Gabriel Amin Sentezi Nedir? Amaç Birincil Amin Sentezlemek Olduğunda Alkilleme Tepkimesi Neden Yeterli Değildir?

Bu yöntem, 1887 yılında Alman kimyager Sigmund Gabriel tarafından keşfedilmiştir. Sadece birincil amin yapımında kullanılabildiği için kısıtlı kullanımı olmakla birlikte, tarihsel olarak önemi büyüktür. Birincil amin, bir alkil grubuna bağlı azot atomu ve iki hidrojenden oluşan, dört yüzlü geometride bulunan bir moleküldür. R harfinin alkil grubunu temsil ettiği kimyasal notasyonla, birincil aminleri RNH₂ olarak gösterebiliriz. Bu yöntemi detaylıca incelemeden önce, neden bu tarz bir yönteme ihtiyacımız olduğuna bakalım.

Alkilleme Tepkimesi

Alkilleme tepkimesi, basit bir S_N2 tepkimesidir. Amonyak ve alkil halojenür tepkimeye girerek alkillenmiş amin oluşturur. Bu tepkime azotun sahip olduğu ortaklanmamış elektron çifti sayesinde gerçekleşir. Alkilleme tepkimesinin mekanizmasını aşağıdaki şekilde gösterebiliriz.

Yiğit Ertan

İlk adımda azot, nükleofilik saldırı yaparak kısmi pozitif yüklü karbona saldırır. Bu aşamada çok kısa bir süre için karbonun 5 bağ yaptığı geçiş durumu oluşur ve daha sonra brom ayrılarak ara ürünü oluşturur. Daha sonra bir amonyak molekülü aminyum iyonundan bir hidrojen koparır ve birincil amin oluşur.

İstediğimiz ürünü basit bir S_N2 tepkimesiyle elde ettiğimize göre neden Gabriel sentezi gibi yöntemlere ihtiyacımız olduğunu düşünebilirsiniz. Her şey güzel gözükse de sıkıntı, ortaya çıkan ürünü incelediğimizde görülebilir. Alkil grupları elektron verici olduğu için, ortaya çıkan ürün, S_N2 tepkimesi için amonyaktan daha reaktiftir. Bundan dolayı tepkimeden ürün olarak çıkan birincil amin, tekrardan alkil halojenüre nükleofilik saldırı yapar ve ikincil amin oluşur.

Yiğit Ertan

Ortaya çıkan ikincil amin, birincil aminden daha reaktiftir ve aynı şekilde tepkimeye girerek üçüncül amin oluşturur. Biz birincil amin yapmayı denerken, alkilleme tepkimemiz üç ürün oluşturmuştur ve bu üç üründen en az oluşan birincil amindir.

Yiğit Ertan

Birincil amin sentezini alkilleme tepkimesiyle yapmak istiyorsak o kadar fazla amonyak koymamız gerekir ki alkil halojenürler birincil aminler oluştuğunda çoktan harcanmış olmalıdır. Bu sayede oluşan ürün tekrar tepkimeye giremez ve birincil amin olarak kalır. Bu yöntem çok verimsiz olduğu için alternatif yöntemlere başvurmamız gerekir.

Gabriel Sentezi

Gabriel sentezi, ftalimit (phthalimide) ya da IUPAC adıyla 1,3-Dihydro-1,3-dioxoisoindole kullanılarak yapılır. Ftalimit kullanımı reaksiyonun devam etmesini engeller, çünkü elektron çeken gruplar ortaya çıkan ürünün nükleofilik saldırı yapma ihtimalini azaltmaktadır. Gabriel sentezinin mekanizmasını aşağıdaki şekilde gösterebiliriz.

Yiğit Ertan

Verilen mekanizmayı adım adım inceleyelim.

1. Ftalimit molekülünün güçlü bir baz ile tepkimeye girmesi ve bazik tuz oluşması.
2. Oluşan tuzun S_N2 tepkimesinde nükleofil olarak davranıp alkil halojenüre saldırır ve brom ayrılır.
3. Bu adım çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir, fakat genellikle hidrazin adı verilen ve kimyasal formülü H₂NNH₂ olarak gösterilen baz kullanılır. Bu molekül kısmi pozitif olan karbonil karbonuna nükleofilik saldırı yapar ve okların kaymasıyla karbonil açılıp kapanır. Buradaki iki ok birden fazla adımı göstermektedir.
4. Hidrazin molekülündeki diğer azot tekrardan karbonile nükleofilik saldırı yapar ve karbonilin açılıp kapanması sonucu birincil amin serbest kalmış olur.

Çeşitli kimyasalları değiştirerek bu tepkimeyi yürütmek mümkündür. Başlangıç için ftalimit molekülüne benzeyen bazı imido nükleofiller kullanılabilir. 3. adımda hidrazin yerine asit kullanılarak asidik hidroliz yapılabilir.