A hybrid computational approach to the benzoin synthesis in different media
Benzoin sentezine farklı ortamlarda hibrid hesapsal bir yaklaşım
- Tez No: 232495
- Danışmanlar: PROF. DR. VİKTORYA AVİYENTE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Benzaldehit, Benzetim, Benzoin, Kuantum, Yoğuşma, Benzaldehyde, Simulation, Benzoin, Quantum, Condensation
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Benzoin içerdiği fonksiyonel gruplar sayesinde organik sentez kimyasında yaygın olarak kullanılan ve kolay sentezlenen bir moleküldür. Bu çalışmada iki farklı ortam ve farklı reaksiyon koşullarında benzoin sentezi temel olarak ele alınmıştır. Laboratuvar ortamında benzil ve benzaldehitten siyanür iyonu ile O-benzoillenmiş benzoin sentezi kuvantum mekanik yöntemlerle ele alınmıştır. Bu çalışmada farklı akılı gruplar taşıyan benzaldehit ve benzil molekülleri ele alınarak kinetik ve termodinamik olarak önemli tepkime adımları ile takılı grupların tepkimeye etkisi incelenmiştir. Deneysel olarak önerilen mekanizma PM3 yöntemi ile modellendikten sonra B3LYP/6-31G* yöntemi ile tepkime enerjileri hesaplanmıştır. Siyanohidrin molekülünün oluşması ve nükleofilik saldırısını içeren reaksiyon adımlarının takılı gruplara göre değierek reaksiyon hızını etkiledikleri tespit edilmiştir. Takılı grup içeren benzaldehit molekülleri arasında o-flor benzaldehidin, florun elektron çekme özelliğinden dolayı, aktivasyon enerjisinin daha düşük olduğu saptanmıştır.Çalışmanın ikinci kısmında benzoilformat dekarboksilaz enzimi ortamında enantioseçici benzoin sentezi moleküler dinamik yöntemi ile modellenmiştir. Temel olarak aktif merkezi çevreleyen amino asitlerin katalitik tepkimeye etkisi incelenmiştir. Bunun için farklı protonlanma durumlarındaki amino asitler ve bu aminoasitlerin değiştirilmesi ile elde edilen mutasyonlarını içeren on model hazırlanmıştır. Modelleme çalışmamız H70, S26 ve H281'in literatürde de belirtilen E47'ye ek olarak katalitik etkisi olan amino asitler olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, deneysel çalışmalarda enzim ortamında gözlenen enansiyo seçiciliğin, tepkime esnasında oluşan enamin/karbanyon'nun hangi taraftan saldırdığına bağlı olarak ta değiştiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Benzoin derivatives are widely used in organic chemistry, mainly as starting materials in drug synthesis and photoinitiators in polymer chemistry, due to their bifunctionality, the presence of the asymmetric center, and the photolabile benzoyl group. In this study, the synthesis of benzoin has been modeled in two different media in the presence of two different catalysts. In the first part of the study, the reactions of benzil derivatives (donor aldehydes) with benzaldehyde derivatives (acceptor aldehydes) have been modeled with PM3 and B3LYP/6-31G*. The mechanism of the reaction and the effect of ortho substitutions on the aromatic phenyl rings on benzil and on benzaldehyde have been discussed. The rate determining steps have been rationalized based on the effect of the substituents. Among the substituted benzaldehyde molecules o-fluoro benzaldehyde has been found to decrease the activation barrier of the reaction, as a result of the electron donating nature of fluorine.In the second part of the reaction, the enantioselective benzoin synthesis in benzoylformate decarboxylase (BFD) environment has been investigated with molecular dynamics. The effect of the surrounding residues in the vicinity of the active center has been elucidated. Ten models with various the protonation states of the amino acids and their mutated counterparts near the active center have been devised, modeled and analysed. Our studies indicate that H70, S26 and H281 are the catalytically important amino acids besides E47 cited in the literature. The role of these residues in the catalytic function of the enzyme has been rationalized. Furthermore, the experimentally observed enantioselectivity was explained on the basis of the face selectivity of the enamine/carbanion produced during the reaction.
Benzer Tezler
- Modelling and simulation of a series parallel hybrid electrical vehicle
Seri paralel hibrit elektrikli aracın modellenmesi ve simülasyonu
CAN GÖKÇE
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NEJAT TUNCAY
- A deep learning-based hybrid computational approach to cardiac electrophysiology
Kalp elektrofizyolojisine derin öğrenme tabanlı hibrid bir hesaplamalı yaklaşım
ALİ FATİH KULOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- A two-step computational homogenization approach for determination of elastic constants of hybrid composites
İki basamaklı hesaplamalı homojenleştirme yaklaşımı kullanarak hibrit kompozitlerin elastik sabitlerinin saptanması
MUSA BATIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Hesaplamalı akışkanlar dinamiğinde bir hibrit yaklaşım
A hybrid approach in computational fluid dynamics
ASUMAN ZEYTİNOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
MatematikSüleyman Demirel ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLENDER PAŞAOĞLU
DOÇ. DR. MURAT SARI
- Süreç planlama ve çizelgeleme entegrasyonu için yapay sinir ağları ve genetik algoritmayı birleştiren hibrit bir yaklaşım
A hybrid approach combining fuzzy neural networks and genetic algorithm to integrate process planning and scheduling for mass customization
ALPER ŞEKER
Doktora
Türkçe
2013
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERPİL EROL