Floresans özellik gösteren fosfazen çekirdekli bileşiklerin sentezi ve sensör özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of fluorescent phosphazene compounds and investigation of sensor properties
Yazar: SÜREYYA OĞUZ TÜMAY
Danışman: PROF. DR. SERKAN YEŞİLOT
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Geçtiğimiz yirmi yıl boyunca sensör alanındaki araştırma-geliştirme çalışmalarına olan ilgi, bu alanı destekleyen finansal yatırımlar, bilimsel yayınlar ve aktif araştırmacı gibi birçok etken genişleyerek artmıştır.  Bu tez kapsamında, hedef türlere karşı hassas ve seçici olarak floresans sensör özelliği gösteren yeni köprüsüz ve köprülü halkalı fosfazen çekirdekli naftalen, antrasen, piren ve 1,4,5,8-naftalentetrakarboksilik dianhidrit (NDI) sübstitüe bileşiklerin sentezi ve floresans sensör uygulamaları gerçekleştirildi. Sentezi gerçekleştirilen köprüsüz ve köprülü floresans özellik gösteren bileşiklerde suda çözünürlüğünü arttırmak için trietilen glikol monometil eter (TEGME) sübstitüe halkalı fosfazen çekirdekleri olan bileşik 3 ve bileşik 18 kullanıldı. Halkalı fosfazen platformunda non-geminal-cis pozisyonda TEGME ve azid grupları ile fonksiyonelleştirilmiş çekirdek olan bileşik 3'ün naftalen, antrasen ve piren floroforları ile gerçekleştirilen klik reaksiyonu sonucu floresans özellik gösteren köprüsüz halkalı fosfazen çekirdekli bileşikler olan 9, 10 ve 11'in sentezi gerçekleştirildi. Daha sonra non-geminal-cis-tetrakis TEGME sübstitüe halkalı fosfazen çekirdeği olan bileşik 18'in naftalen, naftalendiimid ve antrasen floroforları ile gerçekleştirilen nükleofilik yer değiştirme reaksiyonu sonucu köprülü halkalı fosfazen çekirdekli bileşikler olan 19, 20 ve 21 elde edildi. Sentezlenen bileşiklerin (1-21) kimyasal yapıları kütle spektrometresi, IR, 1H, 13C ve 31P NMR spektroskopisi ile aydınlatıldı.
Karakterizasyonu tamamlanan köprüsüz (9, 10, 11) ve köprülü (19, 20, 21) halkalı fosfazen çekirdekli bileşiklerin sensör özellikleri UV-Vis ve floresans spektroskopisi ile incelendi. Elde edilen sonuçlar, köprüsüz halkalı fosfazen çekirdekli bileşiklerin (9, 10, 11) Fe3+ iyonuna karşı seçici, köprülü halkalı fosfazen çekirdekli bileşiklerden olan 21'in ise 2,4,6-trinitrotoluen (TNT)'ye karşı seçici olduğunu gösterdi. Bu sonuçlar ışığında, gerekli deneysel koşullar optimize edilerek, analitiksel parametreler belirlendi. Bileşik 9, 10 ve 11 gerçek su örneklerinde demirin, bileşik 21 ise gerçek su örneklerinde TNT'nin spektroflorimetrik olarak tayininde kullanıldı.

Abstract:
Past two decades, research and developments, financial investment about this field, scientific publications and active researchers, etc.  about fluoresecence sensors are getting increase. The synthesis and fluorescence sensor applications of new non-bridged and bridged naphthalene, anthracene, pyrene and 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride (NDI)-containing cyclophosphazene cores which are selective and sensitve to target spicies were performed in this thesis. Compounds 3 and 18 which are triethylene glycol monomethyl ether (TEGME) substituted cyclophosphazenes were used as a cores to increase the water solubility of synthesized new non-bridged and bridged fluorescent compounds. Synthesis of new non-bridged naphthalene, anthracene and pyrene-containing cyclophosphazene core compounds 9, 10 and 11 were synthesized by click reaction of compound 3 which is functionalized with TEGME and azide groups in non-geminal-cis-position on cyclophosphazene platform with naphthalene, anthracene and pyrene fluorophores. Then, new bridged naphthalene, naphthalenedimide and anthracene-containing cyclophosphazene core compounds 19, 20 and 21 were synthesized by nucleophilic substitution reaction of compound 18 which is non-geminal-cis-tetrakis TEGME substituted cyclophosphazene core with naphthalene, naphthalenedimide and anthracene fluorophores. The chemical structures of synthesized compounds (1-21) were characterized by mass spectrometry, IR, 1H, 13C and 31P NMR spectroscopies.
After characterization, sensor properties of bridgeless (9, 10, 11) and bridged (19, 20, 21) cyclophosphazene core compounds were examined by UV-Vis and fluorescence spectroscopy. Obtained results showed that non-bridged cyclophosphazene compounds (9, 10 and 11) were selective against to Fe3+ ion and one of the bridged cyclophosphazene compound 21 was found selective to TNT. In light of these results, the required experimental conditions were optimized, analytical parameters were determined. Compounds 9, 10, 11 and compound 21 were used for the spectrofluorimetric determination of iron and TNT in real water samples.