Ion specificity from small molecules to oligomers and beyondamide-based macromolecules
Küçük moleküllerden oligomerlere ve amit-bazlı makromoleküllerin ötesinde iyon spesifik etkileri
- Tez No: 846431
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRAH ÖZENSOY, DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL İBRAHİM OKUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Makromoleküller, Oligomerler, Spesifik İyon Etkileri, Hidroksipropil Selüloz, PNIPAM, RAFT Polimerizasyonu, Macromolecules, Oligomers, Specific Ion Effects, Hydroxypropyl Cellulose, PNIPAM, RAFT Polymerization
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Sulu çözeltilerde bulunan iyonlar, aynı sulu ortamdaki moleküllerin özelliklerini düzenler. Bu değişim süreçleri, başlıca iyonların konsantrasyonuna ve kimliğine bağlıdır. Bu tezde, iyon spesifik etkilerinin iki farklı alanı araştırılmıştır. İlk olarak, hem tersinir katılma-ayrışma zincir transfer (RAFT) hem de radikal polimerizasyon yöntemleri kullanılarak PNIPAM oligomerlerinin sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirildi. Bu yöntemler, sentezlenen polimerin moleküler boyutu üzerinde kontrol sağlar. Yüklü ve nötr uç grupları içeren oligomerler, iyon spesifik etkilerini karşılaştırmalı olarak incelemek için sentezlendi. Bu oligomerler, faz değişim sıcaklığı ölçümleri, 1H-NMR ve jel permeasyon kromatografisi (GPC) gibi çeşitli analitik teknikler kullanılarak sistemli bir şekilde karakterize edildi. Bu oligomerler, tuzun faz değişim sıcaklığı üzerindeki etkisini incelemek için kullanıldı (LCST). İki klorür tuzu, NaCl (güçlü hidratlanmış) ve NaSCN (zayıf hidratlanmış) kullanılarak; güçlü hidratlanmış anyonların hem yüklü hem de nötr oligomerleri çözünürlüğünü azalttığı, zayıf hidratlanmış anyonların ise faz değişim sıcaklığını artırarak, oligomer çözünürlüğünü arttırdığı gösterildi. Langmuir bağlanma izoterimi ile ampirik modelleme kullanılarak, yüklü oligomerler için KD = 0.57 M ve nötr oligomerler için KD = 1.13 M olan zayıf bir iyon bağlanması gösterildi. Bu tezin ikinci kısmı, amid temelli makromoleküller ötesinde spesifik iyon etkilerine odaklandı, şeker bazlı makromoleküller için bir model olan hidroksipropil selüloz (HPC) kullanıldı. Hofmeister serisini göstermek için sekiz farklı sodyum tuzu kullanıldı. Yani; NaSCN, NaI, NaNO3, NaClO4, NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaH2PO4, faz değişim sıcaklığı ve 1H-NMR ölçümleri üzerinde kullanıldı. Zayıf hidratlanmış anyon tuzları; NaSCN, NaI, NaClO4 ve NaNO3, makromolekül çözünürlüğünü artıran bir mekanizma ile monotonik olmayan bir faz değişim davranışı sergiledi. Buna karşılık, güçlü hidratlanmış anyon tuzları; NaCl, Na2SO4 NaH2PO4 ve Na2CO3, faz geçiş sıcaklığında monotonik bir azalmayla gösterdi. Buna ek olarak, iyonmakromolekül etkileşiminin bölgeye özgü olarak 1H-NMR ve 2D-COSY NMR ölçümleri ile incelenmiştir. Direk bağlanma bölgesi belirlenemese de, iyon bağlanma yerinin yan-zincir hidroksipropil gruplarında olduğu ve bu durumun zayıf hidratlanmış anyonlarda gözlemlenen makromolekül çözünürlük artışı gösterdiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Presence of ions in aqueous solution regulate the properties of molecules in the same aqueous environment. Such alteration processes are mainly dependent on the concentration and the identity of ions. In this thesis, two parts of ion specific effects were aimed to be explored. First the synthesis and characterization of PNIPAM oligomers by using both reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) and radical polymerization methods will be shown. Both of these methods give the control over molecular size of the polymer. Oligomers with charged and neutral end group were synthesized to comparatively investigate ion specific effect. These oligomers were also systematically characterized by using various analytical techniques such as phase transition temperature measurement, 1H-NMR and Gel permeation chromatography (GPC). Such oligomers were employed to investigate the specific ion effects via the salt influence on the Lower Critical solution temperature (LCST). By employing two sodium salts; NaCl (strongly hydrated) and NaSCN (weakly hydrated), it was found that strongly hydrated anions salt-out both charged and neutral oligomers, whereas weakly hydrated anions increase the phase transition temperature with a salting in mechanism. By empirical modeling with a Langmuir-type binding isotherm, a weak binding with a dissociation constant KD = 0.57 M for charged and KD = 1.13 M for neutral oligomers were demonstrated. The second part of this thesis focused on the specific ion effects beyond amide-based macromolecules i.e. hydroxypropyl cellulose (HPC) as a model for sugar-based macromolecules. Eight sodium salts were employed to demonstrate the entire Hofmeister series. Namely; NaSCN, NaI, NaNO3, NaClO4 NaCl, Na2SO4, Na2CO3, NaH2PO4 were measured on the phase transition temperature and 1H-NMR measurements. Salts of weakly hydrated anions; NaSCN, NaI, NaClO4 and NaNO3 showed a salting in mechanism and demonstrate a non-monotonic phase transition behavior. In contrast, salts of strongly hydrated anions; NaCl, Na2SO4, NaH2PO4 and Na2CO3 showed salting out mechanism with a monotonic decrease in the phase transition temperature. Additionally, the site-specific ion-macromolecule interaction was studied by 1H-NMR, and Correlation Spectroscopy (2D-COSY) NMR measurements. Although, the exact binding site cannot be specified, it was concluded that the ion binding site is at the side-chain hydroxypropyl groups and that yields the salting-in effect that was observed for the weakly-hydrated anions.
Benzer Tezler
- Bazı spiro grubu bağlı makro halkalı eterlerin sentezleri
Synthesis of some spiro-linked crown ethers
HÜLYA TUNCER
- Ion-selective imprinted polymer beads for Al(III) adsorption
Al(III) adsorpsiyonu için baskılanmış iyon seçici polimerik mikroküreler
ESİN EVRİM ÖZYAPI
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
KimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP ŞENEL
PROF. DR. ADİL DENİZLİ
- Kalikspirol bağlı yeni tip ftalosiyanin sentezi ve anyon bağlama özellikleri
Syntheses of a new type of phthalocyanine bearing calixpyrrole units and their anion bonding properties
ZEYNEP NESLİHAN EROL
- Enzim izalasyonu ve katalitik etkisinin incelenmesi
Isolation and characterization of notive lipase
NURSEL ÇERÇİOĞLU
