Yeni nesil polifosfazenler ve potansiyel uygulama alanları
The novel polyphosphazines and the potential application areas
Yazar: SÜMEYRA YOLDAŞ KILIÇ
Danışman: PROF. DR. GÖNÜL YENİLMEZ ÇİFTÇİ
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Siklotrifosfazen  halkası,  aktif  grupların  bir  araya  getirilmelerini  sağlayarak  yeni  tip bileşiklerin  ve  polimerlerin  oluşumu  için  iyi  bir  platform  sağlamaktadır.  Böylece araştırmacılar için oldukça geniş bir kullanım alanı yelpazesi sunmaktadır. 
Bu tez kapsamında, siklotrifosfazenin spiro türevleri ile parasetamolü aynı platformda buluşturarak, aktif bileşiklerin sentezlenmesi ve bu bileşiklerin kullanılmasıyla,  yeni tip  polimerlerin  sentezlenmesi  amaçlanmıştır.  Tez  çalışmasında,  termal  olarak dayanımı  yüksek,  kafeine  karşı  seçici  olarak  floresans  sensör  özelliği  gösteren,  ilaç salım  sistemlerinde  kullanılabilecek  yeni  tip  halkalı  fosfazen  çekirdekli  parasetamol sübstitüe bileşiklerin ve polimerlerinin sentezi gerçekleştirildi. 
Bu  çalışmada,  trimer  ile  2,2-dimetil-1,3-propandiol  reaksiyonundan  monospiro  ve dispiro siklotrifosfazen bileşikleri (1-2) elde edildi. Elde edilen bileşiklerin parasetamol ile  reaksiyonları  gerçekleştirildi  (3-4).  Parasetamol  sübstitüe  bileşikler  hidroliz edilerek amin uçlu aktif maddeler (5-6) sentezlendi. Amin uçlu parasetamol sübstitüe bileşik  6'nın  tereftaloil  klorür  (TPC)  ve  adipoil  klorür  (AC)  ile  ayrı  ayrı  reaksiyona girmesiyle  halkalı  lineer  (düz)  zincirli  yeni  tip  polimerler  elde  edildi  (DSTPC  ve DSAC).  Ayrıca  ilaç  taşınım  sistemlerinde  kullanılabilecek  hidrojel  elde  etmek için Schiff-baz reaksiyonu ile yeni tip çapraz bağlı  hidrojelin (MSHY/PECALD)  sentezi gerçekleştirildi.  Elde  edilen  fosfazen  temelli  bileşiklerin  ve  polimerlerin  yapıları, uygun  spektroskopik  yöntemler  (31P,  1H  NMR,  FT-IR,  MALDI-  TOF)  kullanılarak aydınlatıldı. Bileşik 4-6, tek kristal X-ray kristalografisi ile karakterize edildi. Ayrıca polimer yapılarının kristalleşme davranışları X-ışını kırınımı (XRD), yüzey özellikleri (SEM) ve termal davranışları (DSC, TGA) incelendi. 
Bileşik 5, bileşik 6, DSTPC ve DSAC polimerlerinin UV–Vis, floresans özellikleri ve fotofiziksel  davranışları  kapsamlı  bir  şekilde  değerlendirildi.  Bileşik  6  daha yüksek floresans emisyon davranışı gösterdi. Elde edilen sonuçlar, bileşik 6'nın kafeine karşı seçici  olduğunu  ve  sensör  olarak  kullanılabileceğini  gösterdi.  Diğer  bir  uygulama olarak,  bileşik  4  ve  PECALD'in  Schiff-baz  reaksiyonu  ile  elde  edilen  hidrojelin (MSHY/PECALD)  farklı  tampon  çözeltileri  içerisinde,  model  ilaç  olarak parasetamolün (PAR) kullanılmasıyla pH kontrollü salınımı incelendi.

Abstract:
The cyclotriphosphazene ring provides a good platform for the formation of new types of compounds and polymers by decoupling the active groups together. Thus, it offers a wide range of areas of use for researchers. 
Within  the  scope  of  this  thesis,  it  is  aimed  to  synthesize  active  compounds  by combining  cyclotriphosphazene  and  cyclotriphosphazene  spiro  derivatives  and paracetamol on the same platform and to synthesize high-performance structures by using polymers in the backbone skeleton. In the thesis study, the synthesis of new types of ring phosphazene core paracetamol substituted compounds and polymers with high thermal  resistance,  which  have  a  selective  fluorescence  sensor  property  against caffeine, which can be used in drug release systems, was carried. 
In  this  study,  monospiro  and  dispiro  cyclotriphosphazene  compounds  (1-2)  were obtained from the reaction of hexachlorocyclotriphosphazene and 2,2-dimethyl- 1,3- propanediol.  The  resulting  compounds  were  reacted  with  paracetamol  (3-4). Paracetamol  substituted  compounds  were  hydrolyzed  and  amine-terminated  active substances  (5-6)  were  synthesized.  By  reacting  amine-terminated  paracetamol substituted compound 6 with TPC and AC separately, new types of cyclic linear  chain polymers were obtained (DSTPC and DSAC). In addition, a new type of cross-linked hydrogel  (MSHY/PECALD)  was  synthesized  by  Schiff-base  reaction  to  obtain hydrogel  that  can be used  in  drug delivery  systems.  The  structures  of  the  obtained phosphazene-based  compounds  and  polymers  were  elucidated  using  appropriate spectroscopic methods (31P, 1H NMR, FT-IR, MALDI- TOF). Compounds 4-6 were characterized by single crystal X-ray crystallography. In addition, the crystallization behaviors  of  the  polymer  structures,  X-ray  diffraction  (XRD),  surface  properties (SEM) and thermal behaviors (DSC, TGA) were examined. 
The UV–Vis, fluorescence properties and photophysical behaviors of compound 5-6, DSTPC and DSAC polymers were comprehensively evaluated. Compound 6 showed higher fluorescence emission behavior. The results obtained showed that compound 6 is selective towards caffeine and can be used as a sensor. As another application, the pH-controlled  release  of  the  hydrogel  (MSHY/PECALD)  obtained as a result of the Schiff-base  reaction  of  compound  4  and  PECALD  in  different  buffer  solutions  was examined using paracetamol (PAR) as a model drug.