Efficient synyhesis of ketone end functionalized PEG through oxymercuration reaction
Oksimerkürasyon reaksiyonuyla etkili bir şekilde keton uçlu PEG sentezi
- Tez No: 419005
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRKAN HIZAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Bir reaktif uç grubun başka bir reaktif uç gruba etkin, ucuz ve kolay şartlarda çevrilebilmesi sadece organik kimya alanında değil aynı zamanda polimer kimyasında da her zaman arzu edilen bir durum olmuştur. Bunun için yapılan çalışmalarda, ya polimerik yapılar için yeni yöntemler bulunmaya çalışılmış, ya da organik kimyada kullanılan reaksiyonlar polimerik yapılar için modifiye edilmeye çalışılmıştır. Polimer kimyasında aldehit ve keton uç grubuna sahip polimerler biomoleküller ve polimerler arasında konjugasyon reaksiyonlarına imkan verdiklerinden oldukça rağbet görmektedirler. Şüphesiz, yalnızca alkin fonksiyonelitesine sahip polimerler de CuAAC“click”tepkimeleri ile yukarıda belirtilen polimer-biyo molekül birleşmelerinde aktif olarak kullanılmakatadır. Ancak, CuAAC reaksiyonunun gereksinimi olan bakırın insan vücudu için zararlı olması bu kimyasının polimer-biyo molekül birleşmelerinde kullanımını sınırlamaktadır. Organik kimyada yaygın olarak kullanılan alkinlere su katılma reaksiyonları alkinlerden karbonil bileşikleri elde etmede oldukça faydalı reaksiyonlardır. Bu katılma reaksiyonları Civa(II) tuzları katalizörlüğünde ve ortamda asit varlığında gerçekleşen oksimerkürasyon reaksiyonlarıdır. Bu sayede alkin fonksiyonelitesine sahip bileĢiklere keton fonksiyonelitesi kazandırılmıĢ olur. Bu yöntem sayesinde son derece ılımlı reaksiyon koşullarında ve oldukça ucuz kimyasallar kullanılarak, dört saat gibi kısa bir zamanda kantitatif olarak alkinlerden keton eldesi gerçekleşir. Saflaştırma basamaklarında, kullanılan civa(II) tuzundan kolayca kurtulunması da, canlı sağlığı açısından sorun teşkil etmediği için oksimerkürasyon reaksiyonu tercih edilebilir bir yöntemdir. Bu çalışmada hedef polimer olarak artık ticari olarak da satılan alkin fonksiyonelitesine sahip biyouyumlu bir polimer olan poli(etilen glikol) (PEG) seçilmiĢtir. Deneysel olarak farklı koşullarla çalışılan bu çalışmada hem oda sıcaklığında hem de ısı uygulanarak elde edilen sonuçlar yüksek verimle alkin-keton geçisinin gerçekleştiğini göstermiştir. Ayrıca, elde edilen keton uç gruplu PEG ve serbest amin yapısına sahip bir model bileşik ile yapılan çalışmalar imin reaksiyonunun da son derece verimli bir şekilde gerçekleştirildiğini göstermiştir. Elde edilen veriler ışığında farklı elektronik etkilere sahip alkin uçlu polimerler de sentezlenerek, bu polimerlerde de alkin uc grubunun keton uç gruba çevrilmesi için uygun koşullar belirlenmiştir. İlk olarak PEG-OH‟ın, 4-pentinoik asitle esterleşme reaksiyonu yapılmış ve bunun sonucunda alkin uç fonksiyonuna sahip biyouyumlu bir polimer elde edilmiştir (Alkyne-PEG) Daha sonra bu alkin uç fonksiyonunun ketona çevrilmesi için en uygun reaksiyon koşulları belirlenmeye çalışılmıştır. Organik yapılarda sıkça kullanılmalarına karşın, polimerde hidrolize yol açmaları nedeniyle asit olarak H2SO4 ya da HCl kullanımı uygun görülmemiş , bunlar yerine toksik özellikleri, ucuz oluşu ve alkin keton çevrimini başarıyla yapmasından dolayı p-Toluensulfonik asit belirlenmiştir. Uygun asidin ve civa (II) tuzunun bulunmasıyla reaksiyonlar değişik oranlarda kimyasallar kullanılarak ve değişik sıcaklıklarda tekrarlandı.Sonuç olarak 0.25 ekivalent p-TSA ve HgSO4 kullanılarak ve 50 ᵒC ile 0.5 ekivalent ve oda sıcaklığında alkinden keton dönüşümünün kantitatif olarak gerçekleştiği gözlemlendi. Bu bilgiler ışığında kinetik çalışmalar yapıldı ve tamamen alkin keton dönüşümü için 4 saatin her iki koşul için de yeterli bir süre olduğu gözlemlenmiş oldu. Elde edilen polimerlerin yapısı 1H NMR, UV Spektrometresi ve FT-IR Spektromeresi kullanılarak aydınlatıldı. Çalışmanın devamında elektronik etkilerin gözlemlenebilmesi amacıyla farklı elektronik etkilere sahip alkin uç fonksiyonlu polimerler sentezlendi ve bunların keton dönüşümleri incelendi.Bu amaçla propargyl bromide ve propargyl alkol kullanarak esterik ve eterik yapıda iki farklı Alkin- PEG sentezlendi. Polimerlerdeki alkin uçların ketona dönüşümü için yukarıda bahsedilen koşullar kullanıldı ve sonuç olarak proparjil bromürden elde edilen eterik yapı için dönüşüm 50ᵒC de 10 saatte olurken oda sıcaklığında 18 satte gerçekleĢti. Proparjil alkolden elde edilmiĢ esterik yapıdaki PEG için dönüşüm 50 ᵒC de 8 saat olarak bulundu, ancak oda sıcaklığında kimyasal miktarı iki katına çıkarılmasına rağmen etkin bir dönüşüm gözlemlenemedi. Bu çalışmaların sonunda organik kimyada yaygın olarak kullanılan alkinlere, bir civa tuzu varlığında asit katalizörlüğünde su katılması reaksiyonu olan oksimerkürasyon reaksiyonunun polimer kimyasında da uygun kimyasallar kullanılarak etkin bir dönüşüm sağlayabileceği kanıtlanmış oldu.
Özet (Çeviri)
For the longest time, effective, easy and inexpensive formation of one terminal group to another reactive terminal group is a desirable case not only in organic chemistry but in polymer chemistry as well. For this instance, researches are made either to find a new technique for polymers or to adapt and modify organic chemistry reactions in order to apply then in polymer chemistry. Ketones are desirable terminal groups in polymer chemistry since they can form imine forms when they react with terminal amine functionalized protein or peptides. But inevitably, alkyne functioned polymers are being used in such manner via CuAAC“Click”reactions to give biomolecule- polymer binding. Unfortunately, CuAAC reactions are limited to use to give such products due to the usage of Cu as the catalyst which has severe effects on human body functions. Hydration of alkynes is an easy way to obtain ketone function. This reaction is done by a mercury (II salt as a catalyst and acidic media, known as oxymercuration reactions. In addition, using such inexpensive chemicals and in a short period of time (4 hours), alkyne function can successfully changes to ketone function, quantitavely. Further observations showed that it is also possible to get rid of mercury (II) salts easily during the work-up processes, which provides the pathway to use oxymercuration reactions in biological aspects. In this work, we have chosen to use commercially available alkyne functionalized polyethylene glycol (PEG), which is also bio-compatible. Experimental works showed that when applied heat or worked in room temperature, it is possible to observe alkyne to ketone formation with high yields. Also, it was made clear that ketone functionalized PEG can successfully forms imines when reacted with an amine functionalized structure in our model reaction. Firstly, PEG-OH was reacted with 4-pentionic acid, giving PEG-Alkyne which is bio-compatible. Then, optimum reaction conditions were tried to be found in order to form the ketone conversion. But unlike in the organic synthesis, sulfuric acid and hydrochloric acid is found to be ineffective in this reaction, because both hydrolyzed the polymer structure. Instead, para-toluene sulfonic acid was used since its low toxicity, inexpensiveness and effectiveness in this reaction. Different equivalents and temperatures were tried with the most compatible mercury salt and acid, found to be the optimum reaction condition was 0.25 equivalent of p-TSA, HgSO4 in 50oC and 0.50 equivalent of p-TSA, HgSO4 in room temperature and observed quantitave formation. In light of these informations, optimum reaction time was observed as 4 hours from the kinetic studies. In light of this information firstly, two different electronic structıred alkyne terminated PEG was synthesised and alkyne- ketone conversion optimum reaction conditions were studied.
Benzer Tezler
- Aza-Wittig Reaksiyonu ile Blok Kopolimerlerin Sentezi
Synthesis of Block Copolymers with the Aza-Wittig Reaction
DİLA KILIÇLIOĞLU
- Keton/aldehit reçinelerinin mürekkep hazırlanmasında kullanımı
Use of keton/aldehyde resins for ink preparation
ZEYNEP KÖKNAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
- Ce (IV) poliaminokarboksilli asit başlatıcı poliakrilamidlerin sentezi ve karakterizasyonu
The Synthesis and characterization of polyacrylamides initiated by Ce (IV) polyaminocarboxylic acids
FATMA DURAP
- 1-aril-3-fenetilamino-1-propanon hidroklorür tipi mono mannich bazlarının konvensiyonel yöntem ve mikrodalga yöntemi ile sentezi ve sentezlenen bileşikler üzerinde stabilite çalışmaları
Synthesis of 1-Aril-3-Fenetilamino-1-propanon hydrochloride type mono Mannich Bases in conventional and microwave methods and stability studies on synthesized compounds
SELÇUK PEKCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Eczacılık ve FarmakolojiAtatürk ÜniversitesiFarmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİSE İNCİ GÜL