Amfifilik polimer tabanlı tablet katalizör sistemleri: π-π istiflenmesi ile Altın-NHC komplekslerini içeren yeni nesil nano-reaktörlerin hazırlanması
Amphiphilic polymer based tablet catalyst systems: The preparation of new generation nano-reactor systems bearing Gold-NHC complexes through π-π stacking
Yazar: HİLAL ACAR
Danışman: PROF. DR. SOLMAZ KARABULUT ŞEHİTOĞLU ; DOÇ. DR. BENGİ ÖZGÜN ÖZTÜRK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sulu ortamda gerçekleşen organik reaksiyonlarda kullanılan organometalik katalizörlerin, hidrofobik özelliğe sahip olmaları kullanımlarını sınırlandırırken reaksiyonlarda kullanılan komplekslerin neme ve suya karşı duyarlı olmaları reaksiyonların gerçekleşmesini zorlaştırmaktadır. Bu sorun, iyonik veya iyonik olmayan hidrofobik özelliğe sahip grupların katalizör yapılarına bağlanması ile çözülmektedir. Fakat bu çözüm yöntemi oldukça zor olup, ekonomik açıdan da uygun değildir. Katalizör yapısına grupların ilave edilmesi ile hidrofilik substratların kullanıldığı reaksiyonlar başarılı bir şekilde gerçekleştirilirken, hidrofobik substratların kullanıldığı reaksiyonlar için bu katalizörler yüksek katalitik aktivite göstermemektedir. Yapılan çalışmalar moleküller arasında gerçekleşen π-π istiflenme etkileşimi ile elde edilen sistemlerin başarılı olabileceğini göstermiştir. Bu tez çalışmasında kontrollü polimerizasyon yöntemlerinden olan ATRP yöntemi ile piren grubu bulunduran ve suda misel oluşturan amfifilik polimerler sentezlenmiştir. Sonrasında piren grubu içeren Au(I)-NHC kompleksleri elde edilmiş ve bu kompleks amfifilik polimerin hidrofobik merkezinde kararlı olabildiği görülmüştür. Au(I)-NHC kompleksi ve amfifilik polimer ile suda 40-50 nm boyutunda misel yapıları oluşturan tablet katalizör elde edilmiştir. Elde edilen tablet katalizörler alkin hidrasyon reaksiyonlarında denenmiş ve başarılı sonuçlar vermiştir. Ayrıca katalizörün altı tura kadar yüksek katalitik aktivitede tekrar kullanılabildiği ve hem azot hem de hava ortamında muhafaza edilmesi ile de altı aya kadar aktivitesini koruduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The hydrophobic nature of organometallic catalysts used in organic reactions in aqueous environment limits their use, while the complexes used in the reactions are sensitive to moisture and water, making reactions difficult. This problem is solved by attaching ionic or nonionic hydrophobic groups to the catalyst structures. However, this solution method is very difficult and not economically viable. While reactions using hydrophilic substrates are successfully carried out by adding groups to the catalyst structure, these catalysts do not show high catalytic activity for reactions using hydrophobic substrates. Studies have shown that systems obtained by π-π stacking interaction between molecules can be successful. In this thesis, amphiphilic polymers containing pyrene group and forming micelles in water were synthesized by ATRP method, which is one of the controlled polymerization methods. Afterwards, Au(I)-NHC complexes containing pyrene group were obtained and it was observed that this complex could be stable in the hydrophobic center of the amphiphilic polymer. Tablet catalyst forming 40-50 nm micellar structures in water was obtained with Au(I)-NHC complex and amphiphilic polymer. The obtained tablet catalysts were tested in alkyne hydration reactions and gave successful results. In addition, it has been determined that the catalyst can be reused up to six cycles with high catalytic activity and maintains its activity for up to six months when stored in both nitrogen and air.