Fonksiyonel Grup Bileşikleri 1

www.kimyahocam.com
FONKSİYONLU ORGANİK BİLEŞİKLER – I
–OH grubunun bağlandığı yere göre sınıflandırma :
Organik bileşiklerde, bileşiğin temel kimyasal ve fiziksel
özelliklerini belirleyen ve formülleri yazıldığında tanınmalarını sağlayan atom gruplarına fonksiyonel gruplar denir.
Aşağıda bazı fonksiyonel gruplar, bu grupları içeren maddelere verilen adlar ve maddelerin genel formülleri verilmiştir.
Grup
Madde adı
Genel formül
–OH
Alkol
R–OH
(CnH2n+2O)
•
Birincil (primer) alkoller : –OH grubunun bağlandığı
C atomuna bir alkil grubu ve iki tane H atomu bağlıdır.
H
I
R − C − OH ⇒ R − CH − OH
2
I
H
•
İkincil (sekonder) alkoller : –OH grubunun bağlandığı C atomuna iki alkil grubu ve bir tane H atomu bağlıdır.
R
R
I
I
R − C − OH ⇒ R − CH − OH
I
H
R1–O–R2
–O–
Eter
H
I
−C = O
Aldehit
I
−C = O
Keton
OH
I
−C = O
Karboksilli asit
R–COOH
(CnH2nO2)
O
II
−C −O −
Ester
R–COO–R
(CnH2nO2)
–NH2
Amin
R–NH2
(CnH2n+2O)
R1–CO–R2
(CnH2nO)
Bazı organik bileşikler, aynı ya da farklı türde birden
fazla fonksiyonlu grup içerebilir. Bu tür bileşiklere
polifonksiyonlu (çok fonksiyonlu) bileşikler denir.
ALKOLLER
Hidrokarbonlarda bir ya da birkaç H atomu yerine –OH
grubunun bağlanması ile oluşan bileşiklere alkol adı verilir. Bu bileşiklerde, bir C atomuna en fazla bir tane –OH
grubu bağlanır.
Bir alkol molekülünde, C atomları arasında yalnızca sigma
bağı (tek bağ) varsa alkol doymuş alkol, çift bağ (pi bağı)
varsa alkol doymamış alkol sınıfında yer alır.
ALKOLLERİN SINIFLANDIRILMASI
Moleküllerindeki –OH grubu sayısına göre sınıflandırma :
Molekülünde bir tane –OH grubu içeren alkollere
monoalkol, iki tane –OH grubu içeren alkollere dialkol,
üç tane –OH grubu içeren alkollere trialkol denir.
Birden çok –OH grubu içeren alkollere polialkol denir.
•
www.kimyahocam.com
R–CHO
(CnH2nO)
Üçüncül (tersiyer) alkoller : –OH grubunun bağlandığı C atomu üç alkil grubu içerir, H atomu içermezler.
R
I
R − C − OH
I
R
ÖRNEK 1
I. CH − CH − CH II. CH − CH
3
3
2
3
I
I
OH
OH
CH
3
I
III. CH − C − CH − OH
3
2
I
CH
3
Yukarıda formülleri verilen bileşiklerden hangileri
primer alkoldür?
ÇÖZÜM
–OH grubunun bağlandığı C atomunda 2 tane H atomu
içeren II. ve III. bileşikler primer alkol, 1 tane H atomu içeren I. bileşik sekonder alkoldür.
Yanıt : II ve III
ALKOLLERİN ADLANDIRILMASI
Alkollerde iki tür adlandırma kullanılır:
– Alkil kökünün adının sonuna alkol sözcüğü eklenir ya
da alkan adının sonuna –ol eki eklenir.
CH3 – OH
: metil alkol (metanol)
CH3 – CH2 – OH
: Etil alkol (etanol)
CH3 – CH2 – CH2 – OH : Propil alkol (propanol)
– Alkol molekülündeki C atomu sayısı 3 ten fazla ise adlandırmada aşağıdaki yol izlenir.
•
–OH grubunun bağlı olduğu en uzun karbon atomu
zinciri belirlenir.
www.kimyahocam.com
•
ÇÖZÜM
Karbon zinciri –OH grubunun yakın olduğu uçtan numaralanır.
–OH grubunu taşıyan karbon atomunun numarası ve
ana zincirdeki alkan adının sonuna –ol eki getirilir.
•
–OH grubunun bağlandığı C atomlarındaki, H atomu sayılarına bakarak bileşikleri gruplandıralım.
CH
3
I
I. CH − CH − CH
: Primer alkol
3
2
(Birincil alkol)
I
OH
2–metil–1–propanol
CH
3
I
II. CH − C − CH
: Tersiyer alkol
3
3
(Üçüncül alkol)
I
OH
2–metil–2–propanol
Aşağıda bazı alkollerin adları verilmiştir.
CH − CH − CH
3
3
I
OH
: 2–propanol
CH − CH − CH − CH
3
3
I
I
CH OH
: 3–metil–2–bütanol
3
CH
3
I
CH − C − CH
3
3
I
OH
: 2–metil–2–propanol
CH − CH − CH − CH
3
2
I
I
I
OH CH OH
: 2–metil–1, 3–bütandiol
III. CH − CH − CH
3
3
I
OH
2–propanol
: Sekonder alkol
(İkincil alkol)
3
Not : 1 ve 2 karbonlu alkoller, yalnız primer alkol grubu içerir. 3 karbonlu alkoller, primer ya da sekonder
alkol grubu içerebilir. 4 karbonlu alkoller, primer,
sekonder ya da tersiyer alkol gruplarını içerebilir.
Yanda açık formülü verilen bileşik ile ilgili,
I. Adı, 1,2–propandioldür.
II. Sekonder alkol grubu içerir.
III. Primer alkol grubu içerir.
CH − OH
2
I
CH − OH
I
CH
3
açıklamalarından hangileri doğrudur?
ÇÖZÜM
1
CH − OH
2
I
2
CH − OH
I
3
CH
3
3 karbonlu bileşiğin 1. ve 2. karbonları –OH grubu içermektedir. Öyleyse bileşiğin adı, 1,2–propandioldür.
1. karbon 2 hidrojenli olduğundan primer alkol grubu,
2. karbon 1 hidrojenli olduğundan sekonder alkol grubu
içerir.
Öyleyse, her üç açıklama da doğrudur.
Yanıt : I, II ve III
www.kimyahocam.com
ÖRNEK 2
ALKOLLERİN GENEL ELDE EDİLME YÖNTEMLERİ
• Alkil halojenürlerden:
Alkil halojenürler, seyreltik KOH ya da NaOH çözeltileri
ile kaynatılırsa, halojen ile –OH grubu yer değiştirir ve
alkol oluşur.
R – X + KOH ⎯→ R – OH + KX
Alkol
CH − CH − CH + NaOH → CH − CH − CH + NaCI
3
3
3
3
I
I
CI
OH
2–klor propan
2–propanol
• Alkenlere su katılması :
Alkenlere su katılırsa, alkol oluşur. Bu yöntemle metil
alkol (CH3OH) elde edilemez.
R − CH = CH + H − OH → R − CH − CH
2
3
I
OH
CH = CH − CH + H − OH → CH − CH − CH
2
3
3
3
I
OH
Propen
2 − propanol
ÖRNEK 3
I. 2–metil–1–propanol
II. 2–metil–2–propanol
III. 2–propanol
Yukarıdaki alkollerin türü ile ilgili ne söyleyebiliriz?
ÖRNEK 4
I. 1–bütene H2O katılması
II. 2–bütene H2O katılması
III. 2–klor bütanın seyreltik KOH çözeltisi ile kaynatılması
Yukarıdaki tepkimelerin hangilerinde 2–bütanol oluşur?
www.kimyahocam.com
• Na ve K gibi çok aktif metallerle tepkime vererek H2 ga-
ÇÖZÜM
zı oluştururlar.
Alkenlere su katılması tepkimelerinde, Markovnikov kuralına göre, H atomu, çift bağlı karbonlardan H atomu fazla
olana bağlanır.
R–OH + Na ⎯→ R–ONa + 1/2H2
Alkol
CH − CH − CH = CH + H − OH → CH − CH − CH − CH
3
2
2
3
2
3
I
OH
1 − büten
CH3OH + Na ⎯→ CH3 –ONa + 1/2H2
Metanol
2 − bütanol
Sodyum
metilat
C2H4(OH)2 + 2Na ⎯→ C2H4(ONa)2 + H2
CH − CH = CH − CH + H − OH → CH − CH − CH − CH
3
3
3
2
3
I
OH
2–büten
2–bütanol
Etandiol
Disodyum
etanoat
Yukarıdaki tepkimelerden anlaşılacağı gibi Na metali ile
tepkime verdiklerinde; 1 mol monoalkol 0,5 mol H2, 1 mol
CH − CH − CH − CH + KOH → CH − CH − CH − CH + KCI
3
2
3
3
2
3
I
I
CI
OH
2–klor bütan
Sodyum
alkolat
dialkol 1 mol H2, 1 mol trialkol 1,5 mol H2 gazı oluşturur.
2–bütanol
ÖRNEK 5
Yanıt : I, II ve III
1 mol alkol, Na metali ile tepkimeye girdiğinde, 1 mol H2
• Aldehit, keton ve karboksilli asitlerin indirgenmesi :
Aldehitlerin indirgenmesi ile primer alkoller, ketonların
indirgenmesiyle sekonder alkoller, karboksilli asitlerin iki
basamak indirgenmesiyle primer alkoller oluşur.
O
O
II
II
H]
[
[H] → R − CH − OH
R − C − OH ⎯⎯⎯
→ R − C − H ⎯⎯⎯
gazı açığa çıkarıyor ve 120 gram Na tuzu oluşuyor.
Aldehit
Pr imer Alkol
O
OH
II
I
H]
[
R − C − R ⎯⎯⎯
→ R − CH − R
Keton
Sekonder alkol
• Grignard bileşiklerinden : Grignard bileşiklerinin aldehit ve ketonlarla tepkimesi sonucunda alkol oluşur.
O
OMgX
OH
II
I
I
R − MgX + H − C − H → H − C − H + HX → H − C − H + MgX
2
I
I
R
R
OMgX
OH
O
I
I
II
R − MgX + R − C − H → R − C − H + HX → R − C − H + MgX
2
I
I
Aldehit
R
R
O
OMgX
OH
II
I
I
R − MgX + R − C − R → R − C − R + HX → R − C − R + MgX
2
I
I
Keton
R
R
ALKOLLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
• Moleküllerinde –OH grubu içerdikleri için, molekülleri
arasında hidrojen bağları bulunur. Bu nedenle, aynı ortamda erime ve kaynama sıcaklıkları, aynı büyüklükteki
hidrokarbonlara, eterlere, aldehitlere ve ketonlara göre
daha yüksektir.
• C atomu sayısı küçük olan monoalkoller ve polialkoller
suda iyi çözünür.
• Yandıklarında CO2 ve H2O oluştururlar.
www.kimyahocam.com
2
Karboksilli asit
Buna göre, alkolün kapalı formülü nedir?
(H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23)
ÇÖZÜM
1 mol alkol, 1 mol H2 gazı açığa çıkardığına göre, iki değerlikli bir alkoldür ve genel formülü CnH2n(OH)2 dir.
Tepkime denklemi :
CnH2n(OH)2 + 2Na ⎯→ CnH2n(ONa)2 + H2
CnH2n(ONa)2 = 120 gram
12n + 2n + (16 + 23).2 = 120
14n = 120 – 78 ⇒ n = 3 tür.
Alkolün formülü, C3H6(OH)2 dir.
Yanıt : C3H6(OH)2
• 1 mol monoalkolden 1 mol su (H2O) çekilirse, alken oluşur.
CnH2n+1OH ⎯→ H2O + CnH2n
Alkol
Alken
C2H5OH ⎯→ H2O + C2H4
Etanol
Etilen
• Karboksilli asitlerle, ester oluştururlar.
Alkol + Karboksilli Asit ⎯→ Ester + Su
R1 – OH + R2 – COOH ⎯→ R1 – O – OC – R2 + H2O
Alkol
Karboksilli Asit
Ester
C2H5–OH + CH3–COOH ⎯→ C2H5–O–OC–CH3+H2O
Etanol
Asetik asit
Etil asetat esteri
• 2 mol monoalkol molekülünden uygun koşullarda katalizör etkisiyle 1 mol H2O (su) molekülü çekilirse, eter oluşur.
www.kimyahocam.com
2R – OH ⎯→ R – O – R + H2O
Alkol
CH
3
I
II. CH3 − C − CH3
I
OH
Eter
C2H5 – OH + HO – C2H5 ⎯→ C2H5 – O – C2H5 + H2O
etil alkol
etil alkol
: Tersiyer alkol grubu içeriyor.
dietil eter
2–metil–2–propanol
• Primer ve sekonder alkol grupları yükseltgenerek aldehit ve keton grubu oluşturur. Tersiyer alkoller ise, yükseltgenmez.
[ O]
III. CH − CH − CH − CH − OH :
3
2
2
I
CH
[ O]
3
Primer alkol ⎯⎯⎯
→ Aldehit ⎯⎯⎯
→ Karboksilli asit
[ O]
Sekonder alkol ⎯⎯⎯
→ Keton
2–metil–1–bütanol
[O ]
Tersiyel alkol ⎯⎯⎯
→ Yükseltgenmez
Öyleyse, I. bileşik yükseltgenirse keton, III. bileşik yükseltgenirse aldehit oluşur. II. bileşik ise yükseltgenmez.
ÖRNEK 6
CH − CH − CH − CH + 1/ 2O → CH − CH − C − CH
3
3
2
3
3
I
I
I
II
CH OH
CH O
1–propanol ve 2–propanol bileşiklerinin yükseltgenme
tepkimelerini yazınız.
3
3
3–metil–2–bütanol
ÇÖZÜM
CH3 – CH2 – CH2 – OH : 1–propanol, primer alkol grubu
CH − CH − C = O + 1/ 2O → CH − CH − C = O
3
2
2
3
2
I
I
OH
H
Propanoik asit
CH − CH − CH : 2–propanol, sekonder alkol grubu
3
3
içerir, bir basamak yükseltgenir ve
I
OH
keton oluşur.
POLİALKOLLER
www.kimyahocam.com
CH − CH − CH − OH + 1/ 2O → CH − CH − C = O + H O
3
2
2
2
3
2
2
I
H
1–propanol
Propanal
izopropil, metil keton
(3–metil–2–bütanon)
Yanıt : Yalnız I
içerir. Bir basamak yükseltgendiğinde aldehit; aldehit yükseltgendiğinde, karboksilli asit oluşur.
Propanal
Primer alkol grubu
içeriyor.
Moleküllerinde birden fazla –OH grubu içeren alkollerdir.
Doymuş polialkollerin genel formülü CnH2n+2OX tir.
CH − OH
2
I
CH − OH
2
CH − OH
2
I
CH − OH
I
CH
3
etandiol
(glikol)
CH − OH
2
I
CH
2
I
CH − OH
2
1,2–propandiol 1,3–propandiol
CH − OH
2
I
CH − OH
I
CH − OH
2
propantriol
(gliserin)
CH − CH − CH + 1/ 2O → CH − C − CH + H O
3
3
2
3
3
2
I
II
OH
O
2–propanol
dimetil keton
(aseton)
ÖRNEK 8
Propantriolün tam yükseltgenme ürününün formülünü
yazıp fonksiyonlu gruplarını adlandırınız.
ÖRNEK 7
ÇÖZÜM
I. 3–metil–2–bütanol
II. 2–metil–2–propanol
III. 2–metil–1–bütanol
Yukarıda adları verilen bileşiklerden hangilerinin yükseltgenme tepkimesinden keton oluşur?
ÇÖZÜM
Sekonder alkol grubu içeren bileşikler yükseltgenirse, keton oluşur.
I. CH − CH − CH − CH
3
3
I
I
CH OH
3
3–metil–2–bütanol
: Sekonder alkol grubu içeriyor.
CH − OH ⇒ Primer alkol grubu
2
I
CH − OH ⇒ Sekonder alkol grubu
I
CH − OH ⇒ Primer alkol grubu
2
propantriol
Primer alkol grubunun tam yükseltgenme ürünü karboksil
grubu, sekonder alkol grubunun tam yükseltgenme ürünü
keton grubudur.
COOH ⇒ karboksil grubu
I
C = O ⇒ keton grubu
I
COOH ⇒ karboksil grubu
www.kimyahocam.com
ÖRNEK 9
ÇÖZÜM
Mol kütlesi 76 gram olan doymuş dialkolün kapalı
formülünü ve izomerlerini yazınız.
(H = 1, C = 12, O = 16)
Dietil eter, C2H5 – O – C2H5 tir. Kapalı formülü C4H10O
dur. 4 karbonlu monoalkoller ile izomerdir.
CH
3
I
I. 2–metil–2–propanol : CH − C − CH C H O
3
3
4 10
I
OH
ÇÖZÜM
(
Doymuş dialkollerin genel formülü CnH2n+2O2 dir.
12n + 2n + 2 + 32 = 76
n = 3 tür.
Alkolün formülü, C3H8O2 ya da C3H6(OH)2 dir.
3 karbon atomuna 2 tane –OH grubu iki farklı şekilde bağlanır.
CH − OH
CH − OH
2
2
I
I
CH
CH − OH
2
I
I
CH
CH − OH
3
2
1,2–propandiol
ETERLER
Eterler, iki alkil grubunun oksijen köprüsüyle birbirine bağlanması ile oluşan bileşiklerdir. R – O – R şeklinde gösterilirler. Molekülleri en az iki karbonludur.
Genel formülleri CnH2n+2O dur ve aynı karbon atomu sayı-
etil metil eter
ÖRNEK 10
Kapalı formülü C3H8O olan izomer bileşiklerin formüllerini ve adlarını yazınız.
ÇÖZÜM
C3H8O, CnH2n+2O genel formülüne uyar. Bu yapıdaki bileşikler ya monoalkol ya da eterdir.
Bu yapıdaki izomer bileşikler aşağıda verilmiştir.
CH3 – CH2 – CH2 – OH : 1–propanol
CH − CH − CH
3
3
I
OH
: 2–propanol
CH3 – O – CH2 – CH3
: Etil metil eter
ÖRNEK 11
I. 2–metil–2–propanol
II. 1,2–bütandiol
III. 2–propanol
Yukarıdaki bileşiklerden hangileri dietil eterin yapı izomeridir?
III. 2–propanol
CH − CH − CH C H O
3
3
3 8
I
OH
:
(
)
)
• Eter molekülleri, H2O molekülüne benzeyen (açısal) bir
www.kimyahocam.com
dimetil eter
CH − CH − CH − CH C H O
2
2
3
4 10 2
I
I
OH OH
ETERLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
lı doymuş monoalkoller ile izomerdirler. CH3OH nin eter
dırılır.
Eterler adlandırılırken, alkil gruplarının adı alfabetik sırayla
yazılır, sonra eter sözcüğü eklenir.
CH3 – O – CH3 , C2H5 – O – CH3
(
II. 1,2–bütandiol :
Yanıt : Yalnız I
1,3–propandiol
izomeri yoktur.
Eterler, alkil kökleri aynı ise (R–O–R) basit (simetrik) eter,
farklı ise (R1–O–R2) karışık (asimetrik) eter olarak adlan-
)
yapıya sahiptir, polardır.
O
R
R
• Molekülleri arasında hidrojen bağı bulunmadığından,
aynı karbon atomu sayılı alkollere göre, kaynama sıcaklıkları daha düşüktür. Suda iyi çözünürler. Çözeltileri
elektrik akımını iletmez.
• Kararlı yapılarından dolayı kimyasal tepkimelere girme
eğilimleri düşüktür.
• Yanıcıdır. Tam yanma ürünleri CO2 ve H2O dur.
ÖRNEK 12
1 molü yandığında 5 mol H2O oluşturan karışık eter,
I.
II.
III.
IV.
İzopropil metil eter
Etil metil eter
Metil propil eter
Bütil metil eter
bileşiklerinden hangileri olabilir?
ÇÖZÜM
1 molü yandığında 5 mol H2O oluşturan eterin molekülü
2.5 = 10 H atomu içerir.
Genel formülü CnH2n+2O olduğundan
2n + 2 = 10 ise, n = 4 tür.
Eter, C4H10O dur.
Karışık eterlerin alkil kökleri farklı olduğu için, alkil köklerinden biri CH3–, diğeri C3H7– dir.
Buna göre, eter; izopropil, metil eter ya da metil, propil
eterdir.
Yanıt : I ve III