Synthesis of fully functionalized furan main chain polyester through multi component reactions
Tam fonksiyonel furan ana zincirli polyesterlerin çok bileşenli reaksiyon yolu ile sentezi
- Tez No: 485309
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN DURMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 55
Özet
Polimer kimyası, malzeme bilimleri, organik kimya ve biyoloji gibi araştırma alanlarında gerçekleştirilecek kimyasal reaksiyonların yüksek verimlilik ve atom ekonomisine sahip olması istenir. Ayrıca reaksiyonların gerçekleştirilmesi ve saflaştırma aşamalarındaki kolaylık da, amaca uygun reaksiyonların seçilmesi anlamında en az sıralanan diğer reaksiyon özellikleri kadar önem taşımaktadır.“Click”reaksiyonları ilk olarak 2001 yılında K. B. Sharpless ve çalışma arkadaşları tarafından tanımlanmış olup, yukarıda bahsedilen özellikleri taşıyan bir reaksiyon türüdür. Organik kimya alanında bir çok uygulaması olan“click”reaksiyonları, polimer kimyası alanında da kullanılmaktadır. Bunlara örnek olarak şu reaksiyonlardan bahsedilebilir; bakır katalizli azid-alkin siklokatılması, tiyol-en/in serbest radikal katılması ve (hetero) Diels-Alder reaksiyonu.“Click”reaksiyonları ayrıca, yer seçicilik ve stereo seçicilik özelliklerinin yüksek olması, ılımlı tepkime koşullarında yüksek verilmlilik göstermesi, ana ürünün elde edilmesindeki kolaylık, çözücüden bağımsız olması ve birçok fonksiyonel grupla çalışabilmesi gibi özelliklere sahiptir. Yüksek derecede konjuge edilmiş polimerlere ve biyomoleküllere olan ihtiyaç, nanoteknoloji ve biyoteknoloji alanındaki yeni araştırmalar çerçevesinde giderek artmıştır. Polimer veya küçük moleküllerin farklı polimer blokları ile konjuge edilmesi için; halka açılma polimerizasyonu, yaşayan polimerizasyonlar, kontrollü radikal polimerizasyonlar ve halka açılma metatez polimerizasyonu gibi yöntemler kullanılmaktadır. Bahsedilen teknikler, yapısı iyi tanımlanmış polimerler elde edilmesine imkan sağlasa da, karmaşık yapıya ve topolojiye sahip makromoleküllerin elde edilmesinde bu teknikler yetersiz kalmaktadır.“click”kimyası bu tür moleküllerin elde edilmesine imkan sağlamaktadır. xxiv Modüler sentez yaklaşımı temel alınarak sentetik polimerlerin“click”kimyası ile elde edilmesi, „Barner-Kowollik“ ve „Inglis”tarafından, yeni polimer ve malzeme tasarımlarının gerçekleştirilebilmesi için“çığır açıcı”olarak değerlendirilmiştir. Sharpless'tan sonra,“click”reaksiyonları tanımı diğer araştırmacılar tarafından genişletilmiştir. Etkin ve kolay bir saflaştırma, kısa reaksiyon süreleri, modüler yapıların eşdeğer mol oranında kullanılabilmesi ve ılımlı reaksiyon koşulları, bu genişletilmiş tanımı oluşturmaktadır. Çok bileşenli reaksiyonlar olarak adlandırılan reaksiyonlar da uygulamadaki kolaylık, hedef molekülün yüksek seçicilik ile sentezlenmesine olanak sağlanması ve çıkış moleküllerinde bulunan atomların büyük çoğunluğunun hedef moleküle aktarılabilmesi açılarından oldukça dikkat çekici reaksiyonlardır. Çok bileşenli reaksiyonların bu özellikleri neredeyse 150 yıldır bilinmesine rağmen, bu reaksiyonların polimer kimyası alanına uyarlanması ancak son yıllarda gerçekleşmiştir. Passerini, Ugi ve Kabachnik-Fields isim reaksiyonları, çok bileşenli reaksiyonların polimer kimyası alanındaki tanınmış uygulamalarına örnektir. Furan ve pirol gibi heterosiklik bileşiklerin çok bileşenli reaksiyonlar yolu ile sentezlenmesi, organik kimya alanında sıkça kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. Bu çalışma, çok bileşenli reaksiyonların organik kimya alanında heterosiklik bileşiklerin sentezindeki ve polimer kimyası alanındaki uygulamalarının bir araya getirilmesi fikrinden yola çıkarak hazırlanmıştır. Çok bileşenli reaksiyonlar alanında yapılan literatür araması sonucu, heterosiklik ana ve/veya yan zincire sahip polimerlerin çok bileşenli reaksiyonlar ile sentezlenmesi konusunda önceden herhangi bir çalışma yapılmadığı ortaya çıkmıştır. Bu sonuçtan yola çıkarak, tam fonksiyonel furan ana zincirli polyesterlerin çok bileşenli reaksiyonlar yolu ile sentezi, tez çalışmasının konusu olarak belirlenmiştir. Öncelikle ana zincirde alkin fonksiyonu taşıyan polyester sentezlenmiş ve bu polimerin siklohekzil izosiyanür ve benzaldehit ile değişik koşullardaki çok bileşenli reaksiyonları gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık, süre, aldehit'in izosiyanür ve alkin bileşenlerine oranı gibi değişkenlerin çok bileşenli reaksiyon üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Furan ana zincirli polyesterlerin karakterizasyonu GPC ile yapılmıştır. Polyester ana zincirinde furan oluşumu ise 1H ve 13C NMR kullanılarak doğrulanmıştır. Çok bileşenli reaksiyon verimleri ise 1H NMR ile hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Chemical reactions that possess properties such as high efficiency, atom-economy, modularity and ease of execution/purification are very much looked after in polymer chemistry and many other research areas like life and material sciences, organic chemistry and chemical biology. A reaction category with such attributes is the“click reaction”, first described by K. B. Sharpless and colleagues in 2001. In parallel to the progress based on“click”reactions in organic chemistry area, many notable applications to polymer chemistry such as copper-catalyzed azide–alkyne cycloaddition (CuAAC), thiol– ene/yne free-radical addition and the (hetero) Diels–Alder reaction were introduced. Multicomponent reactions (MCRs) is another example of such sought after chemical reactions, as they offer an elegant way of producing highly selective products in which majority of the atoms of the starting materials (more than two) are present. Interestingly, MCRs made their debut in the area of polymer chemistry only recently although their unique properties are acknowledged since more than 150 years from today. For instance, Passerini, Ugi and Kabachnik-Fields are notable examples of MCRs that are widely utilized in the area of polymer chemistry. Another popular application in the organic chemistry research area is the synthesis of heterocyclic compounds such as furans and pyrroles via MCRs. We have developed the idea of bringing together the applications of MCRs in organic chemistry to synthesize heterocyclic compounds and their use in polymer chemistry. In the context of current MCR literature, we have identified that utilizing MCRs to prepare polymers with fully functionalized heterocyclic main and/or side chains as an exciting and so far unexplored application of MCRs. Therefore, the objective in this thesis is to employ MCRs for the first time in the preparation of fully functional furan main chain polyesters. Initially, the polyester having an electron deficient alkyne function on the main chain was prepared and later reacted with cyclohexyl isocyanide and benzaldehyde in various MCR conditions. The impact of temperature, duration, aldehyde equivalents with respect to isocyanide and the alkyne components on the MCR were studied. The furan main chain polyester was characterized by GPC and its structure was confirmed by both 1H and 13C NMR spectra. MCR efficiencies were calculated by the use of 1H NMR spectra.
Benzer Tezler
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN
- Novel organic redox materials and their applications in rechargeable batteries
Yeni organik redoks malzemeleri ve şarj edilebilir pillerde uygulamaları
SÜMEYYE BAHÇECİ SERTKOL
- Hibrit poliimidlerin piridin temelli monomerlerden sentezlenmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of hybrid polyimides from pyridine based monomers and investigation of their properties
SÜLEYMAN KÖYTEPE
- Fonksiyonlaştırılmış nano TiO2 sentezi ve fotokatalitik uygulamaları
Synthesis of functionalized nano-TiO2 and photocatalytical applications
BURAK BAYKAL
- Karbazol ve ß-hidroksi nitratların yeni türevlerinin sentezi
Synthesis of new derivatives of carbazole and ß-hydroxy nitrates
HÜSEYİN ÇAVDAR
