Aromatik Bileşikler

aromatik bileşikler, organik kimyasal
bileşiklerin, halkah molekül yapılan ve
oldukça değişik özellikleriyle alifatik bileşiklerden
aynlan çok geniş bir sınıfı. “Kokulu”
anlamındaki aromatik terimi ilk kez
1860’a doğru, kömür katranından ayrılan ve
keskin kokulanyla öbür hidrokarbonlardan
ayırt edilen bir grup hidrokarbon için kullanılmıştır.
Gerçekten de, örneğin karanfil,
tarçın, anason, vanilya gibi baharatların
uçucu yağlanndan elde edilebilen aromatik
bileşiklerin hepsinin kendine özgü, hoş bir
kokusu vardır. 1861’de AvusturyalI kimyacı
Joseph Loschmidt’in, pek çok aromatik
bileşiğin formülünün benzen (CöHö) molekülündeki
bir ya da birkaç hidrojenin yerine
başka atom ya da atom gruplarının geçmesiyle
türetilebileceğini gözlemlemesinden
sonra, aromatik terimi bu ilk anlamını
yitirdi ve kimyacılar için, yapısal olarak
benzenden türemiş herhangi bir bileşik
anlamını kazandı. Bugün kimyada aromatiklik
kavramı, özellikle, bu tür bileşiklerin
elektron yapılanndan ileri gelen düşük tepkime
eğilimini belirtir. Gerçekten de, iki
ayn türden ortaklaşım bağıyla (kovalent
bağ) birbirine bağlanmış karbon atomlannın
oluşturduğu bir ya da daha fazla sayıda
düzlemsel halkadan oluşan aromatik bileşikler,
doymamış yapıda olmalanna karşın,
kolaylıkla tepkimeye girmezler; örneğin
kolayca oksitlenmez ve katılma tepkimelerinden
çok ornatma tepkimelerine yönelirler.
1930’larda aromatiklik kavramının kapsamı
büyük ölçüde genişletilmiş ve giderek,
benzen türevi aromatik bileşiklerin yanı
sıra, benzen dışı aromatik bileşikler de
tanımlanmıştır.
Aromatik bileşiklerin çoğu, molekülünde
altı karbon atomlu bir halka bulunan benzenle^)
akrabadır. Çok kalabalık ve sanayi
açısından çok daha önemli olan bu sınıfın
dışında kalan aromatik bileşiklerde ise, bir
ya da birkaç karbon atomunun yerini başka
elementlerin (özellikle azot) atomlan alır.
Aromatik halkadaki her atom, iki yanındaki
iki atomla birer elektron çiftini bölüşür
(ortaklaşım bağı); bu elektron çiftlerinden
her biri, birbirine komşu iki karbon atomu
arasındaki bölgede ve iki karbon çekirdeği
arasından çizilecek bir eksene göre bakışımlı
olan bir yörünge üstünde yerleşerek bir
o(sigma)bağı oluşturur. Aynca, a bağlan gibi
doğrudan doğruya iki komşu çekirdek arasında
yer almayıp, iki karbon ile bu karbonlara
bağh atomlann oluşturduğu molekül
düzleminin hemen altında ve hemen üstündeki
bir yörüngeye yerleşmiş elektron çiftlerinin
oluşturduğum (pi) bağlan bulunur. Bu
7T bağlan (ya da 7relektronlan) herhangi bir
atom çiftine değil, halkanın tümüne aittir.
Aromatik bileşiklerin temel özelliği de,
halkadaki atomlann sayısından ya da türünden
çok, 7 r-b a ğ sistemindeki elektronlann
sayısına bağlıdır. Genellikle altı elektron
içeren bu bağ sisteminde, n ~ 1,2,3, vb
olmak üzere 4n+2 ifadesiyle belirtilebilecek
sayıda elektron bulunabilir.
Benzen türevi aromatik bileşikler. Benzenden
türeyen aromatik hidrokarbonlar sınıfı
genellikle arenler adıyla bilinir. Organik
kimyanın bu dalı oldukça erken bir tarihte,
genel olarak alifatik kimyanın doğuşundan
ve düzenli bir adlandırma sisteminin
kuruluşundan önce geliştiği için, aromatik
bileşikler alifatik bileşiklerde olduğu gibi
bilimsel adlandırmayla değil, daha çok cins
adlanyla anılır. Örneğin,
CH=CH,
tolüen
(metilbenzen)
c h 3c h c h ,
stiren
(vinilbenzen)
CH,
kümen
(izopropilbenzen)
H, c û
mezitilen
(1,3,5-trimetilbenzen)
CH,
İki omatmah türevlerin ,ksilende (dimetilbenzen)
olduğu gibi, bir benzen halkası üzerinde
orto (o) , meta (m) ve para (p) konumlanna
yerleşmiş üç ayn izomeri olabilir:
o-ksilen m-ksilen p-ksilen
Bazen, bu bileşiklerin yapısına katılan
fenil ve benzil grubu gibi ornatma gruplarına
ya da yan zincirlere aromatik grup,
benzen halkasına ise aromatik çekirdek adı
verilir.
Bir aromatik hidrokarbonda en az altı
karbon atomu bulunduğundan, bu maddelerden
hiçbirinin molekülü oda sıcaklığında
gaz halinde bulunabilecek kadar küçük
değildir. Benzen, p-ksilen, düren ve heksametil
benzen gibi bakışımlı yapıdaki aromatik
bileşiklerin ergime noktası, daha az
bakışımlı yapıdaki benzer bileşiklerden daha
yüksektir. Düşük sıcaklıklann ölçülmesinde
kullanılan termometrelerde, -39°C’de
donan cıvanın yerine, donma noktası düşük
(-95 ° C), genleşme katsayısı yüksek olan
tolüen tercih edilir. Aromatik hidrokarbonlar,
boya, vernik, yapay emaye gibi pek çok
madde için alkanlardan daha iyi bir çözücüdür.
Ancak, aromatik çözücülerle çalışıldığında,
ortamın yeterince havalandınlması
gerekir; çünkü çok küçük yoğunluklarda
bile zehirli olan bu maddeler, özellikle
benzen buharlan uzun süre solunduğunda
alyuvarlann yıkımına yol açabilir.
Aromatik bileşikler kimyası 19. yüzyılın
ilk yansında, özellikle Almanya ve İngiltere’de
kömürden aydınlatma gazı ve kok
üretiminin başlamasından sonra gelişmiştir.
Bu işlemin yan ürünü olan kömür katranı,
ağırlığının yaklaşık yüzde 25’i oranında
aromatik hidrokarbonlar içerir. Oysa günümüzde,
aromatik hidrokarbon üretiminin
en az yüzde 80’i petrol kökenlidir. Bu
hidrokarbonlardan bazılannın ham petrolün
bileşiminde bulunmasına ve doğrudan
elde edilebilmesine karşılık, büyük bir bölümü
alkanlardan, katalizör eşliğinde hidrojen
giderme yöntemiyle (reforming) üretilir.
Yapısında birden fazla sayıda benzen halkası
bulunan çok halkah aromatik bileşikler,
özellikle birçok aromatik halkanın iki
ya da daha çok karbon atomunu ortaklaşa
bölüştüğü naftalin, antrasen, fenantren gibi
kaynaşmış ya da yoğunlaşmış halkah aromatik
bileşikler sanayi açısından daha önemlidir.
Benzen dışı aromatik bileşikler. Benzenin
ve benzer yapıdaki bileşiklerin aromatik
özelliklerinin, altı karbonlu halkadaki eşlenik
çift bağlardan kaynaklandığı anlaşıldıktan
sonra, organik kimyacılar doğal olarak,
eşlenik çift bağlan olan daha büyük ve daha
küçük halkah bileşikleri bireşim yoluyla
üretme olanaklannı araştırmaya başladılar.
İlk amaç olan Ç4H4 formülündeki siklobütadien
ve türevlerini bireşim yoluyla elde
etme girişimleri başansızlıkla sonuçlandıysa
da, 1915’te Alman kimyacı Richard WiUstâtter,
aromatik bileşiklerden farklı olarak
ornatma tepkimeleri yerine katılma tepkimelerine
eğilimi olan, özetle aromatik bileşiklerden
çok polienlere benzeyen siklooktatetraeni
(CgHg) bireşimle üretebildi. Sonraki
yıllarda ise, azulen, siklodekapentaen
gibi bütünüyle aromatik özellikler taşıyan
benzen dışı hidrokarbonlann bireşimi gerçekleştirildi.
Halkah, düzlemsel ve eşlenik
sistemlerin aromatik olabilmesi için, neden
4nn(ör. 4,8,12,…) ya da herhangi bir sayıda
elektron değil de ancak ve ancak 4n+2n
sayıda (ör. 2,6,10,14,…) elektron içermesi
gerektiğini kuramsal olarak açıklayan da
Alman kimyacı Erich Hückel oldu.