Asit sübstitüe fosfazen pendent tiyofen kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of acid substitute phosphazene pendent thiophene copolymers
Yazar: ERDEM KUMAŞ
Danışman: PROF. DR. FERDA HACIVELİOĞLU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
İletken polimerler geçmişten günümüze kadar pek çok alanda kullanılmaya başlayan materyaller olması nedeniyle her geçen gün daha fazla ilgi çekmektedir. Metallere göre daha hafif olmaları, korozyona karşı dayanıklı olmaları ve uyarlanabilirliklerinden dolayı iletken polimer sentezlenmiştir.
Dopant özellikli fosfazen bileşikleri hazırlamak için öncelikle halkalı fosfazen üzerine bağlanabilecek özellikte sülfonik asit ve fosfonik asit grubu taşıyan yan gruplar hazırlandı. İlk olarak etil-4-hidroksibenzensülfonat ve 4-hidroksifenil dietilfosfonat sentezlendi. Hekzaklorotrisiklofosfazen'in nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu ile 2,2,4,4,6-pentakis(4-dietilfosfonatofenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il))fenoksi siklotrifosfazen ve 2,2,4,4,6-pentakis(4-etilsülfonatofenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il))fenoksi siklotrifosfazen sentezlendi. Hazırlanan bu bileşikler dopant olarak kullanılmak için hidroliz yöntemiyle 2,2,4,4,6-pentakis(4-fosfonikasitfenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il))fenoksi siklotrifosfazen ve 2,2,4,4,6-pentakis(4-sülfonikasitfenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il))fenoksi siklotrifosfazen bileşikleri oluşturuldu.
İkinci basamakta 2,2,4,4,6-pentakis(4-fosfonikasitfenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il)fenoksi)fosfazen ve 2,2,4,4,6-pentakis(4-sülfonikasitfenoksi)-6-(4-(tiyofen-3-il))fenoksifosfazen bileşikleriyle 3,4-etilendioksitiyofen bileşiğiyle 4 farklı oranda polimer oluşturuldu. 3,4-etilendioksitiyofen; iletken durumda optik şeffaflık, yüksek stabilite, orta bant aralığı ve düşük redoks potansiyeline sahip olmasından dolayı tercih edildi.
Polimerlerin yapısı 31P, 1H NMR (Nük¬leer Manyetik Rezonans), FT-IR (Fourier Dönüşümlü Kızılötesi) ve UV-Vis (Mor Ötesi ve Görü¬nür Bölge Absorpsiyon) spektroskopik teknikleriyle incelendi. Elde edilen polimer¬lerin yüzey özellikleri, termal özellikleri, elektrokimyasal özellikleri ve iletkenlik özellikleri incelendi.
Bu çalışmalar sonucunda, suda çözünebilen, iletkenlik özelliği gösteren ve termal kararlılığa sahip PEDOT/fosfazen kopolimerleri sentezlenmiştir. Pek çok yüzeye kaplanabilme özelliğine sahip olan bu polimerler düşünüldüğünde uygulama alanları ve kullanılabirliği oldukça değerlidir.

Abstract:
Conductive polymers have attracted more and more attention since they have been used in many fields from past to present. Conductive polymer has been synthesized because of it is lighter than metals, resistant to corrosion and can be synthesized with desired properties.
In order to prepare phosphazene compounds with dopant properties, firstly side groups bearing sulfonic acid and phosphonic acid group that can be bonded to cyclic phosphazene were prepared. Firstly, ethyl 4-hydroxybenzenesulfonate and 4-hydroxyfenil diethylfosfonate were synthesized. 2,2,4,4,6-pentakis(4-hydroxifenil diethylfosfonate)-6-(4-(thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene and 2,2,4,4,6-pentakis(ethyl 4-oxybenzenesulfonate)-6-(4- (thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene were prepared by nucleophilic reaction. These prepared compounds were obtained by hydrolysis 2,2,4,4,6-pentakis(4-hydroxifenil diethylfosfonic acid)-6-(4- (thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene and 2,2,4,4,6-pentakis(ethyl 4-oxybenzenesulfonic acid)-6-(4-(thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene compounds for use as a dopant.
Four different ratio copolymers were prepared for each acid substituted 2,2,4,4,6-pentakis(ethyl 4-oxybenzenesulfonic acid)-6-(4-(thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene and 2,2,4,4,6-pentakis(4-hydroxyfenil diethylfosfonic acid)-6-(4-(thiophen-3-yl))-cyclotriphosphazene by using different proportions of 3,4-ethylenedioxythiophene monomer in second step. 3,4-ethylenedioxythiophene; It is preferred due to its optical conductivity in the conductive state, high stability, medium band gap and low redox potential. The structures of these polymers are characterized by 31P, 1H NMR, FT-IR and UV-Vis spectroscopy. The surface properties, thermal properties, electrochemical properties and conductivity properties of the polymers obtained were examined.
The result of these studies; PEDOT/Phosphazene copolymers which are water soluble, conductive and thermally stable are synthesized.  These polymers, which can be coated on many surfaces, have a wide range of applications.