Kovalent organik polimerlerin IEDDA tepkimeleriyle hazırlanması ve küçük molekül depolama özelliklerinin incelenmesi
Preparation of covalent organic polymers by IEDDA reactions and investigation of their small molecule storage properties
- Tez No: 703313
- Danışmanlar: DOÇ. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Kimya, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
Kovalent Organik Polimerler (COP), farklı geometrilere ve topolojilere sahip çeşitli organik yapı taşlarının güçlü kovalent bağlanmalarıyla elde edilen, gözenekli malzemeler arasında oldukça dikkat çeken makromoleküllerdir. Gözeneklilik, hafiflik, fiziksel-kimyasal stabilite, yüzey alanı, yapı-fonksiyonalite ilişkisine yönelik önceden tasarlanabilen ve ayarlanabilen moleküler yapılara sahip olmaları gibi avantajlı özelliklerinden dolayı, amaca özel gaz moleküllerinin depolanması-ayrılması, ilaç salımı, enzim immobilizasyonu, fotokatalitik sistemler, kimyasal-biyolojik sensör, enerji depolama, iyot ve boya adsorpsiyonu, kimyasal kataliz gibi çeşitli uygulama potansiyelleri ortaya çıkarılmıştır. Tez kapsamında, bu ilgi çekici makromolekül sınıfındaki malzemelerin hazırlanması için hızlı kinetiğe sahip, ılımlı koşullarda gerçekleşebilen, ilave katalizöre ihtiyaç duyulmayan, birbirine göre seçici gruplar arasında yan ürün oluşturmaksızın nispeten yüksek verimle gerçekleşen, ters elektron gereksinimli Diels-Alder (IEDDA) tepkimesi, özgün bir sentetik yaklaşım olarak kullanılmıştır. Tetrazin ile norbornen arasındaki IEDDA [4+2] siklo-katılma tepkimesi etkin biçimde kullanılarak piridazin veya dihidropiridazin gruplarıyla birbirine bağlı kovalent organik polimerler elde edilmiştir. Sentezlenen polimerlerin gaz adsorpsiyon, ilaç ve iyodin adsorpsiyonu ve optik bant aralıklarının belirlenmesi gibi önemli uygulama potansiyelleri incelenmiştir. Fiziksel ve termal olarak yüksek kararlılığa sahip porfirin temelli PoTz-COP-1, 15:85 oranında, 1,1 atn basınç değerlerine kadar 273 K, 298 K ve 313 K sıcaklıklarda sırasıyla 84, 39 ve 40 CO2/N2 seçiciliği göstermiştir. Bu değer, literatürle kıyaslandığında birçok polimere göre oldukça yüksektir. PoTz-COP-1, 1,66 eV optik bant aralığı değerine sahip olup, yarı iletken doğaya sahip potansiyel bir biyomalzemedir. Porfirin sayesinde fotokatalitik sistemlerde kullanılabilir. Bu polimer ayrıca yüksek Doxorubicin yükleme kapasitesi (DLC %31) ve çözelti içerisinden iyot adsorpsiyon kapasitesi (1163 mg/g) sergilemiştir. Tez kapsamında elde edilen diğer polimerler, benzen temelli BeTz-COP-1 ve BeTz-COP-2'dir. BeTz-COP-2, 2,01 eV optik bant aralığı değerine sahip olup, yarı iletken doğaya sahiptir. Her iki polimer de sahip oldukları fonksiyonel yapı ve bol azot heteroatomları sayesinde yüksek Doxorubicin (yükleme kapasitesi BeTz-COP-1 için %28.14 ve BeTz-COP-2 için %25.20) ve iyot adsorpsiyon kapasiteleri (BeTz-COP-1 için 598 mg/g ve BeTz-COP-2 için 1228 mg/g) sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
Covalent Organic Polymers (COPs) are remarkable porous materials, among macromolecules obtained by strong covalent bonding of various organic building blocks with different geometries and topologies. They have attracted great interest due to their advantageous features such as porosity, lightness, functionality, physical-chemical stability, surface area, and adjustable architectures. Thus, they are common materials for storage-separation of gas molecules, drug release and environmental applications. In addition, their potential in photocatalytic, chemical-biological sensors, energy storage, iodine and dye adsorption, chemical catalysis and so on applications have also been revealed. Within the scope of this thesis, inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) reaction was used as a noteable approach for fabrication of COP materials. IEDDA reaction is an effective toolbox for preparation of macromolecular structures because it is rapid and highly efficient even under mild reaction conditions. Further, relativly high quantitave yield, not requiring additive catalyst, and effectiveness in forming rigid bonding are its other advantages. By using the IEDDA [4+2] cycloaddition reaction between tetrazine and norbornene, COPs containing pyridazine or dihydropyridazine groups were obtained effectively. Considerable application potentials of synthesized polymers such as gas adsorption, drug and iodine adsorption and determination of optical band gaps were investigated. The results showed that PoTz-COP-1 based on porphyrin core which is physically and thermally highly stable had 84, 39 and 40 CO2/N2 selectivity at 273 K, 298K and 320 K temperatures and pressure up to 1.1 atm in the ratio of 15:85, respectively. This value is quite high compared to many polymers reported in the literature. PoTz-COP-1 is a potential biomaterial with semiconductor nature as it had an optical band gap value of 1.66 eV. Thanks to including porphyrin moiety in its structure, it can be used in photocatalytic systems. Importantly, PoTz-COP-1 also exhibited high doxorubicin loading capacity (DLC 31%) and iodine adsorption capacity. Other polymers obtained were benzene-based BeTz-COP-1 and BeTz-COP-2. BeTz-COP-2 revealed an optical band gap value of 2.01 eV, thus, it has typically semiconductor nature. Thanks to their functional structure and abundant nitrogen heteroatom content, both polymers had high doxorubicin adsorption (loading capacity 28.14% for BeTz-COP-1 and 25.20% for BeTz-COP-2) and iodine adsorption capacities in cyclohexane solution. (598 mg/g for BeTz-COP-1 and 1228 mg/g for BeTz-COP-2).
Benzer Tezler
- Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder reaksiyonu ile tek zincir polimer nanoparçacıkların hazırlanması
Fabrication of single-chain polymer nanoparticles by light-induced electron demand Diels-Alder reaction
ADALET NUR ALTUNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Disülfit bağlı kovalent organik polimerlerin karbondioksit adsorplama verimi
Efficient carbondioxide adsorption by disulfide-linked covalent organic polymers
EKREM GÖREN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
KimyaSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN AKYILDIZ
- Porous organic polymers for electrochemical and energy storage application
Elektrokimya ve enerji depolama uygulaması için gözenekli organik polimerler
ARMA YA'U MUSA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Polimer elektrolit membranlı yakıt pili uygulamaları için poli(arilen eter) esaslı membranların hazırlanması
Preparation of poly(arylene ether) based polymer electrolyte membranes for fuel cell applications
MERVE GÜRTEKİN SEDEN
Doktora
Türkçe
2013
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
DOÇ. DR. TÜLAY İNAN
- Epoksi silika nanokompozitler ve kaplama performansının incelenmesi
Epoxy/silica nanocomposites and investigation of their coating performance
DERYA IŞIN