Manyetik olarak geri kazanılabilen indirgenmiş grafen oksite tutturulmuş bimetalik M-Pd (M: Co, Ni, Cu) alaşım nanopartiküllerinin sentezi ve C-H arilasyon tepkimelerinde katalitik etkinliklerinin araştırılması
The synthesis of bimetallic M-Pd (M: Co, Ni, Cu) alloy nanoparticles supported on magnetically recoverable reduced graphene oxide and investigation of their catalytic performance in C-H arylation reactions
Yazar: YUNUS ZOZİK
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Grafen oksit = Graphene oxide ; Kobalt ferrit = Cobalt ferrite ; Metal bileşikler = Metal complexes ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Amaç: Son yıllarda sentetik organik kimyada önemli bir araç haline gelen karbon-hidrojen (C-H) bağ aktivasyonu yolu ile arilasyon tepkimelerinin gerçekleştirilmesi için yüksek katalitik etkinliğe sahip, ürün seçiciliği olan ve manyetik olarak geri kazanılabilen yeni nesil heterojen nanokatalizörlerin geliştirilmesidir.
Yöntem: Bu tez çalışmasında öncelikle CoFe2O4 ve rGO nanopartikülleri literatür destekli olarak sentezlendi ve sıvı faz kendiliğinden biriktirme yöntemi ile bir araya getirilerek CoFe2O4-rGO manyetik nanokompozitleri oluşturuldu. Daha sonra eş-emdirme ve takip eden eş-indirgeme metodu ile daha önceden hazır hale getirilmiş olan CoFe2O4-rGO manyetik nanokompozitleri üzerinde M-Pd (M: Co, Ni, Cu) alaşım nanopartikülleri sentezlendi. Sentezlenen rGO, CoFe2O4 nanopartikülleri, CoFe2O4-rGO nanokompozitleri ve CoFe2O4-rGO/MPd nanokatalizörlerinin yapısı ileri analitik teknikler (ICP-MS, TEM, XRD, EDS, XPS, HAADF-STEM) ile karakterize edildikten sonra katalitik performansları imidazo[1,2-a]piridin ve 1,2-dimetil-1H-imidazol'ün çeşitli aril halojenürler ile olan C-H arilasyon tepkimelerinde incelendi. Katalitik C-H arilasyon tepkimeleri sonucunda elde edilen ürünlerin yapı analizleri 1H-NMR ve 13C-NMR spektroskopisi vasıtasıyla gerçekleştirildi. 
Bulgular: İmidazo[1,2-a]piridin ve 1,2-dimetil-1H-imidazol'ün çeşitli aril halojenürlerle CoFe2O4-rGO/MPd nanokatalizörleri varlığında C-H arilasyon tepkimesi verdiği ve hedeflenen C-H arilasyon ürünlerinin yüksek verimlerle sentezlendiği görüldü. Ayrıca nanokatalizörlerin tekrarlanabilirlik testleri sonucunda yapılarında önemli değişiklik olmadığı ve katalitik etkilerinin devam ettiği tespit edildi.
Sonuç: Organik kimyada büyük önem arz eden C-H bağ aktivasyonu yolu ile arilasyon tepkimeleri için yüksek etkinliğe sahip, ürün seçiciliği olan ve manyetik olarak geri kazanılabilen yeni nesil heterojen nanokatalizörler bu çalışma sayesinde sentezlendi.

Abstract:
Purpose: The aim of this study is to develop a new generation of heterogeneous nanocatalysts with high efficiency, product selectivity and magnetic recovery for carbon-hydrogen (C-H) arylation reactions, which have become an important tool in synthetic organic chemistry in recent years.
Method: In this thesis, firstly, CoFe2O4 and rGO nanoparticles were synthesized with the support of literature and CoFe2O4-rGO magnetic nanocomposites were formed by liquid phase self-deposition method. Then, M-Pd (M: Co, Ni, Cu) alloy nanoparticles were supported on the previously prepared CoFe2O4-rGO nanocomposites by co-impregnation followed by co-reduction method to obtain magnetically recoverable CoFe2O4-rGO/MPd nanocatalysts.  The structure of the synthesized rGO, CoFe2O4 nanoparticles, CoFe2O4-rGO nanocomposites and CoFe2O4-rGO/MPd nanocatalysts were characterized by advanced analytical techniques (TEM, XRD, EDS, XPS, HAADF-STEM) and their catalytic performances were investigated in C-H arylation reactions of imidazo[1,2-a]pyridine and 1,2-dimethyl-1H-imidazole with various aryl halides. The structure analysis of the products obtained as a result of the catalytic C-H arylation reactions was carried out by means of 1H-NMR and 13C-NMR spectroscopy.
Findings: It was observed that imidazo[1,2-a]pyridine and 1,2-dimethyl-1H-imidazole gave C-H arylation reactions with various aryl halides in the presence of CoFe2O4-rGO/MPd nanocatalysts and the targeted C-H arylation products were synthesized with high yields. In addition, it was determined that the structures of the nanocatalysts did not undergo any change as a result of reproducibility tests and their catalytic effects continued. 
Results: A new generation of heterogeneous nanocatalysts with high efficiency, product selectivity and magnetic recovery for carbon-hydrogen (C-H) arylation reactions, which are of great importance in organic chemistry, were synthesized in this study.