Fonksiyonel Gruplar ve Tepkimeler

Tepkime Mekanizmalarının Temelleri

• Nükleofil: Elektronca zengin, elektron çifti veren tür (OH⁻, CN⁻, NH₃, H₂O). Elektrofil: Elektronca fakir, elektron çifti kabul eden tür (H⁺, NO₂⁺, karbokatyon).
• Ara ürünler: Karbokatyon (kararlılık: üçüncül > ikincil > birincil > metil; aşırı konjugasyon ve indüktif etki), karbanyon, serbest radikal (aynı sıra).
• İndüktif etki (σ bağları üzerinden elektron çekme/itme) ve rezonans (mezomerik) etki (π elektron delokalizasyonu).

Alkanlar

Az aktif; yanma (CO₂ + H₂O) ve serbest radikal halojenlenmesi (ışık/ısı ile; başlama, ilerleme, sonlanma basamakları). Brom klordan daha seçicidir (üçüncül H'yi tercih eder).

Alkenler ve Alkinler

• Elektrofilik katılma: HX katılmasında Markovnikov kuralı: H, hidrojeni fazla olan karbona bağlanır (daha kararlı karbokatyon oluşur). Peroksit varlığında HBr katılması anti-Markovnikov (radikal mekanizma).
• Halojen katılması (Br₂; anti katılma; bromlu suyun renginin gitmesi doymamışlık testidir), su katılması (asit katalizli hidrasyon → alkol), hidrojenleme (Ni, Pt, Pd katalizörlü → alkan; sin katılma), hidroborasyon-yükseltgenme (anti-Markovnikov alkol).
• Yükseltgenme: Soğuk seyreltik KMnO₄ ile diol (Baeyer testi; mor rengin kaybolması), ozonoliz ile aldehit/keton.
• Polimerleşme: Katılma polimerleri (polietilen, PVC, polistiren, teflon).
• Alkinler: İki mol katılma; uç alkinler zayıf asidiktir (Na ile tuz oluşturur). Lindlar katalizörüyle cis-alkene kısmi indirgenme.

Aromatik Bileşikler

• Hückel kuralı: Düzlemsel, halkalı, konjuge sistemde (4n + 2) π elektronu varsa aromatiktir. Benzen katılmadan çok elektrofilik aromatik yer değiştirme verir: halojenleme (FeBr₃), nitrolama (HNO₃/H₂SO₄; NO₂⁺), sülfolama, Friedel-Crafts alkilleme ve açilleme (AlCl₃).
• Yönlendirme etkisi: Elektron veren gruplar (–OH, –NH₂, –CH₃, –OCH₃) halkayı aktifler ve orto/para yönlendirir; elektron çeken gruplar (–NO₂, –COOH, –CHO, –CN, –SO₃H) halkayı pasifler ve meta yönlendirir. Halojenler pasifleştirici ama orto/para yönlendiricidir.

Alkil Halojenürler

• Nükleofilik yer değiştirme: S_N2: Tek basamaklı, arkadan saldırı, konfigürasyon dönmesi (Walden), hız = k[RX][Nu]; birincil substratlarda ve polar aprotik çözücülerde tercih edilir. S_N1: İki basamaklı, karbokatyon ara ürünü, rasemleşme, hız = k[RX]; üçüncül substratlarda ve polar protik çözücülerde.
• Ayrılma (eliminasyon): E2 ve E1; kuvvetli baz ve ısı ile alken oluşumu. Zaitsev kuralı: Daha çok sübstitüe (daha kararlı) alken ana ürün olur.
• Grignard reaktifi (RMgX): Kuvvetli nükleofil; karbonil bileşikleriyle alkol sentezi (metanal → birincil, diğer aldehitler → ikincil, ketonlar → üçüncül alkol).

Alkoller, Fenoller, Eterler

• Alkollerin yükseltgenmesi: Birincil alkol → aldehit → karboksilik asit (PCC aldehitte durdurur); ikincil alkol → keton; üçüncül alkol yükseltgenmez (K₂Cr₂O₇ turuncudan yeşile döner; alkol muayenesi).
• Dehidrasyon (derişik H₂SO₄, ısı): 170 °C'de alken, 140 °C'de eter. Alkollerin Na ile tepkimesi (H₂ çıkışı; alkoksit). Lucas testi (ZnCl₂/HCl) birincil, ikincil, üçüncül alkolleri ayırt eder.
• Fenol alkollerden daha asidiktir (fenoksit iyonunun rezonans kararlılığı); FeCl₃ ile mor renk verir.
• Williamson eter sentezi: Alkoksit + alkil halojenür (S_N2).

Aldehitler ve Ketonlar

• Nükleofilik katılma (karbonil karbonu elektrofildir): HCN katılması (siyanohidrin), alkol katılması (hemiasetal, asetal), Grignard, NaBH₄/LiAlH₄ ile indirgenme (alkol).
• Aldehit ayırt etme testleri: Tollens (gümüş aynası), Fehling ve Benedict (kırmızı Cu₂O çökeleği); ketonlar genellikle olumsuz sonuç verir. İyodoform testi: Metil ketonlar ve etanol/ikincil metil alkoller sarı CHI₃ çökeleği verir.
• Aldol kondensasyonu: α-hidrojenli aldehit/ketonların baz katalizli birleşmesi. Cannizzaro tepkimesi: α-hidrojeni olmayan aldehitlerin kuvvetli bazda alkol ve karboksilat iyonuna dönüşmesi.

Karboksilik Asitler ve Türevleri

• Asitlik: Elektron çeken gruplar asitliği artırır (CCl₃COOH > CH₃COOH). NaHCO₃ ile CO₂ çıkarır.
• Esterleşme (Fischer): Karboksilik asit + alkol ⇌ ester + su (asit katalizli, tersinir). Sabunlaşma: Esterin bazik hidrolizi (yağ + NaOH → gliserin + sabun).
• Türevlerin aktiflik sırası (nükleofilik açil yer değiştirme): açil klorür > anhidrit > ester > amit.

Aminler

Bazik özellik (azotun ortaklanmamış elektron çifti); alifatik aminler amonyaktan, aromatik aminler (anilin) amonyaktan daha zayıf baz. Diazolanma tepkimeleri ve azo boyalar. Amit oluşumu (peptit bağı).