Physically cross-linked polymers through anion recognition
Anyon tanınması ile fiziksel olarak çapraz bağlanmış polimerler
- Tez No: 740869
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ABDULLAH AYDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Supramoleküler kimya, moleküler düzeyde kendi kendine düzenlenebilen sistemlerin farklı motifleri etrafında şekillenmektedir. Bu kapsamda moleküler mimarilerin gerçekleştirilmesi için farklı intermoleküler ikincil etkileşimlerden yararlanılmaktadır. Bu etkileşimlerden başlıca gelenleri, yüksek yönelim kabiliyetine sahip metal koordinasyonu, konuk-misafir kompleksleşmesi, hidrojen bağları, π-π istiflenmesi iken belli bir yönelimi olmayan van der Waals güçleri ve hidrofobik etkileşimler destekleyici niteliktedir. İkincil etkileşimlerin geri-dönüşümlü doğası sayesinde şekil-hafızası, kendini-iyileştirme ve dış uyarıcılara duyarlı malzemeler elde etmek mümkündür. Supramoleküler sistemlerin kontrollü olarak kendi kendine düzenlenmeleri için UV ışığı, pH, sıcaklık ve konsantrasyon, değişimi gibi çevresel faktörlerden faydalanılmaktadır. Kendi kendine düzenlenebilme özelliğine sahip düşük moleküler ağırlıklı monomerler ve polimer zincirleri, bu özellikleri sayesinde kendilerine daha geniş kapsamda uygulama alanı bulmaktadırlar. Bunlardan bazıları olarak, ilaç-salınım sistemleri, iyon sensörleri, biyo-uyumlu malzemeler, ısı-duyarlı yapışkanlar ve kaplamalar verilebilir. Supramoleküler sistemlerin bu dinamik doğasının bir öteki yönü ise yapıların termodinamik olarak kararsız bir halde olmasıdır. Bu dezavantajın üstesinden gelmek adına materyallerde birden fazla ikincil etkileşimin aynı anda kullanılmasına dayalı prensip ön öne çıkmaktadır. Kaliks[4]piroller, dört adet pirol halkasının 2,5 pozisyonunlarından metilen köprüleri ile bağlanmış ve mezo konumlarından sekiz adet metil ile sübsite edilmiş, konjuge olamayan makrosiklik moleküllerdir. Kaliks[4]piroller, dört adet konformasyona sahip olabilmektedirler, 1,3 alterne, 1,2 alterne, kısmi koni ve koni. Koni konformasyonu iyon bağlama için en uygun olanıdır, azot atomu üzerindeki aynı yönelimli dört adet pirol halkası, anyon, nötral substratlar ve anyon-katyon çiftleri için göreceli olarak çekici bir bölge sunmaktadır. Misafir-konuk etkileşimi ile elde edilen supramoleküler polimerlerin katyonik türleri büyük bir ilgi görmekte iken göreceli olarak anyonik türleri bunun gerisinde kalmıştır. Hidrojen bağı yapabilecek fonksiyonel gruplar içeren ve anyon bağlama özelliği olan konuk moleküller ile polimer jel ağlarına benzer, kendi-kendine düzenlenebilen ve iyileşebilen yapıların eldesi mümkün hale getirilebilir. Aynı prensip dahilinde, polimer zincirlerin fiziksel olarak çapraz bağlanması ve supramoleküler polimer jelleri oluşturması da mümkündür. Bu çalışma, kaliks[4]pirollerin anyon tanıma özelliklerinin organik çözücü içerisinde geri-dönüşümlü çapraz bağlanma yapabilen yapı tasarımına evrilmesine dayanan iki odak etrafında gerçekleştirilmiştir. Bis-üreido pirimidinon fonskiyonlu kaliks[4]pirol ünitesi, bis-karboksilat varlığında, konuk-misafir temelli supramoleküler polimer ağ oluşturmakta kullanılmıştır. Bunun yanısıra poliüretan polimer zincirine kaliks[4]pirol dahil edilmiş ve elde edilen polimer anyon ekstraksiyon çalışmalarında ve bis-karboksilat tuzu ile supramoleküler polimer jel ağların oluşturulmasında kullanılmıştır. Her iki materyal de bis-karboksilat tuzu varlığında viskozite artışı ve ısıya duyarlı davranış sergilemişlerdir. Poliüretan varyasyonlu kaliks[4]pirol anyon ekstraksiyonda göreceli olarak başarı göstermiştir. Bahsi geçen materyallerin yapı analizleri ve özellikleri NMR spektroskopisi, viskozite ve iletkenlik ölçümleri, UV-VIS spektroskopisi ve reolojik ölçümler ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Supramolecular chemistry revolves around relatively small molecular systems that can self-assemble with the assist of highly directional intermolecular interactions such as metal coordination, host guest inclusion, hydrogen bonds, π-π stacking and supported with non-directional ones such as van der Waals forces, hydrophobic interactions. Reversible nature of these systems allows for shape memory, self-healing, and stimuli responsiveness. Self-assembly process of supramolecular systems can be manipulated to be stimuli responsive to UV light, pH and temperature and concentration variations. Designing materials with self-assembling properties creates opportunities for wider application of low molecular weight monomers and even covalently bonded polymer chains. Some of the application areas include drug-release systems, ion sensors, bio-compatible materials, thermo-responsive adhesives, and coatings. Main caveat of this dynamic nature and mobility can result in materials with low thermodynamic stability but it can be improved via utilizing various secondary interactions simultaneously. A Calix[4]pyrrole skeleton consists of four pyrrole rings bridged by methylene at 2, 5 positions and functionalized by total of 8 methyl substitutions at meso-rim to form a non-conjugated macrocyclic structure. It can switch between four possible conformations, 1,3 alternate, 1,2 alternate, partial cone and cone. Cone conformation provides the most ideal environment for ion binding as quadruple directional hydrogen disposition on nitrogen atoms enables a relatively attractive site towards anions, neutral substrates, and anion-cation pairs. Supramolecular polymers with host-guest interactions have seen enthusiastic interest on cationic guest species and anionic congeners have recieved relatively less attention. Supramolecular polymerization can be self-induced via hydrogen bonding and mechanical properties can be further reinforced by pseudo cross-linking in the form of host-guest complexation with anionic species, which might allow a construct similar to polymer gel networks. Utilizing the same principle on polymer chains may provide the formation of physical cross-linking between polymer chains, resulting in the construction of supramolecular polymer gels. This study has two focuses, both stemming from the utilization of anion recognition chemistry of calix[4]pyrroles to design reversibly cross-linked materials in organic media. A bis-ureido pyrimidinone functionalized calix[4]pyrrole (Bis-UPyC4P) unit and a bis-carboxylate ((TBA)2Terepthalate) were used, as host and guest moieties respectively, for supramolecular networks. Another approach was taken with calix[4]pyrrole units as a part of a polyurethane polymer backbone (P-C4P) and a bis-carboxylate ((TBA)2Suberate) to form supramolecular polymer gel networks. P-C4P was also utilized in liquid-liquid extraction studies of anions. Both Bis-UPyC4P and P-C4P materials have shown increased viscosity in the presence of bis carboxylate salts as well as thermo-responsiveness. P-C4P was relatively successful at extraction studies. These systems were analyzed by NMR spectroscopy, viscosity and conductivity measurements, UV-VIS spectroscopy, and rheological analyses.
Benzer Tezler
- Stimuli responsive and self-healing calix[4]pyrrole based supramolecular gels constructed by anion recognition
Anyon tanıma ile oluşturulmuş duyarlı ve kendi kendini onarabilen kaliks[4]pirol temelli supramoleküler jeller
FATMA YELDA ÜNLÜ
- Rational design and applications of advanced functional polymer gels
İleri fonksiyonel polimer jellerin rasyonel tasarımı ve uygulamaları
MERTCAN ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Ağır metallere karşı seçici olan selüloz matris yapılı iyon değiştirici üretimi
The production of cellulose based ion exchanger selective to heavy metals
MÜMİN DİZMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNÇER ERCİYES
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Sonlu elemanlar metodu kullanılarak güç kablolarının ısıl analizi ve akım taşıma kapasitesinin değerlendirilmesi
Thermal analysis of power cables using finite element method and the current carrying capacity evaluation
MURAT KARAHAN
Doktora
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. SELÇUK VAROL
YRD. DOÇ. DR. ADNAN KAKİLLİ