Geri Dön

Unprecented octahedral crystal structure of one dimensional coordination polymer crown fused zinc-phthalocyanine and its trace amount Be2+ detection by double channel sensor

Benzersiz yapılı taç eter modifiye edilmiş tek boyutlu oktahedral polimerik çinko-ftalosiyanin ve çift yönlü sensör olarak eser miktarda Be2+ tayini

PDF İndir

  1. Tez No: 517616
  2. Yazar: ÖZGÜR YAVUZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Profesör Reginald P. Linstead, ftalosiyanin (Pc) terimini ilk olarak 1933 yılında metalsiz ve metalli ftalosiyaninler ve bunların türevlerinden oluşan organik bileşiklerin sınıfını tanımlamak için kullanmıştır. Birçok metal iyonunu barındıracak kadar geniş olan ftalosiyanin, iki imino hidrojen atomu ve dört nitrojen atomu içeren dört iminoizoindolin biriminden oluşan simetrik bir makrohalkadır ve pirol halkaları doğrudan kompleks oluşumunda yer alır. Ftalosiyaninler, fotokimyasal ve fotofiziksel olarak kararlı makrosiklik yapılar olup ftalosiyanin tabanlı moleküllerin uzun ömürlü olmasını sağlarlar. Bu yapı, 18π elektron sistemi nedeniyle görünür bölgede yoğun bir şekilde absorpsiyon ve emisyona sahiptir. Bu özellikler, makrosiklik yapının periferal konumlarına belirli özelliklere sahip gruplar ekleyerek, bu grupların sayısını değiştirerek ve ftalosiyanin merkez metaline müdahale edilerek hassas bir şekilde değiştirilebilir. Makrosiklik polieterler olarak, taç eterler ilk kez 1967 yılında Pedersen tarafından sentezlenmiştir. 1967'den itibaren Pedersen, etilen ve propilen ile 4 ila 20 oksijen aralığında oluşan siklik eter köprüleri oluşturmuştur. Oksijen hetero atom türevlerinin yanı sıra, azataç eter ve tiyataç eterler gibi farklı heteroatom türevleri sentezlenmiş ve bunların metal katyonları ile kompleksleşme özellikleri araştırılmıştır. Taç eterlerin ayarlanabilen donör atomlarıyla, birçok farklı metal katyonu seçici olarak bağlanabilir ve analiz edilebilmektedir. Metal katyonları bağlama yeteneğine ek olarak, taç eterlerin faz transfer katalizörleri ve kimyasal sensörler olarak kullanımı taç eterler bileşiklerini birçok alanda özel kılmaktadır. Berilyum, savunma, havacılık, otomotiv, petrokimya, telekomünikasyon ve nükleer reaktör endüstrisi gibi birçok alanda kullanılmasının yanında insan sağlığı ve çevre açısından son derece tehlike arz eden, litetatürce bilinen en zehirli metaldir. Mesleki bir hastalık faktörü olan bu metale belirli berilyum dozlarına maruz kalan işçilerde Kronik Berilyum Hastalığı (KBH) görülmektedir. Yüksek dozlarda berilyum maruziyeti ise tedavisi mümkün olmayan akut lenfositik pnömoniye neden olmaktadır. Uluslararası Kanser Araştırmaları Ajansı (IARC) tarafından kansere neden olan maddelerin sınıflandırılmasında, berilyum 2A grubunda sınıflandırılmıştır (deney hayvanlarında ve insanlarda kanserin nedensel olarak neden olduğu kanıtlanmıştır). Berilyum Cd, Pb gibi diğer toksik metallerle karşılaştırıldığında, çalışma alanlarında izin verilen maruz kalma miktarı 100 kat daha azdır. Özellikle ağır sanayileşmenin olduğu bölgelerde, eser miktarda bile berilyum tayini ve giderilmesi insan sağlığı açısından son derece önemlidir. Bu bağlamda, çift yönlü ve orantısal sensör özelliği taşıyan, benzerine literatürde daha önce rastlanılmamış tek boyutlu polimerik oktahedral kristal yapıya sahip taç eter modifiye edilmiş çinko ftalosiyanin P-CfZnPc sentezlendi, olduça seçici ve hassas bir şekilde Be2+ iyonu tayini için kullanıldı. Reaksiyon aşamasından itibaren kendiliğinden polimerik yapıya sahip bu sensör tek kristal X-ışını kırınımı metodu ve kütle, nükleer manyetik rezonans, elektronik absorpsiyon ve kırmızı ötesi spektroskopisi gibi iyi bilinen yöntemlerle analiz edildi. Polimerik yapılı bu sensörün ilginç bir özelliği, her bir çinko atomu ftalosiyanine ait dört isoindol azot atomu ve taç eterlerin en dışında bulunan oksijen atomları ile (aksiyel pozisyondan) birlikte literatürde eşi olmayan ilk defa elde edilebilmiş olan oktahedral yapılı polimerik çinko ftalosiyanin yapısını oluşturmuştur. Bu polimerik yapı THF çözücüsünde yapısını muhafaza ederek agregasyonu engellemektedir ve bu durum Dinamik Işık Saçılımı metoduyla ( partikül boyutu 125 nm), MALDI-TOF kütle analiz yöntemiyle ve UV-Vis spektroskopisi ile doğrulandı. Çift yönlü ve orantısal olan bu sensör uzun süre dayanıma sahip olmakla beraber, endüstride ve birçok alanda kullanılan, insan sağlığı ve çevre korunumu açısından son derece tehlikeli olan ve metaller içerisinde en toksik olarak bilinen berilyumun doğru bir biçimde tayini için kullanıldı. Sensör Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Co2+, Hg2+, Ni2+, Pb2+, Cu2+, Fe2+ ve Zn2+ metallerinin arasında yalnızca Be2+ metaline karşı seçicilik ve hassasiyet gösterdi. Berilyumun bağlanmasıyla beraber ftalosiyanin moleküllerinin J-tipi agregasyona uğraması sonucu ftalosiyaninin 677 nm'de absorpsiyonunun önemli derecede düşmesine ve 720 nm'de yeni bir absorpsiyon bandının oluşmasına sebebiyet verdi. Bunun yanı sıra ftalosiyanine ait floresans emisyon sönümlenmesine ve sensörün quantum veriminin düşmesine sebep oldu. Berilyum ilavesiyle birlikte 720 nm'de yeni oluşan ve 677 nm'de azalan absorpsiyon şiddetleri oranına (A720/A677), berilyum konsantrasyonu grafiği çizildiğinde 0.2-73µM (2.03-739 ppb) doğrusal aralığına sahip kalibrasyon grafiği elde edildi ve tayin limiti 8.4x10-8 M olarak belirlendi. Ayırca azalan floresans emisyon şiddetine karşı berilyum konstrasyonu grafiği çizildiğinde 0.157-43µM (1.617-439 ppb) doğrusal aralığına sahip kalibrasyon grafiği elde edildi ve tayin limiti 7.7x10-7 M olarak belirlendi.

Özet (Çeviri)

Professor Reginald P. Linstead was the first to use the name of phthalocyanine (Pc) in 1933 for defining the organic compound class consisting of metal-free and metallophthalocyanines and their derivatives. The phthalocyanine, which is large enough to accommodate many metal ions, is a symmetrical macrostructure formed by four iminoisoindoline units containing two imino hydrogen atoms and four nitrogen atoms in the pyrrole rings directly take parts into the complex formation. Phthalocyanines are photochemically and photophysically stable macrocycle and enable the phthalocyanine-based molecules are, and long-lived. With its 18π electronic system, this structure has intense absorption and emission in the visible region. These properties can be sensitively changed by adding groups having specific properties and modifying the number of such groups to the peripheral position of phthalocyanine macrocycle or by interfering with the center metal. As macrocyclic polyethers, the crown ethers were for the first time synthesized by Pedersen in 1967. From 1967, Pedersen formed bridges of cyclic ethers ranging from 4 to 20 oxygen atoms with ethylene and propylene. Besides the oxygen hetero-atom derivatives, different heteroatom derivatives such as azacrown ethers and thiacrown ethers have been synthesized and their complexation properties with metal cations have been investigated. Due to the tunable donor atoms of the crown ethers, many different metal cations can be selectively bound and analyzed. In addition to the ability to bind metal cations, crown ethers for use as phase transfer catalysts and chemical sensors make a special compound in many fields. Beryllium is the most toxic metal known to be used in the industry and in many areas like defense, aerospace, automotive, petrochemical, telecommunications and nuclear reactor industry, which is extremely important for not only human health but also environmental protection. Beryllium is an occupational disease factor and Chronic Beryllium Disease (CBD) occurs in workers who are exposed to certain doses of beryllium. Exposed to high doses of beryllium causes acute lymphocytic pneumonia, which is not yet possible to treat in individuals. In the classification of the agents causing cancers by the International Agency for Research on Cancer (IARC), beryllium has been classified in the 2A group (proven to be causally causative of cancers in experimental animals and humans). When compared to beryllium with other toxic metal cations like Cd and Pb, the amount of exposure allowed in work areas is 100 times less. For these reasons, especially in areas where there is heavy industrialization, beryllium is extremely important in terms of human health and determination of trace amount beryllium is a significant necessity. In this context, unprecented octahedral crystal structure of one dimensional coordination polymer crown fused zinc-phthalocyanine P-CfZnPc with intermolecular packing, double channel and ratiometric sensor, was prepared and used to highly selective and sensitive recognition of Be2+ ion in this study. P-CfZnPc which was formed by self-assembled during the reaction was characterized on the basis of single crystal X-ray diffraction analysis and by a wide spectroscopic methods, including MALDI-TOF mass spectra, NMR, Electronic absorption and IR spectroscopy. An interesting feature of the crystal structure of P-CfZnPc is that each zinc ion in the phthalocyanine polymer to be hexa-coordinated by the four isoindole nitrogen atoms and crown oxygen atoms of an outer phthalocyanine ring, causing the structure to possess the first example of octahedral arrangement without solvent for zinc phthalocyanine (ZnPc). Interestingly, this polymeric structure remains its conformation in THF solution thereby effectively preventing aggregation which was confirmed with particle size of molecule (125 nm) using Dynamic Light Scattering (DLS) and MALDI-TOF mass spectra as well as UV-vis spectroscopy. This double channel and ratiometric sensor having long-term stability, P-CfZnPc, was enabled us to accurately determine ultra-trace amount of Be2+, the most toxic metal known to be used in the industry and in many areas, and extremely important in terms of human health and environmental protection. The sensor can highly selectively and sensitively bind Be2+ among Li+, Na+, K+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Al3+, Co2+, Hg2+, Ni2+, Pb2+, Cu2+, Fe2+, and Zn2+ ions via Be2+-induced J-aggregation of phthalocyanine molecules, leading to not only significant decrease of phthalocyanine absorption (677 nm) as well as creating new absorption (720 nm), but also fluorescence emission quenching (690 nm). With the ratiometric (A720/A677 for P-CfZnPc) absorption responses at two distinct wavelengths, absorption ratio increased as a linear function to the concentration of Be2+ in the range of 0.2 – 73 µM (2.03 – 739 ppb), and the detection limit was determined to be 8.4 x 10-8 M with very low response time less than 1 second. Also, fluorescence emission decreased as a linear function to the concentration of Be2+ in the range of 0.157 – 43 µM (1.617 – 439 ppb), and the detection limit was determined to be 7.7 x 10-7 M for fluorescence titration method less than 1 second.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    189622

    1945'ten günümüze kadar Alman edebiyatından dilimize yapılan çeviriler ve çeviribilim çalışmaları

    Translated works from German literature into Turkish and scholary works in translation studies since 1945

    SEDAT GÜRSES

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Alman Dili ve EdebiyatıDokuz Eylül Üniversitesi

    Mütercim Tercümanlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. GÜLPERİ SERT

  2. Tez No

    905859

    Foreign land acquisition in Turkey: Neocolonial tendencies or neoliberal economic growth?

    Türkı̇ye'de yabancı toprak edı̇nı̇mı̇: Neokolonyal eğı̇lı̇mler mı̇, neolı̇beral ekonomı̇k büyüme mı̇?

    TUĞBA SEVİNÇTEKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Uluslararası İlişkilerKadir Has Üniversitesi

    Siyaset Bilimi ve Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN EMRAH KARAOĞUZ

  3. Tez No

    756998

    Z kuşağının bir sanat olarak edebiyata bakışı

    Generation Z perspective on literature as an art

    EMEL TURGUT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Türk Dili ve EdebiyatıGümüşhane Üniversitesi

    Türk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA AYYILDIZ

  4. Tez No

    337440

    Yerli tv dizilerinde iktidar ilişkileri: Dizi karakterlerinin benlik sunumları üzerinden bir analiz

    Power relations on tv serials: An analysis on self presentations of serial characters

    ÖMÜR ŞÖLEN SOYKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Radyo-TelevizyonEge Üniversitesi

    Radyo Televizyon ve Sinema Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OYA PAKER

  5. Tez No

    357376

    Teknolojik gelişmelerin modern sanata etkileri

    The effects of technolojical development on modern art

    ABDULKADİR ÖZNÜLÜER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Güzel SanatlarAtatürk Üniversitesi

    Resim Ana Sanat Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KÜÇÜKÖNER

Geri Dön