Karbondioksit'in (CO2) halkalı karbonatlara dönüştürülmesinde katalizör olarak imidazolyum, amonyum ve fosfonyum gruplarını içeren boronat esterlerin sentezi ve spektroskopik özellikleri
Synthesis and spectroscopic properties of boronate esters containing imidazolium, ammonium and phosphonium groups as catalyst in the conversion of carbon dioxide (CO2) to cyclic carbonates
- Tez No: 921180
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET KILIÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 257
Özet
Fosil yakıtların aşırı kullanımından dolayı atmosferdeki karbondioksit (CO2) miktarının artması sera etkisine; sera etkisi ise küresel ısınmaya neden olmaktadır. Küresel ısınmanın geri dönülmez seviyelere varmadan önce atmosfere CO2 salınımının azaltılması gezegenimiz açısından hayati önem taşımaktadır. Bu bağlamda CO2'nin yakalanması ve hammadde olarak yeniden kullanılması hem endüstriyel hem de akademik açıdan oldukça önem arz etmektedir. CO2'nin katma değeri yüksek kimyasallara dönüştürerek kullanılmasının yollarından biri de CO2'nin epoksitlerle beş üyeli halkalı karbonat sentezidir. CO2'nin termodinamik karalılığı, onun reaksiyona girmesini ve dolayısıyla ham madde olarak kullanılmasını zorlaştırmaktadır. Bu zorluğu aşmak için ucuz, çevreci ve etkin katalizörler geliştirmek iyi biri çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı CO2'nin epoksitler ile beş üyeli halkalı karbonat sentezinde organobor türü etkin katalizörler tasarlamaktır. Bu tez çalışması kapsamında bünyesinde hem Lewis asidik merkez hem de Lewis bazik merkez bulunduran yeni iyonik boronat esterler tasarlanmıştır. Bu amaçla imidazolyum, kuaterner amonyum ve fosfonyum grupları içeren iyonik boronat esterler başarılı bir şekilde sentezlenmiş ve yapıları 1H, 13C, 31P ve 11B NMR spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi, LC-MS/MS spektrometresi, TGA-DTA, elementel analiz ve erime noktası ölçüm teknikleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca sentezlenen boronat esterlerin Lewis asitlik kuvveti Gutmann-Beckett yöntemi ile araştırılmıştır. Daha sonra sentezlenen iyonik boronat esterler ilk kez herhangi bir organik veya inorganik çözücü kullanılmadan epoksitler ve CO2'den halkalı karbonatların sentezi için hem yüksek basınçta hem de atmosferik basınçta katalitik etkinliği incelenmiştir. Her bir gruptan en yüksek katalitik aktivite gösteren katalizör belirlendikten sonra bu katalizörler için farklı epoksitler, farklı bazlar, sıcaklık, CO2 basıncı ve reaksiyon süresinin katalitik dönüşüme etkisi araştırılmıştır. Daha sonra Gutmann-Beckett yöntemi ile belirlenen Lewis asitlik kuvveti ile katalitik aktivite arasında ilişki olup olmadığı değerlendirilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında sentezlenen organobor katalizör sınıfı yeni iyonik boronat esterlerin CO2 ile epoksitlerden halkalı karbonat sentezinde etkin katalizörler olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The increase in the amount of carbon dioxide (CO2) in the atmosphere due to the excessive use of fossil fuels causes the greenhouse effect and the greenhouse effect causes global warming. It is vital for our planet to reduce CO2 emissions into the atmosphere before global warming reaches an irreversible level. In this context, the capture and reuse of CO2 as a feedstock is of great industrial and scientific importance. One of the ways to utilizing CO2 by converting it into chemicals with high added value is the synthesis of five-membered cyclic carbonate from CO2 and epoxides. The thermodynamic stability of CO2 makes it difficult to react and therefore difficult to use as a feedstock. In order to overcome this difficulty, it is a good solution to develop cheap, environmentally friendly and efficient catalysts. The aim of this work is to design effective organoboron-type catalysts for the synthesis of five-membered cyclic carbonates of CO2 with epoxides. In this work, new ionic boronate esters containing both acidic and basic Lewis centers have been designed. To this end, ionic boronate esters containing imidazolium, quaternary ammonium and phosphonium groups were successfully synthesized and their structures were characterized by 1H, 13C, 31P and 11B NMR spectroscopy, FT-IR spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, LC-MS/MS spectrometry, TGA-DTA, elemental analysis and melting point measurement. In addition, the Lewis acidity strength of the synthesised boronate esters was investigated by Gutmann-Beckett method. The synthesized ionic boronate esters were then investigated for the first time for the synthesis of cyclic carbonates from epoxides and CO2 without the use of any organic or inorganic solvent, both at high pressure and at atmospheric pressure. After determining the catalyst with the highest catalytic activity from each group, the effect of different epoxides, different bases, temperature, CO2 pressure and reaction time on the catalytic conversion was investigated for these catalysts. The relationship between Lewis acidity, as determined by the Gutmann-Beckett method, and catalytic activity was then evaluated. The new ionic boronate esters of the organoboron catalyst class synthesized in this work were found to be effective catalysts in the synthesis of cyclic carbonates from epoxides and CO2.
Benzer Tezler
- Improving catalytic systems in ionic liquids
İyonik sıvılarda katalitik sistemlerin geliştirilmesi
ZEYNEP TAŞCI
Doktora
İngilizce
2011
KimyaEge ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BALCAN
PROF. DR. NURGÜN BEŞÜN
- İyonik sıvılar ve NN tipi Zn-katalizörleri varlığında CO2'in organik ürünlere dönüşümü
Conversion of carbon dioxide to organic products in the presence of ionic liquids and NN type Zn as catalysts
EMİNE AYTAR
- Preparatıon of metal nanopartıcles as catalysts ın theconversıon of carbon dıoxıde (CO₂) useful products
Preparation of metal nanoparticles as catalysts in theconversion of carbon dioxide (CO₂) useful products
GULISTAN BAQI SULAIMAN
- Effect of operating pressure on design and control of extractive distillation process separating DMC-MeOH azeotropic mixture
Dimetil karbonat - metanol azeotropik karışımını ayırmak için artırılmış basınçlı ekstraktif distilasyon prosesinin tasarım ve kontrolü
HATİCE SELİN VARYEMEZ KOŞU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEVRİM BARIŞ KAYMAK
- Konjuge nn kompleks bileşikleri ve katalitik uygulamaları
Conjugated nn complex compounds and catalytic applications
EMİNE AYTAR
