (H-)
Karbonil bileşiklerinin metal hidrürlerle indirgenmelerinden "alkoller" oluşur. Genel reaksiyon:
O R C
R(H) + Metal hidrürler
OH
(Metal hidrürler: LiAlH4 , NaBH 4 )
R C H R(H)
Aldehit veya keton
Alkol
OH 1) LiAlH 4 2) H3O
CH3CH2
C
CH3
H
CH3
O CH3CH2
C
2- Bütanol
Bütanon
OH 1)NaBH 4 2) H3O
CH3CH2
C
H
CH3 2- Bütanol
(iii) Yükseltgenme Reaksiyonları
!
Ketonlar yükseltgenmeye karşı dirençlidirler. Fakat aldehitler çok kolay yükseltgenirler. O R C
R
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
Yükseltgeyici
Reaksiyon vermez
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
391
!
Aldehitlerin yükseltgenmelerinden "karboksilik asitler" oluşur. Genel reaksiyon: O R C
O
Yükseltgeyici
H
R
Aldehit
C OH
Karboksilik asit
(Yükseltgeyici: : KMnO4, Ag(NH3)2+ , v.b) Örnekler: O CH 3(CH2)5
C
H
KMnO4,H H 2O
O CH 3(CH2)5
Heptanal
OH
Heptanoik asit
O CH3
C
CH3
C
KMnO4
Reaksiyon vermez
Propanon
2.3.4. Karbonil Bileşiklerinin Katılma - Eliminasyon Reaksiyonları Bazı nükleofiller*, aldehit ve ketonlara önce katılırlar ve ardından su veya küçük bir molekülün ayrılması ile, çift bağ içeren ürün oluşur. Üründe karbonil karbonu ile nükleofil arasında çift bağlanma sözkonusudur.
R
C
OH R(H) + H
NuH
Katılma
R C R(H)
Eliminasyon (Ayrılma)
NuH Aldehit veya keton
R
H2O
Ürün
Toplam reaksiyon: O R(H) + H
NuH
1) Katılma 2) H 2 O (Eliminasyon)
Aldehit veya keton
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
C Nu
Kararsız katılma ürünü
R C
* Bu tür nükleofillerin yapılarında en az iki adet hidrojen bulundurmaları gereklidir.
Bu duruma ilişkin genel reaksiyon aşağıda verilmektedir.
O
!
R C
Nu
(R(H Ürün
R(H)
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
392
!
Katılma -eliminasyon reaksiyonları sterik etkiden oldukça etkilenen reaksiyonlardır. Bunlar tercihen aldehitlerin oluşturduğu reaksiyonlardır. Zira sterik ve elektronik etkilerden dolayı ketonların bu reaksiyonu gerçekleştirmeleri zordur. Karbonil bileşiklerinin katılma- eliminasyon reaksiyonlarına ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. (i) Amonyak ve Birincil Aminlerle Reaksiyonlar
! İmin: C =N grubu içeren bileşiğe imin denir.
Karbonil bileşiklerinin amonyak veya birincil aminlerle katılma- eliminasyon reaksiyonlarından "imin" oluşur. Genel reaksiyon: O R
C
1) H
H + R' — N"H 2
RCH 2)
NH
veya RCH NR'
H2O İmin
Amonyak (R' = H) veya 1° Amin (R = Alkil)
Aldehit
Örnek: O C6H5
C
H + C6H5
Benzaldehit
N"H 2
1) H , ısı 2)
Anilin (Nu)
H2 O
C6H5
CH
N C6H5
İmin
(ii) İkincil Aminlerle Reaksiyonlar
!
Karbonil bileşiklerinin ikincil aminlerle gerçekleştirdikleri katılma-eliminasyon reaksiyonlarından "imonyum iyonları" oluşur. İmonyum iyonları tekrar reaksiyon vererek (proton kaybederek) "enamin" oluştururlar. Genel reaksiyon: O R CH 2
C
H + R2N"H
Aldehit
1) H 2)
H2 O
R CH 2 CH
2° Amin
NR 2
İmonyum iyonu
H R
CH
CH
Enamin
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
NR 2
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
393
Örnek: O CH3
C
H + (CH 3)2 NH
propanal
1) H 2)
CH3
H2O
Dimetilamin
CH
N (CH 3)2
İmonyum iyonu
H CH2
CH
N (CH 3)2
Enamin
(iii) Hidrazin ve Benzer Bileşiklerle Reaksiyonlar Karbonil bileşiklerinin hidrazin ve benzer bileşiklerle reaksiyonlarından aşağıdaki ürünler oluşurlar. Genel reaksiyon: HO
NH 2
Hidroksilamin H2N
R CH 2
C
NH 2
Oksim
N—NH2
RCH
Hidrazin
O
N—OH
RCH
Hidrazon
H C6 H5 NH
NH 2
R
Fenilhidrazin
CH
N—NHC6H5
Fenilhidrazon
O H2 NN
C
O NH 2
Semikarbazit
R
CH
N—NH—C—NH2
Semikarbazon
2.4. Karbonil Bileşiklerinin Elde Edilişleri Aldehitlerin ve ketonların elde edilmelerine ilişkin bir çok yöntem vardır. Bu yöntemlerden bazıları ile sadece aldehitler, bazıları ile sadece ketonlar elde edilirler. Aldehitlerin elde edilmelerine ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
394
(i) Birincil Alkollerin Yükseltgenmeleri
!
Birincil alkoller özel yükseltgeyicilerle [piridinyum klorkromat (C5H5N+ HCrO3Cl-), MnO2, vb. zayıf nitelikli yükseltgenlerle] reaksiyonları sonucu "aldehitler" oluşur. Genel reaksiyon:
RCH 2OH
Yükseltgeyici
O R
1° Alkol
!
C
H
Aldehit
Aldehitler yükseltgeyicilere karşı duyarlı olduklarından birincil alkoller ancak özel yükseltgeyiciler (C5H5N+HCrO3Cl-, MnO2 , vb.) kullanılarak aldehitlere yükseltgenirler. Rastgele ve güçlü bir yükseltgen kullanılırsa, yükseltgenme aldehit aşamasında kalmaz ve ürün karboksilik asite dönüşür. O CH 3CH2CH2OH
C5 H 5NHCrO 3 Cl
CH 3CH2
Propanol
C
H
Proponal
MnO 2
C6H5CH 2OH Benzilalkol
O C6H5
C
H
Benzaldehit
(ii) Geminal Dihalojenürlerin (1.1-Dihaloalkan) Hidrolizleri
!
1,1-Dihaloalkanların bazik ortamda hidrolizleri ile "aldehitler" oluşur. O
Geminal konum: Aynı iki grubun aynı karbona bağlı olması
R CHCl
Cl R C Cl
HO /H2 O 2
1,1-Dihaloalkan
R C
H
Aldehit
R Örnek: O C6H5CHCl
2
1,1-Diklorobenzil
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
2OH /H2 O Isı
C6H5
C
Benzaldehit
H
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
395
(iii) Aldehitlerin Asit Klorürlerden Elde Edilişleri Asit klorürlerden aldehit eldesinde bir çok yöntem vardır. Bunlardan sadece bir örnek verilecektir. Asit klorürlerin Pd katalizörlüğünde katalitik hidrojenlendirilmeleri ile "aldehitler" oluşur.
!
Genel Reaksiyon: O R
C
Cl
O C
R C
O
H2 /Pd
Cl
H
Alifatik aldehit
Alifatik asit klorür
Ar
O
H2 /Pd
Ar
C
H
Aromatik aldehit
Aromatik asit klorür
Örnek: O C
H3CO
Cl
H 2 /Pd
O H3CO
C
H
4- Metoksibenzaldehit
4- Metoksibenzoil klorür
Ketonların sentezlerinde kullanılan temel yöntemlerin çoğu, aldehitlerin sentez yöntemleri ile benzerlikler gösterir.
!
Ketonların elde edilmelerine ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. (i) İkincil Alkollerin Yükseltgenmeleri İkincil alkollerin birçok yüksetgeyicilerle (CrO3 , H2Cr2O7 , H2CrO4 , vb.) reaksiyonlarından "ketonlar" oluşur. Genel reaksiyon:
R
CHOH
Yükseltgeyici
O R
C
R'
R' 2° Alkol
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
Keton
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
396
Örnek: O CH 3CHCH 2CH3
CrO3
CH3
C
CH 2CH3
Bütanon
OH 2-Bütanol
!
Ketonlar yükseltgeyicilere karşı duyarlı olmadıklarından, ikincil alkollerin ketonlara yükseltgenme reaksiyonlarında bir çok yükseltgeyici rahatlıkla kullanılabilir. (ii) Geminal Dihalojenürlerin Hidrolizleri
!
Halojenlerin zincir içinde konumlanmış durumdaki geminal dihalojenürlerin bazik ortamdaki hidrolizlerinden "ketonlar" oluşur. Genel reaksiyon: O CCl2
R
R'
HO /H2 O
R
Geminal dihalojenür
C
R'
Keton
Örnek:
C6H5
CCl2
C6H5
2HO /H2 O
O C6H5
C
C6H5
(iii) Ketonların Asit Klorürlerden Eldesi Asit klorürlerden keton eldesinde bir çok yöntem vardır. Bunlardan sadece bir örnek verilecektir.
!
Asit klorürlerin dialkilkadmiyum (R2Cd, R=birincil alkil) bileşiği ile reaksiyonlarından "ketonlar" oluşur. Genel reaksiyon: O 2R
CH2
C
O Cl + R2Cd
Asit halojenür Dialkilkadmiyum
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
2R
CH2
C
Keton
R
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
397
Örnek: O 2 C6H5CH2
C
O Cl +
(C6H5)2 Cd
2 C6H5CH2
C
C6H5
2.5. Karbonil Bileşiklerine İlişkin Testler •
• • •
Bir yapıda karbonil grubunun varlığını kanıtlamak üzere hidroksilamin, semikarbazid, gibi amin benzeri azotlu nükleofillerle katı kondenzasyon ürünlerinden yararlanılarak karbonil grubunun varlığı kanıtlanır. (Bkz. 2.3.4. (iii)) Karbonil grubunun varlığı kanıtlandıktan sonra, elde edilen katı ürünün erime noktasından yararlanarak karbonil grubunun teşhisi gerçekleştirilir. Karbonil bileşiğinin aldehit veya keton olduğunu Tollen testi ile belirlenir. Aldehitler Tollen maddesi ile kolayca yükseltgenerek, reaksiyon ortamında gümüş ayna oluşmasına neden olurlar.
Tollen Testi: O Ar
C
H
Ag(NH3 )2 (Tollen maddesi)
Aromatik aldehit
C
H
Ar
C
OH
+
Ag(NH3 )2 (Tollen maddesi)
O R
C
OH
Alifatik karboksilik asit
Alifatik aldehit
Ag Gümüş ayna
Aromatik karboksilik asit
O Ar
O
+
Ag Gümüş ayna
Ketonlar yükseltgenmeye karşı dirençlidirler ve bu nedenle Tollen testine duyarsızdırlar. Bu şekilde bileşiğin karbonil bileşiği ve karbonil bileşiğininde aldehit veya keton olduğuna karar verilir.
!
3. Karboksilik Asitler Karboksil grubu
O C
OH
içeren organik bileşiklere "karboksilik asitler" denir.
Karboksilik asitler, karboksil grubunun alkil (R) veya aril (Ar) gruplarına bağlı olmalarına göre, "alifatik karboksilik asitler" veya "aromatik karboksilik asitler" olarak ifade edilirler.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
! !
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
398
Karboksilik asitler aşağıdaki genel formüllerle gösterilirler. O
O
R C
OH
Alifatik karboksilik asitler
Ar
C OH
Aromatik karboksilik asitler
3.1. Karboksilik Asitlerin İsimlendirilmeleri
!
Alifatik karboksilik asitlerin isimlendirilmelerinde hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sağına "oik" eki getirilir ve "asit" sözcüğü ilave edilir. O
O OH
H C
Metanoik asit
!
CH3
C
OH
Etanoik asit
Aromatik karboksilik asitlerin isimlendirimelerinde, aromatik hidrokarbon yapısını belirten ismin sağına "karboksilik" eki getirilir ve "asit" sözcüğü ilave edilir. Örnekler: O
O C
C
OH
OH
2-Hidroksibenzenkarboksilik asit
OH
CH 3 3-Metilbenzenkarboksilik asit
3.2. Karboksilik Asitlerin Fiziksel Özellikleri
!
Karboksilik asitlerin fiziksel özellikler yapısında yer alan "polar nitelikli karboksil grubu" tarafından yönlendirilir. Karboksilik asitlerin fiziksel özelliklerine ilişkin temel noktalar aşağıda özetlenmektedir. • •
Karboksilik asitler, polar ve hidrojen bağı yapabilen bileşiklerdir. Karboksilik asitlerin fiziksel sabitleri, yaklaşık aynı moleküler kütleye sahip hidrokarbonlar, eterler, alkil halojenürler, aldehitler, ketonlar, aminler ve alkollerden daha yüksektir. Bu durumun nedeni karboksilik asit mole-
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
399
küllerinin kendi arasındaki hidrojen bağının varlığından kaynaklanmaktadır. Bu durumu açıklamak üzere moleküler kütleleri yakın olan bileşiklerin kaynama noktaları aşağıda kıyaslanmaktadır.
•
CH3CH2CH2CH3 Bütan K.N: 0°C
CH3CH2OCH3 Metoksietan K.N: 8°C
CH3CH2Cl Kloroetan K.N: 12°C
CH3CH2CH2NH2 Propilamin K.N: 49°C
CH3CH2CHO Propanal K.N: 49°C
CH3CH2CH2OH Propanol K.N: 97°C
CH3COOH Etanoik asit K.N: 118°C
Karboksilik asitlerin, çözünürlük özelliklerini karboksil grubu ile hidrokarbon grupları yönlendirirler. Karbon sayısı az olan karboksilik asitler suda çözünürler, karbon sayısı arttıkça sudaki çözünürlük artan karbon sayısına paralel azalır. Bu durumu açıklamak üzere kıyaslamalı örnekler aşağıda verilmektedir. HCOOH Metanoil asit Ç: Sonsuz
CH3COOH Etanoik asit Ç: Sonsuz
CH3CH2COOH Propanoik asit Ç: Sonsuz
CH3CH2CH2COOH Bütanoik asit Ç: Sonsuz
CH3(CH2)3COOH Pentanoik Asit Ç: 3.7 •
Karboksilik asitler, benzen, toluen, eter, etanol gibi birçok nonpolar veya polar organik çözücülerde de çözünürler.
3.3. Karboksilik Asitlerin Kimyasal Özellikleri ve Reaksiyonları Karboksilik asitlerin kimyasal özelliklerini karboksil grubu yönlendirmektedir. Kuşkusuz karboksil grubunun, bu bileşiklerin kimyasal özelliklerini yönlendiren temel fonksiyonel grup olmasına karşın, reaktiviteyi hidrokarbon grubu da etkiler. Karboksilik asitlerin reaksiyonları aşağıdaki şekilde gruplandırılır. • • • •
Karboksilik asitlerin, asidik özelliklerinden kaynaklanan reaksiyonları Karboksilik asitlerin, karboksilik asit türevleri oluşumuna ilişkin reaksiyonları İndirgenme reaksiyonları Dekarboksilasyon reaksiyonları
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
400
3.3.1. Karboksilik Asitlerin Asidik Özelliklerinden Kaynaklanan Reaksiyonları
!
Karboksilik asitler, adından da anlaşılacağı gibi "asidik özelliğe sahip bileşiklerdir." Karboksilik asit bileşikleri, zayıf asitler olmalarına karşılık, bir çok organik bileşiklerden daha fazla asidik özelliğe sahiptirler. Karboksilik asitlere ilişkin asitlik dengesi ve yaklaşık Ka değeri aşağıda verilmektedir. O
O R C
OH + H2O Ka =
R C
O + H3O
RCOO- H 3 O+ RCOOH
Ka ≅ 2 x 10-5
!
Karboksilik asitlerin bazlarla reaksiyonlarından "tuzları" oluşur. Genel reaksiyon: O
O R
R C
C OH + B
Karboksilik asit
O- + BH +
Karboksilik asit tuzu
Baz
(B : NaOH , KOH , Na 2CO3 , NaHCO3 , RNH 2) Örnekler: O H C
O OH + NaOH
Formik asit
Sodyum hidroksit
H C ONa + H2O
O
O CH3
C
Su
Sodyum format
OH + NaHCO 3
Etanoik asit
Sodyum bikarbonat
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
CH3 Sodyum etanoat
C
ONa + H2CO3 H2O + CO2
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
401
3.3.2. Karboksilik Asitlerin Karboksilik Asit Türevleri Oluşumuna İlişkin Reaksiyonları Karboksilik asitlerden türetilebilen ve hidrolizleri sonunda yeniden karboksilik asitlere dönüşen bileşiklere "karboksilik asit türevleri" denir (Karboksilik asit türevleri Bölüm 4'te incelenecektir. Burada sadece reaksiyonlar verilecektir).
!
Karboksilik asitlerden elde edilen en temel karboksilik asit türevleri aşağıda özetlenmektedir. (i) Asit Klorürlerin Elde Edilme Reaksiyonu Karboksilik asitlerin tiyonil klorür (SOCl2), fosfor triklorür (PCl3) ve fosfor penta klorür (PCl5) ile reaksiyonlarından "asit klorürler" oluşur.
!
Genel reaksiyon: O SOCl2
O R
R
PCl5
C OH
C O
Cl + SO2 + HCl Cl + POCl + HCl
R C O
Karboksilik asit
PCl3
R C
Cl + POCl 3 + HCl
Örnekler: O 3 CH3
O Isı
C OH + PCl3
3 CH3
Cl + H3PO 4
Etanoil klorür
Etanoik asit
O CH3CH2CH2
C
C
O
Isı
OH + SOCl2
CH3CH2CH2
Bütanoik asit
Cl + SO2 + HCl
C
Bütanoil klorür
(ii) Asit Anhidritlerin Elde Edilme Reaksiyonu Karboksilik asitlerin asit klorürle reaksiyonlarından "asit anhidritler" oluşur. Genel Reaksiyon: O R
O
C OH +
Karboksilik asit
R C
Cl
Asit klorür
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
Baz
O
O
R C
O C
Asit anhidrit
R + Cl-
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
402
Örnek: O CH3(CH2)5
C
O Cl + CH3(CH2)5
NaOH
C OH
CH3(CH2)5
Heptanoik asit
Heptanoil klorür
O
O
C O
C
(CH2)5CH3
Heptanoik asit anhidrid
(iii) Esterlerin Elde Edilme Reaksiyonu
!
Karboksilik asitlerin asit katalizörlüğünde alkollerle reaksiyonlarından "esterler" oluşur. Genel reaksiyon: O R
H+
C OH + R'OH
(katalizör)
Karboksilik asit
Alkol
O C OR' + H2O
R
Ester
Örnek: O C6H5
OH + CH 3OH
C
Benzoik asit
H+ , Isı
Metanol
O C6H5
C
OCH3 + H2O
Metil benzoat
3.3.3. Karboksilik Asitlerin İndirgenmeleri
!
Karboksilik asitler lityum aluminyum hidrür (LiAlH4) ve diboran ((BH3)2) bileşikleri ile indirgenme reaksiyonlarından "1° alkoller" oluşur. Genel reaksiyon: O R C
OH
Karboksilik asit
1) İndirgeyici 2) H3 O+
R
CH 2OH
1° Alkol
(İndirgeyici: LiAlH4 veya (BH3)2) Örnek: O CH3
C
OH
Etanoik asit ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
1) LiAlH4 2) H3 O+
CH 3 CH 2OH Etanol
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
403
3.3.4. Karboksilik Asitlerin Dekarboksilasyonları Karboksilik asitlerden karbon dioksit'in ayrılmasına "dekarboksilasyon" denir. Karboksilik asitlerin dekarboksilasyon reaksiyonlarını, karboksil grubuna bağlı hidrokarbon grubu yönlendirir.
!
Karboksil grubuna bağlı hidrokarbon grubu kuvvetli elektron çeken grup ise dekarboksilasyon oldukça kolay gerçekleşir. Şayet hidrokarbon grubu kuvvetli elektron itici ise dekarboksilasyon olayı zorlayıcı koşullarda gerçekleşir.
! !
Karboksilik asitlerin dekarboksilasyonlarından "hidrokarbonlar" oluşur. Genel reaksiyon: O R C
OH
∆
Karboksilik asit
R H + CO 2 Hidrokarbon
Örnek: O C6H5
C OH
H2 SO4
C6H6 + CO2
Benzoik asit
Benzen
3.4. Karboksilik Asitlerin Elde Edilişleri Karboksilik asitlerin elde edilişlerine ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. (i) Birinci Alkollerin Yükseltgenmeleri Birincil alkollerin kromik oksit (CrO3), kromik asit (H2CrO4), kromik asit anhidrit (H2Cr2O7) ve potasyum permanganat (KMnO4) gibi yükseltgenlerle reaksiyonlarından "karboksilik asitler" oluşur. Genel reaksiyon: O RCH 2OH 1° Alkoller
Yükseltgeyici
R
C OH
Karboksilik asit
(Yükseltgeyici: CrO3 , H2CrO4 , H2Cr2O7 ve KMnO4 ) AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
404
Örnek: O C6H5CH 2OH
KMnO 4
C6H5
Benzil alkol
C OH
Benzoik asit
(ii) Nitritlerin Hidrolizleri
!
Nitritlerin hem asidik hem de bazik ortamda hidrolizlerinden "kaboksilik asitler" oluşur. Genel reaksiyon: O R C
N
R C
H2 SO4 / H2 O
Alifatik nitril
Alifatik karboksilik asit
(Asidik Ortam)
veya
veya
Ar
OH
C
O
NaOH / H2 O
N
Ar
(Bazik Ortam)
Aromatik nitril
C OH
Aromatik karboksilik asit
Örnek: O C6H5
C
N
H2 SO4 / H2 O
C6H5
C
OH
Benzoik asit
Benzonitril
(iii) Grignard Bileşiklerinin Karbonasyonu
!
Aromatik veya alifatik Grignard bileşiklerinin (Bakınız ünite 15) karbon dioksit ile reaksiyonlarından "karboksilik asitler" oluşur. Genel reaksiyon: O ArMgx Aromatik Grignard Bileşiği
1) CO2 2) H3 O+
Ar
C OH
Aromatik karboksilik asit
O RMgx Alifatik Grignard Bileşiği ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
1) CO2 2) H3 O+
R C
OH
Alifatik karboksilik asit
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
405
Örnek:
(CH3)3 C
Cl
O
1) Mg, Eter 2) CO 2
(CH3)3
3) H3 O+
2-Kloro-2-metilpropan
C
OH
2,2-Dimetilpropiyonik asit
3.5. Karboksilik Asitlere İlişkin Testler • • •
•
Karboksilik asitlerin teşhislerinde asidik özelliklerinden yararlanılır. Karboksilik asitlere, sodyum karbonat veya sodyum bikarbonat'ın sulu çözeltileri ilave edildiğinde karbon dioksit kabarcıkları gözlenir. Aynı teste sülfonik asitlerde yanıt verdiğinden bir ikinci test olarak elementel analiz yapılır. Elementel analiz sonuçları sülfür olmadığını belirtirse, bileşiğin karboksilik asit olma ihtimali yüksektir. Bilinmeyen bileşiğin karboksilik asit olduğu anlaşıldığında, ester veya amid türevleri hazırlanarak, bu türevlerin erime noktaları yardımıyla teşhisi gerçekleştirilebilir.
4. Karboksilik Asit Türevleri Karbonil grubunun heteroatom içeren bir grup ile bir hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "karboksilik asit türevleri" denir. Karboksilik asit türevlerinde hidrokarbon grubunun alkil (R) veya aril (Ar) olmasına göre "aromatik karboksilik asit türevleri" veya "alifatik karboksilik asit türevleri" olarak ifade edilirler. Karboksilik asit türevleri aşağıdaki genel formüllerle gösterilirler.
C
!
O
O R
!
L
Ar
C
L
Aromatik karboksilik asit türevleri
Alifatik karboksilik asit türevleri
O (L =
X,
O,
C
OR ,
OC 6H 5 ,
OR ,
SR ,
NH 2 ,
O)
4.1. Karboksilik Asit Türevlerinin İsimlendirilmeleri Karboksilik asit türevlerinin isimlendirilmeleri için bu bileşiklere ilişkin hidrokarbon yapılarını belirten sistematik isimlerin sağına çeşitli ardekler getirilir.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
406
Ayrıca karboksilik asit türevlerinin özel isimlendirilmeleri de çok yaygındır. Tablo 17.2'de karboksilik asit türevlerinin sistematik ve özel isimlendirilmelerine ilişkin kurallar etanoik asit ve benzenkarboksilik asit türevleri üyelerinin isimlendirilmeleri ile örneklenmektedir. Tablo 17.2: Karboksilik Asit Ailesinin İsimlendirilmesi
Bileşiğin Formülü
Sistematik İsmi
Özel İsmi
CH3COOH
Etanoik asit
Asetik asit
C6H5COOH
Benzenkarboksilik asit
Benzoik asit
CH3COCl
Etanoil klorür
Asetil klorür
C6H5COCl
Benzenkarbonil klorür
Benzoil klorür
(CH3CO)2 O
Etanoik anhidrit
Asetik anhidrit
(C6H5CO)2 O
Benzen karboksilik anhidrit
Benzoik anhidrit
CH3CONH2
Etanamid
Asetamid
C6H5CONH2
Benzenkarboksamid
Benzamid
CH3COOCH2CH3
Etil etanoat
Etil asetad
C6H5COOCH2CH3
Etil benzenkarboksilat
Etil benzoat
CH3COONa
Sodyum etanoat
Sodyum asetad
C6H5COONa
Sodyum benzenkarboksilat
Sodyum benzoat
Karboksilik Asit Türevlerinin Türü
Asit
Asit halojenür Asit anhidrit
Amid
Ester
Tuz
4.2. Karboksilik Asit Türevlerinin Fiziksel Özellikleri
!
Karboksilik asit türevlerinin fiziksel özellikleri yapısında yer alan karbonil grubu ve karbonil grubuna bağlı heteroatom içeren gruplar tarafından yönlendirilir. • • •
Yapılarında polar karbonil grubu içeren karboksilik asit türevlerinin fiziksel sabitleri oldukça yüksektir. Karboksilik asit türevleri polar bileşiklerdir. Bu bileşiklerin molekülleri arasında kuvvetli dipol-dipol etkileşimleri vardır. Asit klorürlerin, anhidritlerin ve esterlerin fiziksel sabitleri, yaklaşık aynı moleküler kütleye sahip aldehit ve ketonların fiziksel sabitlerine yakındır. Diğer taraftan amidlerin molekülleri arasında hidrojen bağlanması söz konusu olduğu için, aldehit ve ketonlara kıyasla amidlerin fiziksel sabitleri daha yüksektir. Bu durumu açıklamak üzere moleküler kütleleri yakın olan bileşiklerin kaynama noktaları aşağıda kıyaslanmaktadır.
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
CH 3CO(CH 2)3CH3 2-Heksanon K.N: 150 °C
(CH3CO) 2O Etanoik anhidrit K.N: 140 °C
•
CH 3 (CH 2)4CHO
407
CH 3(CH2)3COOH Pentanoik asit K.N: 187 °C
Heksanol K.N: 131 °C
CH 3COO(CH2)2CH 3
CH 3(CH2)3COCl
n-Propil etanoad K.N: 102 °C
Pentanoil klorür K.N: 102 °C
CH 3(CH2)3CONH2 Pentanamid K.N: 232 °C
Karboksilik asit türevlerinin polar organik çözücülerde çok iyi çözünebilmelerinin yanısıra, karbon sayısı beşten az olanlar suda belli oranlarda çözünebilmelerine karşın, karbon sayısı beşten fazla olanların çözünürlükleri çok azdır.
4.3. Karboksilik Asit Türevlerinin Kimyasal Özellikleri ve Reaksiyonları Karboksilik asit türevlerinin hem fiziksel hem de kimyasal özelliklerini büyük ölçüde karbonil grubu yönlendirir. Kuşkusuz karbonil grubu, bu bileşiklerin kimyasal özelliklerini yönlendiren temel fonksiyonel grup olmasına karşın, reaktiviteyi karbonil grubuna bağlı hidrokarbon ve heteroatom içeren gruplar da etkilerler.
!
Karboksilik asit türevlerinin reaksiyonları aşağıdaki şekilde gruplandırılır. • • •
Nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları İndirgenme reaksiyonları Grignard bileşikleri ile reaksiyonları
4.3.1. Nükleofilik Sübstitüsyon Reaksiyonları Karboksilik asit türevlerinin nükleofillerle nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları, hem bazik hem de asit katalizörlüğünde gerçekleşen reaksiyonlardır.
!
Bu durumu açıklamak üzere hem bazik hem de asit katalizörlüğünde gerçekleşen nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonuna ilişkin temel reaksiyonlar aşağıda özetlenmektedir. •
Bazik Ortamda Gerçekleşen Nükleofilik Sübstitüsyon Reaksiyonları
Karboksilik asit türevlerinin bazik ortamda gerçekleşen"nükleofilik sübstitüsyon" reaksiyonları iki basamakta gerçekleşir. İlk basamakta nükleofilin karboksil grubuna "nükleofilik katılma" yapılmasıyla "alkoksi anyonu" niteliğinde bir ara ürün oluşur. İkinci basamakta ise, çıkıcı grubun ayrılması ile karbonil grubu yeniden oluşmaktadır. AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
408
1. Basamak O-
O R
Nükleofilik
L + Nu
C
Karboksilik asit türevi
R
Katılma
C
Nu
L
Nükleofil
Alkoksi anyonu (Ara ürün)
2. Basamak OR
O
C
Çıkıcı Grubun
Nu
Nu + L -
R C
Ayrılması
L Alkoksi anyonu (Ara ürün)
Ürün
Çıkıcı grup
Toplam reaksiyon O
O R C
-
L + Nu
Karboksilik asit türevi
•
!
Nükleofilik Sübstitüsyon
R
Nükleofil
C Ürün
Nu + L Çıkıcı grup
Asit Katalizörlüğünde Gerçekleşen Nükleofilik Sübtitüsyon Reaksiyonları
Asit katalizörlüğünde gerçekleşen "nükleofilik sübstitüsyon" reaksiyonları iki basamakta gerçekleşir. İlk basamakta nükleofilin, protonlanmış durumdaki karboksilik asit türevine "nükleofilik katılma" yapmasıyla bir ara ürün oluşur. İkinci basamakta ise, çıkıcı grubun ayrılması ile karbonil grubunun yeniden oluşması gerçekleşir. +
O R
C
OH L + H+
Karboksilik asit türevi
Asit (katalizör)
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
R
C
OH L
R
C +
L
Protonlanmış karboksilik asit türevi
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
409
1. Basamak +
OH
OH L + Nu
R C
H
Nükleofilik
R
katılma
C
+
Nu
H
L Protonlanmış karboksilik asit türevi
Nükleofil
Ara ürün
2. Basamak OH R C
+
Nu
Çıkıcı grubun
H
ayrılması
OH R CH
Nu + H
L
L Çıkıcı grup
Ara ürün
O R
C
Nu + H +
Ürün
Asit (katalizör)
Toplam reaksiyon O R
C
O L + Nu
Karboksilik asit türevi
H
Nükleofilik sübstitüsyon
R
H+ (Katalizör)
Nükleofil
C
Nu + H
Ürün
L
Çıkıcı grup
Karboksilik asit ailesinin en reaktif üyeleri, asit klorürlerdir. Buna göre tüm diğer üyelerin asit klorürlerden kolayca hazırlanabileceklerini belirtmeliyiz. Reaktivitesi düşük bir asit türevinden, reaktivitesi yüksek bir asit türevi elde edilemez. Karboksilik asit türevlerinin çeşitli nükleofillerle nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonlarından yine "karboksilik asit türevleri" oluşur. Genel reaksiyon: O
O R
C
L + Nu
Karboksilik asit türevi
Nükleofilik sübstitüsyon
Nükleofil
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
R C
Ürün
Nu + L
Çıkıcı grup
! ! !
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
410
Örnekler:
RCOOH
R
O
O
C O
C
R + HCl
Anhidrit
O R'OH
R C
OR' + HCl
Ester
O R C
OH
Karboksilik asit
PCl 3 , PCl 5 veya SOCl2 Nükleofilik sübstitüsyon
O
O R
C
Cl
2NH 3
R C
NH 2 + NH 4Cl
Amid
Asit klorür
O
H2O (Hidroliz)
R
C OH + HCl Asit
O Baz
(NaOH)
!
R
C ONa + H2O Tuz
Karboksilik asit türevlerinin nükleofillerle gerçekleştirdiği nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları, aynı zamanda karboksilik asit türevlerinin elde edilişlerine ilişkin temel yöntemlerdir.
4.3.2. İndirgenme Reaksiyonları
!
Karboksilik asit türevleri, karboksilik asitlerde (Bölüm 3) belirtildiği gibi LiAlH4, NaBH4 ve (BH3)2 gibi indirgenlerle reaksiyonlarından "alkoller" oluşur. Genel reaksiyon: O R C
L
1) İndirgeyici 2) H 3O +
Karboksilik asit türevi
R
CH 2OH Alkol
(İndirgeyici: LiAlH4 , NaBH4 ve (BH3)2
! !
LiAlH4 karbonil bileşiklerini, karboksilik asitleri ve karboksilik asit türevlerini alkole indirger. NaBH4 , karbonil bileşiklerini ve karboksilik asit türevlerinden sadece asit klorür'ü alkole indirger. ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
411
(BH3)2 , karbonil bileşiklerini, karboksilik asitleri ve karboksilik asit türevlerinden esterleri alkole indirger. Ayrıca karboksilik asit türevlerinden amidleri, aminlere indirger.
!
Örnekler: (CH3CH2CO)2O + LiAlH4
1) Eter 2) H 3O +
2CH 3CH 2CH2OH
Propanoik anhidrit
Propanol
O CH 3(CH2)3
C
Cl + NaBH4
1) Dioksan CH 3(CH2)3CH 2OH 2) H 2O Pentanol
Pentanoil klorür
4.3.3. Grignard Bileşikleri İle Reaksiyonları
Grignard bileşikleri ile karboksilik asit türevlerinin reaksiyonlarından "üçüncül alkoller" oluşur.
!
Genel reaksiyon: OH
O R
C
R C
L + 2R'MgX
R'
R' Karboksilik asit türevi
Grignard bileşiği
3° Alkol
Örnek: O C6H5CH 2
C
OH OCH2CH3 + 2CH 3MgBr
Etil feniletanoat
1) Eter + 2) H 3O
Metil magnezyum bromür
C 6H5CH2
C
CH 3
CH 3
1-Fenil-2-metil-2-propanol
4.4. Karboksilik Asit Türevlerinin Elde Edilişleri Bu üniteye ilişkin Bölüm 3.3.2'de karboksilik asitlerin reaksiyonlarında ve Bölüm 4.3.1'de verilen karboksilik asit türevlerinin sübstitüsyon reaksiyonlarında, belirtilen reaksiyonlar karboksilik asitlerin elde edilişlerine ilişkin temel reaksiyonlardır. AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
!
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
412
!
Karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin çeşitli nükleofillerle (PCl5, SOCl2 veya PCl5, ROH, RCOOH, R(H) - NH2, H2O ve NaOH) reaksiyonlarından "karboksilik asit türevleri" oluşur (Bakınız Bölüm 3.3.2 ve 4.3.1).
4.5. Karboksilik Asit Türevlerine İlişkin Testler •
•
Karboksilik asit türevlerinin teşhisi için hidrolizleri gerçekleştirilir. Hidrolizin kolay veya zor gerçekleşmesi, karboksilik asit türevlerinin reaksitivitesi hakkında bilgi verir. Hidroliz sonrası elde edilen asitin analizi gerçekleştirilerek, türevin teşhisi gerçekleştirilir.
Özet • • • •
•
•
• • •
• • •
Organik kimyada en önemli fonksiyonel gruplardan biri de "karbonil" grubudur. Karbonil grubu aldehitlerin, ketonların, karboksilik asitlerin ve karboksilik asit türevlerinin yapısında yer alır. Karboksilik grubu içeren bileşikler arasında sadece aldehit ve ketonlar "karbonil bileşikleri" olarak anılırlar. Karbonil grubunun iki hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "ketonlar" denir. Ketonlar, RCOR, RCOAr ve ArCOAr genel formülleri ile gösterilirler. Karbonil grubunun bir hidrojen atomu ile bir hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "aldehitler" denir. Aldehitler RCOH ve ArCOH genel formülleri ile gösterilirler. Alifatik aldehitlerin sistematik isimlendirilmelerinde, hidrokarbon yapılarını belirten sistematik isimlendirilmelerinde, hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sağına "al" ardeki getirilir. Aromatik aldehitlerin hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sonuna "karbaldehit" soneki getirilir. Alifatik ketonların sistematik isimlendirilmelerinde hirdokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sağına "on" ardeki getirilir. Karbonil grubu çok polar bir gruptur. Karbonil bileşiklerinin molekülleri arasında kuvvetli dipol-dipol etkileşimleri vardır. Bu nedenle karbonil bileşiklere ilişkin fiziksel sabitler aynı moleküler kütleye sahip alkil halojenürlerin, eterlerin ve hidrokarbonların fiziksel sabitlerinden daha yüksektir. Karbon sayısı küçük olan karbonil bileşikleri "hidrofil özellikler" , karbon sayıları yüksek olanlar ise "hidrofob özellikler" baskındır. Karbonil bileşiklerinin kimyasal özelliklerini polar karbonil grubu yönlendirir. Karbonil bileşiklerinin asit-baz ve enolizasyon reaksiyonları, aşağıdaki şekilde özetlenebilir.
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
413
O (R)H C Tuz
O (R)H C
CH 2Na
CH 3 + NaNH2
Aldehit veya keton
ONa
Sodamit (Kuvvetli baz)
(R)H C
CH 2
Enolat
•
Karbonil bileşiklerinin nükleofilik katılma reaksiyonları, aşağıdaki gibi özetlenebilirler. H2O / H +
OH R
C OH R(H) Hidrat
R'OH / H+
O R C
R(H)
Karbonil bileşiği
OH R C
OR'
R'OH / H+
OR'
R(H)
Hemiasetal veya hemiketal
Asetal veya ketal
OH R
C
CN
R(H) Siyanohidrin
OH R
C
R'
R(H) Alkol (1°, 2° veya 3°)
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
R C
R(H)
HCN / CN-
R'MgX
OR'
414
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
•
Karbonil bileşiklerinin indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonları aşağıdaki gibi özetlenebilirler. H2 / Pt
R C
H
R(H)
O R C
OH
Alkol
R(H)
Karbonil bileşiği
OH
1) LiAlH4 veya NaBH4
R
2) H3 O +
C
H
R(H) Alkol
O R
C
H
KMnO 4 Yükseltgenme
Aldehit
O R C
R
Yükseltgeyici
O R C
OH
Karboksilik asit
Reaksiyon vermez
Keton
•
Karbonil bileşiklerinin katılma-elminasyon reaksiyonları aşağıdaki gibi özetlenebilirler. 1) RNH 2 veya NH 3 2) —H2 O
2) —H2 O, 3) —H+
R CH 2 Aldehit
C
veya
RCH = NR'
İmin
1) R2 NH/H+
HO—NH 2
O
RCH = NH
R—CH = CH—N(R) 2 Enamin
RCH = N —OH Oksim
H H2 N—NH 2
RCH = N—NH2 Hidrazon
C6 H 5NH—NH2
R—CH = N—NHC6H5 Fenilhidrazon
O H2 NNH—C—NH2
R—CH = N—NHCONH2 Semikarbazon
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
•
Karbonil bileşiklerinin elde edilişleri O R—CH 2OH 1° Alkol
R—CHCl2
Özel yükseltgeyici
Aldehit
O
HO-/H 2O
R—C—H Aldehit
Geminal dihalojenür
O R(Ar)—C—Cl
R—C—H
O H2 /Pd
Aromatik veya alifatik asit klorür
R(Ar)—C—H
Aromatik veya alifatik aldehit O
R CHOH
Yükseltgeyici
R—C—R' Keton
R' 2° Alkol
R—CCl2—R'
HO-/H 2O
O
O
2R—CH2—C—Cl + R2Cd
• • •
• • •
R—C—R' Keton
Geminal dihalojenür
Asit klorür
O
Dialkilkadmiyum
2R—CH2—C—R Keton
Karboksil grubu içeren organik bileşiklere "karboksilik asitler" denir. Alifatik karboksilik asitler RCOOH, aromatik karboksilik asitler ArCOOH genel formülleri ile gösterilirler. Alifatik karboksilik asitlerin isimlendirilmelerinde hidrokarbon yapılarını belirten sistematik ismin sağına "oik" eki getirilir ve "asit" sözcüğü ilave edilir. Aromatik karboksilik asitlerin isimlendirilmelerinde hidrokarbon yapılarını belirten ismin sağına "karboksilik" eki getirilir ve "asit" sözcüğü ilave edilir. Karboksilik asitlerin kendi molekülleri arasında hidrojen bağı vardır. Bu nedenle karboksilik asitlerin fiziksel sabitleri çok yüksektir. Karbon sayısı az olan karboksilik asitler suda çözünürler, karbon sayısı arttıkça sudaki çözünürlükleri artan karbon sayısına paralel azalır. Karboksilik asitler birçok nonpolar ve polar organik çözücülerde çözünürler.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
415
416
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
• •
Karboksilik asitlerin kimyasal özelliklerini karboksil grubu yönlendirir. Buna rağmen reaktiviteyi hidrokarbon grubu da etkiler. Karboksilik asitlerin asidik özelliklerinden kaynaklanan reaksiyonları O
O
R—C—O - + BH+
R—C—OH + B
Karboksilik asit tuzu
Karboksilik asit
•
Karboksilik asitlerin, karboksilik asit türevleri oluşumuna ilişkin reaksiyonları SOCl 2
O Karboksilik asit
•
R—C—Cl + SO2 + HCl O
PCl5
R—C—OH
O
R—C—Cl + POCl + HCl O
PCl3
R—C—Cl + POCl3 + HCl
Asit anhidritlerin elde edilme reaksiyonu O
O
O
R—C—OH + R'—C—Cl Karboksilik asit
•
R—C—O—C—R' Asit anhidrit
Asit klorür
Esterlerin elde edilme reaksiyonu O
O R—C—OH + R'OH Karboksilik asit
•
O
R—C—OR' + H 2O Ester
Alkol
Karboksilik asitlerin indirgenmeleri O R—C—OH Karboksilik asit
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
1) İndirgeyici 2) H3 O+
R—CH 2OH 1°Alkol
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
•
Karboksilik asitlerin dekarboksilasyonları O R—C—OH
∆
•
R—H + CO2 Hidrokarbon
Karboksilik asit
Karboksilik asitlerin elde edilişleri
RCH 2OH
Yükseltgeyici
1° Alkoller
•
O R—C—OH Karboksilik asit
Nitrillerin hidrolizleri R
C
N
Alifatik nitril veya
Ar
C
N
Aromatik nitril
H2 SO4 /H2 O (Asidik Ortam) NaOH/H2 O
O R—C—OH Alifatik karboksilik asit veya
(Bazik Ortam)
O Ar—C—OH Aromatik karboksilik asit
•
Grignard bileşiklerinin kondenzasyonu O ArMg X Aromatik Grignard bilefli€i
RMg X Alifatik
• •
•
1) CO2 2) H3 O+
1) CO2 2) H3 O+
Ar—C—OH Aromatik karboksilik asit O R—C—OH Alifatik karboksilik asit
Karbonil grubunun heteroatom içeren bir grup ile bir hidrokarbon grubu arasında yer alması durumunda oluşan bileşiklere "karboksilik asit türevleri" denir. Aromatik karboksilik asit türevleri ArCOL, alifatik karboksilik asit türevleri RCOL genel formülleri ile gösterilirler (L = —X, —OCOR, —OC6H5, —OR, —SR, —NH2, —O-). RCOX bileşikleri "asit halojenür", (RCO)2O bileşikleri "asit anhitrit", RCONH2 bileşikleri "amid", RCOOR' bileşikleri "ester" ve RCOONa bileşikleri "tuz" olarak isimlendirilirler.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
417
418
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
• • •
•
•
•
Karboksilik asit türevlerinin fiziksel sabitlerini karbonil grubu ve karbonil grubuna bağlı heteroatom içeren gruplar tarafından yönlendirilir. Karboksilik asit türevleri polar bileşiklerdir. Bu bileşiklerin molekülleri arasında kuvvetli dipol-dipol etkileşimleri vardır. Asit klorürlerin, anhidritlerin ve esterlerin fiziksel sabitleri, yaklaşık aynı moleküler kütleye sahip aldehit ve ketonların fiziksel sabitlerine yakındır. Diğer taraftan amidlerin molekülleri arasında hidrojen bağlanması söz konusu olduğu için, alhedit ve ketonlara kıyasla amidlerin fiziksel sabitleri daha yüksektir. Karboksilik asit türevleri polar organik çözücülerde çok iyi çözünürler. Karbon sayısı beşten az olanlar suda belli aronlarda çözünebilmelerine karşın beşten fazla olanlar çok az çözünür. Karbonil bileşiklerinin kimyasal özelliklerini büyük ölçüde karbonil grubu yönlendirmesine rağmen, reaktiviteyi karbonil grubuna bağlı hidrokarbon ve heteroatom içeren gruplar etkiler. Nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları aşağıdaki gibi özetlenebilirler. RCOOH
(RCO) 2O + HCl Anhidrit
R'OH
O R
C OH
RCOOR' + HCI Ester
O
PCl5 , PCl3
R C
veya SOCl2
Cl
2NH 3
RCONH
2
+ HCl
2
+ HCl
Amid
Asit Klorür H2 O (Hidroliz) Baz (NaOH)
RCOOH Asit
RCOONa + H2O Tuz
•
Karboksilik asit türevlerinin nükleofillerle gerçekleştirdiği nüklefolik sübstitüsyon reaksiyonları, aynı zamanda karboksilik asit türevlerinin elde edilmelerine ilişkin temel yöntemlerdir.
•
İndirgenme reaksiyonları O R C
L
Karboksilik asit türevi
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
1) İndirgeyici 2) H3 O +
R—CH 2OH Alkol
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
•
Grignard bileşikleri ile reaksiyonları OH
O R—C—L + 2R'Mg X Karboksilik asit türevi
Grignard bileşiği
R—C—R' R' 3° Alkol
Değerlendirme Soruları 1.
Aşağıdaki ifadelerden hangileri doğrudur? C O " karbonil grubudur. I. Organik bileşiklerde " II. Karbonil grubu sadece aldehit ve ketonlarda bulunur. III. CH3COOC2H5 bileşiği karbonil grubu içeren bir bileşiktir. IV. Karbonil grubu, doymamış ve polar olmasından dolayı reaktivitesi oldukça azdır. A. I, II B. II, III C. III, IV D. I, IV E. I, III
2.
Aşağıdaki ifadelerden hangileri yanlıştır? I. Aldehitler RCOH ve ArCOH genel formülleri ile ifade edilirler. II. Ketonlar, RCOR', RCOOH, ArCOR' ve ArCOOH genel formülleri ile ifade edilirler. III. Karboksilik asitler RCOL ve ArCOL genel formülleri ile ifade edilirler. A. I, II B. I, III C. II, III D. II E. III
3. Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A. Aldehit ve ketonların fiziksel özellikleri, yapılarında yer alan polar nitelikli karbonil grubu tarafından yönlendirilir. B. Karbonil grubunda, karbon atomu ile oksijen atomu arasındaki tek bağlanma, oldukça kuvvetli bir yük yoğunluğu eşitsizliğine neden olur. C. Aldehit ve ketonların molekülleri arasında kuvvetli dipol-dipol etkileşimleri gerçekleşir. D. Aldehit ve ketonların molekülleri arasında hidrojen bağlanması gerçekleşmez. E. Doymamış fonksiyonel gruplara sahip bileşiklerin temel reaksiyonu katılma reaksiyonlarıdır.
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
419
420
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
4.
Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi yanlıştır? OH
O
Cl3 C—C—OH
A. Cl3 C—C—H + H2O
H O
OH
B. CH3 —C—H + 2CH3CH2OH
Cl3 —C—OCH 2CH3 OCH2CH3
O
OH
C. CH3 —C—CH3
HCN
CH3 —C—CN
CN-
CH3 OCH2CH3
O D. CH 3 —C—CH3 + CH 3CH2Mg Br
1) Eter
CH3 —C—CH2CH3
2) H3 O+
CH3 OH
O Pt
E. CH3 —C—CH3 + H2
CH3 —C—CH3 H
5.
Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi doğrudur? O
O A. CH 3CH 2—C—CH3
1) LiALH4 2) H3 O+
CH3CH 2—C—H O
O KMnO4
B. CH3—C—CH3
CH3—C—OH O
KMnO4
C. C6H 5CH2OH
CH3—C—OH O
D. CH 3CHCH2CH3
CrO3
CH3—C—CH 2CH3
OH O E. C6H 5CH2Cl2
2OH- /H2 O
ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
C6H5—C—H
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
6.
Aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır? A. Karboksilik asitler polar ve hidrojen bağı yapabilen bileşiklerdir. B. Karboksilik asitler, asit sözcüğü içermelerine rağmen asidik özelliğe sahip maddeler değildirler. C. Karboksil grubu (—COOH) içeren organik bileşiklere karboksilik asitler denir. D. Karbon sayısı az olan karboksilik asitler suda çözünürler. E. Karboksilik asitler birçok nonpolar ve polar organik çözücülerde çözünürler.
7.
Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi yanlıştır? O
O
CH3—C—ONa
A. CH 3—C—OH + NaHCO3
O
O
3CH3 —C—Cl
B. 3 CH 3 —C—OH + PCl5 O
O
C. C6H 5—C—OH + CH3OH O D. CH 3—C—OH
1) LiALH4 2) H3 O+
CH3CH 2OH O
O
H2 SO4
E. C6H 5—C—OH 8.
C6H5—C—OCH3
C6H5—C—H
Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi doğrudur? O A. C6H5—C ≡ N
B. (CH3)3 C—Cl
H2 SO4 /H 2O 1) Mg Eter 2) CO2 3) H3 O+
C6H5—C—CH 3 O (CH 3)3 C—C—OH O
C. C6H 5CH2OH
KMnO4
C6H5—C—OH O
D. C6H5CH 2Cl
KMnO4
C6H5—C—H O
E. C6H 5Cl
H2 SO4 /H 2O
AÇIKÖĞRETİM FAKÜLTESİ
C6H5—C—CH 3
421
422
ALDEHİTLER, KETONLAR, KARBOKSİLİK ASİTLER VE TÜREVLERİ
9.
Aşağıdaki ifadelerden hangileri doğrudur? I. Karboksilik asit türevlerinin fiziksel sabitleri oldukça yüksektir. II. Karboksilik asit türevleri suda hiç çözünmezler. III. Karboksilik asit türevleri nükleofilik sübititasyon reaksiyonu verirler. A. I, II B. II, III C. I, III D. I E. III
10. Aşağıdaki reaksiyonlardan hangisi yanlıştır? O
O PCl5
A. R—C—Cl
R—C—OR O
B. R—C—Cl + 2NH 3
R—C—NH2 + NH4Cl 1) Eter
C. (CH3CH 2CO) 2 O + LİAlH4
2) H3 O+
2CH3CH 2CH 2OH
1) Dioksan
D. CH 3(CH2)3CH 2—Cl + NaBH4
CH3 (CH2) 3 CH2 OH
2) H2 O
O
OH
E. C6H 5CH2—C—OH+2CH 3 Mg Br
1) Eter
C6H5CH2
2) H3 O+
C
CH3
CH3
Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Zor, Lale. "Temel Organik Kimya", Anadolu Üniversitesi, Eğitim Sağlık ve Bilimsel Araştırma ve Çalışma Yayınları No: 61, Eskişehir, 199 . Zor, Lale. "Kimya, Organik Kimya", Anadolu Üniversitesi, Açık Öğretim Fakültesi Lisans Tamamlama Programı, Eskişehir, 1991. Tüzün, Celal. "Organik Kimya" Palme Yayın Dağıtım, Ankara, 1996. Solomons, T.W. Graham, "Organic Chemistry", Sixth Edition, John Wiley and Sons, Inc., USA, 1996. Carey, Francis A., "Organic Chemistry" Third Edition, Mc Graw-Hill, USA, 1996.
Değerlendirme Sorularının Yanıtları 1. E 2. B 3. E 4. D 5. C ANADOLU ÜNİVERSİTESİ
6. B
7. E
8. C
9. C
10. A