Sefazolin sodyumun fotokatalitik degradasyonu ve moleküler modellemesi
Phocatalytic degradation and molecular modelling of cefazoline sodium
Yazar: KORHAN BAHAR
Danışman: PROF. DR. ZEKİYE ÇINAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
ÖZETTiO2 organik kirleticilerin fotokatalitik degradasyonunda geniş çapta kullanılmaktadır. Son yıllarda, farmasotik ürünlerin kullanımı ve doğal kaynak sularına atılması oldukça artmıştır. Bu bileşikler metabolize olabilmeleri ve biyolojik olarak aktif olabilmeleri için suda çözünürlükleri olabildiğince yüksek ve oldukça lipofilik yapıdadırlar. Bu farmasotik bileşikler, vücuda alındıktan sonra, doğrudan ya da meatabolitler olarak vücuttan atılırlar. Bu farmasotik bileşiklerin doğal kaynak sularından, arıtma tesisleri yoluyla tamamen temizlenemediği rapor edilmiştir. Sonuç olarak bu bileşikler, yüzey veya kaynak sularında da arıtma tesislerinde olduğu gibi sıklıkla, bulunmakta ve mutlaka temizlenmek zorundadırlar. TiO2 ile fotokataliz, bu zararlı ve biodegrade edilemeyen bileşiklerin bertarafında, gelecek vaad etmektedir. Bu çalışmada, akciğer, kemik, mide, kalp damar ve ürolojik enfeksiyonların tedavisinde kullanılan yarı sentetik bir antibiyotik olan sefazolin sodyumun, fotokatalitik degradasyonu incelenmiştir. Reaksiyonlar sabit sıcaklıkta bir fotoreaktörde gerçekleştirilmiş, Degussa P25 ve azot katkılı TiO2 fotokatalizör olarak kullanılmıştır. Reaksiyon sonucu ürünleri belirlemek amacıyla UV ve HPLC analizleri yapılmıştır. Sefazolin sodyum ve hidroksi radikalleri arasındaki reaksiyonun mekanizması modellenerek belirlenmiştir. Kuantum mekaniksel hesaplar, Yarı ampirik PM3 ve Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi DFT/B3LYP/6-31G* yöntemleriyle yapılmıştır. Sonuçlar göstermektedir ki, sefazolin sodyumun fotokatalitik degradasyonunda en olası reaksiyon yolu parçalanma reaksiyonudur ki bu da HPLC analiz sonuçlarıyla oldukça tutarlıdır.Anahtar kelimeler: DFT, sefazolin sodyum, fotokatalitik degradasyon

Abstract:
PHOCATALYTIC DEGRADATION AND MOLECULAR MODELLING OF CEFAZOLINE SODIUMTiO2 is the photocatalyst used extensively in the photocatalytic degradation reactions of organic pollutants. In recent years, there has been growing interest in the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment. These substances consist of small organic molecules that are moderately water soluble as well as lipophilic to be biologically active. After the administration, pharmaceuticals are absorbed, metabolized and finally excreted from the body as unchanged or as metabolites. It has been reported that some of these pharmaceuticals are not completely removed in sewage treatment plants. As a result, they are often present in effluents from wastewater treatment plants as well as in surface and groundwater, where they have to be removed. TiO2 photocatalysis is a promising technique to destroy such hazardous nonbiodegradable contaminants in water.This study deals with the photocatalytic degradation of cefazolin, a semi-synthetic antibiotic, used to treat severe bacterial infections, involving the lung, bone, stomach, heart valve and urinary tract. The reactions were carried out in a constant temperature batch-type photoreactor using commercial and N-doped TiO2 Degussa P-25 as the photocatalyst. The reaction products were analyzed by UV and HPLC in order to identify the reaction products. The degradation mechanism was determined by modeling the reaction between cefazolin and hydroxyl radicals. Quantum mechanical calculations were performed by means of the semiempirical PM3 and Density Functional Theory DFT/B3LYP/6-31G* methods. The results indicate that the most probable reaction path for the photocatalytic degradation of cefazoline Na is fragmentation which is in perfect agreement with the experimental HPLC results.Keywords: DFT, Cefazoline Sodium, Photocatalytic Degradation