Moleküler modelleme yöntemleri ile organik yarı iletkenlerin bant aralıklarının incelenmesi ve bilgisayar destekli ilaç tasarımı
Investigation of band gap of organic semiconductors by molecular modeling methods and computer aided drug design
Yazar: PINAR SEYİTDANLIOĞLU
Danışman: PROF. DR. CANAN ÜNALEROĞLU ; PROF. DR. PERVİN ÜNAL CİVCİR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Moleküler modelleme, moleküler sistemlerin davranışını modellemek, incelemek veya simülasyonunu yapmak için kullanılan teorik ve bilgisayarlı metotların tümüdür. Bu yöntemler temel olarak moleküler bir sistem için teorik öngörüler sağlamak, moleküler bir sistemin deneysel sonuçlarını açıklamak, makromoleküler ve kompleks yapıların özelliklerini incelemek amacıyla kullanılır. Günümüzde moleküler modelleme yöntemlerinin malzeme biliminde ve ilaç tasarımında kullanımı bir gereklilik haline gelmiştir ve bu yöntemlerin deney aşamasına geçilmeden önce verimli kullanımı kaynakların doğru yönetilmesi için önem taşımaktadır.
Bu tez üç bölüme ayrılmış olan altı çalışmadan oluşmaktadır. İlk bölümde moleküler modelleme yöntemleri kullanılarak yarı iletken polimerlerin tasarımı yapılmış ve yapı iletkenlik ilişkileri incelenmiştir. Bu bölümdeki ilk çalışmada alkil sübstitüye pirol-benzotiyadiyazol-pirol temelli iletken polimerler tasarlanmış ve yapı iletkenlik özellikleri teorik yaklaşımlarla incelenmiştir. İkinci çalışmada tiyeno[3,4-b]pirazin, tiyeno[3,4-b]kinoksalin, 2H-pirolo[3,4-b]kinoksalin, 6H-pirolo[3,4-b]pirazin donörleri ve benzo[c][1,2,5]tiyadiazol, nafto[2,3-c][1,2,5]tiyadiazol akseptörleri kullanılarak donör-akseptör tipi polimerlerin tasarımı yapılmıştır.
İkinci bölümde fotovoltaik uygulamalar için bazı yarı iletken küçük moleküllerin tasarımı yapılmış ve enerji transfer özelliği olan yarı iletken küçük moleküllerin fotovoltaik özellikleri incelenmiştir. Bu bölümde yer alan ilk çalışmada tiyofen donör, ftalimit, benzimidazole ve benzotriazolün akseptör olduğu donör-akseptör-donör tipi yarı iletken küçük molekül tasarımı yapılmış ve fotovoltaik özellikleri incelenmiştir. Bu bölümdeki ikinci çalışmada, enerji transfer özelliğine sahip sentezlenmiş yarı iletken porfirin-BODIPY diadlarının fotovoltaik özellikleri incelenmiştir.
Çalışmanın son bölümünde bilgisayar destekli ilaç tasarımı çalışılmıştır. Bu kapsamda iki farklı biyokimyasal sistemin özelliklerinin değerlendirilmesi yapılmıştır. İlk çalışmada sentezlemiş olan bazı indol, benzimidazol ve benzotriazol temelli ketonik bileşiklerin Alzheimer hastalığının tedavisindeki etkinlikleri araştırılmıştır.  Bu bölümdeki ikinci çalışmada indol temelli bileşiklerin diyabet hastalığının tedavisinde hedef protein olan 𝛼-glukozidaz ile ekileşimleri incelenmiştir.

Abstract:
Molecular modeling is all the theoretical and computerized methods used to model, study or simulate the behavior of molecular systems. These methods are mainly used to provide theoretical predictions for a molecular system, to explain the experimental results of a molecular system, and to examine the properties of macromolecular and complex structures. Today, the use of molecular modeling methods in materials science and drug design has become a necessity, and the efficient use of these methods before starting the experiment phase is important for the correct management of resources.
This thesis consists of six studies divided into three parts. In the first part, semiconductor polymers were designed using molecular modeling methods and their structure-conductivity relationships were examined. In the first study in this part, alkyl substituted pyrrole-benzothiadiazole-pyrrole based conductive polymers were designed and their structural conductivity properties were investigated with theoretical approaches. In the second study, Donor-acceptor type polymers were designed using thieno[3,4-b]pyrazine, thieno[3,4-b]quinoxaline, 2H-pyrrolo[3,4-b]quinoxaline, 6H-pyrrolo[3,4-b]pyrazine donors and benzo[c][1,2,5]thiadiazole, naphtho[2,3-c][1,2,5]thiadiazole acceptors. 
In the second part, some small molecule semiconductors have been designed for photovoltaic applications and the photovoltaic properties of small molecule semiconductors having energy transfer properties were investigated. In the first study in this part, a donor-acceptor-donor type semiconductor small molecule design using thiophene donors, phthalimide, benzimidazole and benzotriazole acceptors was made and its photovoltaic properties were investigated. In the second study in this part, photovoltaic properties of synthesized porphyrin-BODIPY diads with energy transfer properties were investigated.
In the last part of the study, computer aided drug design was studied. In this context, the properties of two different biochemical systems were evaluated. In the first study, the efficacy of some synthesized indole, benzimidazole and benzotriazole-based ketonic compounds in the treatment of Alzheimer's disease were investigated. In the second study of this part, the interactions of indole-based compounds with the target protein 𝛼-glucosidase in the treatment of diabetes were investigated.