Embed Size (px)
Citation preview
T.C.
BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KİMYA ANABİLİM DALI
1,3-İNDANDİON TÜREVLERİNİN
İNDİRGENME VE YÜKSELTGENME
ÇALIŞMALARI
YÜKSEK LİSANS TEZİ
İbrahim ŞEN
Balıkesir, Mart - 2004
T.C.
BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
KİMYA ANABİLİM DALI
1,3-İNDANDİON TÜREVLERİNİN
İNDİRGENME VE YÜKSELTGENME
ÇALIŞMALARI
YÜKSEK LİSANS TEZİ
İbrahim ŞEN
Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Hilmi NAMLI
Sınav Tarihi : / / 2004
Jüri Üyeleri :
Prof. Dr. Ümit ÇAKIR (BAÜ)
Yrd. Doç. Dr. Hilmi NAMLI (Danışman-BAÜ)
Yrd.Doç.Dr. Erol Asker (BAÜ)
Balıkesir, Ocak - 2004
ii
ÖZET
1,3-İNDANDİON TÜREVLERİNİN YÜKSEKTGENME VE
İNDİRGENME ÇALIŞMALARI
İbrahim ŞEN
Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,
Kimya Anabilim Dalı
( Yüksek Lisans Tezi / Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Hilmi NAMLI )
Balıkesir, 2004
Bu çalışmada bir 1,3-dikarbonil bileşiği olan 1,3-indandion dietilftalat ve
etilasetattan sentezlenmiştir.
İndandion türevlerinin en kolay sentezleneni olan 1,3-indandion ilgili
literatüre göre sentezlenip, daha fazla kullanım alanı olan 1,2,3-indantrion (ninhidrin)
ve biyolojik aktivitesi açısından önemli1,3-indandiol sentezlenmeye çalışılmıştır.
Ninhidrin(9b), ftalik asit(39), 1,3-indandiol(40)
Denemelerde literatür verilerinden daha yüksek verimli bir yöntem
bulunamamıştır. Bazı yükseltgenler beşli halkayı ftalik aside parçalamıştır.
İndirgenmelerde de 1,2-indandiol ve tanımlanamayan bazı yan ürünler elde
edilmiştir.
Elde edilen ürünler IR’de incelenmiştir. IR’ler karşılaştırmalı olarak deneysel
kısıma eklenmiştir.
ANAHTAR SÖZCÜKLER: 1,3-indandion / Yükseltgenme / İndirgenme /
Kondensasyon
iii
ABSTRACT
INVESTIGATIONS ON OXİDATİON AND REDUCTION REACTİONS OF
1,3-INDANEDIONE DERIVATIVES
İbrahim ŞEN
Balıkesir University, Institute of Science, Department of Chemistry
( M.Sc. Thesis / Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Hilmi NAMLI )
Balıkesir-Türkiye, 2004
In this study, 1,3-indandione one of cyclic dicarbonyl compounds, was
synthesized from diethylphthalate and ethyl acetate.
As the most easily synthesized indanone derivative, 1,3-indandione has been
synthesized acording to the literature and a more commonly applied 1,3-indandione,
1,2,3-indanetrione (ninhydrine), and biologically activite 1,3-indanediole have been
tried to synthesize.
Ninhydrin(9b), phtalic acid(39) and 1,3-indandiol(40) were obtained from
the reactions of oxidation and reduction of 1,3-indandione.
From 1,3-indandione studied to get 2 position oxidation cheap and easy
method ninhydrin. But some experiment broke
Even though the targeted products were obtained, higher yield, better
condition or more affordable way than literature procedures could not be reached.
In some experiments with oxidizing reagents, ring fragmentations to the
phtalic acid and some unidentified products has been observed.
Purified compounds were investigated by FT-IR spectroscopy, and a
compilation of their spectrums was given in the experimental section.
KEY WORDS: 1,3-indandione / Oxidation / Reduction / Condensation
iv
İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET, ANAHTAR SÖZCÜKLER ii
ABSTRACT, KEY WORDS iii
İÇİNDEKİLER iv
ŞEKİL LİSTESİ vii
ÖNSÖZ xi
1. GİRİŞ 1
1.1 Karbonilin Yapısı 3
1.2 Alfa Hidrojeninin Asitliği 4
1.3 1,3-dikarbonil Bileşiklerinde Hidrojeninin Asitliği 6
1.4 İndirgenme ve Yükseltgenme Reaksiyonları 7
1.4.1 Metal Hidrürleriyle İndirgenme 8
1.4.2 Katalitik Hidrojenleme 10
1.4.3 Mekanizması Kesin Olmayanlar 11
1.4.4 Ketonların Dimer İndirgenmesi(Bimoleküler İndirgenme) 12
1.4.5 Na Amalgamalı Zn ile İndirgeme 13
1.4.6 Wolf-Kishner İndirgemesi 13
1.4.7 Raney-Nickel Desülfürizasyonu 14
1.4.8 Poli Oksijenli Anorganik Ester Oluşması (R-OMOn) 14
1.4.9 Selenyum Dioksidin (SeO2) Dehidrojenasyonla Kullanılması 16
1.4.10 Ketonların Baeyer-Villiger Yükseltgenmesi 16
1.4.11 Siyanhidrin Reaksiyonu (HCN katılması) ile Yükseltgeme 17
1.4.12 Alfa Hidrojenleme 18
1.5 Karbonil Bileşiklerinin Nükleofillerle Tepkimeleri 20
1.5.1 Claisen Ester Kondensasyonu 22
v
1.5.2 Halka Veren Claisen Ester Kondensasyonu (Diecmann
Reaksiyonu)
23
1.6 1,3-indandionun Eldesi 23
1.6.1 1,3-indandion-2-karboksilikasit Tuzunun Dekarboksilasyonu 26
2 1,3-indandion Türevlerinin Bazı Kullanım Alanları ve Literatürdeki
Sentezlenmiş Bazı 1,3-indandion Türevleri
28
3 Materyal ve Yöntem 44
3.1 Deneylerde Kullanılan Kimyasal Maddeler 44
3.2 Kullanılan Aletler 44
3.3 1,3-İndandion Eldesi 44
3.3.1 Sodyum Kumu Hazırlanması 44
3.3.2 1,3-indandion-2-karboksilik asit esterinin oluşturulması 45
3.3.3 1,3-indandion Eldesi 45
3.3.4 1,3 indandiondan - oxim Eldesi 46
3.3.5 1,3-indandionun Nitrik Asitle Reaksiyonu 47
3.3.6 1,3-indandionun Seyreltik Nitrik Asitle Reaksiyonu 49
3.3.7 Oksimin Nitrik Asitle Reaksiyonu 49
3.3.8 1,3-indandionun Na2CO3’lı ortamda KMnO4 ile Reaksiyonu 51
3.3.9 Oksimin Na2CO3’lı ortamda KMnO4 ile Reaksiyonu 53
3.3.10 1,3-indandionun Soğukta H2SO4/K2Cr2O7’la Reaksiyonu 55
3.3.11 1,3-indandionun Soğukta CH3COOH/K2Cr2O7’la Reaksiyonu 57
3.3.12 1,3-indandionun Ce(SO4)2 ‘la Reaksiyonu 59
3.3.13 Oksimin HCl ve Formaldehitle Oda Sıcaklığında Reaksiyonu 61
3.3.14 1,3-indandiondanun Dimetil Sülfoksit ve HBr’le Reaksiyonu 63
3.3.15 1,3-indandionun Zn ve HgCl2’le HCl’li Ortamda Reaksiyonu 66
3.3.16 1,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle
Reaksiyonu
68
3.3.17 1,3 indandionun İzopropanollü Ortamda Sodyum Bor
Hidrürle Reaksiyonu
70
3.3.18 1,3 indandionun Pinakol Reaksiyonu 72
vi
4. TARTIŞMA VE SONUÇ 73
5. KAYNAKÇA 75
vii
ŞEKİL LİSTESİ
Şekil
Numarası
Şeklin Adı Sayfa
Şekil 1.1 Karbonil Yapısının Şematik Gösterimi 3
Şekil 1.2 Karbonil Grubunun Rezonans Yapıları 4
Şekil 1.3 Formaldehit ve Asetonun Dipol Momentleri 4
Şekil 1.4 Karbonil Grubunun Karbonları 5
Şekil 1.5 Asetonun Hidrojeninin Bir Bazla Alınmasıyla Oluşan
Rezonans Yapıları
5
Şekil 1.6 Bazı Bileşiklerin pKa Değerleri 5
Şekil 1.7 2,4-pentandionun (Asetilaseton) Bir Hidrojeninin Bazla
Alınmasıyla Oluşan Rezonans Yapıları
6
Şekil 1.8 2,4-pentandionun Hidrojenlerinin pKa’ları 6
Şekil 1.9 1,3-indandionun Rezonans Yapıları 7
Şekil 1.10 Etkin Şartlarda Ketonun Karboksilli Aside Yükseltgenmesi 7
Şekil 1.11 Ketondan LiAlH4’le Alkol Eldesi 8
Şekil 1.12 4-okten-2,7-dion’un LiAlH4’le İndirgenmesi 8
Şekil 1.13 Ketondan NaBH4 ile Keton Eldesi 9
Şekil 1.14 2-siklopentenon’dan NaBH4 ile 1- siklopentanol Eldesi 9
Şekil 1.15 Sikloheksanonun Katalitik Hidrojenlenmesi 10
Şekil 1.16 C=C Bağının Metal Hidrürle İndirgemesi 11
Şekil 1.17 C=C ve C=O Metal Hidrürle İndirgemesi 11
Şekil 1.18 Etil fenil ketonun Clemensen İndirgenmesi 12
Şekil 1.19 Ketondan Pinakol Eldesi 12
Şekil 1.20 Aromatik Ketondan Pinakol Eldesi 13
Şekil 1.21 Benzofenon’dan Na Amalgamalı Zn ile Benzhidrol Eldesi 13
Şekil 1.22 Ketondan Wolf-Kishner ile Alkan Eldesi 13
Şekil 1.23 Ketondan Raney-Nickel Desülfürizasyonu ile Alkan Eldesi 14
Şekil 1.24 Aromatik Halkadan KMnO4 ile Benzoik Asit Eldesi 15
Şekil 1.25 Naftalinden KMnO4/H2SO4 ve K2Cr2O7/H2SO4 ile Ftalik
asit Eldesi
15
viii
Şekil 1.26 aminonaftalinden K2Cr2O7/H2SO4 ile Ftalik asit Eldesi 15
Şekil 1.27 nitronaftalinden K2Cr2O7/H2SO4 ile 4-nitroftalik asit
Eldesi
16
Şekil 1.28 Diketoetandan SeO2 ile Diketoeten Eldesi 16
Şekil 1.29 Asetofenondan Baeyer-Villiger Yükseltgenmesi ile Fenil
asetat Eldesi
17
Şekil 1.30 Asetondan Siyanhidrin Reaksiyonu ile Aseton Siyanhidrin
Eldesi
18
Şekil 1.31 Asetondan Bazda Alfa Hidrojenlendirme 18
Şekil 1.32 Asetondan Asitte Alfa Hidrojenlendirme 18
Şekil 1.33 Asetondan Bazda Alfa Hidrojenlendirmenin Mekanizması 19
Şekil 1.34 Asetondan Asitte Alfa Hidrojenlendirmenin Mekanizması 20
Şekil 1.35 Karbonile Nükleofil Katılması 21
Şekil 1.36 Asetaldehit’in Bazik Ortamdaki Aldol Ürününün Oluşum
Mekanizması
21
Şekil 1.37 Etilasetat’ın Bazik Ortamdaki Claisen Kondensasyon
Ürünleri
22
Şekil 1.38 Dietiladipattan 2-karboetoksisiklopentanon Eldesi 23
Şekil 1.39 Dietilflat ve Etilasetattan 1,3-indandion-2-karboksilikasit
Tuzunun Eldesi
24
Şekil 1.40 Etanol ve Sodyumdan Sodyumetoksitin Eldesi 24
Şekil 1.41 Etilasetat ve Dietilftalattan 1,3-indandion-2-karboksilikasit
Tuzunun Eldesinin Mekanizması
26
Şekil 1.42 1,3-indandion-2-karboksilikasitesterinin Hidrolizi 26
Şekil 1.43 1,3-indandion-2-karboksilikasit Tuzundan 1,3-indandion
Eldesi
27
Şekil 2.1 Bazı 2-fenil-1,3-indandion Türevleri 30
Şekil 2.2 2-fenil-1,3-indandion Radikalinin Rezonans Yapıları 30
Şekil 2.3 Dimetil triketondan 2,2-dihidroksi dimetil triketon eldesi 31
Şekil 2.4 1-indanondan Ninhidrin Eldesi 32
Şekil 2.5 Ninhidrinle Aminoasitlerin Verdiği Reaksiyon 33
Şekil 2.6 Dietil ftalattan dimetil sülfoksitle 2-hidroksi-2-metiltiyo-
1,3-indandion ve ninhidrin eldesi
34
ix
Şekil 2.7 Dietilftalatta etilasetat ve sodyum katılarak Claisen
reaksiyonu ile 1,3-indandion eldesi
35
Şekil 2.8 1,3-indandiondan selenyum dioksitle ninhidrin eldesi 35
Şekil 2.9 Etanol içindeki tersiyer bütil hipokloritle ve formik asit
içindeki tersiyer bütil hipokloritle 2-diazo-1,3-
indandiondanun muamalesinden ninhidrin eldesi
36
Şekil 2.10 Formik asit içindeki tersiyer bütil hipokloritle 1,3-diokso-
2-diazo-1,2-dihidrofenilenden 1,2,3-trioksi-1,2-
dihidrofenilenin eldesi
36
Şekil 2.11 2-nitro-1,3-indandionun bromlanıp nitrobenzenle
ısıtılmasından ninhidrin eldesi
37
Şekil 2.12 1,3-indandiondan beta oksim eldesi onunda formaldehit ve
asitlendirilmesinden ninhidrin eldesi
37
Şekil 2.13 4,5-metoksi-2-oksim-1-indanondan 4,5-metoksi-1,2-
indandioneldesi
38
Şekil 2.14 Dioksimden tetrametilsiklopentantrion eldesi 38
Şekil 2.15 Ftalik anhidritinden ninhidrin eldesi 39
Şekil 2.16 1,3-indandiondan ninhidrin eldesi 40
Şekil 2.17 1,3-indandiondan dimetil sülfoksit ve hidrobromik asitten
ninhidrin eldesi
41
Şekil 2.18 1,3-indandionun Enol-Keto Yapıları 41
Şekil 2.19 Ninhidrinle KCN’nin Reaksiyonu 42
Şekil 2.20 1,3-siklohekzadiondan Glutarik Asit Eldesi 42
Şekil 3.1 1,3-indandionun İnfrared Spektrumu 46
Şekil 3.2 Oksimin İnfrared Spektrumu 47
Şekil 3.3 1,3-indandionun Nitrik Asitle Reaksiyonundan Elde Edilen
Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve Ftalik asitle
Karşılaştırılması
48
Şekil 3.4 Oksimin Nitrik Asitle Reaksiyonundan Elde Edilen
Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve Ftalik asitle
Karşılaştırılması
50
Şekil 3.5 3-indandionun KMnO4 ve Na2CO3’le Reaksiyonundan Elde
Edilen Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve Ftalik
52
x
asitle Karşılaştırılması
Şekil 3.6 Oksimin KmnO4 ve NaCO3’le Reaksiyonundan Elde
Edilen Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve Ftalik
asitle Karşılaştırılması
54
Şekil 3.7 1,3-indandionun Buz Banyosunda H2SO4/K2Cr2O7’la
Reaksiyonundan Oluşan Ürünün IR Spektrumu
56
Şekil 3.8 1,3-indandionun Buz Banyosunda H2SO4/K2Cr2O7’la
Reaksiyonundan Oluşan Ürünün IR Spektrumu
58
Şekil 3.9 1,3-indandionun Ce(SO4)2 ‘la Reaksiyonundan Oluşan
Ürünün IR Spektrumu
60
Şekil 3.10 Oksimin HCl ve Formaldehitle Oda Sıcaklığında
Reaksiyonundan oluşan Ürünün IR Spektrumu
62
Şekil 3.11 1,3-indandiondanun Dimetil Sülfoksit ve HBr’le
Reaksiyonunun IR Spektrumu
64
Şekil 3.12 1,3-indandionun Dimetil Sülfoksit ve HCl’le
Reaksiyonunun IR Spektrumu
65
Şekil 3.13 1,3-indandiondanun Zn ve HgCl2’le HCl’li Ortamda
Reaksiyonun IR Spektrumu
67
Şekil 3.14 ,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle
Reaksiyonun IR Spektrumu
69
Şekil 3.15 1,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle
Reaksiyonunun IR Spektrumu
71
Şekil 3.16 1,3 indandionun Pinakol Reaksiyonundan Elde Edilen
Ürünün IR Spektrumu
72
xi
ÖNSÖZ
Yüksek Lisans Tezi olarak sunduğum bu çalışma, Fen-Edebiyat Fakültesi
Kimya Bölümü Organik Kimya Anabilim Dalı Öğretim Üyelerinden Yrd. Doç. Dr.
Hilmi NAMLI yönetiminde, Fen-Edebiyat Fakültesi Organik Kimya Laboratuarında
gerçekleştirilmiştir.
Başta yüksek lisans öğrenimimin her aşmasında bilgi ve önerileriyle
çalışmalarımı yönlendiren ve her konuda destek olan, yüksek lisans tezimin
hazırlanmasında büyük ilgi ve yardımlarını esirgemeyen tez danışmanım Sayın Yrd.
Doç. Dr. Hilmi Namlı'ya en içten teşekkürlerimi sunarım.
Çalışmam boyunca yardımlarını gördüğüm Prof. Dr. Mahir ALKAN’ a ,
Araş.Gör. Onur TURHAN’a ve laboratuvardaki çalışma arkadaşlarıma sonsuz
teşekkürler...
Ayrıca her zaman yanımda olan, her konuda desteklerini esirgemeyen aileme
çok teşekkür ederim.
.
Balıkesir-2004 İbrahim ŞEN
1
1. GİRİŞ
Kimyada yükseltgenme, bir atom veya grubun elektron yitirmesi; indirgenme
ise elektron kazanması olarak tanımlanır. Örneğin sodyum metali (“0” değerliklidir)
tek elektron yitirince yükseltgenir ve sodyum katyonu (Na+) meydana gelir.
Na0 Na
+-e
-
Klor atomu (“0” değerliklidir) tek elektron alınca indirgenir ve klorür anyonu
(Cl-) meydana gelir.
Cl0 Cl
-+e
-
Yani burada alınan ve verilen elektron sayısı bellidir ve tam sayıdır.
Yükseltgenme bir atomun yükseltgenme sayısının cebirsel olarak arttığı bir
olaydır. İndirgenme ise bir atomun yükseltgenme sayısının cebirsel olarak azaldığı
bir işlemdir. Buna göre aşağıdaki tepkimede yükseltgenme-indirgenme vardır.
S0
+ O0 SO2
2-4+
Her atomun yükseltgenme sayısı o atomun üzerine yazılır. S atomunun
yükseltgenme sayısı 0’dan 4+’ya arttığından S yükseltgenmiştir. O atomunun
yükseltgenme sayısı “0” ’dan 2-’ye düştüğünden O indirgenmiştir. Aşağıdaki
tepkimede ise hiçbir atomun yükseltgenme sayısı değişmediğinden yükseltgenme –
indirgenme yoktur.
SO2
2-4+
+ H2O1+ 2-
H2SO3
1+ 4+ 2-
Yükseltgenme sayılarının belirlenmesinde kullanılan yöntemden ne
yükseltgenmenin ne de indirgenmenin kendi kendine meydana gelmeyeceği açıktır.
Ayrıca yükseltgenme sayısındaki toplam artış, yükseltgenme sayısındaki toplam
2
azalmaya eşit olmalıdır. Kükürt ve oksijenin tepkimesinde, kükürdün yükseltgenme
sayısı 4 artar. Her bir oksijen atomunun yükseltgenme sayısı 2 azalır. Denklemde
iki oksijen atomu olduğuna göre toplam azalma 4’tür.
Hiçbir madde bir diğer madde yükseltgenmedikçe indirgenemeyeceğinden
indirgen madde, yükseltgenmeden sorumludur. Bu nedenle bu maddeye yükseltgeme
maddesi veya yükseltgen denir. İki işlem birbirine bağımlı olduğundan kendisi
yükseltgenen maddeye indirgeme maddesi veya indirgen denir. [1]
S0
+ O0 SO2
2-4+
Yükseltgenen (indirgen)
İndirgenen
(yükseltgen)
Organik kimyada ise yükseltgenme ve indirgenme kavramları bilinenden biraz
farklıdır. Bir organik bileşiğin indirgenmesi genellikle onun hidrojen içeriğinin
artması veya oksijen içeriğinin azalmasıyla ilişkilendirilir.
Örneğin, bir karboksilik asidin bir aldehite dönüşmesi bir indirgenmedir.
Çünkü oksijen içeriği azalmaktadır.
RCO2H RCHO
Karboksilik asit Aldehit
İndirgenme
[H]
Bir aldehitin bir alkole dönüşmesi de yine bir indirgenmedir.
RCHO RCH2OH
Aldehitİndirgenme
[H]
Alkol
Bir alkolün bir alkana dönüşümü de yine bir indirgenmedir.
RCH2OH RCH3
Alkolİndirgenme
[H]
Alkan
3
Bu örneklerde bir organik bileşiğin indirgendiğini göstermek için [H]
simgesini kullandık. Bu, indirgenin ne olduğunu belirtmeksizin, bir genel eşitlik
yazılmak istendiğinde kullanılır.
İndirgenmenin tersi yükseltgenmedir. Buna göre bir organik molekülün oksijen
içeriğinin artması veya hidrojen içeriğinin azalması yükseltgenmedir. Yukarıdaki
her tepkimenin tersi organik molekülün yükseltgenmesidir. Bir molekülün
yükseltgendiğini göstermek için [O] simgesini kullanırız.
RCOH[H]
O
RCH2OH RCH
O
RCH3
[H] [H]
[O] [O] [O]
En yüksek yükseltgenmebasamağı
En düşük yükseltgenmebasamağı
Bir organik bileşiğin indirgendiğinde bir başka madde –indirgen madde-
yükseltgenmelidir. Diğer taraftan bir organik bileşik yükseltgendiğinde ise bir
başka madde indirgenmelidir. [2]
1.1 Karbonilin Yapısı
Karbonil karbon atomu sp2 melezleşmesi yapmıştır. Bu nedenle karbona
bağlı üç grup aynı düzlem üzerinde bulunur. Bağlar arasındaki açılar 120o ‘dir.
C
OR
Rı
120
120120
Şekil 1.1 Karbonil Yapısının Şematik Gösterimi
4
Karbonilde bağı, karbonun hibritleşmemiş p orbitalinin, oksijenin bir p
orbitaliyle örtüşmesinden oluşmuştur. Daha elektronegatif olan oksijen atomu ,hem
hem de bağı elektronlarını kuvvetle çeker ve karbonil grubunun önemli ölçüde
polarlanmasına neden olur; bu yüzden karbon atomu kısmi pozitif, oksijen atomu
ise kısmi negatif yüklenmiş olur. bağının polarlanması, karbonil grubunun
rezonans yapıları ile gösterilebilir. [3]
CC O O veya O
Şekil 1.2 Karbonil Grubunun Rezonans Yapıları
Karbon-oksijen bağının polarlığının kanıtı karbonil bileşiklerinin oldukça
yüksek olan dipol momentleridir. Karbonil grubu alkol ve eterdeki tekli C-O
bağından daha polardır. Bu durum, elektronlarının elektronegatif oksijen atomu
tarafından, C-O bağındaki sigma elektronlarına göre daha kolay çekilmesine
yorulabilir. [4]
C O
H
H
C O
H3C
H3C
Formaldehit Aseton
D D
Şekil 1.3 Formaldehit ve Asetonun Dipol Momentleri
1.2 Alfa Hidrojeninin Asitliği
Bir karbonil bileşiğinde karbonil grubuna bağlı karbon ve hidrojenler Şekil 1.4
deki gibi belirtilir. Karbonil grubuna komşu ilk karbon karbonu, karbonil grubuna
5
komşu ikinci karbon karbonu, karbonil grubuna üçüncü komşu karbon da
karbonu olarak tanımlanır. Bu karbonlara bağlı hidrojenler de sırasıyla ve
hidrojenleri olarak tanımlanır.
23 1CH3 CH2 CH2 C
O
R
Şekil 1.4 Karbonil Grubunun Karbonları
Karbonil grubuna konumunda bulunan hidrojen asidiktir ve bir bazla
koparılabilir. Bir hidrojeninin asitliği, özellikle enolat iyonunun rezonans
karalılığından ileri gelir. (Şekil 1.5)
CH2 CH3
O
HCH3O CH3OH
H2C CH3
O
H2C CH3
O
Aseton asetonunun enolat yapısındaki rezonans yapıları
Şekil 1.5 Asetonun Hidrojeninin Bir Bazla Alınmasıyla Oluşan Rezonans
Yapıları
Aseton, enolat iyonunu rezonans kararlılığından dolayı bir alkandan daha
fazla asidiktir. Bununla birlikte, yine de etanolden daha zayıf bir asittir. [5] Şekil
1.6 da etan, aseton ve etanolün pKa değerleri sırasıyla verilmiştir.
CH3CH3 H3C CH3
O
CH3CH2OH
etan aseton etanol
pKa=50 pKa=20 pKa=15,9
Şekil1.6 Etan, Aseton veEtanolün pKa Değerleri
6
1.3 1,3-dikarbonil Bileşiklerinde Hidrojeninin Asitliği
1,3-dikarbonil bileşiklerinin karbonil grupları arasında bulunan hidrojenleri
daha da asidiktir. İki karbonil grubu arasında kalan hidrojenler hem ikili
konjugasyon hem de karbonil gruplarının elektron çekiciliği, nedeniyle diğer
hidrojenlerine göre çok çok asidiktir. [6]
H3C CH2
O
CH3
O
H3C
O
CH3
O
H3C CH
O
CH3
O
H3C CH
O
CH3
O
CH
B
Şekil 1.7 2,4-pentandionun (Asetilaseton) Bir Hidrojeninin Bazla
Alınmasıyla Oluşan Rezonans Yapıları
H3C CH2
O
CH3
O
pKa=9 pKa=19
Şekil1.8 2,4-pentandionun Hidrojenlerinin pKa’ları
Bizim bu çalışmada kullandığımız bir 1,3 dikarbonil bileşiği olan 1,3-
indandionun özellikleri 2,4-pentandioninkilerinden biraz farklıdır. 1,3-indandionun
iki karbonil grubu arasında kalan hidrojenlerin asitliği 2,4-pentandionun karbonil
grupları arasındaki hidrojenlerin asitliğinden daha fazladır. Çünkü 1,3-indandionda
asitliğe, iki karbonil grubunun indüktif etkisine ilave olarak sterik etkiden dolayı
indandion yapısının düzlemsele yakın olması oluşacak anyonun kararlılığını
7
arttırarak, olumlu yönde etki eder. 1,3-indandion yapısının düzlemsel olması
karbonil gruplarının *’larının ve aromatik yapının rezonansa katkıda bulunması
oluşan anyonun kararlılığını arttırmaktadır.
O
O
OH
O
O
OH
(1a) (1) (1b)
Şekil1.9 1,3-indandionun Rezonans Yapıları
1.4 İndirgenme ve Yükseltgenme Reaksiyonları
Ketonlar güçlü yükseltgenlerle normal koşullarda reaksiyon vermezler.
Çünkü ketonlarda, karbonil grubuna bağlı hidrojen bulunmaz. Ama çok etkin
koşullarda C-CO bağları kopar.Meydana gelen karbokatyonlara –OH bağlanarak
karboksilik asit meydana gelir. [7]
C
R R
OH3O, (Güçlü yükseltgen)
(Etkin koşullar)R-COOH + R-CH2-COOH
Keton
Karboksilik asit
Şekil1.10 Etkin Şartlarda Ketonun Karboksilli Aside Yükseltgenmesi
Ketonların karbonil grubu (C=O), farklı indirgenlerle alkole (CH-OH), veya
hidrokarbon grubuna (-CH2)indirgenebilir. Karbonil grubunun (C=O) hidrokarbon
grubuna (-CH2 ) kadar indirgenmesi için güçlü indirgenler gereklidir. [8]
8
1.4.1 Metal Hidrürleriyle İndirgenme
En güçlü ve en çok kullanılan indirgen lityum alüminyum hidrür
(LiAlH4)’dür. Bütün karbonil bileşiklerini alkollere indirger. Eter (R2O), tetrahidro
furan (THF) gibi çözücülerde iyi çözünür. İndirgeme mekanizması hidrür
iletiminden ibarettir. Oksijenle koordinasyona Li+ veya AlH3 girebilir. Her dört
hidrojen de indirgeme için kullanılır.
Keton Alkol
C
O
R R
C
OH
R
H
R
+ LiAlH4
Eter
Keton Alkol
C
O
R RAl H
H
H
H
C
O
R
H
R
Li H2OC
OH
R
H
R
Şekil1.11 Ketondan LiAlH4’le Alkol Eldesi
LiAlH4, biraz pahalı ve kullanışı güç bir reaktiftir. LiAlH4 ile yapılan
indirgemede su, reaksiyon ortamından uzaklaştırılmalı ve polihalojen bileşikleri çok
az miktarda veya çözücü olarak kullanılmalıdır. [9]
Her ne kadar karbonil grubu ile konjuge bir çift bağa (C=C) bazen etkimeleri
söz konusu ise de, ne LiAlH4, ne de NaBH4 izole karbon-karbon bağını indirgerler.
Sonuç olarak, çift bağ ve karbonil grubunun ikisini birden taşıyan bir yapıda, seçici
olarak indirgeme yapılabilir. [10]
CH3COCH2CH=CHCH2COCH3CH3COHCH2CH=CHCH2COHCH3
1)LiAlH4
2)H2O ,H+
4-okten-2,7 dion 4-okten-2,7-diol
Şekil1.12 4-okten-2,7-dion’un LiAlH4’le İndirgenmesi
9
Diazobütilamonyum hidrür (DIBAL-H), [(CH3)2CHCH2]2AlH, yeni ve
popüler bir indirgendir. LiAlH4’e benzeyen bir güce sahiptir.
Sodyum bor hidrür (NaBH4)’ün diğer hidrürlere üstünlüğü daha ılıman bir
indirgeme aracı oluşu, mutlak etanol içinde tutulabilmesi ve alkali çözeltilerde
kararlı olmasıdır. Yani suyla bozunma %25 molar miktarda alkali ilavesiyle
azaltılabilir. Çalışma şartları daha basit ve kolay olduğundan hidroksilli
çözücülerde sodyum bor hidrür (NaBH4) karboksil bileşiklerin indirgenmesi için
daha çok kullanılır. [11]
Keton Alkol
C
O
R R
C
OH
R
H
R
+ NaBH4
H2O veya ROH
Şekil1.13 Ketondan NaBH4 ile Keton Eldesi
Konjuge ketonlara örnek olarak 2-siklopentenonu inceleyecek olursak; [12]
O O
B
H
ROH OH
OOHNaBH4
2-siklopentenon
siklopentanon1-siklopentanol
1-siklopentenol
Şekil1.14 2-siklopentenon’dan NaBH4 ile 1- siklopentanol Eldesi
Her hidrür iyonu bir karbonil grubunu indirgeyebilir. Bu nedenle, kuramsal
olarak bir mol NaBH4 dört mol aldehit ya da ketonu indirgeyebilir. Tepkime
tamamlandıktan sonra, oluşan alkolü tuzundan kurtarmak için karışım, su ya da
10
seyreltik asit ile muamele edilir. Borhidrürle indirgemede çözücü olarak su,
metanol yada etanol kullanılmışsa bu basamak kendiliğinden oluşur. Hidroliz
sırasında organoboratın bor kısmı borik asite (H3BO3) dönüşür. [13]
1.4.2 Katalitik Hidrojenleme
Karbonil grubunu bağı, alkenlerin bağında olduğu gibi
hidrojenlenebilmektedir. Tepkime koşulları, indirgen bileşiğe ve katalizöre bağlıdır.
[14] (Şekil 15)
Alkollerin katalitik hidrojenleme ile hazırlanmasının basit, temiz, ve
çoğunlukla nicel verim veren bir işlem oluşu üstünlükleri vardır. Yetersiz tarafları,
seçimli olmayışı (olefinik çift bağlarda etkilenir), katalizör zehirlenmesi ve bazı
alkollerin hidrojenlenmesidir. Aldehit ve ketonların indirgenmesi düşük basınçta
veya atmosfer basıncında yapılır. Raney nikel, platin, paladyum, karbon üzerinde
rutenyum veya rodyum en çok kullanılan katalizörlerdir. Aromatik ketonlarda,
platin veya paladyumla indirgeme ile yalnız sekonder alkoller elde edilir. Benzen
halkası etkilenmez. Katalitik hidrojenlemede verimler yüksektir. [15]
O + H2
OH
H
Pt
Sikloheksanon Sikloheksanol
Şekil1.15 Sikloheksanonun Katalitik Hidrojenlenmesi
Bir yapıda hem ikili bağ, hem de karbonil grubu bulunduğunda karbonile
dokunulmaksızın ikili bağ hidrojenlenebilir yada her ikisi hidrojenlenir. Ancak
karbonil grubunun ikili bağdan bağımsız olarak katalitik hidrojenlenmesi mümkün
değildir. Karbon-karbon çift bağına dokunulmaksızın karbonil grubunun
indirgenebilmesi için en uygun yol, metal hidrürle indirgemektir.
11
C=C indirgemesi (fakat C=O değil)
CH3CH CHCH2CH + H2
Ni
250 CH3CH2CH2CH2CH
OO
3-pentenal pentanal
Şekil1.16 C=C Bağının Metal Hidrürle İndirgemesi
C=C ve C=O indirgemesi
CH3CH CHCH2CH + 2H2
Ni
ısı,basınçCH3CH2CH2CH2CH2OH
O
3-pentenal 1-pentanol
Şekil1.17 C=C ve C=O Metal Hidrürle İndirgemesi
1.4.3 Mekanizması kesin olmayanlar
Metal/Asit çifti ile indirgemeler bu türe girer.
Clemensen indirgemesi: Aldehit ve ketonların indirgenerek metilene
çevrilmesinde uygulanan diğer bir yöntem Clemensen İndirgenmesi’dir. Bileşikte
baza karşı duyarlı gruplar olduğu zaman bu yöntem uygulanır. [16] Bu yöntem ,
karbonil bileşiğinin aşırı miktarda Zn/Hg malgaması ile yalnız HCl de veya etanol
(CH5OH), asetik asit (CH3COOH), toluen (PhCH3) gibi çözücü beraberinde geri
soğutucu altında ısıtılarak yapılır. Yan ürünler arasında olefinler ve pinakoller
bulunur. Reaksiyon yalnız çinko ile yapıldığı zaman çinkonun HCl ile teması
sonucunda hidrojen gazı çıkar. Clemmensen indirgemesinin mekanizması karışıktır
ve anlaşılamamıştır. Fakat Zn ile katılma üzerinden yürür. [17]
12
CH2CH2CH3
Etil fenil keton Propil benzen
COCH2CH3 CH2CH2CH3Zn-Hg
Etil fenil keton Propil benzen
Şekil1.18 Etil fenil ketonun Clemensen İndirgenmesi
1.4.4 Ketonların Dimer İndirgenmesi(Bimoleküler İndirgenme)
Ketonlar Mg ile pinakole indirgenebilir.
C
O
R R
+ MgC
O
R R
R2C
R2C O
O R2C
R2C OH
OH2-
Keton Ketilat anyonu Pinakolat Pinakol
Şekil1.19 Ketondan Pinakol Eldesi
Keton metalden elektron alarak önce kararsız ketilat anyonuna indirgenir ve
hızla dimerleşerek pinokolat anyonu oluşur. Bu asitle etkileştiğinde proton
bağlayarak pinakole dönüşür. Ketilat anyonunun büyük bir dimerleşme eğilimi
olmasına karşın, radikal anyonda rezonans kararlılığı ve sterik engellik bulunması
durumunda dimerleşme olmaz. Ketilat çözeltisi elde edilebilir. [18]
Alifatik ketonlar da Na, Mg veya bunların Al ile amalgamaları kullanılarak
glikollere indirgenirler. Verimler %50’den düşüktür. Aromatik karbonil
bileşiklerinin indirgenmesinde ise alkali metaller Mg-MgI2 ile ara ürün olarak;
C
Ar Ar
ONa
C
Ar Ar
OMgI
oluşur.Bunlar eşleşerek pinakolatları
13
C
Ar
Ar
C
ONa
Ar
ArONa
C
Ar
Ar
C
Ar
ArMg
Şekil1.20 Aromatik Ketondan Pinakol Eldesi
bunların hidrolizi de pinakolleri verir.Verimler çoğunlukla yüksektir. [19]
1.4.5 Na amalgamalı Zn ile indirgeme
Aldehit ve ketonlar alkollere çoğunlukla katalitik hidrojenleme ve metal
hidrürleriyle indirgendiği halde özellikle ketonlar için diğer indirgenme araçları da
kullanılır. Örneğin, benzofenon, Na amalgaması ve etanolle veya Zn ile kuvvetli
bazik çözeltide benzhidrole indirgenebilir. [20]
C6H5COC6H5
Zn , NaOHC6H5CHOHC6H5
Benzofenon Benzhidrol
Şekil1.21 Benzofenon’dan Na Amalgamalı Zn ile Benzhidrol Eldesi
1.4.6 Wolf-Kishner İndirgemesi
Ketonlar hidrazinle hidrozona dönüşürler. Hidrozonların kuvvetli bazlar ile
180-200 0C’ye ısıtılmasında karbonil grubu metilene çevrilir. Reaksiyon etilen
glikol gibi kaynama noktası yüksek olan bir alkol eşliğinde yapılır. Burada alkol
hem çözücü hem de proton kaynağıdır.
C
O
RRC
N
RR
NH2
CRRRefluks
HH
Keton Hidrazin Hidrozon Alkan
Etilen glikol+ H2N NH2
Şekil1.22 Ketondan Wolf-Kishner ile Alkan Eldesi
14
Wolf-Kishner indirgenmesinde molekülde baza hassas grupların olmaması
gerekir. Çünkü reaksiyon kuvvetli baz eşliğinde ve yüksek sıcaklıklarda
yapılmaktadır. Bu yöntem molekülde aside karşı hassas gruplar olduğu zaman
uygulanır. Eğer molekülde baza karşı duyarlı gruplar varsa, Clemensen
İndirgenmesi uygulanır. [21]
1.4.7 Raney-Nickel Desülfürizasyonu
Karbonil grubu içeren bileşikler asit ve baza karşı duyarlı iseler Clemensen ve
Wolf-Kishner indirgeme yöntemleri uygulanamaz. Bu gibi durumlarda
indirgemenin nötral ortamda yapılması gerekir.
Bunun için karbonil grubu önce 1,2-etantiyol ile tiyoasetala çevrilir. Karbonil
grubunun reaktivitesini arttırmak için Lewis asiti olarak BF3 alınır.
Keton Alkan
C
R
O
R
HS
HS
BF3/00C
SS
CR R
RaNi
-H2SC
H
RR
H
Şekil1.23 Ketondan Raney-Nickel Desülfürizasyonu ile Alkan Eldesi
Bu yöntemin bazı avantajları vardır. Örneğin molekülde konjüge çift bağ
varsa indirgenmede bu bağlar olduğu gibi kalır. Selektif olarak karbonil grubu
indirgenir. [22]
1.4.8 Poli oksijenli anorganik ester oluşması (R-OMOn)
KMnO4/H2SO4, K2Cr2O7/H2SO4, derişik HNO3 gibi güçlü yükseltgenler
sıcakta aromatik halkanın yan zincirini ortadan kaldırırlar. Yerine karboksilik asit
geçmiş olur.
15
KMnO4/H2SO4,ısıR COOH + H2O + CO2
Benzoik asit
Şekil1.24 Aromatik Halkadan KMnO4 ile Benzoik Asit Eldesi
(R,yan zincir: alkil, alkenil, alkol, keton, halojenür, amin, ....)
Bazik ve sıcak KMnO4 veya asitli kromik asit olursa da halkayı parçalar.
Naftalin dahi ftalik aside parçalanabilir. Ancak verim aromatik yapıdan dolayı
düşüktür.
COOH
COOHK2CrO7 / H2SO4 ,ısı
aftalin Ftalik asit
KMnO4 / NaOH, ısı veya
Şekil1.25 Naftalinden KMnO4/H2SO4 ve K2Cr2O7/H2SO4 ile Ftalik asit Eldesi
Yan zincirde bulunan R grubu CH3, primer, sekonder alkil grubu olabileceği
gibi halojen, amin ve oksijen içeren bir fonksiyonlu grup da olabilir. Alkil
gruplarının yükseltgenme sırası: (kolay) R2CH > RCH2 > CH3(güç) şeklindedir.
R3C tersiyer grubun yükseltgenmesi güç olduğundan, etkin koşullar gerektirir. Bu
koşullarda aromatik halka parçalanabilir; dolayısıyla oluşan Ar-COOH karboksilik
asidin verimi düşer. Aril grubu yükseltgemeyi kolaylaştırır.
NH2 COOH
COOH
K2CrO7 / H2SO4 ,ısı
-Aminonaftalin Ftalik asit
+ 4CO2 + H2O + NH3
kolay
Şekil1.26 aminonaftalinden K2Cr2O7/H2SO4 ile Ftalik asit Eldesi
16
COOH
COOH
K2CrO7 / H2SO4 ,ısı
-Nitronaftalin 4-Nitroftalik asit
+ 4CO2 + H2O
NO2NO2
zor
Şekil1.27 nitronaftalinden K2Cr2O7/H2SO4 ile 4-nitroftalik asit Eldesi
Bundan nitro- grubunun bağlandığı halkayı yükseltgenlere karşı dirençli
kıldığı, amin grubunun ise zayıflattığı ortaya çıkar. [23]
1.4.9 Selenyum dioksidin (SeO2) dehidrojenasyonla kullanılması
Etkin C-C bağını dehidrojenasyonla C=C bağına dönüştürmek için birçok
durumda SeO2 yeğlenir. Örneğin, diketoetandan diketoeten oluşturmak için SeO2
kullanılabilir. [24]
RR
O
O
RR
O
OSeO2, ısı
Diketoetan Diketoeten
Şekil1.28 Diketoetandan SeO2 ile Diketoeten Eldesi
1.4.10 Ketonların Baeyer-Villiger Yükseltgenmesi
Ketonlar peroksi asitler tarafından yükseltgenirler. Baeyer-Villiger
Yükseltgenmesi olarak bilinen bu tepkime ketonlar için yararlıdır. Çünkü ketonları
karboksilik esterlere dönüştürür.
17
C6H5 C CH3
ORCOOH
O
C6H5OC CH3
O
Asetofenon Fenil asetat
Şekil1.29 Asetofenondan Baeyer-Villiger Yükseltgenmesi ile Fenil asetat
Eldesi
Bu tepkimenin ürünleri fenil grubunun metil grubundan daha fazla göçmeye
karşı eğimli olduğunu göstermiştir. Böyle bir durum olmasaydı ürün CH3COOC6H5
değil C6H5COOCH3 olurdu. Bir grubun göçmeye eğilimi onun göçme kabiliyeti
olarak bilinir. Baeyer-Villiger yükseltgenmesi ve diğer tepkimeler üzerindeki
çalışmalar bir grubun göçme kabiliyetini H >fenil > 30alkil > 2
0alkil > 1
0alkil >
metil şeklinde olduğunu göstermiştir. [25]
1.4.11 Siyanhidrin reaksiyonu (HCN katılması) ile yükseltgeme
Hidrojen siyanür (HCN) kaynama noktası 260 olduğundan gaz kabul edileceği
gibi, kaynama noktası düşük bir sıvı olarakta düşünülebilir. Laboratuarlarda çoğu
kez gaz halinde kullanılmakla birlikte, özel cihazlar yardımı ile sıvı halde de
kullanılabilir. HCN çok çalışmada KCN yada NaCN ile güçlü bir asidin tepkime
ortamında etkileştirilmesinden elde edilir. Çok zehirli ve sinsi bir gazdır. Bazı
kişiler ancak öldürücü düzeye geldiği zaman kokusunu fark edebilir. HCN’de tıpkı
su ve alkol gibi karbonil grubuna katılabilir. Oluşan ürün bir siyanhidrindir.
Siyanhidrinler çok kullanılan sentetik ara bileşiklerdir. Örneğin, CN grubu
karboksil grubuna hidroliz edilebilir yada ester grubuna çevrilebilir. Ayrıca
siyanhidrin –OH grubu basit bir alkolden çok daha etkindir. [26]
18
CH3COCH3 + HCN
Aseton
NaCN, NaOH, H2O(CH3)2CCN
Aseton siyanhidrin
Siyanhidrin reaksiyonu
OH
Şekil1.30 Asetondan Siyanhidrin Reaksiyonu ile Aseton Siyanhidrin Eldesi
1.4.12 Alfa Hidrojenleme
Ketonların karbonu kolayca hidrojenlenebilir. Tepkime hem asidik hem de
bazik ortamda gerçekleşebilir. Asidik tepkimede asit katalizör, bazik tepkimede baz
çıkış maddesidir.
Bazda;
CH3 C CH3
O
BrCH2 C CH3
O
Aseton Bromaseton
+ Br2 + OH-
+ Br- + H2O
Şekil1.31 Asetondan Bazda Alfa Hidrojenlendirme
Asitte;
CH3 C CH3
O
BrCH2 C CH3
O
Aseton Bromaseton
+ Br2 + HBrH+
Şekil1.32 Asetondan Asitte Alfa Hidrojenlendirme
Bazik ortamda tepkimenin ilk basamağı enolat iyonu oluşumudur. Yalnızca
bir karbonil grubu taşıyan bir ketonun anyonu, hidroksit iyonundan çok daha
kuvvetli bir bazdır. Bu nedenle asit-baz dengesi enolat iyonundan çok, hidroksit
19
iyonu tarafına kaymıştır. Bununla birlikte bazik çözeltide yine de bir miktar enolat
iyonu vardır. Bu az miktarda anyonlar harcandıkça 2. basamağın devam etmesi için
yenileri oluşur. 2. basamakta enolat iyonu hidrojenle hızlıca tepkimeye girer. -
halojenlenmiş keton ve halojenür iyonu meydana gelir.
Baz içinde;
Basamak 1 (yavaş):
CH3 C CH3
O
Aseton
+ OH-
CH3 C CH2
O
CH3 C CH2
O-H2O
enolat anyonunun rezonanas yapıları
Basamak 2 (hızlı):
BrCH2 C CH3 + Br-
O
Bromaseton
CH3 C CH2
O
+ Br Br
Şekil1.33 Asetondan Bazda Alfa Hidrojenlendirmenin Mekanizması
Asidik ortamda alfa hidrojenlenme genel olarak bazik ortamdakinden daha
yüksek verimle yürür. Asitle katalizlenen tepkime enol üzerinden yürür. Enol
oluşumu hız belirleyici basamaktır. Enolün karbon-karbon çift bağında olduğu gibi
daha kararlı karbokatyon oluşacak şekilde gerçekleşir. Bu durumda daha kararlı
olan, pozitif yükün karbonil karbonu üzerinde bulunduğu karbokatyondur. Çünkü
bu ara ürün rezonansla kararlı hale gelir. Bu karbokatyon ara ürünü hemen bir
proton kaybeder. Alfa konumu halojenlenmiş bir keton olur. [27]
20
Asit içinde;
Basamak 1 (hızlı)
CH3 C CH3
O
Aseton
H++ CH3 C CH3
OH
Basamak 2 (yavaş)
CH3 C CH2
OH
H
CH3 C CH2
OH
H++
enol
Basmak 3 (hızlı)
+ Br BrCH3 C CH2
OH
enol
BrCH2 C CH3 + Br-
OH
Basamak 4 (hızlı)
BrCH2 C CH3 + H+
O
Bromaseton
BrCH2 C CH3
OH
Şekil1.34 Asetondan Asitte Alfa Hidrojenlendirmenin Mekanizması
1.5 Karbonil Bileşiklerinin Nükleofillerle Tepkimeleri
Sentetik açıdan, karbonil bileşiklerinin en önemli tepkimelerinden birisi
nükleofilik katılmalardır. Karbonil grubu karbonu kısmi pozitif yük taşıdığından
nükleofilik atağa duyarlıdır. Bir nükleofil karbonil grubuna katıldığında, karbonilin
karbon atomuyla bağ yapmak için kendi elektron çiftini kullanır. Şekil 1.35
Karbon-oksijen ikili bağının bir elektron çifti oksijene kayabileceği için, karbonil
karbonu bir elektron çifti kabul edebilir. [28]
21
O Nu C ONu +
Şekil1.35 Karbonile Nükleofil Katılması
Nükleofilik katılma tepkime meydana geldiğinde karbon atomunun
geometrisinde ve melezleşme durumunda bir değişme olur; karbon düzlem geometri
ve sp2 melezleşmiş durumdan, düzgün dörtyüzlü geometriye yani sp
3 hibritleşmiş
duruma geçer. Burada bir bazın aynı zamanda bir nükleofil, bir nükleofilin de baz
olarak davranabileceği unutulmamalıdır.
hidrojeni olan karbonil bileşiklerinin bazik ortamda, asidik
hidrojenlerinin baz tarafından alınmasıyla oluşan karbanyonun ortamdaki
hidrojenini kaybetmemiş karbonil bileşiğine katılması olayı da karbonil grubuna bir
nükleofilik katılma reaksiyonudur. Bu da bir kondensasyon çeşidi olan aldol
tepkimesidir.
C H
O
H
H
H
OH CH2H
O
CH3H
O
CH2H
O
CH3
O
H
H2O
CH2H
O
CH3
OH
H
CH
O
H
H
HOH
Baz
Nükleofil
Şekil1.36 Asetaldehit’in Bazik Ortamdaki Aldol Ürününün Oluşum
Mekanizması
22
Karbonil grubu için asidik hidrojen, baz ya da diğer etkilere bağlı olarak bir
çok kondensasyon türünden söz edilebilir.
1.5.1 Claisen Ester Kondensasyonu
Claisen ester kondensasyonu, bir esterden oluşan enolat anyonunun, karbon
nükleofili olarak, diğer bir ester molekülüne katılması ve oluşan tetrahedral yapıdan
alkol molekülünün ayrılmasıyla meydana gelen bir reaksiyondur. Bu reaksiyonda
C-C bağı meydana geldiği için sentezler önemlidir. [29] Şekil 1.37 de etilasetat
örneği verilmiştir.
H3C OC2H5
O
NaOC2H5
H3C CH2
O
OC2H5
O
H3C CH
OH
OC2H5
O
+
%8 enol 25oC de
%92 keto 25oC de
Şekil1.37 Etilasetat’ın Bazik Ortamdaki Claisen Kondensasyon Ürünleri
Esterlerin -hidrojenleri aldehit ve ketonların -hidrojenleri kadar gevşek
olmadığından, bunları almak için, sodyum alkoksit, sodyum hidrür, sodyum amit,
gibi anyonu güçlü bazlar kullanılmalıdır. Farklı iki hidrojeni içeren esterle
Claisen kondensasyonu yapılırsa esterlerin alkil gruplarına bağlı olarak ürün
karışımı oluşur. Ancak esterlerden sadece bir tanesinde hidrojeni bulunması
durumunda reaksiyon yararlı sonuçlar verir.
23
1.5.2 Halka Veren Claisen Ester Kondensasyonu (Diecmann
Reaksiyonu)
Uzun zincirli diesterler, Claisen ester kondensasyonu koşullarında molekül
içi etkileşmeyle halkalı bileşikler verirler. Meydana gelen bileşik bu beşli veya altılı
halkalı ise verim daha yüksek olur. [30] Şekil 1.38’de dietiladipat örneği
verilmiştir.
CHCO2C2H5
C
O
OC2H5
H1.C2H5ONa
2.Asit
O
CO2C2H5
Dietiladipat 2-karboetoksisiklopentanon
Şekil1.38 Dietiladipattan 2-karboetoksisiklopentanon Eldesi
Bu çalışmamızda giriş maddesi olarak kullandığımız 1,3-indandion
yukarıdaki bilgiler ışığında aşağıdaki mekanizmalar üzerinden elde edilir. [31] [32]
[33] Şekil 1.39’da gösterildiği gibi . Dietilftalatta hidrojeninin bulunmaması
ürün karışımı değil de tek ürün vermesini sağlar. 1,3-indandion başka giriş
maddelerinden de sentezlenmektedir. [34]
1.6 1,3-indandionun Eldesi
Dietilftalat ve etilasetattan çıkarak çapraz Claisen kondensasyonuyla 1,3-
indandion-2-karboksilikasit tuzunun eldesi
24
OEt
O
OEt
O
1.C2H5OH
2.NaH3C OEt
O
O
O
O
OHNa
+
Dietilftalat Etilasetat 1,3-indandion-2-karboksilikasittuzu
O
O
O
OH
Na
(2) (3) (4a)
(4b)
Şekil 1.39 Dietilflat ve Etilasetattan 1,3-indandion-2-karboksilikasit Tuzunun
Eldesi
Reaksiyon mekanizmasını basamak, basamak inceleyecek olursak:
İlk olarak ortamdaki metalik Na ile etanol reaksiyona girerek etoksit ve
hidrojen gazı meydana getirir.
C2H5OH + Na C2H5O Na + H2
Şekil 1.40 Etanol ve Sodyumdan Sodyumetoksitin Eldesi
Kuvvetli bir baz olan etoksit anyonu etilasetatın hidrojenine saldırarak bu
hidrojeni koparır ve bir karbanyon oluşturur. Şekil 1.41 (a) Oluşan karbanyonun
dietilftalatın karbonil gruplarından birine nükleofilik olarak katılmasıyla birlikte
karbonil grubundaki karbon oksijen çift bağlarından bir tanesi oksijen üzerine açılır.
Şekil 1.41 (b) Oksijen üzerindeki negatif yük tekrar geri kapanırken etoksit grubu
ayrılır. Şekil 1.41 (c) Birinci katılma sonucunda oluşan 1,3-dikarbonil bileşiğinin iki
25
karbonili arasındaki hidrojeni daha asidik olduğundan etoksit fazlası bu
hidrojenlerden birini koparır. Şekil 1.41 (d) Oluşan karbanyonun, molekülün diğer
ester karboniline nükleofilik katılmasıyla, karbonil grubundaki çifte bağların biri
oksijen üzerine açılır. Şekil 1.41 (e) Oksijen üzerindeki negatif yük geri
kapanırken etoksit grubu molekülden ayrılır. Şekil 1.41 (f) Halka kapanması
sonucunda hala 1,3-dikarbonil yapısında bulunan bir hidrojeni vardır ve bu
hidrojen de etoksit tarafından alınarak sarı renkli tuz (5) ortamdan süzülerek izole
edilebilir. Şekil 1.41 (g) Sarı renkli tuzun hidrolizinden 1,3-indandion-2-
kaboksilikasit tuzu oluşur. Şekil 1. 42
OEt
O
OEt
O
H3C OEt
O
C2H5O H2C OEt
O
(a) (b)
(3) (2)
OEt
O
OEtO
OEt
O
CH2
OEt
O
OEt
O
CH2
OC2H5
O
(c)(d)
O
O OEtOEt
O
OEt
O
OEt
O
CH
O
(e) (f)
26
O
O
OEt
O
O
O
OEt
OC2H5ONa
H
(g)
Na
Şekil 1.41 Etilasetat ve Dietilftalattan 1,3-indandion-2-karboksilikasit
Tuzunun Eldesinin Mekanizması
O
O
OEt
OHidroliz
O
O
ONa
O
H2O
Na
(5) (4a)
Şekil 1.42 1,3-indandion-2-karboksilikasitesterinin Hidrolizi
1.6.1 1,3-indandion-2-karboksilikasit Tuzunun Dekarboksilasyonu
1,3-indandion-2-karboksilikasit tuzu 70 0C’de sulu ortamda derişik sülfürik
asitle etkileştirildiğinde karbondioksit kaybederek 1,3-indandiona dönüşür.
27
O
O
ONa
OH2SO4
O
O
1,3-indandion
ısı
H
H70oC
(4a) (1)
Şekil 1.43 1,3-indandion-2-karboksilikasit Tuzundan 1,3-indandion Eldesi
28
2. 1,3-indandion Türevlerinin Bazı Kullanım Alanları ve Literatürdeki
Sentezlenmiş Bazı 1,3-indandion Türevleri
İndan, (6) benzen yapısına 1,2 konumuna beşli bir halka bağlanmasıyla oluşan
yapıdır. Bu tezde beşli halkanın 1,3 keton yapısı olduğu 1,3-indandionla (1) ilgili
çalışmalar yapılmıştır. Bazı diğer indandion türevleri ise 1-indanon (8) , 1,2-
indandion (7) ve 1,2,3-indantrion (9) (ninhidrin) ‘dur.
O
O
indan 1,3-indandion
(6) (1)
OO
O
1,2-indandion 1-indanon
(7) (8)
O
O
O
O
O
OH
OH
H2O
ninhidrin
(9a) (9b)
1,3-indandionun bazı türevleri antikuagulant (kan sıvısını inceltici ve
pıhtılaşmasını önleyici) olarak kullanılmaktadır. 1,3-indandion türevlerinden olan
anisindion (10), klorindion (11), ve fenindion (12) K vitamini antagonistidirler fakat
yan etkilerinin fazlalığı nedeniyle kullanışları sınırlıdır. K vitamini de kan
29
pıhtılaşmasını sağlayan faktörlerden birisi olduğundan bu maddeler K vitaminin bu
etkisini yok ederek antikuagulant olarak kullanılmaktadır. [35]
O
O
H
O
O
H
ClOCH3
(10) (11)
O
O
H
(12)
Yine 1,3-indandion türevi olan klorofasinon (13), difasinon (14) ve pindon
(15) da fare zehri olarak kullanılmaktadır. Fare zehri olarak kullanılmasının esası
bu maddelerin antikuagulant etkisine dayanmaktadır. Farenin kanı pıhtılaşma
özelliğini kaybedip en ufak bir dış kanamada fare kan kaybından ölmektedir. [36]
O
O
O
H
H
O
O
O
H
H
Cl
(13) (14)
30
O
O
O
H3C
H
CH3
CH3
(15)
2-fenil-1,3-indandion türevlerinin bir başka çalışmada da antioksidan
özellikleri incelenmiştir. 1,3-indandion aynı antioksidan özelliği göstermezken, 2
konumunda fenil grubu olan yapıların iyi bir antioksidan olduğu bulunmuştur.
Tomihiro Nishiyama ve arkadaşları şekil 2.1’deki maddeleri incelmişler her birinin
değişik oranda antioksidan olduğunu bulmuşlardır. [37]
O
O
R
R= H
R= o-CH3
R= p-CH3
R= p-OCH3
R= m-OCH3
R= 2,3,4-OCH3
R= 2,4,6-OCH3
R= 3,4,5-OCH3
Şekil 2.1 Bazı 2-fenil-1,3-indandion Türevleri
Peroksil radikaliyle oluşan 2-fenil-1,3-indandion radikalinin , 2 konumundaki
fenil , antioksidan davranış için , elektron delokalizasyonunu ve ara radikalin
kararlılığını artırıcı yönde baskın bir etki gösterir. -dikarbonil radikalinin rezonans
kararlılığı, radikalin üç karbon, -diketon iskeletindeki iki oksijen ve bunlara ilave
olarak 2 konumundaki fenil grubuna yayılmasının sonucudur.
31
O
O
R
O
O
R
O
O
R
O
O
R
ROO
Şekil.2.2 2-fenil-1,3-indandion Radikalinin Rezonans Yapıları
Dimetil triketonun p-nitrozometilanilinle birlikte asetilasetonla baz katalizli
kondenzasyonundan verdiği diketoimini ilk olarak Sachs ve Rohmer sentezlemişler.
Daha sonra diketoiminin asitle hidrolizinden hidratlarını elde etmişler. Bunun
sentezi için alkil, aril ketonlar kullanılmış. [38]
O O
+
N(CH3)2
NO
OH-
O O
N-Ar
O O
HO OH
H+H2O
Şekil 2.3 Dimetil triketondan 2,2-dihidroksi dimetil triketon eldesi
Diğer bir indandion türevi olan ninhidrinin keşfi tesadüfi bir olaydır.
Cambridge Üniversitesi Kimya profesörlerinden Siegfired Ruhemann 1-indanon ile
p-nitrozodimetilanilinin reaksiyonu ve sonraki iminin hidroliziyle dikarbonil bileşiği
yapmaya çalışmıştır. (Şekil 2.3) İstenilen 1,2-indandion oluşmamış fakat yerine bir
triketon olan 1,2,3-indantrion (ninhidrin) ürün olarak oluşmuştur. [39] 2
32
konumundaki karbonilin etkinliği nedeniyle ninhidrin (9a) su varlığında hidrat (9b)
olarak da bulunur.
O NO
NMe2
KOH, EtOH OoC
O
N
N
R
R
+
NMe2R=
sey H2SO4
O
O
O
60-70 oC
O
O
H2O +OH
OH
(9b) (9a)
Şekil 2.4 1-indanondan Ninhidrin Eldesi
Belki Ruhemann’ın bu trikarbonil bileşiğinin amonyak ve aminlerle
reaksiyonuna müsaade etmesi de bir rastlantıdır. [40] Oluşan renkli bileşik
Ruhemann’ın merakını arttırdı ve hızlıca 9a’nın aminoasit, peptit ve proteinlerin
biyoorganik ve biyoanalitik kimyasında kantitatif ve kalitatif tespitinde yeterliliğini
kanıtlamıştır. Takip eden çalışmalar süresince, [41-44] Ruhemann bulgularını
ninhidrin kimyası olarak ifade etmiştir ve tam olarak karakterize edilen ve çalışılan ,
ve Ruhemann moru olarak ta bilinen koyu mavi renkli bileşik (16) oluşmuştur.
(şekil 2.4) Bir başka deyişle ninhidrinin en önemli kullanım alanlarından birisi de
aminoasitler için bir belirteç olarak kullanılmasıdır.
33
O
N
O
O
O
OH
OH
O
O NH4
CO2H
NH2
R
Ruhemann moru
(9b) (16)
Şekil 2.5 Ninhidrinle Aminoasitlerin Verdiği Reaksiyon
Beş üyeli halkanın, ortasındaki 2 pozisyonunun yükseltgenmesinde
düzenlenme olur. Sonra tek fonksiyonel grubunun trikarbonil grubuna dönüşümü
gözlenir. Bu sentezle ilgili dönüşümü ilk olarak Becker ve G.A. Russell
sağladılar. Dietil ftalatın dimetil sülfoksitle sodyum metoksit içindeki
kondenzasyonundan 2-metilsülfinil-1,3-indandion elde etmişler. Düzenlenmelere
uğrayarak - yerine geçen değişik sülfit ürünleri de oluşmuş. Örneğin, derişik
hidroklorik asitle (HCl) muamelesiyle 2-klor-2-metiltiyo-1,3-indandionu, seyreltik
hidroklorik asitle (HCl) de 2-hidroksi-2-metiltiyo-1,3-indandionu elde etmişler. 2-
klor-2-metiltiyo-1,3-indandionun 1000’de hidroliziyle de ninhidrini elde etmişlerdir.
[45-46]
34
CO2Et
CO2Et
+ CH3SOCH3
CH3ONa
O
O
SO
H
CH3
Derişik HCl
HCl, H2O
O
O
S
OH
CH3
O
O
S
H
CH3H2O
O
O
OH
OH100
0C
(2)
(9b)
(17) (18)
(19)
(19)
Şekil 2.6 Dietil ftalattan dimetil sülfoksitle 2-hidroksi-2-metiltiyo-1,3-
indandion ve ninhidrin eldesi
Teeter ve Shriner, dietilftalata etilasetat ve sodyum ilavesiyle Claisen
kondenzasyonundan %70 verimle 1,3-indandionu elde edilmişler. Sonra da bu 1,3-
indandionu, dioksanlı ortamda selenyum dioksitle yükseltgeyip %25 verimle
ninhidrini elde edilmişlerdir. [47]
35
Claisen Ester Kondenzasyonu
O-Na
+
O
CO2R
CO2R
CO2R
AcOEt , Na
1000C
O
O
H3O+
(1)
Şekil 2.7 Dietilftalatta etilasetat ve sodyum katılarak Claisen reaksiyonu ile
1,3-indandion eldesi
O
O
SeO2
Dioksan , H2O
O
O
O
(1) (9a)
Şekil 2.8 1,3-indandiondan selenyum dioksitle ninhidrin eldesi
Regitz ve Aldoph, etanol içindeki tersiyer bütil hipokloritle 2-diazo-1,3-
indandiondanu muamele ederek 2,2-dietoksi-1,3-indandionu oluşturmuşlar. 2,2-
dietoksi-1,3-indandionu da mineral asitlerle ısıtarak ninhidrini oluşturmuşlardır. 2-
diazo-1,3- indandiondanu formik asit içindeki tersiyer bütil hipokloritle yürüterek
de 2-klor-2-formiloksi-1,3-indandionu oluşturmuşlar. 2-klor-2-formiloksi-1,3-
indandionu da yine mineral asitlerle kaynatarak ninjidrini elde etmişlerdir. [48]
36
O
O
N2
t-BuOCl
EtOH
O
O
OEt
OEt
O
O
OH
OH
H2SO4
H2O
EtOH, reflux
O
O
Cl
OCH
O
t-BuOCl, HCO2H
-HCl
-CO
O
O
O
H2SO4
H2O
EtOH, reflux
(9b)
(9a)
(20) (21)
(22)
Şekil 2.9 Etanol içindeki tersiyer bütil hipokloritle ve formik asit içindeki
tersiyer bütil hipokloritle 2-diazo-1,3- indandiondanun muamalesinden ninhidrin
eldesi
Aynı denemeyi 1,3-diokso-2-diazo-1,2-dihidrofenilenden 1,2,3-trioksi-1,2-
dihidrofenileni yükseltgemede de yararlanılmıştır. [49]
N2
O
O
O
O
OH
OH
t-BuOCl, HCO2H
H2SO4, H2O
EtOH, reflux
(23) (24)
Şekil 2.10 Formik asit içindeki tersiyer bütil hipokloritle 1,3-diokso-2-diazo-
1,2-dihidrofenilenden 1,2,3-trioksi-1,2- dihidrofenilenin eldesi
37
Wanag ve Lode, 1,3-indandionu nitrolayarak 2-nitro-1,3-indandionu elde
etmişler. 2-nitro-1,3-indandionun da bromlanıp, nitrobenzenle ısıtılması sonucunda
eşit miktarda ninhidrin ve 2,2-dibrom-1,3-indandionu elde etmişler. Aynı
yükseltgemeyi seryum sülfatla da yapmışlar. Ama ninhidrini elde edememişlerdir.
[50]
O
O
NO2
Br2
H2O
O
O
Br
NO2
nitrobenzen
refluks
O
O
O
O
O
Br
Br
+
O
O
OH
OH
H2O
(9a) (9b)
(25) (26)
(27)
Şekil 2.11 2-nitro-1,3-indandionun bromlanıp nitrobenzenle ısıtılmasından
ninhidrin eldesi
Ninhidrini, ticari hazırlama çalışmalarının gelişmesi sonucunda Wood
kantitatif olarak 2-oksim-1,3-indandion elde etmiştir. 2-oksim-1,3-indandion, 1,3
indandionla sulu sülfürik asit içindeki sodyum nitritle karıştırılarak elde edilmiştir.
[51] Wanag ve Lode de Wood’un elde ettiği bu beta oksimi hidrolizlemeye
çalışmışlardır. Ama başarısız olmuşlardır. 2-oksim-1,3-indandionu formaldehitin
sulu çözeltisi ve asitle muamele ederek %90 verimle ninhidrini elde etmişlerdir.
[50]
O
O
NaNO2 , H2SO4
H2O
O
O
NOHHCHO , H3O
+
O
O
O
(1) (9b)(28)
38
Şekil 2.12 1,3-indandiondan beta oksim eldesi onunda formaldehit ve
asitlendirilmesinden ninhidrin eldesi
Lean ve Whelan da 4,5-metoksi-2-nitröz-1-indanondanu formaldehit ve
hidroklorik asitle muamele ederek 4,5-metoksi-1,2-indandionu elde etmişlerdir.
[52]
O O
O
MeO
MeO
MeO
MeO
NOH
H2CO
HCl
(29) (30)
Şekil 2.13 4,5-metoksi-2-oksim-1-indanondan 4,5-metoksi-1,2-
indandioneldesi
Ingold ve Shoppee de dioksimden çıkıp formaldehit ve hidroklorik asit
kullanarak triketon olan tetrametilsiklopentantrionu elde etmişlerdir. [53]
NOH
NOH
O
O
OHCHO , HCl
O
Şekil 2.14 Dioksimden tetrametilsiklopentantrion eldesi
Bestman ve Kloeters, ftalik anhidriti ile hekza fenil karbodifosforanı benzen
içindeki reaksiyona sokarak %60 verimle 2-trifenilfosfinil-1,3- indandionu
oluşturmuşlar. 2-trifenil fosfinil-1,3-indandionun metilen klorid içindeki ozon ile
yükseltgenmesi sonucunda %80 verimle ninhidrini oluşturmuşlar. [54]
39
O
O
O
O
O
P+(Ph)3
O
O
O(Ph)3P=C=P(Ph)3
Benzen
- [O]
(31) (32) (9b)
Şekil 2.15 Ftalik anhidritinden ninhidrin eldesi
Wasserman ve Pickett, florür ilerletip foto-yükseltgenleri enollarına götüren
yükseltgenme prosedürlerinde çalışmışlar. Bu prosedür ilk olarak tekli oksijen ve
1,3-indandionun enol reaksiyonu arasında olmuş. Bunu trikarbonil bileşiğinin
dehidratasyonu izleyemiş. Bu reaksiyondan boş tetra-bütil amonyum florid
oluşmamış. Bu kataliz, florid iyonlarının artan etkisiyle alkilasyon ve kondenzasyon
reaksiyonlarını içinden nükleofilik enolla bağlamış. Enol anyonunun elektron
yoğunluğu, florürün hidroksildeki hidrojen ile hidrojen bağı yapmasından
artmaktadır. Hidro peroksit formu da sonra hidrolizle ninhidrini oluşturmuştur.
[55]
40
O
O
O2 , Bu4N+F
-
CHCl3 , 00C
O
O
F -
O
O
H
O
O
OOH
H
-H2O
O
O
O
(1)
(9b)
(34) (35)
Şekil 2.16 1,3-indandiondan ninhidrin eldesi
Schipper, dimetil sülfoksitle hidrobromik asidin reaksiyonundan oluşan
bromu, 1,3-indandionla reaksiyona sokup 2-brom-1,3-indandionu oluşturmuş. Daha
sonra dimetil sülfoksiti damıtıp, 2-brom-1,3-indandionu da asitlendirdikten sonra
ninhidrini elde etmiş. [56]
41
CH3 S CH3 + 2HBr CH3SCH3 + H2O + Br2
O
O
+ Br2
O
O
Br
H
+ HBr
O
CH3 S CH3
O
O
O
O-S(CH3)2Br
H
O
O
OHCl
(36)
(9b)
(1)
(37)
Şekil 2.17 1,3-indandiondan dimetil sülfoksit ve hidrobromik asitten ninhidrin
eldesi
Claude F. Bernasconi ve Peter Paschalis tarafından 1,3-indandionun farklı
Me2SO-su karışımlarındaki iyonizasyonu çalışılmıştır. 1,3-indandionun çalışılan
karışımlarda enol formunun az olduğu sonucuna varılmıştır. [57]
O
O
O
OH
OH
O
(1a)(1)(1b)
Şekil 2.18 1,3-indandionun Enol-Keto Yapıları
42
Bir diğer çalışmada ninhidrin serbest siyanür iyonlarının belirlenmesinde
kullanılmıştır. G. Drochioiu çalışmalarında ninhidrin ve siyanür iyonları arasında
sodyum karbonat varlığında kolay oluşabilen spesifik bir renk reaksiyonu olduğunu
keşfetmiştir. Siyanürün ninhidrinle reaksiyonu fenolftaleynin alkali çözeltilerdeki
reaksiyonuyla benzerdir. [58]
O
O
OH
OH KCN
KOCN
O
O
CN
OH
K
Şekil 2.19 Ninhidrinle KCN’nin Reaksiyonu
Yükseltgenmelerde genellikle tek ürün çıkar ve çoğu yan ürün önemsenmez.
Siklohekzatriondan glutarik asit dönüşümü istisna bir durumdur. [59]
OHO
OO
O
IO4-
IO4-
COOH COOH+CO2
Şekil 2.20 1,3-siklohekzadiondan Glutarik Asit Eldesi
1,3-indandionun 1887’deki sentezinden bu yana bazik, asidik durumlarda
çeşitli self kondensasyon ürünleri izole edilmiştir. Self kondensasyon ürünlerden
43
(38 ve 39) daha önce karakterize edilmiştir. [60] Kochurani Jakob ve arkadaşları
1,3-indandionun piridinde reflüks edilmesiyle izo-bindon (38a),bis-bindon (40) ve
(41) ürünlerinin oluştuğunu NMR spektrumları ve bazı türevlendirme
reaksiyonlarıyla belirlemişlerdir. [61]
O
O
O
(38)
O
O
O
(39)
O
O
O
(38a) (40)
O
O
O
O
O
O
O
O
O
(41)
44
3. MATERYAL VE YÖNTEM
3.1 Deneylerde Kullanılan Kimyasal Maddeler
Çalışmamızda kullandığımız etilasetat (Riedel), dietilftalat (Fluka), Cu
(II) asetat (Merck), dimetil sülfoksit (Fluka), sodyum bor hidrür (Fluka), Ce(SO4)2
(Fluka), K2Cr2O7 (Fluka) ticari ürünleri analitik saflıkta olup, saflıkları yeterli
bulunduğundan sentez reaksiyonlarında saflaştırılmaksızın kullanılmıştır. 1,3-
indandion ilgili literatüre göre sentezlenmiştir. [31], [33]
TLC tabakası : Silica gel 60 F254 (Merck)
Kolonda kullanılan silikajel: Silica gel 60 (0,063-0,200 nm) (Merck)
3.2 Kullanılan Aletler
Elektronik Terazi: SHIMADSU LIBROR AEG-220, tartım kapasitesi
220 g , hassasiyet 0,1 mg, standart sapma 0,1 mg
Magnetik Karıştırıcı: IKAMAG RH 2000 devir/dakika hızlı
Evaporatör: BUCHI Rotavapor R-200
IR Spektrofotometresi: PERKIN ELMER, Spektrum BX, FT-IR
System
Erime Noktası Tayin Cihazı: Electrothermal IA-9200
3.3 1,3-İndandion Eldesi
3.3.1 Sodyum Kumu Hazırlanması
500 ml’lik bir balona 200 ml ksilen veya toluen alınıp içerisine 20 g
yeni temizlenmiş Na metali ilave edilir. Geri soğutucu altında kaynama noktasına
kadar ısıtılır. Balonun ağzı bir tıpayla kapatılıp soğuyuncaya kadar çalkalanır. (Eğer
çalkalama işlemi soğuyuncaya kadar yapılmazsa küçük sodyum parçacıkları tekrar
birleşebilir.) Sodyum metali kum görünümündeki parçacıklara ayrılır. (Na metali
nem ve suya duyarlı olduğundan dikkatli çalışılmalıdır.)
45
3.3.2 1,3-indandion-2-karboksilik asit esterinin oluşturulması
OC2H5
O
OC2H5
O
H3C OC2H5
O C2H5OH
Na
O
O
OC2H5
O
+Na
Elde edilen sodyum kumu dekante edilerek ksilenden ayrılır. 500
ml’lik bu balona 100 ml dietilftalat ilave edilip, geri soğutucu altında süre ısıtılır.
Sonra içerisine 2 ml etil alkol içeren 100 ml etilasetat ilave edilir. Karışım geri
soğutucu altında 6 saat kaynatılır. Balonun dibinde sarı çökelek oluşur. Balon
soğutulduktan sonra üzerine 40 ml eter ilave edilip trompta süzülerek kurutulur.
3.3.3 1,3-indandion Eldesi
O
O
H
ONa
O O
O
H
H
H2SO4
Kurutulan sodyum tuzu bol suda (300 ml) kaynatılarak çözülür.
Yaklaşık 70 oC civarına kadar soğutulup, üzerine 20ml kadar (15 ml H2SO4, 5 ml
H2O) derişik sülfürik asit yavaş yavaş ilave edilir. Şiddetli gaz (CO2) çıkışı ile
çöken 1,3-indandion süzülerek ayrılır. Elde edilen 1,3-indandion benzen ve 1,4-
dioksandan kristallendirilir. E.N 130-131 oC .
46
Şekil 3.1 1,3-indandionun İnfrared Spektrumu
3.3.4. 1,3 indandiondan - oxim Eldesi
O
O
H
H
O
O
HOH- /NaNO2
00C /H
+NO
(1) (42)
400 ml’lik bir beher içerisine 5 gr 1,3- indandion alınır. 50 ml seyreltik
NaOH’ta çözülür. İçerisine 2,5 gr NaNO2 ilave edilip 0 0C’ye soğutulur.Çözelti
tümü asidik oluncaya kadar HCl eklenir. Buz banyosundan çıkarılıp yarım saat
karıştırılır. Oluşan çökelek süzülür. Asetik asitten kristallendirilir.
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
0,0
10
20
30
40
50
60
70
78,3
cm-1
%T
1744,55
1705,49
1585,93
1356,87
1256,78
1159,31
1124,02
920,88
775,16
728,45
597,17
532,77
512,25
O
O
47
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0 30,0
35
40
45
50
55
60
65
70
75 77,4
cm-1
%T
3479,66
2852,05
1704,46 1689,43
1607,86
1585,05
1565,81
1462,02
1352,74 1330,05
1270,54
1246,91
1219,79
1158,22
1086,13
1013,67 985,98
957,05
885,13
800,37
757,14
739,62
689,07 635,83
596,12
529,14
422,63
Şekil 3.2 Oksimin İnfrared Spektrumu
3.3.5 1,3-indandionun Nitrik Asitle Reaksiyonu
O
O
H
H
O
O
Der.HNO3
80-90 0C
OHOH
(1) (43)
0,73 gr indandion 5 ml derişik HNO3’te 80-90 0C’de yağ banyosunda azot
oksitlerin çıkışı bitinceye kadar ısıtıldı. 10 ml su katıldı. Bir gece bekletildi. Ertesi
gün süzüldü. Oluşan çökelekler sudan kristallendirildi. Sarı renkli çökelek oluştu.
E.N. 198-200 oC
O
O
H
NO
48
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
cm-1
%T
1,3-indandion
Ftalik asit
1,3-indandionun nitrik asitle reaksiyonununIR'si
2651,05
2524,84
2359,97
1686,40
1585,69
1496,89
1403,77
1281,67
1153,77
1071,49
906,01
796,52
740,11
673,94
556,37
423,66
3063,43
1744,84
1705,21
1585,66 1355,66
1256,54
1090,49
920,81
775,00
597,43
532,66
2649,40
2523,89
2356,51
1694,12 1681,97
1557,61
1495,69
1403,741281,05
1071,38 906,29
796,58
739,30673,82
556,04
423,25
Şekil 3.3 1,3-indandionun Nitrik Asitle Reaksiyonundan Elde Edilen Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve Ftalik asitle
Karşılaştırılması
O
O
H
H
O
O
OHOH
49
3.3.6 1,3-indandionun Seyreltik Nitrik Asitle Reaksiyonu
O
O
OH
O
OH
O
Sey. HNO3
80-900C
(1) (43)
0,73 gr 1,3-indandion 10ml seyreltik HNO3 ve 30 ml suda 80-90 0C yağ
banyosunda azot oksitlerin çıkışı bitinceye kadar ısıtıldı. 20 ml su katıldı. Çökelek
görülmedi.
3.3.7 Oksimin Nitrik Asitle Reaksiyonu
O
O
Der.HNO3
80-90 0C
OHOH
(43)
O
O
H
NO
(42)
0.79 gr betaoksim ve 5 ml derişik HNO3’te 80-90 0C’de yağ banyosunda azot
oksitlerin çıkışı bitinceye kadar ısıtıldı. 10 ml su katıldı. Bir gece bekletildi. Ertesi
gün süzüldü. Oluşan çökelekler suda kristallendirildi Kahverengi çökelekler
oluştu. E.N. 185-189 oC
50
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
cm-1
%T
Beta oksim
Beta oksimin nitrik asitle reaksiyonunun IR'si
Ftalik asit
1704,46
1689,43
1565,81
1462,02
1246,91
1086,13
739,62
596,12
422,63
2359,97
1686,40
1403,77
1281,67
1071,49 906,01
796,52
740,11
673,94
556,37
423,66
2361,50
1689,76
1495,93
1384,57
1282,07
1071,08 905,93 739,56
673,65
555,96
422,79
Şekil 3.4 Oksimin Nitrik Asitle Reaksiyonundan Elde Edilen Ürünün IR Spektrumunun, Oksim ve Ftalik asitle Karşılaştırılması
O
O
OHOH
O
O
H
NO
51
3.3.8 1,3-indandionun Na2CO3’lı ortamda KMnO4 ile Reaksiyonu
O
O
H
H
O
O
OHOH
KMnO4/Na2CO3
H2SO4
(1) (43)
0,15 gr Na2CO3 5ml suda çözüldü. Bu çözeltiye 1,46 gr 1,3-indandion yavaş
yavaş ilave edilir. Başka bir beherde 2,1 gr KMnO4 45 ml suda 5-10 dk karıştırılır.
Bu karışan çözelti indandionlu Na2CO3 çözeltisine ilave edilir. 2 gece karıştırılır.
Karışan bu çözeltiler süzülür. Biraz seyreltik H2SO4 ile asitlendirilir. Eterle
ekstrakte edilir. Eterli fazı ayrılır. Sulu faz eterle 2 defa daha ekstrakte edilir. Eterli
fazlar birleştirilir. Susuz MgSO4’la kurutulur. Eter uçurulur. Suda kristallendirilir.
Turuncu renkli çökelek oluştu. E.N. 190-192 oC
52
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
3,1
10
20
30
40
50
60
70
80
90
97,6
cm-1
%T
1,3-indandion
Ftalik asit
1,3-indandion
1,3-indandionun potasyum permanganatla reaksiyonunun IR'si
2651,05
2359,97
1686,40 1585,69
1496,89
1403,77 1281,67
1071,49
906,01
796,52
740,11
673,94
556,37
423,66
1986,20
1876,09
1744,84
1705,21
1585,66
1355,66
1256,54
1223,92
1090,49
1007,21
985,40
920,81
775,00
597,43
532,66
2650,47
2524,25
1686,17
1585,45
1497,04
1403,55
1281,62
1071,36
905,48
796,12
739,73 673,69
555,71
420,74
Şekil 3.5 1,3-indandionun KMnO4 ve Na2CO3’le Reaksiyonundan Elde Edilen Ürünün IR Spektrumunun, 1,3-indandion ve
Ftalik asitle Karşılaştırılması
O
O
OHOH
O
O
H
H
53
3.3.9 Oksimin Na2CO3’lı ortamda KMnO4 ile Reaksiyonu
O
O
Na2CO3/KMnO4
H2SO4OH
OH
O
O
H
NO
(42) (43)
0,03 gr Na2CO3 5ml suda çözülür. Bu çözeltiye 0,35 gr beta oksim yavaş
yavaş ilave edilir. Başka bir beherde 0,42 gr KMnO4 15 ml suda 5-10 dk karıştırılır.
Bu karışan çözeltiye beta oksimle Na2CO3 çözeltisi ilave edilir. 2 gece karıştırılır.
Çöken MnO2 santrifüjlenerek ayrıldı. Süzüntü su banyosunda derişikleştirilip,
soğutulur. 2 ml eter ve seyreltik H2SO4 ile asitlendirilir. Eter fazı ayrılır. Sulu faz
eterle ekstrakte edilir. Eterli fazlar birleştirilir. Susuz MgSO4’la kurutulur. Eter
uçurulur. Suda kristallendirilir. E.N. 189-192 oC
54
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
cm-1
%T
Beta oksim
Ftalik asit
Ürün
1704,46
1689,43
1565,81
1462,02
1246,91
1086,13
739,62
596,12
422,63
2359,97
1686,40
1403,77
1281,671071,49 906,01
796,52
740,11
673,94
556,37
423,661689,52 1403,06
1280,92
1070,82 796,84
739,33
673,66
556,48
423,03
Şekil 3.6 Oksimin KMnO4 ve Na2CO3’le Reaksiyonundan Elde Edilen Ürünün IR Spektrumunun, Oksim ve Ftalik asitle
Karşılaştırılması
O
O
OHOH
O
O
H
NO
55
3.3.10 1,3-indandionun Soğukta H2SO4/K2Cr2O7’la Reaksiyonu
O
O
O
O
O
OH
O
OH
O
K2Cr2O7
H2SO4
K2Cr2O7
H2SO4
(43)
(1) (9b)
100 ml’lik bir balona 7 ml sülfürik asit, 10 ml su ve 1,46 gr 1,3-indandion buz
banyosunda karıştırılır. Sonra karışıma 0,4 gr K2Cr2O7 katılır. Karışımın sıcaklığı 1
saat 20 0C’nin tutulur. Sonra oda sıcaklığında 1 gün karıştırılır. Karışıma 10 ml su
eklenir. Karışım süzülür. Çözücüler evapore edilir. Süzüntü suda kristallendirilir.
Kahverengi çökelek oluştu.
56
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
cm-1
%T
1,3-indandion
Ftalik asit
1,3-indandion
1,3-indandionun buz banyosunda sülfirik asit ve kromatla reaksiyonunun IR'si
1686,40
1585,69
1496,89
1403,77
1281,67
1071,49 906,01
796,52
740,11
673,94
556,37
423,66
1986,20
1876,09
1744,84
1705,21
1585,66
1355,66
1090,49
1007,21
985,40
920,81
775,00 597,43
532,66
2360,55
2341,89
1715,35
1685,98
1565,79
1458,01
1351,86
1247,57
1219,23
1114,21
1061,96
985,78
738,54
668,62
561,24
528,63
442,38
Şekil 3.7 1,3-indandionun Soğukta H2SO4/K2Cr2O7’la Reaksiyonundan Oluşan Ürünün IR Spektrumunun Ftalik Asit ve 1,3-indandionla
Karşılaştırılması
O
O
H
H
O
O
OHOH
57
3.3.11 1,3-indandionun Soğukta CH3COOH/K2Cr2O7’la Reaksiyonu
O
O
O
O
O
OH
O
OH
O
K2Cr2O7
CH3COOH
K2Cr2O7
CH3COOH
(1) (9b)
(43)
100 ml’lik iki ağızlı balona bir tepesine damlatma hunisi takılı geri soğutucu ve
bir de termometre takılır. Balona 0,876 gr 1,3-indandion ve 5 ml buzlu asetik asit
konur. Damlatma hunisine 5,68 gr K2Cr2O7, 2 ml su ve 5 ml asetik asitteki çözeltisi
konulur. Bu sırada sıcaklık 90-100 C de tutulur. Karışıma 20 ml su dökülür. Karışım
1,6 gr NaOH’un 60 ml suda çözülen çözeltisi ile nötralleştirilir. Karışım süzülür.
Kahverengi çökelek oluştu.
58
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
14,7
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
74,5
cm-1
%T
Ürün
Ninhidrin
3297,41
1748,35 1717,45
1592,14 1387,30
1292,43
1186,42
1153,15
1012,93
942,14
886,31
741,18
426,48
3244,16
1747,93
1703,77
1591,00
1393,79
1293,03
1152,68
1011,50
943,11
884,65
741,23
427,13
Şekil 3.8 1,3-indandionun Soğukta CH3COOH/K2Cr2O7’la Reaksiyonundan Oluşan Ürünün IR Spektrumunun Ninhidrin ve 1,3-
indandionla Karşılaştırılması
O
O
O
59
3.3.12 1,3-indandionun Ce(SO4)2 ‘la Reaksiyonu
O
O
O
O
O
OH
O
OH
O
Ce(SO4)2
Dioksan/H2O
Ce(SO4)2
Dioksan/H2O
(1) (9b)
(43)
100 ml’lik balonda 3,32 gr Ce(SO4)2, 12 ml dioksan ve 1ml suda çözülür.
Sıcaklık 60-70 0
C‘ye gelinceye kadar yarım saat karıştırılır. Isıtmaya ara verilerek
1,46 gr 1,3-indandion katılır. Karışım 8 saat refluks edilir. Karışım soğumaya
bırakılır. Dioksan evapore edilir. Karışım süzülür. Suda kristallendirildirilir. Sarı
renkli çökelek oluştu.
60
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
24,8
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
97,6
cm-1
%T
1,3-indandion
Ürün
1876,09
1744,84
1705,21
1585,66
1355,66
1256,54
1090,49
985,40
920,81
775,00
597,43
532,66
512,46
2360,66
1875,00
1745,28 1705,01
1585,75 1350,26
1256,25
1089,57
978,84
920,52
774,08
595,92
531,79
511,92
Şekil 3.9 1,3-indandionun Ce(SO4)2 ‘la Reaksiyonundan Oluşan Ürünün IR Spektrumunun1,3-indandionla Karşılaştırılması
O
O
H
H
61
3.3.13 Oksimin HCl ve Formaldehitle Oda Sıcaklığında Reaksiyonu
O
O
H
NO
(42)
O
O
OH2CO / HCl
(9b)
Sulu formaldehitin (%36’lik) 5 ml ve derişik HCl’in (%37lik) 10 ml’lik
çözeltilerine oda sıcaklığında 0,36 gr beta oksim (1,5.10-2
mol) ilave edildi. Oda
sıcaklığında bir gün karıştırıldı. Çözelti süzüldü. Suda kristallendirildi. Yeşil renkli
çökelek oluştu. E.N. 230-232 oC
62
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
14,7
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
74,5
cm-1
%T
Ürün
Ninhidrin
3297,41
1748,35 1717,45
1592,14 1387,30
1292,43
1186,42
1153,15
1012,93
942,14
886,31
741,18
426,48
3244,16
1747,93
1703,77
1591,00
1393,79
1293,03
1152,68
1011,50
943,11
884,65
741,23
427,13
Şekil 3.10 Oksimin HCl ve Formaldehitle Oda Sıcaklığında Reaksiyonundan oluşan Ürünün IR Spektrumunun Ninhidrinle
Karşılaştırılması
O
O
O
63
3.3.14 1,3-indandiondanun Dimetil Sülfoksit ve HBr’le Reaksiyonu
O
O
O
O
OHBr
(1) (9b)
DMSO
5 ml HBr’den, 14 ml dimetil sülfoksitten ve 1,46 gr (1.10-2
) 1,3-indandiondan
alınıp 70-90 0C’arasında sıcaklıkta reflux edilir. Dimetil sülfoksitin fazlası
uzaklaştırıldıktan sonra karışım 5 ml 0,3 N’lik hidroklorik asitle 100 0
C’de 2 saat
refluks edilir. Karışım süzüldü. Suda kristallendirildi. Sarı renkli çökelek oluştu.
E.N. 225-227 oC
64
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
14,7
20
25
30
35
40
45
50
55
60
61,9
cm-1
%T
Ürün
Ninhidrin 1758,90
1721,22
1593,25
1411,93
1291,76
1179,79
1082,86
1015,37
941,60
886,07
733,74
425,44
3297,411748,35
1717,45
1592,14
1387,30
1292,43
1186,42
1153,15
1062,84
1012,93
942,14
886,31
795,61
741,18
426,48
Şekil 3.11 1,3-indandiondanun Dimetil Sülfoksit ve HBr’le Reaksiyonunun IR Spektrumunun Ninhidrinle Karşılaştırılması
O
O
O
65
1,3-indandiondanun dimetil sülfoksit ve HBr’le reaksiyonu, HBr yerine HCl
kullanılarak da yapıldı.
HCl’den 5 ml, 14 ml dimetil sülfoksit ve 0,73 gr 1,3-indandion 70-90 0C’de
damıtıldı. Dimetil sülfoksitin fazlası uzaklaştırıldıktan sonra karışım 5 ml 0,3 N’lik
hidroklorik asitle 100 0
C’de 2 saat refluks edildi. Karışım süzüldü. Suda
kristallendirildi.
Ama ninhidrin elde edilmedi.
(1) (9b)
O
O
O
O
OHCl
Dimetil sülfoksit
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
4,4
10
15
20
25
30
35
40
45
50
56,4
cm-1
%T
3422,64
2362,41 1782,85
1711,49
1590,44
1465,92
1349,16
1252,00
1131,03
1072,27
1005,72
946,50
900,55
862,29
761,30
704,07
642,77
558,78
521,58
442,10
Şekil 3.12 1,3-indandionun Dimetil Sülfoksit ve HCl’le Reaksiyonunun IR Spektrumu
66
3.3.15 1,3-indandionun Zn ve HgCl2’le HCl’li Ortamda Reaksiyonu
O
O
H
H
O
O
Zn/HgCl2 OHOH
(1) (43)
HCl
100 ml’lik bir balonda 8 gr Zn, 0.3 gr HgCl2 ile karıştırılır. Karışım 0,5 ml
%35 lik HCl ve 4 ml su ile seyreltilir. Karışım 5-6 dk. çalkalanır. Sulu çözeltiye
yeniden 0,5 ml derişik HCl’den ve 3 ml su katılır. Geri soğutucu altında 3 saat
refluks edilir. Refluks süresi içinde 2 ml daha derişik HCl damlatılır. Karışım
süzülür. Sulu faz alınarak 2 defa eterle ekstrakte edilir. Eterli fazlar birleştirilir. 2
ml NaOH ile yıkanır. MgSO4 ile kurutulur. Karışım süzülür. Yeşil renkli çökelek
oluştu. E.N. 185-189 oC
67
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
cm-1
%T
3468,27
2362,03
1708,93
1601,18
1465,77
1399,79
1368,16
1289,53
1135,86
1070,78
1039,34
1014,63
858,14
798,06
762,34
670,34
585,893063,43
1986,20
1876,09
1744,84
1705,21
1585,66
1469,76
1355,66
1256,54
1223,92
1183,41
1159,34
1090,49
1007,21
985,40
920,81
775,00
741,84
728,33
636,45
597,43
532,66
512,46
3011,50
2651,05
2524,84
2359,97
1686,40
1585,69
1496,89
1454,91
1403,77
1281,67
1153,77
1140,36
1071,49
1005,33
974,62
906,01
829,86
796,52
740,11
693,91
673,94
639,78
582,29
556,37
423,66
Şekil 3.13 1,3-indandiondanun Zn ve HgCl2’le HCl’li Ortamda Reaksiyonun IR Spektrumu
O
O
OHOH
O
O
H
H
68
3.3.16 1,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle
Reaksiyonu
O
O
OH
OH
NaBH4
metanol
(1) (44)
0,73 gr 1,3-indandion 40 ml metanolde çözüldü. 0,42 gr sodyum bor hidrür
ilave edildi. Bir gece oda sıcaklığında karıştırıldı. Metanol evapore edildi. 70 ml
benzende çözüldü. %10’luk NaOH’de 2 saat karıştırıldı. Ekstrakte edildi. 10’ar ml
suyla iki defa yıkandı. Benzen uçuruldu. Sulu faz süzüldü ve buharlaştırıldı.
Çökelek etanolde kristallendirildi. Kahverengi çökelek oluştu.
69
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
3,2
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100,0
cm-1
%T
Ürün
1,3-indandion
1744,84
1705,21
1585,66 1355,66
1256,54
920,81
775,00
597,43
532,66
3308,21
2968,12
2875,62
2361,012040,38
1704,67
1616,49
1472,49
1428,50
1324,61
1292,19
1215,88
1167,33
1070,65
1037,33
945,77
766,54743,57667,54605,81
513,07480,76
Şekil 3.14 1,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle Reaksiyonun IR Spektrumunun1,3-indandionla Karşılaştırılması
OH
OH
O
O
H
H
70
3.3.17 1,3 indandionun İzopropanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle
Reaksiyonu
O
O
OH
OH
NaOH/ NaBH4
İzopropanol
(1) (44)
100 ml’lik bir balona 10 ml izopropanol, 0,05 gr NaOH ve 0,1 gr NaBH4
katıldı. 100 ml’lik başka bir beherde 1,7 gr 1,3-indandion 10 ml izopropanolde
çözüldü. Beherde çözülen 1,3-indandion çözeltisi balona kontrollü olarak ilave
edildi. Çözelti yağ banyosunda balonda 100 0C’de bir gece refluks edildi. Refluks
edilen çözelti süzüldü. Koyu kahverengi çökelek oluştu.
71
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
21,2
30
40
50
60
70
80
90
97,6
cm-1
%T
Indandion
2360,35
1715,60
1636,94
1615,88
1542,03
1508,15
1465,36
1427,60
1322,67
1288,15
1214,33
1155,42
1098,23
1050,93
946,20883,67
763,66
613,65
472,70
3063,43
1986,20
1876,09
1744,84
1705,21
1585,66
1469,76
1355,66
1256,54
1223,92
1183,41
1159,34
1090,49
1007,21
985,40
920,81
775,00
741,84
728,33
636,45
597,43
532,66
512,46
Şekil 3.15 1,3 indandionun Metanollü Ortamda Sodyum Bor Hidrürle Reaksiyonunun IR Spektrumunun 1,3-indandionla
Karşılaştırılması
OH
OH
O
O
H
H
72
3.3.18 1,3 indandionun Pinakol Reaksiyonu
Mg / HgCl2
O
O
Benzen
O O
(1) (45)
OHOH
O O
Üzerine bir geri soğutucu takılmış 100ml lik bir balon içine Mg şerit ve 6 ml
kuru benzen 1saat karıştırılır. Başka bir balonda 6 gr HgCl2 ve 0.8 gr 1,3-indandion
15 gr benzenle birlikte 1 saat ısıtılır. 1,3-indandionlu çözeltiye diğer balon katılarak
1 saat karıştırılır. Çözeltiye 5 ml su ve 10 ml benzen katılmasıyla ısıtmaya yarım
saat.daha devam edilir. Çözelti süzülür. Kahverengi çökelek oluştu.
4000,0 3000 2000 1500 1000 400,0
82,6
85
90
95
100
105
110
113,8
cm-1
%T
3445,32
2841,42
2348,90
2235,63
1662,17
1557,68
1245,92
963,20
795,39
740,11
Şekil 3.16 1,3 indandionun Pinakol Reaksiyonundan Elde Edilen Ürünün IR
Spektrumu
73
4. TARTIŞMA VE SONUÇ
1,3-İndandion sentezlendiği 1887 [61] yılından bu yana birçok reaksiyonda
kullanılmış ve birçok türevi elde edilmiştir. Bu türevlerinin bir kısmı da biyolojik
aktiviteleri nedeniyle ilgi çekmiştir. 1,3-indandion türevlerinin en önemli biyolojik
aktivitesinden birisi kuşkusuz antikuagulant (kan pıhtılaşmasını önleyici) etkileridir.
[35] Yan etkilerinin fazlalılığı nedeniyle kan inceltici olarak fazla ilgi
görmemelerine rağmen bu özelliklerinden dolayı fare zehri olarak kullanılmışlardır.
[36] Yine bir başka 1,3-indandion türevinin antioksidan etkisinden yararlanılmıştır.
[37]
En çok bilinen 1,3-indandion türevi olan ninhidrin (2,2-dihidroksi-1,3-
indandion) gerek biyolojik aktivitesi gerekse sentetik amaçlı çok ilgi çekmiş ve
birçok türevi sentezlenmiştir. [62] Ninhidrinin en önemli özelliği protein peptit ve
amino asitlerin kantiatif ve kalitatif tespitinde kullanılmasıdır. [32]
Bu tezde yukarıdaki bazı özelliklerinden dolayı ilgi çekici bir madde olan
1,3-indandionun ve türevlerinin sentezleri incelenmiştir.
1,3-indandionu ve onun türevi olan -oksimi derişik nitrik asitle 80-900C’de
kaynatarak ninhidrin elde edilmeye çalışılmıştır. Fakat 1,3 indandionda (Şekil3.3)
ve -oksimde (Şekil 3.4) halka parçalanmıştır. 1,3-indandion seyreltik nitrik asitle
kaynatıldığında ise çökelek oluşmamıştır.
1,3-indandion, güçlü bir yükseltgen olan KMnO4’la Na2CO3’lı ortamda
yükseltgenme denemesi yapılmıştır. Şekil 3.5’de gösterildiği gibi 1,3-indandionun
beşli halkası parçalanmıştır. Bu yükseltgenme denemesi -oksimle de yapılmıştır.
1,3-indandionda olduğu gibi -oksiminde de beşli halka Şekil 3.6’daki gibi
parçalanmıştır.
74
Bir diğer güçlü yükseltgen olan K2Cr2O7/H2SO4’le buzlu ortamda
yükseltgenme denemesi yapılmıştır. Bu denemede de ninhidrin elde etmek isterken
Şekil 3.7’deki gibi beşli halka parçalanmıştır. 1,3-indandion CH3COOH/K2Cr2O7’la
buz banyosundaki reaksiyonu da incelenmiştir. Bu inceleme sonucunda da Şekil
3.8’deki gibi ne beşli halka parçalanmış ne de ninhidrin elde edilmiştir.
1,3-indandion seryum sülfatla da yükseltgenmeye çalışılmış. Literatürde
verildiği gibi bir sonuç elde edilememiştir. [50] (Şekil3.9)
ksimin HCl ve formaldehitle oda sıcaklığında reaksiyonundan ninhidrin
elde edilmiştir. [52] (Şekil 3.10)
1,3-indandionun dimetil sülfoksit ve HBr ile reaksiyonundan ninhidrin elde
edilmiştir. [56] Şekil 3.11 1,3-indandionun dimetil sülfoksit ve HBr’le reaksiyonu
HBr yerine HCl kullanılarak da yapılmıştır. Bu deneme sonucunda ninhidrin elde
edilememiştir. (Şekil 3.12)
1,3-indandionun Zn ve HgCl2’le HCl’li ortamdaki reaksiyonundan 1,3-
indandiol elde etmek isterken beşli halkanın parçalandığı gözlenmiştir. (Şekil 3.13)
1,3-indandionun metanollü ve izopropanollü ortamda NaBH4’le
reaksiyonlarından sırasıyla (Şekil 3.14) ve (Şekil 3.15)’de gösterildiği gibi 1,3-
indandiol elde edilmiştir. Şekil 3.15’de verildiği gibi 1,3-indandionun pinakol
denemesi olumsuz sonuçlanmıştır.
75
KAYNAKÇA
[1] Modern Üniversite Kimyası, C.E.Mortimer, 1996, 326-327
[2] Solomons G, Fryhle C, Organic Chemistry Seventh Edition John
Wiley&Sons.Inc USA, 1998, 532
[3] Solomons G, Fryhle C, Organic Chemistry Seventh Edition John
Wiley&Sons.Inc USA, 1998, 530
[4] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 70
[5] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 714
[6] Bernasconi C. F., Paschalis P. Kinetics of Ionization of 1,3-indandione in
Me2SO-Water Mixtures. Solvent Effect on Intrinsic Rates and Bronsted
Coefficients, J. Am. Chem. Soc. 108, 2969-2977 1986
[7] TÜZÜN Celal, Organik Kimya, Yedinci Baskı, Palme Yayın Dağıtım Ankara,
1996, 168
[8] TÜZÜN Celal, Organik Kimya, Yedinci Baskı, Palme Yayın Dağıtım Ankara,
1996, 170
[9] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 239-240
[10] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 571
[11] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 240
[12] BALCI Metin, Organik Kimyada Reaksiyon Mekanizmaları II, A:Ü Fen-
Ed.Yay., 1988, 15
[13] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 571
[14] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 569
[15] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 246
[16] BALCI Metin, Organik Kimyada Reaksiyon Mekanizmaları II, A:Ü Fen-
Ed.Yay., 1988, 18
76
[17] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 186
[18] TÜZÜN Celal, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Üçüncü Baskı, Palme
Yayın Dağıtım Ankara, 1999, 405
[19] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 247
[20] Denel Organik Kimya Ankara Fen Fak., 1987, 246
[21] BALCI Metin, Organik Kimyada Reaksiyon Mekanizmaları II, A:Ü Fen-
Ed.Yay., 1988, 17-18
[22] BALCI Metin, Organik Kimyada Reaksiyon Mekanizmaları II, A:Ü Fen-
Ed.Yay., 1988, 19
[23] TÜZÜN Celal, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Üçüncü Baskı, Palme
Yayın Dağıtım Ankara, 1999, 395
[24] TÜZÜN Celal, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Üçüncü Baskı, Palme
Yayın Dağıtım Ankara, 1999, 383
[25] Solomons G, Fryhle C, Organic Chemistry Seventh Edition John
Wiley&Sons.Inc USA, 1998, 751
[26] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 571
[27] Fessenden R. J., ,Fessenden J. S.,Louge M. W.,Organik Kimya, Uyar T.6.
Baskı Güneş Kitabevi Ltd. Şti. Ankara, 2001, 578-579
[28] Solomons G, Fryhle C, Organic Chemistry Seventh Edition John
Wiley&Sons.Inc USA, 1998, 531
[29] TÜZÜN Celal, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Palme Yayın Dağıtım
Ankara, 1999, 119
[30] TÜZÜN Celal, Organik Reaksiyon Mekanizmaları, Palme Yayın Dağıtım
Ankara, 1999, 123
[31] http//ayoros.phear.org/ elea/chimie/mecha.html
[32] Joullie M. M., Thompson T. R. Ninhydrin and Ninhydrin Analogs
Tetrahedron 1991, Vol. 47, No.42,pp.8791-8830
[33] NAMLI Hilmi,Bazı 1,3-indandion Türevlerinin Spektrofotometrik pKa
Tayinleri ve Sübstitüentlerin pKa Değerlerine Etkileri, Yüksek Lisans
Tezi,Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya, Ankara. 1991
[34] Babin P. Dunogues J. Tetrahedron Letters, 1983, Vol.24,No.30,pp 3071-1983
[35] http://tipfak.trakya.edu.tr/farma/ders/koag.html
77
[36] Kansas State Universty Agricultural Experiment Station and Cooperative
Extension Service
[37] Nishiyama T, Shiotsu S, Tsujita H, Polymer Degratation and Stability, 2002
76, 435-439
[38] Sachs F., Barschall H., Ber., 1901, 34, 304
[39] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1910, 97,1438
[40] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1910, 97,2025
[41] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1911,99,1306
[42] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1911, 99,792
[43] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1911, 99,1486
[44] Ruhemann, S. Trans. Chem. Soc., 1912, 101,780
[45] Becker, H.-D., Russell G.A., J.Org.Chem., 1963, 28, 1896
[46] Becker H.-D., J.Org.Chem., 1964, 29, 1358
[47] Teeters W.O., Shriner R.L., J.Am.Chem.Soc., 193355, 3026
[48] Regitz M., Adolph H.G., Chem.Ber., 1968, 101, 3604
[49] Regitz M., Adolph H.G., Liebigs Ann.Chem., 1969, 723, 47
[50] Wanag G., Lode A., Ber., 1938, 71,1267
[51] Wood,L.L., U.S. Patent 3, 1968, 419,616
[52] Petrovskaia O., Taylor B.M., Hauze D.B., Carroll P.J., Joullié M.M.,
Investigetion of the Reaction Mechanisms of 1,2-Indandiones with Amino
Acids 2001
[53] Ingold C.K., Shoppee C.W., J.Chem.Soc., 1928, 365
[54] Bestmannn H.J., Kloreters W., Tetrahedron Lett., 1978, 36,3343
[55] Wasserman H.H., Pickett J.E., J.Am.Chem.Soc., 1982, 104,4695
[56] Schipper E.,U.S., Patent, 1968, 3,385,894
[57] Bernasconi F. C., Laibelman A.,Zitomer J. L., Nucleophilic Addition to
Olefines ,J. Am.Chem. Soc.107, 6750-6575, 1985
[58] G.drochioiu Talanta 56 1163-1165, 2002
78
[59] Wolfrom M.L., Bobbitt J.M., J.Am.Chem.Soc., 1956, 78,2489
[60] Bravic G., Gaultier J., Hauw C., Cryst. Struct. Comm. 5, 5-10, 1976
[61] Jacob K., Sigalov M. Becker Y. J., Ellern A.,Khodorkovsky V. Self
Condensation of 1,3-indandione: A reinvestigation Eur. J. Org. Chem 2047-
2055,. 2000
[62] Hark R. R., Hauze D. B., Petrovskaia O., Joulie M. Synthetic Studies of
Ninhidrin Analogs Can. J. Chem. 79: 1632-1654, 2001
