Organokatalizör olarak kullanılabilecek diamid yapılı bileşiklerin sentezi
Synthesis of diamide compounds as organocatalysts
Yazar: ELİF KESKİN
Danışman: PROF. DR. FERAY AYDOĞAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Farmasötik kimya = Chemistry-pharmaceutical

Özet:
Optikçe aktif maddelerin eldesi için eski yöntemlerin iyileştirilmesi ve yeni yöntemler geliştirilmesi, özellikle sağlık alanında kullanılan ilaçlarda tek enantiyomer özelliğinin baskın olduğu sentezlerde oldukça önem arz etmektedir. Optikçe aktif bileşiklerin eldesi ise, moleküler iskeletlerin üç boyutlu yapısına hükmedebilme becerisiyle bağlantılıdır. Bu noktada asimetrik dönüşümler, kimyasal sentezlerde ve özellikle de ilaç endüstrisinde yaygın olarak kullanılan enantiyosaf bileşiklerin üretimine yönelik farklı alternatifler sunmaktadır. Katalitik yöntem olarak değerlendirilen enzimatik, metal-kataliz ve organokataliz yöntemlerinin uygulamaları ile oluşturulan kiral ürünlerin yüksek seçicilik ve yüksek verim ile elde edilmesini sağlayan bu metodların son derece ilgi çekici oldukları düşünülmektedir.
20. yüzyılın sonlarına kadar metal katalizörler ve biyokatalizörler ön planda iken 21. yüzyılda ise bu katalizörlerin dezavantajlarına ciddi bir çözüm yolu olarak görülen organokatalizörler gündeme gelmiştir.
Hem yeşil kimya hem de ekonomik açıdan biyokatalizörlere ve metal katalizörlere göre çeşitli üstünlükleri bulunan organokatalizörler, metal içermeyen, dayanıklı, ucuz, non- toksik ve en önemlisi geri kazanılabilen ve kolay elde edilebilen küçük organik moleküllerdir. Kararlı olmalarından dolayı oksijene ve neme karşı duyarlılıkları yoktur. Bu nedenle inert atmosfer ve susuz çözücü gibi zorlu reaksiyon koşullarına gereklilikleri bulunmamaktadır. Bahsedilen tüm bu avantajları sebebiyle, karbon-karbon bağ oluşum reaksiyonları gibi enantiyoselektif organokatalitik prosesler son zamanlarda önemli bir gelişim ve ilerleme kaydetmiştir.
Gerçek yaşamda, doğada biyokatalitik proseslerin neredeyse hiç birinde metal kullanımı gözlemlenmemektedir. Bilimsel otoriteler bu prosesleri model alarak metalsiz sentetik tasarımlar için enantiyoselektif sentez içinde yeni bir oluşumun yapılanması üzerinde durmaktadırlar. En büyük ilgi ise, aldol reaksiyonları gibi enamin üzerinden gerçekleşen karbon-karbon bağ oluşumu reaksiyonları ile asimetrik moleküllerin oluşumunda kullanılmak üzere prolin iskeleti içeren sistemlerin geliştirilmesine yönelmektedir. Prolinin çözünürlük, aşırı kullanım ve orta derecede enantiyoselektiviteler gibi dezavantajları nedeniyle, bu dezavantajları ortadan kaldırabilmek amacıyla yüksek aktivite ve selektivite gösterebilecek prolin iskeletlerinin modifikasyonu ve katalitik aktivitelerinin değerlendirilmesi büyük önem teşkil etmektedir. Tüm bu avantajları, dezavantajları ve önemi nedeniyle L-Prolin temelli yeni katalizörlerin tasarımına odaklanılmıştır.
Araştırmamız, çeşitli reaksiyon koşullarında asimetrik direkt aldol reaksiyonunu katalizleyebilecek yapısal çeşitliliğe sahip yeni kiral organokatalizörlerin tasarımı ve geliştirilmesine dayanmaktadır. Bu amaçla L-Prolin temelli di- ve triamid yapılı yeni kiral organokatalizörler sentezlenmiştir. Bu katalizörlerin yapıları FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, LC-MS ve GC-MS spektral verilerine dayanılarak belirlenmiştir. Son aşamada ise, sentezlenen organokatalizörlerin enantiyoselektif direkt aldol reaksiyonundaki katalitik etkileri incelenmiştir. Sentezlenen yeni L-Prolin temelli organokatalizörler ile oldukça iyi verim ve enantiyoseçicilikler gözlemlenmiş ve elde edilen olumlu sonuçlar ile literatüre katkı sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Asimetrik organokatalizör, L-prolin, asimetrik direkt aldol reaksiyonu, diamid.

Abstract:
Improving the previous methods and developing new methods for the synthesis of optically active substances has become more of an issue, especially in drugs used in healthcare where single enantiomers are dominant. The synthesis of optically active compounds is dependent on the ability to control the 3D structure of molecular skeletons. Asymmetric conversions provide alternative solutions at this stage regarding the production of pure enantiomer compounds which are used commonly in chemical synthesis, especially in the pharmaceutical industry. The highly selective and efficient methods that allow chiral products to be formed by enzymatic, metal-catalysis and organocatalysis methods which are known as catalytic methods are found to be very interesting.
While metal catalysts and biocatalysts have been in the forefront until the end of the 20th century, organocatalysts have been considered as a solution for the disadvantages of using these catalysts in 21st century. 
Organocatalysts are easily produced organic molecules which do not contain any metal, which are robust, cheap, non-toxic and the most importantly recyclable. They have various advantages over biocatalysts and metal catalysts economically and in terms of green chemistry. Since they are stable, they are not sensitive to water and moisture. They do not require hard reaction conditions such as inert atmosphere and anhydrous solvent. Because of these advantages, enantioselective organocatalytic processes such as carbon-carbon bond forming reactions have been improved and developed in recent years. 
The use of metals in biocatalytic processes is not observed in nature and real life. Scientific authorities focus on new methodologies for metal free synthetic designs by taking into consideration these processes. The biggest interest is towards developing of systems which contain proline skeleton in their structure to use in the formation of asymmetric molecules with carbon-carbon bond formation reactions via enamine such as aldol reactions. Because of the disadvantages of proline such as solubility, excess usage and medium enantioselectivities, it is very important to evaluate modification and catalytic activities of proline skeletons which can provide high activity and selectivity in order to eliminate the disadvantages of proline. The focus has been given to design new catalysts based on L-Proline because of its advantages, disadvantages and importance.
This study is based on designing and developing of new chiral organocatalysts which have structural diversity that can catalyze asymmetric direct aldol reactions under various reaction conditions. For this purpose, L-Proline based new chiral organocatalysts which have di- and triamide structure have been synthesized. The structures of these catalysts were determined by FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, LC-MS and GC-MS spectral data. At the last step, catalytic effects of synthesized organocatalysts in the enantioselective direct aldol reaction were investigated. Good yields and enantioselectivities have been observed with the newly synthesized L-Proline based organocatalysts, and these positive results have contributed to the literature. 

Keywords: Asymmetric organocatalyst, L-proline, asimetric direct aldol reaction, diamide.