Metal türlerinin tayini için karbazol temelli floresans sensörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development of carbazole based fluorescence sensors for determination of metal species and applications
Yazar: SÜMEYYE ARSLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TAHİR SAVRAN
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Cep telefonu = Cellular phone ; Cıva = Mercury ; Demir = Iron ; Floresan = Fluorescence ; Karbazoller = Carbazoles ; Kolorimetri = Colorimetry ; Sensörler = Sensors

Özet:
Sunulan tez konusu metal iyonlarına duyarlı, yüksek analitik performansa sahip, farklı dalga boylarında ışıma yapabilecek özgün kimyasal yapıya sahip karbazol esaslı optik sensör sisteminin hazırlanarak gerçek numunelere uygulama üzerine tamamlanmış oldukça kapsamlı ve sistematik bir çalışmadır. Bu kapsamda, çalışmanın ilk aşamasında detayları yöntem kısmında verilen ve yapısında metal iyonu tayininde kullanılan mekanizmaları gerçekleştirebilecek fonksiyonel gruplara sahip özgün karbazol temelli molekül (CTH) başarılı şekilde sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Karakterizasyon işlemlerinde 1H–NMR, 13C APT–NMR, ATR–FTIR ve MALDI TOF–MS spektroskopi yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında; sentezlenen sensör molekülünün fotofiziksel özelliklerini belirlemek amacıyla, UV–Vis ve floresans spektroskopisi ile metal iyonlarına duyarlı olup olmadıkları detaylı olarak araştırılmış ve özgün analitik yöntemler geliştirilmiştir. Hazırlanan CTH sisteminin metal iyonlarına olan absorbans ve emisyon cevapları incelenerek, sinyallere çözücü etkisi, metal türü, tayin limiti, pH etkisi, cevap süresi ve diğer metallere karşı seçiciliği gibi parametreler incelenmiştir. Spektroskopik çalışmalar neticesinde CTH'ın Fe3+ metal iyonuna karşı kolorimetrik sensör (LOD=5.89 µM), Hg2+ metal iyonuna karşı ise C=N grup hidroliz reaksiyon mekanizması üzerinden yüksek oranda seçimli floresans yanıt (LOD=5.10 nM) verdiği kanıtlanmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise; sentezlenen CTH'ın Fe3+ ve Hg2+ metal iyonları için pratik uygulanabilirlik çalışmaları ise doğal kaynak su numuneleri, test kitleri ve akıllı telefon (Smartphone Free App., Colorimeter) üzerinde başarıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçların, karbazol temelli floresans sensörleri kapsamındaki bilimsel çalışmalara yol gösterici olacağı kanaatindeyiz.

Abstract:
The presented thesis is a very comprehensive and systematic study on the preparation and application of a carbazole–based optical probe system, which is sensitive to metal ions, has high analytical performance, and can radiate at different wavelengths, with a unique chemical structure. In this context, in the first stage of the study, a unique carbazole–based molecule (CTH) with functional groups that can realize the mechanisms used in metal ion determination in its structure and whose details are given in the method section was successfully synthesized and characterized. 1H–NMR, 13C APT–NMR, ATR–FTIR and MALDI TOF–MS spectroscopy methods were used in the characterization processes. In the second stage of the study; to determine the photophysical properties of the synthesized CTH molecule, their sensitivity to metal ions was investigated in detail by UV–Vis and fluorescence spectroscopy, and unique analytical methods were developed. By examining the absorbance and emission responses of the prepared CTH system to metal ions, parameters such as solvent effect on signals, metal type, detection limit, pH effect, response time and selectivity against other metals were investigated. As a result of detailed spectroscopic studies, it has been proven that the CTH has a colorimetric probe (LOD=5.89 µM) against Fe3+ metal ion and a highly selective fluorescence probe (LOD=5.10 nM) against Hg2+ metal ion through the C=N group hydrolysis reaction mechanism. In the last stage of the study; practical applicability studies of the synthesized CTH for Fe3+ and Hg2+ metal ions were successfully carried out on natural spring water samples, test kits and Smartphone (Smartphone Free App., Colorimeter). We believe that the results obtained will be a guide for molecular Sensor designer researchers working with carbazole–based molecules.