Gliserinin mikrodalga enerjisi kullanılarak amonyak ve amin bileşikleri ile değerli kimyasallara dönüşüm reaksiyonlarının incelenmesi
A study of conversion reactions of glycerol with ammonia and amines using microwave energy to obtain value-added chemicals
Yazar: DUYGU BAYRAMOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÜLLÜ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında; yenilenebilir bir kimyasal madde olan gliserinin, mikrodalga enerjisi kullanılarak termal dönüşüm reaksiyonlarından piridin ve kinolin türevleri gibi değerli heterohalkalı bileşiklerin tek kapta sentezleri araştırılmıştır.Araştırmanın ilk aşamasında; gliserinin mikrodalga enerjisi altındaki davranışları incelenmiştir. Asidik ortamda termal olarak gliserinin akrolein, asetaldehit gibi bileşikler oluşturduğunun belirlenmesi üzerine, bu bileşiklerin amonyak kaynağı reaktiflerle ((NH4)2HPO4, NH4H2PO4 (NH4)2SO4, NH4Cl gibi) reaksiyonları araştırılmıştır. Mikrodalga enerjisi ile tek kapta yürütülen çalışmalarda azot kaynağı olarak inorganik amonyum reaktifleri kullanılmıştır. Reaksiyonlar sonucunda başta 3-metilpiridin olmak üzere piridin, etilpiridin ve etil,metilpiridin karışımı elde edilmiştir. Ürün seçimliliğini sağlamak üzere ve ürün verimlerini arttırmak amacıyla reaksiyon koşulları (derişim, oran, sıcaklık, amonyum tuzu türü ve derişimi vb) ayrıntılı incelenerek özellikle 3-metilpiridin için optimal koşullar araştırılmıştır. Amonyum reaktifleri ile başarılı sonuçların elde edilmesinin ardından, araştırmanın ikinci basamağında aromatik aminler ile benzer çalışmalar yürütülmüştür. Bu amaçla ilk olarak anilin mikrodalga enerjisi altında gliserin ile tek kapta reaksiyona sokulmuş ve kinolin sentezi yüksek verimlerle gerçekleştirilmiştir. Farklı anilin türevleri kullanılarak benzer koşullarda farklı kinolin türevleri ilk defa mikrodalga sentez yöntemi ile gliserinden çıkılarak iyi verimlerle elde edilmiştir.Sonuç olarak mikrodalga enerjisi kullanılarak doğal kaynaklı bir bileşik olan gliserinin termal dönüşüm reaksiyonları ile organik ve inorganik reaktifler varlığında tek veya iki halkalı piridin ve kinolin türevlerinin tek kapta sentezi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yeni bileşiklerin yapıları uygun spektral analiz yöntemleri (IR, 1H-NMR, GC-MS ve HPLC analizi) kullanılarak aydınlatılmıştır.

Abstract:
In this thesis, one-pot syntheses of value-added heterocyclic compounds such as pyridine and quinoline derivatives using a renewable chemical, glycerol, have been investigated by microwave-assisted thermal conversion reactions.In the first stage of the research work, behavior of glycerol under microwave irradiation was investigated. In the acidic medium, acrolein and acetaldehyde are formed from glycerol under thermal conditions. Having these results in hand, condensation reactions of these thermal products of glycerol were studied with different ammonia source compounds. Inorganic ammonium reactives ((NH4)2HPO4, NH4H2PO4, (NH4)2SO4, NH4Cl etc.) have been used as ammonia source in these one-pot synthesis studies under microwave irradiation conditions. In these reactions, a mixture of mainly 3-methylpyridine and pyridine, including ethylpyridine and ethyl,methylpyridine has been obtained. In order to improve product selectivity and product yields, reaction conditions (concentration, proportion, temperature, type and concentration of ammonium salt, etc.) have been studied in detail, especially for the optimal synthesis of 3-methylpyridine. Following the successful results acquired from ammonium reactives, reactions of glycerol with different aromatic amines were also investigated in the second stage of the thesis. For this purpose, initially aniline was used in the reaction with glycerol under microwave heating condition in a one-pot system and the synthesis of quinoline has successfully been achieved in high yields. Under similar conditions, different type of quinoline derivatives were prepared in good yields for the first time by reacting various anilines with glycerol under the microwave synthesis method.In conclusion, one pot synthesis of valuable mono- and bi- cyclic heterocyclic compounds, namely pyridine and quinoline derivatives, have been successfully produced from a renewable chemical, glycerol, by the thermal conversion reaction in the presence of different ammonia producing organic and inorganic reactives under microwave irradiation. Chemical structures of new compounds were identifid using data obtained from appropriate spectroscopic methods (IR, 1H-NMR, GC-MS and HPLC analysis).