Rutenyum nanokatalizörleri ile transfer hidrojenasyonuygulamaları
Transfer hydrogenation applications with ruthenium nanocatalysts
Yazar: DAMLA TÜRKMEN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KEMAL YILMAZ
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında binaftil iskeleti içeren ve farklı sterik özelliklere sahip tek dişli fosforamidit
ligandlarının kararlılaştırıcı olarak kullanılmasıyla hazırlanan rutenyum nanopartiküllerin transfer
hidrojenasyon (TH) tepkimelerindeki katalitik etkinlikleri araştırıldı. İlk aşamada rasemik 1,1'-bi-2-
naftol (BINOL) bileşiğinden yola çıkarak binaftil iskeleti içeren fosforamidit ligandları ve ardından bu
ligandların kararlılaştırıcı olarak kullanıldığı rutenyum nanopartiküller sentezlendi. Ligandların
tanımlamaları nükleer magnetik rezonans spektroskopi (NMR) (1H, 13C ve 31P) ve yüksek çözünürlüklü
kütle spektroskopi (HRMS) teknikleri ile yapıldı. Rutenyum nanokatalizörlerin yapı aydınlatma
çalışmalarında ise geçirimli elektron spektroskopi (TEM), X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS), Xray
difraksiyon spektroskopi (XRD) ve termogravimetrik analiz (TGA) teknikleri kullanıldı. Elde edilen
sonuçlar fosforamidit ligandlarının oldukça dar, küçük boyutta (1.36-1.41 nm) ve monodispers yapıda
rutenyum nanopartikülerin hazırlanabilmesi için etkili birer kararlılaştırıcı olduklarını gösterdi.
Sentezlenen potansiyel rutenyum nanokatalizörlerin katalitik aktiviteleri amonyak boranın (NH3BH3)
hidrojen kaynağı olarak kullanıldığı, asetofenonun 1-feniletanole transfer hidrojenasyonu
reaksiyonunda araştırıldı. Farklı bazlar (KOH, tBuOK, tBuONa), farklı çözücüler (EtOH, THF,
asetonitril) ve farklı metal oranları (3.0 ve 10.0 mg) kullanılarak çeşitli sıcaklıklarda (25 ve 60 °C)
yürütülen test reaksiyonlarından sonra çalışmaların kapsamı substrat çeşitliliği artırılarak genişletildi.
Alınan sonuçlar; sentezlenen rutenyum nanokatalizörlerin transfer hidrojenasyon reaksiyonları için 15
dk gibi kısa bir sürede tam verimle katalizleme sağlayabildiğini gösterdi.
Anahtar Kelimeler: Rutenyum, transfer hidrojenasyon, fosforamidit, nanopartikül.
Danışman: Doç. Dr. Mustafa Kemal YILMAZ, Mersin Üniversitesi, Kimya Anabilim Dalı, Mersin.

Abstract:
In this thesis, the catalytic activity of ruthenium nanoparticles prepared by using monodentate
phosphoramidite ligands containing binaphthyl skeleton with different steric properties as stabilizers in
transfer hydrogenation (TH) reactions was investigated. Firstly, phosphoramidite ligands bearing
binaphthyl skeleton were prepared starting from racemic 1,1'-bi-2-naphthol (BINOL) and then
ruthenium nanoparticles were synthesized using these ligands as stabilizers. The ligands were
characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) (1H, 13C and 31P) and high-resolution
mass spectroscopy (HRMS) techniques. Transmission electron spectroscopy (TEM), X-ray
photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction spectroscopy (XRD) and thermogravimetric
analysis (TGA) techniques were used for determination of ruthenium nanocatalysts. The results showed
that phosphoramidite ligands are very effective stabilizers for the preparation of monodisperse
ruthenium nanoparticles with very narrow and small size (1.36-1.41 nm). The catalytic activity of the
synthesized ruthenium nanocatalysts was investigated in the transfer hydrogenation reaction of
acetophenone to 1-phenylethanol using ammonia borane (NH3BH3) as hydrogen source. After test
reactions carried out at various temperatures (25 and 60 °C) using different bases (KOH, tBuOK,
tBuONa), solvents (EtOH, THF, acetonitrile) and metal loadings (3.0 and 10.0 mg), the scope of the
studies was extended by substituted acetophenones. The results showed that the synthesized ruthenium
nanocatalysts can effectively catalyze transfer hydrogenation reactions in only 15 minutes.
Keywords: Ruthenium, transfer hydrogenation, phosphoramidite, nanoparticule.
Advisor: Assoc. Prof. Mustafa Kemal YILMAZ, Department of Chemistry, Mersin University, Mersin