Amit fonksiyonlu kaliks[4]aren tabanlı kuartz kristal mikrobalans (QCM) sensörlerin hazırlanması ve bazı anyonlara karşı algılama özelliklerinin incelenmesi
Preparation of amide functionalized calix[4]arene based quartz crystal microbalance (QCM) sensors and investigation of their  sensing properties towards some anions
Yazar: İLKER ŞENKUL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TABAKCI
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, algılayıcı madde olarak amit fonksiyonlu kaliks[4]aren türevleri ile kaplı kaliks[4]aren amit tabanlı yeni QCM sensörlerin hazırlanması ve bu sensörlerin bazı önemli anyonlar (Br, SO42-, Cl-, NO3-, F-, I-, H2PO4-, CN-, Cr2O72-, ClO4-) için sulu ortamda algılama özelliklerinin araştırılması amaçlandı. Bu amaç doğrultusunda öncelikle alt bölgesinden amit grubu (propil ve etilen köprülü amit) fonksiyonlu kaliks[4]aren 4a ve 4b türevleri sentezlendi. Daha sonra bu türevlerin QCM kristal yüzeyinde düzenli bir tabaka oluşturması ve böylece daha yüksek bir algılama elde etmek amacıyla üst bölgeden tiyol grubu içeren kaliks[4]aren 6a ve 6b türevleri sentezlendi. Sentezlenen bileşiklerin yapılarının karakterizasyonu FT-IR ve 1H-NMR spektroskopisi ile gerçekleştirildi. Sentezlenen tiyol grubu içeren kaliks[4]aren amit türevleri 6a ve 6bçözeltide bekletme yöntemi (soaking) kullanılarak QCM sensör yüzeyine kaplandı ve böylece elde edilen yeni QCM sensörlerin belirlenen anyonlar için algılama çalışmaları gerçekleştirildi. Ayrıca karşılaştırma yapabilmek ve yapısal etkileri görebilmek amacıyla kaliks[4]aren 2, 3 ve 4b türevleri ile kaplanmış ve kaplamasız QCM sensörleri de hazırlanarak seçilmiş anyonlara karşı algılama özellikleri incelendi. Algılama çalışmaları sonucunda amit fonksiyonlu kaliks[4]aren türevlerinden6b(etilen köprülü amit)  kaplı QCM sensörün tüm anyonlar için diğer sensörlere göre oldukça yüksek bir algılama sergilediği görüldü. Diğer taraftan bu algılamanın özellikle siyanür (CN-) ve florür (F-) anyonlarına karşı çok daha yüksek olması dikkat çekici oldu. Amit fonksiyonlu kaliks[4]aren 6b kaplı QCM sensörün farklı anyon konsantrasyon çalışmalarından LOD değeri CN- anyonu için 0,0317 mM ve F- için 0,0306 mM olarak, adsorpsiyon kapasitesi CN- için 224,3 mg/g adsorbent ve F- için 209,4 mg/g adsorbent olarak, bağlanma sabiti CN- için 2,399 ve F- için 6,770 olarak hesaplandı. Sonuç olarak bu çalışmada tiyol grubu taşıyan kaliks[4]aren etilen köprülü amit türevi 6b kaplı QCM sensör özellikle CN- ve F- anyonlarının algılanmasında verimli ve etkin bir sensör olarak ortaya çıkmış oldu.

Abstract:
In this study, we aimed preparation of new QCM sensors coated with amide functionalized calix[4]arene derivatives and based on calix[4]arene amide, and their investigation of sensing properties for some important anions such as Br-, SO42-, Cl-, NO3-, F-, I-, H2PO4-, CN-, Cr2O72-, ClO4- in aqueous media. For this purpose, firstly, amide group (propyl and ethylene bridged amide) functionalized calix[4]arene 4a and 4b derivatives were synthesized from their lower rim region. Subsequently, calix[4]arene 6a and 6b derivatives were synthesized from their upper rim region to form a regular layer on the QCM crystal surface of these derivatives and thus to obtain a higher sensing. Characterization of the structures of the synthesized compounds was carried out by FT-IR and 1H-NMR spectroscopy. Synthesized thiol group containing calix[4]arene amide derivatives 6a and 6b were coated on the QCM sensor surface by using soaking method, and thus sensing studies of these new QCM sensors were carried out for the selected anions. In addition, in order to make comparisons and to see the structural effects, QCM sensors coated and uncoated with calix[4]arene 2, 3 and 4b derivatives were also prepared and their sensing properties towards the selected anions were examined. As a result of the detection studies, it was seen that the QCM sensor coated with 6b (ethylene-bridged amide), which is one of the calix[4]arene derivatives with amide functionalized, exhibited a significantly higher detection for all anions compared to other sensors. On the other hand, it was remarkable that this sensing was much higher especially towards cyanide (CN-) and fluoride (F-) anions. For the amide functionalized calix[4]arene 6b coated QCM sensor, it was calculated LOD values as 0.0317 mM and 0.0306 mM, adsorption capacities as 224.3 mg/g adsorbent , and the binding constants as 2.399 and 6.770 for CN- and F-, respectively. As a result, in this study, a novel QCM sensor, which coated with calix[4]arene amide 6a bearing ethylene bridge and thiol groups, emerged as an efficient and effective sensor, especially in the sensing of CN- and F- anions.