Sanılanın aksine
mekanizmaların hemen hemen hepsinin bir mantığı vardır. Ezbere dayalı
değildir. Ezberlemeye kalkarsanız yanarsınız. Şimdiden çalışmalara
başlarsanız, her gün iki saat ezberleyip 4 yılda filan bitirebilirsiniz
belki. Ama size altın bir kural öğreteyim. Aslında çok basit. Siz de
biliyorsunuz. Kural şu: artı ile eksi yükler birbirini çeker. Olay bundan
ibaret degil ancak. Neyin ne kadar arti, neyin ne kadar eksi oldugunu da
bilmek gerekir. Bu da elektronegativite ve Moleküler Orbital Teorisi
bilgileri ile az çok mümkündür.
Nükleofil
ve Elektrofil
En kisa haliyle,
elektrofil elektronca fakir, nükleofil ise elektronca zengin demektir.
Nükleofiller, eksi yük iceren ya da serbest (eslesmemis elektron) elektron
cifti iceren moleküllerdir. NH3, H2O, Et3N,
R-SH gibi serbest elektron cifti iceren moleküller ya da I-, OH-,
H-, N3- gibi eksi yük iceren moleküllerdir.
Elektrofiller ise arti yük iceren ya da elektronegatif atomlarin elektron
sömürmesinden dolayi elektronca fakirlesip, kismi arti yüklü hale gelen
moleküllerdir. H+, BH3, AlCl3, her türlü
karbonil grubu, elektrofillere örnek verilebilir.
Elektrofil-Nükleofil kavramlarini Moleküler Orbital Teorisi ile aciklayacak
olursak, Elektrofiller elektron alabilecek düsük enerjili LUMO ya,
Nükleofiller de elektron verebilecek yüksek enerjili HOMO ya sahip
moleküllerdir diyebiliriz. Bir elektrofilin ya da nükleofilin ne kadar iyi
bir elektrofil ya da nükleofil olduklarini karsilastirmak ve de tepkimeleri
tahmin etmek icin ise LUMO ve HOMO enerji seviyelerini göreceli olarak
bilmek de fayda vardir. Bu elektrofil ya da nüklefildeki tepkimeye giren
atomun elektronegatifiliginden yola cikarak yapilabilir. Örnegin, azor atomu
oksijenden daha az elektronegatif oldugundan, HOMO enerji seviyesi
oksijeninkinden daha yüksektir. Elektronegatif atomlar elektronlari daha iyi
cektikleri icin elektronlar cekirdege yakin ve de dolayisiyla daha enerjetik
durumdadir. Burdan yola cikarak Azot iceren nükleofiller oksijen iceren
benzer nükleofillerden daha reaktiftir diyebiliriz.
Tepkimelerde Öncelik Sirasi
Tepkimlerdeki
öncelik sirasini anlayabilmek icin atomlarin elektronegatifliklerini bilmek
gerekir. Hatta bazen bu da yeterli olmamaktadir. Reaktiflerin HOMO ve LUMO
enerji seviyleri hakkinda da kabaca fikir sahibi olmak gerekebiliyor.
Pozitif olan veya elektronca fakir olan(elektrofil) gruplarin LUMO lari ne
kadar dusukse o kadar rekatiftir. Benzer olarak elektronca zengin (nukleofiller)
atomlarin da HOMO larinin yuksek olmalari gerekir. yani, HOMO su daha yuksek
olan atom daha iyi nukleofil, LUMO su daha dusuk olan atom ise daha iyi
elektrofil olmus oluyor. Simdi her zaman HOMO ve LUMO`yu bilmek mumkun degil
ama genel olarak basit nuklefillerde bunun bilmek pek de zor degil. Ve de
basit nukleofillerden yola cikarak da dogru genellemeler yapmak mumkun.
Mesela, H2O ve de NH3`u karsilastircak olursak:
oksijen daha elektronegatif bir atom, yani elektronlarini cok daha siki bir
sekilde tutuyor ya da daha bilimsel bir soylemle soyleyecek olursak,
elektronlari enerji bakimindan daha dusuk ve cekirdege daha yakin. Yani,
oksijenin HOMO sunda bulunan elektronlarin enerjisi daha dusuk. Ve de daha
kararli olmus oluyor. NH3`daki azot atomunu H2O`daki
oksijenle kiyaslayacak olursak, azot daha az elektronegetif oldugu icin
oksijene kiyasla, azottaki elektronlar cekirdekten daha uzak, enerji olarak
da biraz daha fazla enerjiye sahiptir.(potansiyel enerji olarak). Yani,
azotun HOMO`su daha fazla enerjiye sahip oksijenin HOMO`suna gore.
Simdi, buraya kadar umarim hersey aciktir. Burdan yola cikarsak, azot iceren
nuklefiller oksijen icerenlere gore daha reaktif , daha nukleofil olmus
oluyor..buradan bir adim oteye gidecek olursakm, fosfor atomu da azottan
daha az elektronegatif oldugundan azottan daha iyi bir nuklefoil diyebiliriz
cogu zaman. Cogu zaman diyorum cünkü, nükleofillige ya da elektrofillige tek
etki eden faktör bunlar degil.
Mitsunobu
Tepkimesinin Mekanizmasi
Mekanizmada H-X olarak gösterilen nükleofilin zayif bir asit olmasi
gerekiyor. H-X in kuvvetli olmasi durumunda ise X- iyonlarinin
zayif nükleofil olmasindan dolayi tepkime sonuc vermemektedir.
H-X icin örnek vermek gerekirse; fosforik asit esterleri, karboksolik
asitler, fenol türevleri, imitler, azit, ftalimitler, oksimler,
hidroksimatlar,heterosiklik bilesikler, tiyoller, tiyoamitler
olabilmektedir.
Delokalizasyon
Bir molekülde
elektronlar daha dogrusu yükler(ister arti iste eksi olsun) ne kadar bir
yerde sabit olarak kalmiyorsa, o molekül o kadar kararli demektir. Yani,
delokalize olabilen, kendini saga sola dagitip, tek bir atomla yetinmeyip
bir cok atom tarafindan paylasilan yükler o kadar kararlidir. Bu dedigim
seyler, moleküller icin gecerli oldugu gibi ara ürünler icin de gecerlidir.
Elektronlarin, genel olarak da yüklerin delokalize olmasini saglayan 3 etken
vardir.
1. Indüktif etki dedigimiz, elektronegativiteden kaynaklanan, sigma bagi
üzerinden yük akisi etkisi. Eksi yüklü bir atoma ne kadar elektronegatif bir
atom baglanirsa o kadar kararli hale gelir.
2. Rezonans etkisi denilen, elektronlarin pi baglari tarafindan akis etkisi.
Bir yük icin ne kadar rezonans yazabiliyorsak, o yük o kadar kararli
demektir.
3. .Hiperkonjugasyon denilen sigma baglari ile, pi baglarinin veya p
orbitallerinin etkilesmesi sonucu olusan yük akisi. Bu kavramlari en kisa
zamanda sekillerle aciklamaya caliscam