Yeni bir poliaromatik keton türevi sentezi, karakterizasyonu ve fotobaşlatma etkinliğinin incelenmesi
The synthesis and characterization of novel polyaromatic ketone derivative as a photoinitiator and the investigation of photoinitiaton ability
Yazar: NECMETTİN SAMET DALGA
Danışman: PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Fotobaşlatıcılar, ışıkla aydınlatma sonucunda fotonları absorplayan ve uyarılmış halden reaktif türler oluşturan ve zincir reaksiyonları başlatan moleküllerdir. Başlatıcı türler radikaller, katyonlar veya anyonlar olabilir. Fotobaşlatıcılarda en önemli iki sınıf, I. Tip ve II. Tip fotobaşlatıcılardır. I. Tip foto başlatıcılar, reaktif uyarılmış durumun uyarma enerjisinden daha düşük bağ ayrışma enerjisine sahiptir ve bir fotokimyasal reaksiyon için yeterince yüksek termal stabilite sağlar. I. Tip fotobaşlatıcıların diğer özellikleri yüksek bölünme hızları ve kısa uyarılmış hal ömürleri, bimoleküler söndürme ile yarış halinde olması ve ışıkla uyarılma sonucu oluşan serbest radikaller tarafından etkili bir şekilde başlatmadır. II. Tip fotobaşlatıcılar, bağ ayrışması yerine hidrojen vericiler ile reaksiyona giren triplet uyarılmış hali tercih eden başka bir ana fotobaşlatıcı sınıfıdır. Bu başlatma işlemi bir bimoleküler reaksiyondur; bu nedenle, II. Tip fotobaşlatıcılar genellikle tek moleküllü radikal oluşumuna dayanan I. Tip fotobaşlatıcılardan daha yavaş serbest radikal üretirler. Benzofenon ve türevleri, tiyokzantonlar, benzil ve kinonlar II. Tip fotobaşlatıcılara örnek olabilir.
Bu çalışmada, fenantrenin tiyokzantonlanması gerçekleştirildi ve elde edilen yeni fotobaşlatıcının karakterizasyonu spektrofotometrik ve teorik yöntemlerle yapıldı. Tekli ve çoklu akrilat sistemlerindeki fotobaşlatma etkinlikleri Gerçek Zamanlı Fourier  Dönüşümlü  İnfrared Spektroskopisi  ve Foto-Diferansiyel Taramalı
Kalorimetre yöntemleri ile incelendi. Görünür bölgedeki (370-390 nm) yüksek molar absorptivite değerleri bu fotobaşlatıcının, görünür bölgedeki fotopolimerizasyon reaksiyonları için kullanımının çok daha önemli olduğunu göstermektedir. Bu nedenle bu fotobaşlatıcıya "Görünür Bölge Fotobaşlatıcısı" denilebilir. Elde edilen ilk sonuçlara göre, çok düşük fotobaşlatıcı konsantrasyonlarında amin ve azot atmosferi varlığında metil metakrilatın fotopolimerizasyonunu başlattığı bulunmuştur.

Abstract:
Photoinitiators are molecules that absorb photons upon irradiation with light and form reactive species out of the excited state, which initiate consecutive reactions. The initiating species may be radicals, cations, or anions. Almost all radical photoinitiators contain the benzoyl structural element. The two most important classes are the type I and type II photoinitiators. Type I photoinitiators have lower bond dissociation energy than excitation energy of the reactive excited state and type I photoinitiators ensure sufficiently high thermal stability for a photochemical reaction. Another feature of a type I photoinitiator is high rates of cleavage and short excited state lifetimes, to race with bimolecular quenching and lastly influently initiation by the photogenerated free radicals. Type II photoinitiators are another major class of photoinitiators that prefer triplet excited state who reacts with hydrogen donors instead of bond dissociation. This initiation process is a bimolecular reaction; therefore, type II photoinitiators generally produce slower free radical than type I photoinitiators that are based on unimolecular formation of radicals. Benzophenone and derivatives, thioxanthones, benzyl quinones can be examples for type II photoinitiators.
In this study, thioxantonation of phenanthrene was achieved and the characterization of the obtained new photoinitiator was done by spectrophotometric and theoretical methods. Photoinitiation efficiencies in single and multiple acrylate systems were investigated by Real Time Fourier Transform Infrared Spectroscopy
and Photo-Differential Scanning Calorimetry methods. High molar absorptivity values in the visible region indicate that the use of this photoinitiator for the polymerization reaction is much more valuable. Therefore, one can call this photoinitiator a "Visible Region Photoinitiator". From the early photopolymerization experiments it was found that amine and nitrogen atmosphere is necessary to initiate the polymerization of methyl methacrylate at very low initiator concentration.