Sentez

Total Sentez
Sentezlenecek hedef moleküller genelde doğadan izole edilmiş, biyolojik ya da farmakolojik aktivitelere sahip, karbon sayısı 10'dan asağı olmayan, kısaca büyük moleküllerdir. Örnek vermek gerekirse teramisin, penisilin, bir çok antibiyotik ilaçlar, kanser ve AIDS ilaçları vs. bu uzar gider.

Senteze başlamadan önce retro sentez denen geri sentez yapılır. Burda iki strateji vardır. Ya molekül bir kaç daha küçük parçalara bölünür, ya da molekül yavaş yavaş küçültülür. Bunu şuna benzetebiliriz. 9 sayisını elde etmek için, ya 6 ile 3'ü, ya 4 ile 5'i toplarız. Ya da 8 ile 1'i toplarız. 8'i de 7 ile 1'i toplayıp elde ederiz. 7'yi de ..... diye bu gider bire kadar. İki strateji arasındaki fark buna benzer.

Molekülün nasıl bir yol ile sentezleneceği planladıktan sonra senteze başlanır. Tabi, retro sentezde düşünülen bazı birleştirmeler (toplama işlemi diyelim biz buna ). Teorikte olur gibi gözükürken, pratikte gerçekleşmez. Buna organik kimyanın cilvesi denir. İşte o zaman esas zorluklar başlar. Moleküle istenilen grubu takmak için başka yollar denenir. Yeni metodlar bulunur. Total sentezin, sentetik organik kimyaya katkısı da burda ortaya çıkar. Birçok yeni metod bu şekilde bulunur.

Asimetrik Sentez

Doğada bulunan bir çok madde optikçe aktifdir. Yani asimetrik/kiral karbon(sadece karbon olması şart değil, azot, kükürt, fosfor da olabiliyor) atomu içerir ya da en genel haliyle ayna görüntüleri birbiriyle çakışmaz.

Bir organik molekülün sadece tek bir enantiomerini sentezlemek için takip edilen genel olarak 3 yol vardır.

1. Rasemik karışımların değişik metodlarla ayrılması.
2. Kiral yardımcı maddeler kullanarak sentezlenmesi.
3. Sentezleri sırasında kiral katalizör kullanılması.

Bu her üç başlık da kendi başına bir konudur.

Asimetrik Sentezin Mantığı

Yukarıda sozcubukcu'nun yazdıklarını biraz açabilirim sanırım.. Kendisi Asimetrik sentezin önemine zaten önceden değinmişti, bir daha üzerinden geçmeye gerek yok.. Gelelim esas noktamıza. Doğada bazı moleküllerin nasıl enantiyosaf bulunduğu (veya daha genel olarak doğanın her düzeyindeki asimetri) ilginç bir mevzudur ama başka bir yazının konusudur. Zaten mekanizması da çok başkadır. Bizim ilgimiz istediğimiz moleküllerin mümkün olduğunca enantiyosaf bir halde, yüksek verimle, ucuza asimetrik sentezidir.

Simetrinin Kendiliğinden Bozulması (spontaneous symmetry breaking) adlı istisnai durumu bir yana koyarsak, asimetrik sentezin herhangi bir aşamasında kiral bir maddenin kullanımı zorunludur. Bu kullanım başta ve ortada olabileceği gibi sonda da olabilir. En basidi başlangıç maddenizi veya kullandığınız reagenti kiral alırsınız (aslında kiral olması yetmez, belli derecede enantiyosaf olmalıdır) ve maddenizin enantiyosaflık derecesine göre ürününüzü elde edersiniz. Tabi burada ürününüzün rasemikleşme hızı da önemlidir. Eğer çok hızlı rasemikleşiyorsa, neyle başlarsanız başlayın kar etmez..

Başka bir yol ürününüzü rasemik halde elde edip sonradan ayırmaktır. Bunun için bir yol ürünü kiral bir maddenin tek bir enantiyomeriyle muamele edip diastereomer çifti elde etmek ve bunları ayırmaktır. Yapılabilecek başka bir şey de ütopik bir şekilde rasemik karışımı kiral kolonda ayırmaktır ama bu pratikte pek mümkün değildir.

Bizi esas ilgilendiren kısım ise orta kısımdır yani tepkime sırasındaki yardımcı maddenin (genelde katalizör) kiral olduğu durum. Bu bir enzim olabileceği gibi katalizör olarak kullanılabilen herhangi bir optikçe aktif molekül olabilir. Hatta ve hatta kiral bir çözücü kullanmak bile bazen uygulanabilir. Bu noktada işin içine yine termodinamik ve kinetik konuları girer. Böyle bir metot, akiral bir maddeden kiral bir ürün elde ederken kullanılabileceği gibi rasemik bir karışımın tepkimesi sırasında da kullanılabilir. Mantığı ise tepkimeye giren veya oluşan iki enantiyomerden birinin kiral yardımcı maddenin etkisiyle diğerinden daha hızlı tükenmesi/oluşmasıdır ki bu, Salih'in anlattığı kinetik ayırma yönteminin ta kendisidir. Oysa biliyoruz ki enantiyomerler (çok yaklaşık) eş enerjilidir ve eninde sonunda (belki sonsuza yakın) eşit miktarda oluşacaklar. Ama kinetiğin yardımıyla biz bir enantiyomeri daha büyük oranda elde edebiliyoruz.