TUS TUS Temel Tıp Bilimleri Organik Kimyaya Giriş & Hidrokarbonlar Testi #3

1-büten-3-in molekülünün yarı açık formülü $H_2C=CH-C\equiv CH$ şeklindedir. 1. karbon atomu ($C_1$): İkili bağ içerir, 3 adet $\sigma$ bağına sahiptir, hibritleşmesi $sp^2$'dir. 2. karbon atomu ($C_2$): İkili bağ ve iki tekli bağ içerir, 3 adet $\sigma$ bağına sahiptir, hibritleşmesi $sp^2$'dir. 3. karbon atomu ($C_3$): Üçlü bağ ve bir tekli bağ içerir, 2 adet $\sigma$ bağına sahiptir, hibritleşmesi $sp$'dir. 4. karbon atomu ($C_4$): Üçlü bağ ve bir $C-H$ bağı içerir, 2 adet $\sigma$ bağına sahiptir, hibritleşmesi $sp$'dir. Sırasıyla: $sp^2 - sp^2 - sp - sp$ şeklindedir. Doğru cevap A şıkkıdır.

1. Açık zincirli (asiklik) bir molekülde doymamışlık derecesi (hidrojen eksikliği indeksi, IHD) doğrudan pi bağı sayısına eşittir. 2. 30 karbonlu doymuş bir açık zincirli alkanın formülü $C_n H_{2n+2} = C_{30}H_{62}$'dir. 3. Skualenin formülü $C_{30}H_{50}$ olup hidrojen açığı: $62 - 50 = 12$ adettir. 4. Her $\pi$ bağı 2 hidrojen eksilttiğinden: $\text{Pi bağı sayısı} = \frac{12}{2} = 6$ adettir. 5. Açık zincirli (halkasız) bir molekülde toplam sigma bağı sayısı: $\text{Toplam atom sayısı} - 1$'dir. Toplam atom sayısı = $30 + 50 = 80$ atom $\implies \text{Sigma bağı sayısı} = 80 - 1 = 79$ bulunur. Buna göre 6 adet $\pi$ bağı ve 79 adet $\sigma$ bağı bulunur. Doğru cevap C şıkkıdır.

1. Benzen: Düzlemsel, halkada 6 $\pi$ elektronu vardır ($4n+2$, $n=1$), aromatiktir. 2. Siklopentadienil anyonu ($C_5H_5^-$): Düzlemsel, 2 çift bağ (4 e-) ve negatif yükün 1 elektron çifti (2 e-) ile toplam 6 $\pi$ elektronu vardır ($n=1$), aromatiktir. 3. Sikloheptatrienil katyonu (tropilyum iyonu, $C_7H_7^+$): Düzlemsel, 3 çift bağ içerir, 6 $\pi$ elektronu vardır ($n=1$), aromatiktir. 4. Naftalin: İki kaynaşık benzen halkasında 10 $\pi$ elektronu vardır ($4n+2$, $n=2$), aromatiktir. 5. Siklooktatetraen ($C_8H_8$): 4 adet çift bağ (8 $\pi$ elektronu) içerir. $4n$ kuralına uyar, düzlemsel kalamaz (küvet konformasyonu alır) ve aromatik değildir (non-aromatiktir). Doğru cevap E şıkkıdır.

Doğal olarak sentezlenen doymamış yağ asitlerindeki (örneğin oleik asit, araşidonik asit) çift bağların neredeyse tamamı 'cis' (Z) konfigürasyonundadır. Cis çift bağı, hidrokarbon zincirinde yaklaşık 120 derecelik kalıcı bir bükülmeye (kink) neden olarak moleküllerin birbirine sıkıca paketlenmesini engeller ve membran akışkanlığını artırır. Trans yağ asitleri ise yapay hidrojenasyon veya rumen bakterileri kaynaklıdır. Doğru cevap B şıkkıdır.

Markovnikov kuralına göre, bir asimetrik alkene $H-X$ veya $H-OH$ katılırken hidrojen atomu ($H^+$), çift bağ karbonlarından hidrojeni daha çok olan karbona bağlanarak daha kararlı olan ikincil karbokatyonu oluşturur. Ardından nükleofil olan $-OH$ grubu pozitif yüklü ikincil karbona bağlanır. $CH_3-CH=CH_2 + H_2O \xrightarrow{H^+} CH_3-CH(OH)-CH_3$ (2-propanol / izopropanol). Doğru cevap D şıkkıdır.

1. 2-bütanol: $CH_3-CH(OH)-CH_2-CH_3$ (C2 atomuna $-H$, $-OH$, $-CH_3$, $-CH_2CH_3$ olmak üzere 4 farklı grup bağlıdır, kiraldir). 2. Alanin: $CH_3-CH(NH_2)-COOH$ (Alfa karbonuna $-H$, $-NH_2$, $-COOH$, $-CH_3$ bağlıdır, kiraldir). 3. Gliserol: $CH_2OH-CH(OH)-CH_2OH$ (Merkezdeki C2 atomuna 2 adet aynı grup olan $-CH_2OH$ bağlıdır; 4 farklı grup yoktur, simetriktir ve akiraldir). 4. Laktik asit: $CH_3-CH(OH)-COOH$ (C2 atomuna 4 farklı grup bağlıdır, kiraldir). 5. Gliseraldehit: $CHO-CH(OH)-CH_2OH$ (C2 atomuna 4 farklı grup bağlıdır, kiraldir). Doğru cevap C şıkkıdır.

Genel IHD formülü: $\text{IHD} = C + 1 - \frac{H}{2} - \frac{X}{2} + \frac{N}{2}$ Burada: $C = 9$ $H = 11$ $X = 0$ $N = 1$ Oksijen atomu formülü etkilemez. $\text{IHD} = 9 + 1 - \frac{11}{2} + \frac{1}{2} = 10 - 5{,}5 + 0{,}5 = 10 - 5 = 5$. Biyokimyasal doğrulama: Fenilalaninde 1 benzen halkası (1 halka + 3 çift bağ = 4 IHD) ve 1 karboksil grubu ($C=O$, 1 çift bağ = 1 IHD) bulunur; toplam $4 + 1 = 5$ doymamışlık birimidir. Doğru cevap B şıkkıdır.

Karbokatyonlarda pozitif yüklü karbona bağlı alkil grupları elektron sağlayıcı (indüktif etki ve hiperkonjugasyon) özellikleri sayesinde artı yükü dağıtarak karbokatyonu stabilize eder. Bu nedenle tersiyer ($3^\circ$) karbokatyonlar sekonder ($2^\circ$) karbokatyonlardan, sekonderler primer ($1^\circ$) karbokatyonlardan, primerler ise metil katyonundan çok daha kararlıdır: Tersiyer ($3^\circ$) > Sekonder ($2^\circ$) > Primer ($1^\circ$) > Metil ($CH_3^+$). Doğru cevap A şıkkıdır.

Sikloheksanın sandalye konformasyonunda aksiyal pozisyondaki sübstitüentler, halkanın aynı yüzündeki diğer aksiyal hidrojenlerle '1,3-diaksiyal sterik itmeye' maruz kalır. Bu nedenle metil veya daha büyük hacimli sübstitüentler, sterik engelin en az olduğu ekvatoryal (equatorial) pozisyona yerleştiğinde molekül termodinamik olarak en kararlı formuna ulaşır. Doğru cevap C şıkkıdır.

Benzo[a]piren, beş kaynaşık benzen halkasından oluşan klasik bir polisiklik aromatik hidrokarbondur (PAH). CYP1A1 ve epoksit hidrolaz enzimleri ile metabolize edilerek oldukça reaktif olan 'benzo[a]piren-7,8-dihidrodiol-9,10-epoksit' formuna dönüşür. Bu elektrofilik molekül, DNA'daki guanin bazlarının ekzosiklik amino grubuna ($N^2$) kovalent bağlanarak DNA hasarına ve mutasyonlara yol açar. Doğru cevap E şıkkıdır.

İzopren, sistematik adıyla 2-metil-1,3-bütadiendir ($CH_2=C(CH_3)-CH=CH_2$). 4 karbonlu bütadien ana zinciri ve 1 karbonlu metil dalı olmak üzere toplam 5 karbon atomu içerir. Biyolojik sistemlerde izopentenil pirofosfat (IPP, 5C) ve dimetilallil pirofosfat (DMAPP, 5C) aktif izopren birimleri olarak kullanılır. Doğru cevap B şıkkıdır.

Apolar moleküllerde moleküller arası baskın kuvvet London dispersiyon kuvvetleridir. Aynı karbon sayılı alkanlarda moleküldeki dallanma arttıkça molekülün küresel şekli artar, temas yüzey alanı küçülür ve London çekim kuvvetleri zayıflar. Bu nedenle düz zincirli olan n-pentan en geniş temas yüzeyine ve en yüksek kaynama noktasına sahiptir ($36^\circ\text{C}$); dallanması en fazla olan neopentan ise en düşük kaynama noktasına sahiptir ($9{,}5^\circ\text{C}$): n-pentan > İzopentan > Neopentan. Doğru cevap A şıkkıdır.

Serbest radikal zincir tepkimeleri 3 ana evrede gerçekleşir: 1. Başlama (İnitiation): Reaktif oksijen türlerinin (özellikle hidroksil radikali, $\cdot OH$) PUFA'nın allilik karbonundan bir hidrojen kopararak lipid karbon merkezli radikali ($L\cdot$) oluşturması. 2. İlerleme / Çoğalma (Propagation): Lipid radikalinin moleküler oksijenle reaksiyona girerek peroksil radikali ($LOO\cdot$) oluşturması ve bu radikalin komşu PUFA'dan hidrojen kopararak lipid hidroperoksit ($LOOH$) ve yeni bir lipid radikali üretmesi döngüsü. 3. Sonlanma (Termination): İki radikalin bir araya gelerek stabil kovalent bağ kurması veya E vitamini gibi zincir kırıcı antioksidanlar tarafından radikallerin yakalanıp etkisizleştirilmesi. Doğru cevap D şıkkıdır.

İç simetri düzlemi (mezo formu) içermeyen bir molekülde stereoizomer sayısı van 't Hoff kuralına göre hesaplanır: $\text{Stereoizomer sayısı} = 2^n$ Burada $n$ kiral merkez sayısıdır. $n = 3$ olduğuna göre: $\text{Stereoizomer sayısı} = 2^3 = 8$ adet stereoizomer (4 çift enantiyomer) bulunur. Doğru cevap C şıkkıdır.

1. Sisteinin sülfidril/tiyolat grubu ($-S^-$ veya $-SH$): Üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftleri nedeniyle güçlü bir nükleofildir. 2. Suyun oksijen atomu ($\text{H}_2\text{O}$): 2 ortaklanmamış elektron çifti barındırır, nükleofildir. 3. Lizinin amino grubu ($-NH_2$): Azot üzerindeki elektron çifti sayesinde nükleofildir. 4. Serinin hidroksil grubu ($-OH$): Oksijen üzerindeki elektron çiftleri ile nükleofildir. 5. Karbonil karbonu ($-C^{\delta+}=O$): Oksijenin elektronegatifliği nedeniyle elektronca fakirdir, kısmi pozitif yük taşır ve bir 'elektrofil'dir; nükleofiller tarafından saldırıya uğrar. Doğru cevap E şıkkıdır.

1. Alkanların yanma genel denklemi: $C_n H_{2n+2} + \left(\frac{3n+1}{2}\right) O_2 \to n\ CO_2 + (n+1)\ H_2O$ 2. 1 mol alkan yandığında $5\ \text{mol } CO_2$ oluştuğuna göre $n = 5$'tir (Pentan, $C_5H_{12}$). 3. Tüketilen $O_2$ mol sayısı: $\frac{3n+1}{2} = \frac{3(5)+1}{2} = \frac{16}{2} = 8\ \text{mol } O_2$. 4. NŞA'da 1 mol gaz $22{,}4\ \text{L}$ hacim kaplar. $8\ \text{mol } O_2 \times 22{,}4\ \text{L/mol} = 179{,}2\ \text{L}$ bulunur. Doğru cevap D şıkkıdır.

Enantiyomerler akiral bir çevrede (sulu çözelti, standart fiziksel koşullar) tamamen aynı erime noktasına, kaynama noktasına, yoğunluğa ve kimyasal reaktiviteye sahiptir. Yalnızca düzlem polarize ışığı çevirme yönleri (biri sağa $+$, diğeri sola $-$) ve kiral reseptör/enzimlerle olan etkileşimleri farklıdır. Bu nedenle 'kaynama noktaları birbirinden tamamen farklıdır' ifadesi yanlıştır (Diastereomerlerin ise kaynama ve erime noktaları farklıdır). Doğru cevap B şıkkıdır.

1. 1,4-pentadien: $CH_2=CH-CH_2-CH=CH_2$ (İzole dien; araya $sp^3$ melezleşmiş $CH_2$ girmiştir). 2. 1,3-bütadien: $CH_2=CH-CH=CH_2$ (Konjuge dien; iki çift bağ arasında tek bir tekli bağ vardır, elektronlar rezonans ile delokalizedir). 3. Propadien: $CH_2=C=CH_2$ (Kümüle dien; çift bağlar bitişiktir). 4. 1,5-hekzadien: $CH_2=CH-CH_2-CH_2-CH=CH_2$ (İzole dien). 5. Sikloheksen: Tek çift bağ içerir (Alken). Doğru cevap B şıkkıdır.

Fenoldeki hidroksil ($-OH$) grubunun oksijeni üzerinde bulunan ortaklanmamış elektron çiftleri, rezonans yoluyla benzen halkasına aktarılır ($+M$ mezomerik etki). Bu durum halkadaki elektron yoğunluğunu artırarak halkayı güçlü biçimde 'aktive eder' ve gelen yeni elektrofilin elektron yoğunluğu en yüksek olan 'orto' ve 'para' konumlarına bağlanmasını sağlar. Doğru cevap A şıkkıdır.

Halkalı alkanların iç açıları: 1. Siklopropan: Eşkenar üçgen şeklinde olup iç bağ açıları $60^\circ$'dir. İdeal tetrahedral açı olan $109{,}5^\circ$'den sapma: $109{,}5 - 60 = 49{,}5^\circ$'dir. Açı gerginliği en büyüktür, $C-C$ bağları bükülmüş ('muz bağları') yapıdadır ve halka kolayca açılır. 2. Siklobütan: İç açı yaklaşık $90^\circ$ ($88^\circ$ bükülmüş). 3. Siklopentan: İç açı yaklaşık $108^\circ$ (zarf formu, neredeyse gerginliksiz). 4. Sikloheksan: Sandalye formunda iç açılar tam $109{,}5^\circ$'dir (gerginlik sıfırdır). 5. Sikloheptan: Gerginliği düşüktür. Bu nedenle açı gerginliği en yüksek olan siklopropandır. Doğru cevap A şıkkıdır.