Exploring the mode of action of multifunctional organocatalysts
Çok fonksiyonlu organokatalizörlerin etki şeklinin incelenmesi
- Tez No: 816753
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAN ÇELEBİ ÖLÇÜM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Kuantum mekanik hesaplamaları, organokatalitik reaksiyon mekanizmalarını başarılı bir şekilde ortaya çıkarmış ve sonuçlarını açıklamıştır. Bununla birlikte, karmaşık çok fonksiyonlu organokatalizörlerin etki mekanizmasını anlamak, sayısız konformasyonel serbestlik derecesi nedeniyle zorlu bir hal almaktadır. Bu çalışma, CIPOC (Potansiyel (Organo)Katalizörlerin Hesaplama ile Tanımlanması) adında bir hesaplama protokolünü sunmaktadır. Bu protokol, kuantum mekanik hesaplamaları ve ilaç tasarım araçlarını birleştirerek karmaşık çok fonksiyonlu organokatalizörlerin etki mekanizmasını ve etkin konformasyonlarını keşfetme zorluklarını ele almayı amaçlamaktadır. CIPOC, belirtilen amaçlarla kullanılmıştır: (1) dimetil malonatın trans-(β)-nitrostiren ile asimetrik konjuge eklem reaksiyonunu katalizlemek için yeni kiral katalitik yapılar keşfetmek, bu da gamma- aminobütirik asit (GABA) benzerlerine erişimi mümkün kılmaktadır ve (2) oksindolün nitrosobenzen ile reaksiyonunda dimerik kinidinin etki mekanizmasını ortaya çıkarmak, bu reaksiyonda beklenmedik şekilde aminooksilasyon ürünleri elde edilmiştir. Dimetil malonatın trans-(β)-nitrostiren ile reaksiyonunu Takemoto'nun katalizöründen sekiz kat daha hızlı bir şekilde katalizleyen yeni bir 2-aminoDMAP/üre katalizörü keşfettik. Kinidin dimerinin nitrosobenzen ile protonlanmış amin tarafından bağlandığını, katalizör yapısındaki her iki hidroksil grubunun substratlarla etkileşime girdiğini ve enolatı yönlendirdiğini ve bu şekilde birleşik bir eklenme-proton transfer yolu oluşturduğunu gösterdik. Ayrıca, her iki çalışma da katalizör distorsiyonunun katalitik aktiviteyi belirlemedeki önemini ortaya koymuş olup, asitlik düzeyi daha düşük olsa bile üre bazlı katalizörlerin, tiyoüre analoglarına kıyasla olağanüstü performansa sahip olduğunu vurgulamıştır. Katalizörlerin mekanizma ve seçicilik üzerindeki etkisi detaylı bir şekilde incelenmiş ve açıklanmıştır. Önemli geçiş hallerinde katalizörlerin temel etkileşimleri ve bağlanma tercihleri araştırılmış ve reaksiyonun seçiciliğini etkileyen faktörler açıklığa kavuşturulmuştur. Bu çalışma, karmaşık çok fonksiyonlu katalizörlerin etki mekanizmasını ve etkin konformasyonlarını keşfetme zorluklarına yeni bir bakış açısı sunmaktadır. Belirli bir hedef reaksiyon için potansiyel katalizör adaylarını belirleyebilen otomatik bir aracın geliştirilmesi, organokatalizör tarama sürecini büyük ölçüde kolaylaştırabilir.
Özet (Çeviri)
Quantum mechanical calculations have successfully uncovered organocatalytic reaction mechanisms and explained their outcomes. However, understanding the mode of action of complex multifunctional organocatalysts remains challenging due to their numerous conformational degrees of freedom. This work presents a computational protocol called CIPOC (Computational Identification of Potential (Organo)Catalysts) that combines quantum mechanical calculations and drug design tools to address the challenges of exploring the mode of action and active conformations of complex multifunctional organocatalysts. CIPOC was applied (1) to discover novel chiral catalytic structures for the catalysis of the asymmetric conjugate addition reaction of dimethyl malonate to trans-(β)- nitrostyrene, which is particularly noteworthy to access gamma-aminobutyric acid (GABA) close analogs, (2) to uncover the mode of action of dimeric quinidine in the reaction of oxindole with nitrosobenzene that yielded unexpectedly aminooxylation products. We discovered a novel 2-aminoDMAP/urea catalyst, which catalyzed the reaction of dimethyl malonate to trans-(β)-nitrostyrene eight-fold faster than Takemoto's catalyst, previously the best-known catalyst for this transformation. We showed that quinidine dimer binds nitrosobenzene through its protonated amine, while both hydroxyl groups in the catalyst structure interact with the substrates and orient the enolate resulting in a concerted addition- proton transfer pathway. Additionally, both studies revealed the importance of catalyst distortion in determining the catalytic activity, highlighting the extraordinary performance of urea-based catalysts compared to their thiourea analogs, despite their lower acidity. The impact of catalysts on the mechanism and selectivity has been thoroughly investigated and explained. The essential interactions and binding preferences of catalysts in critical transition states have been explored, and the factors that influence the stereoselectivity of the reaction have been clarified. This work presents a new perspective on the challenges of exploring the mode of action and active conformations of complex multifunctional organocatalysts. As a future work, an automated tool that can identify potential catalyst candidates in a given pool for a target reaction could enormously facilitate an organocatalyst screening process.
Benzer Tezler
- İnsan sonrası perspektifle şantiye sahasının anlatısı
A post-humanist narrative of the construction site
MİNE ÖZTÜRK DİNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİZAM ONUR SÖNMEZ
- Subjectification of the liminal other in contemporary British drama: Sarah Kane's Cleansed, Anthony Neilson's The Wonderful World of Dissocia and Marina Carr's Portia Coughlan
Çağdaş İngiliz Tiyatrosu'nda eşiksel ötekinin özneleştirilmesi: Sarah Kane'in Cleansed, Anthony Neilson'ın The Wonderful World of Dissocia ve Marina Carr'ın Portia Coughlan başlıklı oyunları
ONUR KARAKÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Batı Dilleri ve EdebiyatıAnkara ÜniversitesiBatı Dilleri ve Edebiyatları Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİSA HARİKA GÜZEL KÖŞKER
- Interstitial as a mode of production of space in socially and politically engaged spatial practices
Sosyal ve politik olarak adanmış mekânsal pratiklerde bir mekân üretim biçimi olarak aradalık
TUBA DOĞU
Doktora
İngilizce
2020
Mimarlıkİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TONGUÇ AKIŞ
DOÇ. DR. GÖKÇEÇİÇEK SAVAŞIR
- Design, analysis, simulation and optimization of a MEMS Lorentz force magnetic field sensor for biosensing of biowarfare agents
Biyolojik savaş ajanlarının tespit uygulamaları için Lorentz kuvveti temelli manyetik alan sensörünün tasarımı, analizi, simülasyon ve optimizasyonu
EMİNE RUMEYSA YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Exploring the role of game mechanics in generating spatial compositions: Snaris case
Oyun mekaniklerinin mekansal kompozisyonların oluşturulmasındaki rolünün değerlendirilmesi: Snarıs örneği
OZAN CAN ÖZVATAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiOyun ve Etkileşim Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM