Geri Dön

Synthesis of dendronized polymers by ring opening metathesis polymerization techniques and investigation of biological activities

Halka açılım metatez polimerizasyon tekniği ile dendrize polimerlerin sentezi ve biyolojik aktivitelerin incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 643242
  2. Yazar: MUHAMMAD NAZRUL ISLAM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. METİN TÜLÜ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Organik Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 315

Özet

Bu çalışma kapsamında furan ve maleik anhidritin Diels-Alder reaksiyonu ile başarılı bir şekilde ekzo-7-okzabisiklo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dikarboksilik anhidrit sentezlenmiştir. Amin yüzeyli bir çekirdek elde etmek amacıyla Diels-Alder katılma ürünü; hidrazin hidrür, etilendiamin, BOC ile korunmuş etilendiamin, 1,4-diaminobutan ve 1,6-diaminoheksan bağlayıcı ile konjüge edilmiştir. Elde edilen ürünün yüzde veriminin, bağlayıcının artan zincir uzunluğu ile doğru orantılı olarak artığı görülmüştür. Ürünün yüzde verimi kullanılan bağlayıcılara göre sırasıyla etilendiamin için %10, 1,4-diaminobutan için %40 ve 1,6-diaminoheksan için %52 olarak bulunmuştur. Etilendiamine doğrudan okzanorbornenin yapısına katıldığında, ortamda ayırması kolay olmayan ekzo ve endo karışımlarının oluştuğu gözlenmiştir. Sadece ekzo-izomer yapısının elde edilmesi için monomerin daha sonra polimerize edilmesi gerekmiştir. Etilendiaminin (EDA) bir –NH2 grubu di-tert-butil-dikarbonat (BOC) ile korunup EDA-BOC kompleksi elde edilmiştir. EDA-BOC kompleksi ekzo-7-[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dikarboksilik anhidrit ile bağlanarak saf ekzo-izomer elde edilmiştir. Bu kompleks trifloroasetik asit (TFA) ile muamele edilerek koruyucu gruplar (BOC) uzaklaştırılmış ve yüzeye –NH2 grupları bağlanmıştır. Yüzeyine amin grupları bağlanmış olan okzanorbornen çekirdeği ile metakrilat arasındaki Michael katılması reaksiyonu ile yarım jenerasyon dendritik yapı elde edilmiştir. Bu işlem zor, birçok aşamadan oluşan bir işlemdir ve ürün yüzde verimi oldukça düşük bulunmuştur. Aynı yapı, Mitsunobu yöntemiyle etilendiamine furan-maleimid bağlanarak elde edilen yarım jenerasyon dendrondan yakınsak yöntem kullanılarak sentezlenmiştir. İki karbon ara zincirli yarım jenerasyon dendritik monomerden ikinci ya da üçüncü jenerasyon Grubbs katalistleri kullanılarak homopolimerler sentezlenmiştir. Benzer şekilde, yarım, 1.5 ve 2.5 jenerasyon dendritik monomerler altı karbon ara zincirli çekirdeğe metakrilat ya da etilendiaminkatılarak ıraksak yöntemle sentezlenmiştir. Bütün homopolimerler ilgili monomerlerin ikinci ya da üçüncü jenerasyon Grubbs katalizörlüğünde reaksiyona girmesi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen homopolimerlerin molekül ağırlıkları 20 kg/mol olarak hedeflenmiş ve elde edilen molekül ağırlıkları GPC ve 1H NMR analizleri kullanılarak son grup analizi yapılarak hesaplanmıştır. Cu-PAMAM-ROMP nanopartikülleri hazırlanmış ve bu nanopartikülerin katalitik aktiviteleri 4-nitrofenol'ün 4-aminofenol'e dönüşümünde kullanılarak UV-Vis absorpsiyonu ile incelenmiştir. Ekzo-7-okzabisiklo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dikarboksilik anhidrit 3-(aminometil)piridinile reaksiyona sokulmuş ve piridin içerikli monomer elde edilmiştir, piridin içerikli bu monomer daha sonra 1-bromohekzan ile reaksiyona sokularak piridinyum tuzuna dönüştürülmüştür. En sonunda fenil bazlı kuaterner amonyum içeren iki ya da altı karbon ara zincirli yarım jenerasyon dendritik monomerlerden halka açılma metatezi polimerizasyonu (ROMP) ile üçüncü jenerasyon Grubbs katalizörlüğünde blok ve rastgele kopolimerler sentezlenmiştir. Sentezlenen kopolimerlerin molekül ağırlığı 10 kg/mol olarak hedeflenmiştir ve DMSO solventi içerisinde GPC ve 1H NMR analizleri yapılmış ve son grup analizi ile gerçek molekül ağırlıkları hesaplanmıştır. Daha sonra ester yüzeyli polimerler EDA-BOC ile muamele edilerek BOC yüzeyli kopolimerler elde edilmiştir. Bu polimerler TFA ile muamele edilmiş suda çözünür katyonik polimerlere modifiye edilerek antibakteriyel özellik kazandırılmıştır. Sentezlenen kopolimerlerin antibakteriyel aktivite ve hemolitik aktivite testleri seri dilüsyon metodu kullanılarak yapılmıştır. Altı karbon ara zincirli kopolimerler gram-pozitif S. aureus bakterisine karşı yüksek antibakteriyel etkiyi göstermiş, ancak gram-negatif E. coli bakterisine karşı inaktif kalmışlardır. Ayrıca, aynı monomer oranı ve molekül ağırlığına sahip olan, blok ve rastgele kopolimerlerin MİK değerleri sırasıyla 32 μg/mL ve 64 μg/mL olarak bulunmuştur. Hemolitik aktivite sonuçları, iki kopolimer dışında diğer bütün kopolimerlerin kırmızı insan kan hücrelerine karşı toksik olmadığını (>1000 μg/mL) göstermiştir. Aktif ve inaktif polimerler ile inkübe edilen S. aureus bakterilerinin zeta potansiyel değerleri ölçülerek membran yüzey yük yoğunluğu ile MİK değerleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Kopolimerlerin zeta potansiyelleri +5.7 mV ile +16.3 mV arasında bulunmuş; ancak S. aureus' a karşı aktif olan polimer ile S. Aureus inkübasyon sonrası ölçülen zeta potansiyel değeri -3.5 mV olarak bulunmuştur. Taramalı elektron mikroskop (SEM) görüntüleri sentezlediğimiz antimikrobiyal polimerler ile bakteri hücrelerinin etkileşimi sonucunda bakteri hücrelerinin hasar gördüğünü göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, exo-7-oxabicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic anhydride was successfully synthesized from furan and maleic anhydride by Diels-Alder reaction. Diels-Alder adduct was conjugated with hydrazine hydrate, ethylenediamine, BOC-protected ethylenediamine, 1,4-diaminobutane and 1,6-diaminohexane linker to get amine surfaced core. Percentage of yield of the product was found higher with the increase of chain length of linker. Percentage of yield for ethylenediamine, 1,4-diaminobutane and 1,6-diaminohexane linker core was 10%, 40%, and 52% respectively. When ethylenediamine was incorporated directly to oxanorbornene, a mixture of exo-endo products was observed which was not easily separable. Pure exo-isomer was required to polymerize the monomer later on. One NH2 of ethylenediamine was protected by di-tert-butyl-dicarbonate (BOC) to get EDA-BOC.EDA-BOC was incorporated to exo-7-oxabicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic anhydride to get pure exo isomer. BOC was deprotected by trifluroacetic acid (TFA) to get NH2 surface. Oxanorbornene cored amine surfaced compounds are extended as half generation dendritic compound by treating with methyl acrylate by Michael addition reaction. This process is laborious, multistep and percentage of product quite low. Same compound was synthesized by convergent strategy through 0.5 generation dendron from ethanolamine which was incorporated with furan-maleimide through Mitsunobu reaction. Homopolymer of two carbon liker 0.5 generation dendritic monomer has been synthesized by Grubbs 3rd and 2nd generation catalyst. Similarly, 0.5, 1.5 and 2.5 generation dendritic monomers were synthesized from six carbon linker core through divergent strategy by methyl acrylate and ethylenediamine. Homopolymers from all monomers were synthesized by Grubbs 3rd and 2nd generation catalyst. Targeted molecular weight of homopolymers was 20 kg/mol which was further investigated by GPC and 1H NMR end group analysis. Cu-PAMAM-ROMP nanoparticles were prepared and catalytical activities of this nanoparticle for conversion 4-nitrophenol to 4-aminophenol were investigated by UV-vis absorption. Again, exo-7-oxabicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic anhydride, reacts with pyridine-3-ylmethanamine to get pyridine containing monomer which was further converted to pyridinium salt by 1-bromohexane. Finally random and block copolymer of two and six carbon linker 0.5 generation dendritic monomer with pyridinium based quarternary ammonium monomer were synthesized through ROMP by Grubbs third generation catalyst. Targeted molecular weight of copolymers was 10 kg/mol, which were further investigated by GPC in DMSO solvent and 1H NMR end group analysis. After then ester terminated polymers surface were treated by EDA-BOC to get BOC surfaced copolymers. These polymers were modified to be water soluble cationic polymer by TFA to get antibacterial polymers. Antibacterial activities and hemolytic tests of synthesized copolymers have done by serial dilution method. Six carbon linker copolymers were observed high antibacterial activity against Gram-positive bacteria (S. aureus), whereas they were inactive against Gram-negative bacteria (E. coli). Moreover, though molecular weight and monomers feed ratio of monomers kept same, block copolymer shows MIC 32μg/mL but random copolymer shows MIC 64 μg/mL. Hemolytic data shows all the copolymers, except two exemption, are non-toxic ( >1000 μg/mL) against human blood cell. S. aureus incubated with active and inactive polymer and Zeta potential were measured to see relationship between the MIC and membrane surface charge density. Zeta potential of copolymers was found +5.7 mV to +16.3 mV but S. aureus incubated active polymer's zeta potential found -3.5 mV. Scanning Electron Microscope (SEM) image confirms damage of the bacterial cell wall after implementation of our antimicrobial polymer.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    633554

    Preparation of functional surfaces and protein polymer conjugates via light induced tetrazine click reaction

    Işıkla tetiklenebilir tetrazine klik reaksiyonu ile fonksiyonel yüzeylerin ve protein polimer konjugatlarının hazırlanması

    NAGİHAN ÖZBEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Biyokimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ

  2. Tez No

    356090

    Synthesis of clickable hydrogels and linear polymers by Type II photoinitiation

    II. tip fotobaşlatıcıları kullanarak çit çit kimyasına uygun hidrojel ve lineer polimerlerin sentezi

    ELJESA MURTEZİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF YAĞCI

  3. Tez No

    246027

    Dendritic-linear copolymers via diels-alder cycloaddition

    Diels-alder kimyası ile düz polimerlere dendrron takılması

    MURAT TONGA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. AMİTAV SANYAL

  4. Tez No

    82617

    Synthesis of polyhydroxybutyrate and its copolymers by alcaligenes latus and alcaligenes eutrophus

    Polihidroksibütirat ve kopolimerlerinin alcaligenes latus ve alcaligenes eutrophus ile sentezlenmesi

    ZEYNEP GÜMÜŞYAZICI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜRDAL ALAEDDİNOĞLU

  5. Tez No

    82759

    Synthesis of silican-germanium by high dose germanium ion implantation into silican

    Silisyum içine yüksek doz germanyum iyon ekimi ile silisyum-germanyum sentezlenmesi

    MEHMET ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1999

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. RAŞİT TURAN

Geri Dön