Tiyofen grupları içeren ftalosiyaninlerin sentezi
Synthesis of phthalocyanines bearing tiophenes
Yazar: HACER YALÇINKAYA
Danışman: PROF. DR. İSMAİL YILMAZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Elektrokimya = Electrochemistry ; Elektropolimerleşme = Electropolymerization ; Ftalosiyaninler = Phthalocyanines ; Tiyofen = Thiophene

Özet:
Ftalosiyaninler; yüksek termal ve kimyasal kararlılıkları, parlak renkleri, ışığa karşı oldukça dayanıklı olmaları, yarı iletken özellik gösterebilmeleri, katalitik etki sergilemeleri gibi önemli özellikleri sebebiyle kullanım alanları geniş maddeler olmuşlardır. Polimer grupları ile substitue polimerik ftalosiyaninler, önemli özelliklere sahip ?-konjuge yarı iletken polimer sınıfına ait olmalarından ötürü ilgi çeken ftalosiyanin çalışma grupları olmuşlardır. Bu nedenlerle polimerik ftalosiyaninler, elektriksel iletken malzemeler için uygun yapılardır.Bu çalışmada 4-nitro-ftalonitril ve 4-(tiyofen-3-yl)fenol başlangıç bileşikleri kullanılarak 4-(4-(tiyofen-3-yl)fenoksi)ftalonitril bileşiği sentezlendi. Elde edilen bileşikten periferal konumlarına ariltiyofen grupları ilave edilen tetrasubstitüe yapıda çözünür metalsiz ftalosiyanin, çinko(II) ftalosiyanin, kobalt(II) ftalosiyanin, bakır(II) ftalosiyanin, mangan(III) ftalosiyanin ve sandviç yapıda lutesyum(III) ftalosiyanin sentezlenmiştir. Sentezlenen bileşikler elementel analiz, f.t.-i.r., U.V.-vis, kütle, 1H-N.M.R. ve 13C-N.M.R. spektrumları ile karakterize edilirken; çift-katlı lutesyum ftalosiyanin kompleksinin elektropolimerizasyonu sonucu elektrokimyasal özellikleri dönüşümlü voltametri tekniği ile incelenmiştir.Lutesyum(III) ftalosiyanin bileşiğinin sahip olduğu tiyofen grupları sayesinde elektrokimyasal polimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Spektroelektrokimyasal çalışmalarla ince tabaka hücresinde 0,2 M TBAP ile CH2Cl2 çözeltisinde yükseltgenme ve indirgenme prosesleri incelenmiş, zamanın ve uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak UV-Vis spektrumları alınmıştır. Çalışmalarda birinci, ikinci indirgenme ile birinci yükseltgenmelere ait zamana bağlı spektral değişimler ışığında indirgenmiş ve yükseltgenmiş ürünlerin elektrokromik özellikleri incelenmiştir.Paramanyetik yapıdaki komplekslerin ve metalsiz ftalosiyanin bileşiğinin çözünürlüğünün düşük olmasından dolayı NMR spektrumları alınamamıştır.Çalışmanın amacı ftalosiyanin halkası üzerindeki elektroaktif karakterdeki tiyofen grupları sayesinde elektropolimerizasyon yöntemi ile modifiye anot veya katot elektrokatalizörleri geliştirmeye uygun yeni ftalosiyanler sentezlemektir.

Abstract:
Phthalocyanines have been widely exploited because of their thermal and chemical stability, stability toward light, bright colors, their semi conducting properties and catalytic effects. Phthalocyanines which are substitued with polymeric groups are members of ?-conjugated semi conducting polymeric class, and they have been interested due to these properties. For this reason, polymeric phthalocyanines become suitable substances for electrical conducting materials.In this work, 4-(4-(thiophene-3-yl)phenoxy)phthalonitrile compound was synthesized using 4-nitro- phthalonitrile and 4-(thiophene-3-yl)phenol as starting compounds. From the 4-(4-(thiophene-3-yl)phenoxy) phthalonitrile compound, soluble and tetrasubstitued phthalocyanines which have arylthiophene groups attached at the peripheral situations, metal free and metallophthalocyanines of zinc(II), cobal(II), cupper(II), manganese(III) and lutetium(III) metals were synthesized. These compounds were characterized by elemental analysis, f.t.-i.r., U.v.-vis, MS, 1H and 13C-n.m.r techniques. In addition, electrochemical properties of bis lutetium phthalocyanine complex, as result of electropolymerization, was investigated with cyclic voltammetry.Electropolymerization occured on thiophene groups that substitued lutetium phthalocyanine complex. With spectroelectrochemical methods, lutetium phthalocyanine?s reduction and oxidation processes was investigated in thin layer cell with CH2Cl2 solution containing 0,2 M TBAP. Their UV-Vis spectras was obtained as a of function time and applied potential. In these works, on the basis of spectral changes of first reduction, second reduction and first oxidation depend on time, electrochromical properties of products was investigated.In addition, because of metal free phthalocyanine?s low solubility and the structure of paramagnetic complexes, NMR spectras did not obtained.The purpose of this work is to cause the synthesis of new phthalocyanines which are suitable for development of modified anode and catode electrocatalyst with the electropolymerization of the electroactive thiphene groups on the phthalocyanine rings.