Özellikli iletken polimerler üretmek amacıyla 3- ve 3,4- konumlarından sübstitüe yeni tiyofen türevlerinin sentezi ve polimerleştirilmeleri
Synthesis of 3- and 3,4-substituted some novel thiophene derivatives for producing functional conducting polymers and their polymerization
Yazar: EMEL ERMİŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÜLLÜ ; YRD. DOÇ. DR. HALİL BERBER
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Nükleofilik sübstitüsyon = Nucleophilic substitution ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu tez çalışmasında, 3,4- konumlarından sübstitüe yeni tiyofen türevleri sentezlemek amacıyla 3,4-dibromtiyofenin çeşitli nükleofillerle aromatik nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları üzerine araştırmalar yapıldı. Bu amaçla öncelikle, 3,4-dibromtiyofenin siyano ve alkoksi nükleofilleri ile sübstitüsyon reaksiyonları incelendi ve elde edilen 3,4-disiyanotiyofenin türevlendirme çalışmaları gerçekleştirildi.Çalışmanın ikinci kısmında, 3,4- konumlarında azot heteroatomu içeren yeni tiyofen türevleri sentezlemek için 3,4-dibromtiyofenin çeşitli primer ve sekonder aminlerle nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonları (SNAr) araştırıldı. Reaksiyon koşullarının optimizasyonu için, 3,4-dibromtiyofen ile 1-bütilamin arasındaki model reaksiyon üzerine katalizör, baz ve çözücünün etkileri incelendi. Uygun SNAr koşulları belirlendikten sonra, yöntem 3,4-dibromtiyofenin farklı primer ve sekonder aminlerle reaksiyonlarına uygulandı. Optimal koşullarda elde edilen monoalkilaminotiyofen ve dialkilaminotiyofen türevlerinin ürün dağılımı ve verimleri belirlendi. Optimal deney koşullarında 3,4-dibromtiyofenin 1-bütilamin ile sübstitüsyon reaksiyonundan elde edilen 3,4-bis(N-bütilamino)tiyofenin 1,2-dibrometan ve 1,3-dibrompropan ile halka kapanma reaksiyonları incelendi ve iki yeni tür tiyofen türevi sentezlendi. Bütün tiyofen türevlerinin kimyasal yapıları FTIR, 1H NMR, 13C NMR, GCMS teknikleri kullanılarak karakterize edildi.Tez çalışmasının son bölümünde ise, sentezlenen monoalkilaminotiyofen ve dialkilaminotiyofen türevlerinin elektrokimyasal ve kimyasal yöntemlerle polimerleştirilmeleri araştırıldı. Tiyofen türevlerinin elektrokimyasal davranışları, farklı çözücü-elektrolit sistemlerinde dönüşümlü voltametri (CV) tekniği kullanılarak incelendi. Ayrıca, 3,4-bis(N-bütilamino)tiyofen bileşiğinin kimyasal polimerizasyon yöntemiyle RuCl3 kullanılarak homopolimeri hazırlandı ve yapı tayini FTIR, 1H NMR teknikleri ile gerçekleştirildi.

Abstract:
In this thesis, research on aromatic nucleophilic substitution reactions of 3,4-dibromothiophene with various nucleophiles were performed to synthesize new 3,4- substituted thiophene derivatives. For this purpose, substitution reactions of 3,4-dibromothiophene were investigated with cyano and alkoxy nucleophiles and derivatization studies was performed with obtained 3,4-dicyanothiophene.In the second part of this study, nucleophilic substitution reactions (SNAr) of 3,4-dibromothiophene with several primary and secondary amines were investigated to synthesize some novel thiophene derivatives containing nitrogen heteroatom at 3,4- positions. For optimization of reaction conditions, catalyst, base and solvent effects were examined on the model reaction between 3,4-dibromothiophene and 1-butylamine. After determining the appropriate reaction conditions, this method was applied to reaction of 3,4-dibromothiophene with different primary and secondary amines. The yields and product distribution of monoalkyllaminothiophene and dialkylaminothiophene derivatives under optimized conditions were determined. Ring closure reactions of 3,4-bis(N-butylamino)thiophene with 1,2-dibromoethane and 1,3-dibromopropane were realized and two new type thiophene derivatives have been synthesized accordingly. Characterizations of all thiophene derivatives were performed by FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, GCMS techniques.In the last part of the thesis, polymerization of synthesized monoalkyl-aminothiophene and dialkylaminothiophene derivatives were investigated by the electrochemical and chemical methods. Electrochemical behavior of the new thiophene derivatives were examined by cyclic voltammetry (CV) technique in different solvent-electrolyte systems. In addition, homopolymer of 3,4-bis(N-bütilamino)thiophene was prepared by chemical polymerization method using RuCl3 as oxidant and its structural characterization was performed by FTIR and 1H NMR techniques.