Kimyasal ve biyoteknolojik yöntemlerle kiral yapıların sentezleri
Synthesis of chiral compounds using chemical and biotechnologycal methods
Yazar: AYŞEGÜL KARAKÜÇÜK
Danışman: DOÇ.DR. ABDULKADİR SIRIT ; PROF.DR. AYHAN SITKI DEMİR
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde kimyasal vebiyoteknolojik yöntemler kullanılarak çok fonksiyonlu kiral karboksilli asit türevlerisentezlenmiştir. İkinci bölümde ise supramoleküler kimya ve host-guest kimyasındapek çok kullanım alanına sahip olan kaliks[4]arenin kiral olan ve olmayan türevlerisentezlenmiş ve bazı özellikleri incelenmiştir.1,3-siklohekzandiondan çıkılarak önce karbonil gruplarından biri seçimliolarak korunmuş (1) daha sonra Mn(OAc)3 ile Î±'-asetoksilleme (2) yapılmıştır.Oluşan rasemik bileşik enzimatik kinetik ayırma metodu ile lipaz enzimi (AmanoPS) kullanılarak enantiyomerlerine (3) ayrılmıştır. Rasemik haldeki asetoksi enonbileşiği hidroliz edilerek dikarbonil türevine dönüştürülmüş (4) ve oxone varlığındabağ kırılmasıyla yükseltgenme reaksiyonu sonucu rasemik karboksilik asit metilesteri (5) elde edilmiştir. Bu reaksiyon referans olarak kullanılmış ve aynıreaksiyonlar enzimatik hidroliz sonucu elde edilen asetoksi ve hidroksi enonbileşikleri ile de gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak kiral yapıda karboksilik asitdiester türevleri (7, 9) elde edilmiştir. Bu çalışma bu türde maddelerin sentezi içinmodel bir yöntemdir.Çalışmanın ikinci bölümünde ise literatürde verilen metotlara göre önce p-t-bütilkaliks[4]aren (10) sentezlenmiş, sonra bu bileşiğin dealkilasyonu ilekaliks[4]aren (11) elde edilmiştir. Fenolik -OH gruplarının seçimli alkilasyonusonucu dipropoksi türevi (12) elde edilmiş ve boşta kalan hidroksil gruplarının parakonumlarına yine seçimli olarak aldehit grupları (13) bağlanmıştır. Sonrakibasamakta ise sırasıyla 3-aminometil pridin ve 1,8-diaminooktan ile tepkimeyesokularak kaliks[4]arenin Schiff bazı türevleri (14 ve 15) elde edilmiştir. Bubileşikler ticari olarak satılan Merrifield reçinesine bağlanarak polimerik türevleri(16 ve 17) elde edilmiştir. Kaliks[4]aren Schiff bazları ve polimerik türevleri alkali,toprak alkali ve geçiş metali katyonları ile dikromat anyonunun sulu fazdan organikfaza taşınması çalışmalarında kullanılmıştır. Kaliks[4]arenin kiral tartarik ester türevi(19) yine literatürdeki metodun geliştirilmesiyle sentezlenmiş ve para köşelerindenseçimli nitrolama ile kromojenik kiral kaliks[4]aren türevi (20) elde edilmiştir. Kiralkaliks[4]aren türevleri bazı amino asitlerin faz transfer ekstraksiyonundakullanılmıştır. Ayrıca bu bileşiklerin feniletil amin, 1,2-propandiol ve serin metilester (SerOMe) guestlerine karşı kiral tanınma özellikleri 1H NMR spektroskopisikullanılarak incelenmiştir.Gerçekleştirilen tüm reaksiyonlar İTK ile izlenmiş ve elde edilen ürünlerkolon kromatografisi ile saflaştırılarak yapıları IR ve 1H NMR, 13C NMR ve FABMS teknikleriyle aydınlatıldıktan sonra kiral bileşiklerin optik çevirme açılarıölçülmüştür.Anahtar Kelimeler: Mn(OAc)3 oksidasyonu, enzimatik hidroliz, polifonksiyonelkarboksilik asitler, kaliks[4]aren, Schiff bazı, faz transfer ekstraksiyonu,enantiyomerik tanınma.

Abstract:
This study contains two chapters. In the first chapter polyfunctionalized chiralcarboxylic acid derivatives have been synthesized by chemical and biotechnologicalmethods. In the second chapter chiral and achiral derivatives of calix[4]arene whichhave important application fields in supramolecular and host-guest chemistry, havebeen synthesized and some properties of these new compounds investigated.In the first step, 1,3-cyclohexandione is protected under acid catalyzation and3-methoxy-2-cyclohex-1-one (1) is obtained and converted to Î±-acetoxy enone (2) byMn(OAc)3 mediated oxidation. Enzymatic kinetic resolution is applied to the racemicform of this product using lipase (Amano PS) and enantiomerically pure Î±-acetoxyenone and Î±-hydroxy enone (3) are obtained. Then, dicarbonyl derivative (4) isobtained by hydrolyzing racemic Î±-acetoxy enone and oxidative cleavage of 4 in thepresence of oxone is furnished racemic carboxylic acid methyl ester (5). Using thisreaction as a reference, similar reactions were carried out for enantiomerically pureÎ±-acetoxy enone and Î±-hydroxy enone. At last, chiral carboxylic acid diesterderivatives (7, 9) are obtained. This work is model for synthesis of these type ofcompounds.In the second section of study, p-tert-buthylcalix[4]arene (10) is synthesizedand converted to calix[4]arene (11) by dealkylation reaction according to literaturemethods. Dipropoxy derivative of calix[4]arene (12) is obtained by selectivealkylation of phenolic -OH groups and converted to dialdehyde derivative (13) byformylation reaction. Then, this compound was treated by respectively 3-aminomethyl pyridine and 1,8-diaminooctane and Schiff base derivatives ofcalix[4]arene (14, 15) were obtained. These compound are supported to Merrifield?sresin which commercial avaliable and their polimeric derivatives (16, 17) areobtained. The extraction properties of calix[4]arene Schiff bases and polimericderivatives alkali, transition, post transition metal cations and for dichromate anionsare investigated. Chiral tartaric ester derivative of calix[4]arene (19) is synthesizedby the modification of method in the literature and then converted to chromogenicchiral calix[4]arene derivative (20) by the selective nitration at the para position.Chiral derivatives of calix[4]arene were used in phase transfer extraction of someselected Î±-amino acids. Moreover chiral recognition capability of these compoundstowards the guests; phenylethyl amine, 1,2-propanediol and serine methyl ester(SerOMe) by 1H NMR spectroscopy was investigated.The reactions were monitored by TLC and pure compounds were obtainedafter crystallysation, column chromatography or both. The structures of synthesizedcompounds were identified by IR, 1H NMR 13C NMR ve FAB MS and opticalrotation measurements were also included.Keywords: Mn(OAc)3 mediated oxidation, enzymatic hydrolysis, polyfunctionalizedcarboxylic acids, calix[4]arene, Schiff base, phase transfer extraction, enantiomericrecognition.