Ketal grubu içeren terminal alkinlerin sentezleri
Synthesis of terminal alkynes containing a ketal group
Yazar: ERDEM ALTUN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ESKİCİ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Ketaller ve asetaller sentetik karbonhidrat ve steroit kimyasında, farmasötik kimyada, bitkisel ilaçlar, parfümeri ve vernik endüstrisinde hem ara ürün hem de son ürün olarak önemli uygulama alanlarına sahiptir. Aldehit ve ketonların, alkollerle asit katalizörlüğünde oluşturdukları asetaller ve ketaller çok uzun yıllardan beri bilinmektedir. Buna rağmen, asetal/ketal sentezlerindeki sorunlar çoktur ve çözümleri için araştırmalar zamanımızda da sürmektedir. Karbonil ve alkolün cinsi, bağlı olan sübstitüentler, katalizörün cinsi ve kullanılan yöntemin özellikleri amaçlanan asetalin/ketalin oluşup oluşmamasına veya verimin azalıp/artmasına neden olmaktadır. Reaksiyonlarda optimum koşullar ulaşılmamışsa bazı istenmeyen ürünlerin oluşumu söz konusudur. 
Alkinler karbon-karbon üçlü bağı içeren moleküllerdir. Alkinlerin çok sayıda ve çok çeşitli alanlarda kullanım alanları vardır. Örnek olarak alkinler en temel üyesi etin tamamı polimer olan hafif pillerde iletken tabaka olarak kullanılabilir. Doğada bulunan ve sentetik olarak elde edilen birçok alkin türevi anti bakteriyel, anti-parazit ve anti-fungal(mantar yok edici) etkileri nedeni ile tıpta kullanılmaktadır. Örneğin, krizentemden elde edilen kapilin yağında doğal olarak bulunan etinil keton anti-fungal olarak etkendir. Birçok ilaç maddesi, sentez yolu ile alkin içeren hale dönüştürülmektedir. Bunun nedeni alkin içeren türevlerinin vücut tarafında daha kolay emilmesi, az toksik olması ve karşılık gelen alken ve alkan türevlerinden daha etkin olmalarıdır Örneğin, 3-metil-1-pentin-3-ol reçetesiz alınabilen bir hipnotiktir. Benzer şekilde birçok alkinol türevi hipnotik etki göstermektedir.
Bu çalışmada ketal grubu içeren terminal alkinlerin sentezleri araştırıldı. Fenil substitüentli ve metil sübstitüentli ketal grubu içeren terminal alkinler yüksek verim ve saflıkta elde edildi. Metil sübstitüentli alkin bileşiğin damıtılması sırasında kullanılan çözgenden kaynaklı bazı problemler oluştu. Metil sübstitüentli alkin bileşiğinin kaynama noktası 112-114 °C iken reaksiyon çözücüsü heptan 99 °C'de kaynamaktadır. Aradaki kaynama noktası farkının küçük olması alkin bileşiğinin saf bir şekilde damıtarak ayrılmasını engelledi. Bu sorunu çözmek için farklı reaksiyon çözücüleri incelendi; pentan, petrol eteri, DMSO, n-dodekan. En iyi sonuç çözücü olarak n-dodekan kullanıldığında elde edilmiştir.
Sentezlenen ketalli terminal alkinlerin ilgili alkinür yapıları fenil alanin siklik sülfamidat ile asetilenik sübstitüsyon reaksiyonu sonucu yüksek saflık ve verimlerde ketal gruplu amino alkin bileşikleri elde edildi. Elde edilen sübstitüsyon ürünleri ve ketal gruplu alkinler birçok farklı organik sentez çalışmalarında uygulama alanları bulması beklenmektedir. Çalışmada sentezlenen bileşiklerin moleküler yapıları IR, 1H ve 13C NMR Spektroskopisi teknikleri kullanılarak aydınlatılmıştır.

Abstract:
Ketals and acetals have important usages as both intermediates and end products in carbohydrate and steroid chemistry, pharmaceutical, phytopharmaceutical, fragrance and lacquer industries.  Acetals and ketals are well known compounds in organic chemistry that can be formed by the reaction of aldehydes and ketones with alcohols in the presence of acid catalyst. However, there exists problems in the synthesis of acetals and ketals and investigations towards to solutions are still ongoing. The nature of carbonyl group, the type of alcohols, the substituent attached, the catalyst and the methods used all influence the formation of acetals and ketals and yields as well. If optimum conditions are not reached, there could be formation of quite a few by products.
Alkynes are compounds containing triple bonds. Alkynes have numerous uses in a great variety of areas chemistry. Ethyne as the simplest member of alkynes is useable in electrically conductive sheets of lightweight all-polymer batteries. A variety of alkynes, both naturally occurring and synthetic, are useful in medicine for their antibacterial, antiparasitic, and antifungal activity. For example some naturally occurring ethynylketones such as capillin, an oil found in the chrysanthemum, have fungicidal activity. Many drugs have modified by synthesis to contain alkyne substituents. Because such compounds are frequently more readily absorbed by the body, less toxic, and more active than the corresponding alkenes and alkanes. For example, 3-methyl-1-pentyn-3-ol is available as nonprescription hypnotic, and several other alkynols are similarly effective.  
In this study, synthesis of terminal alkynes containing a ketal group has been investigated. Phenyl and methyl substituted terminal alkynes containing a ketal group have been prepared in high yields and purity. We encountered some the problem caused by the solvent in the synthesis of methyl substituted terminal alkynes. The boiling point of methyl substituted terminal alkynes containing a ketal group is 112-114 °C while the reaction solvent heptane boils at 99 °C. The slight difference of the boiling points unabled the purification of methyl substituted terminal alkynes containing a ketal group. The use of pentane, petrol ether, n-dodecane as the elimination reaction solvent were tried to overcome the purification problem. n-Dodecane as the solvent provided the best result. 
The acetylenic substitution reaction of phenyl substituted terminal alkynes containing a ketal group with phenylalanine derived 1,2-cyclic sulfamidate led to the synthesis of the aminoalkyne product with the ketal group intact in high yield and purity during the acidic hydrolysis of the N-sulfamate intermediate. It is expected that the synthesized terminal alkynes containing a ketal group and their substitution reaction products will have significant applications in a wide range of areas in organic synthesis. IR, 1H and 13C NMR spectroscopy were used for structural characterization of the compounds synthesized in this work.