Metalli ftalosiyanin bileşiklerinin katalizör etkilerinin hesapsal kimya yöntemleri ile incelenmesi
The investigation of catalytic activity of metal phthalocyanines using computational chemistry method
Yazar: MEVLÜT YILDIZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HATİCE CAN
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Ftalosiyaninler = Phthalocyanines ; Katalizörler = Catalysts ; Kinonlar = Quinones ; Oksitlenme = Oxidation ; Yoğunluk fonksiyonu teorisi = Density function theory

Özet:
Metalli ftalosiyaninler aromatik bileşiklerin seçici oksidasyonunda da kullanılmaktadırlar. Kompleksin katalitik aktivitesi ftalosiyaninin yapısına (yan grupların elektron çekici ya da verici olmalarına) ve metale bağlıdır. Fenolün katalitik oksidasyonu değerli kimyasal maddelerin sentezinde büyük bir öneme sahiptir. Oksidasyon sonucunda iki tür ürün oluşmaktadır: (1) İlaç, vitamin ve parfüm yapımında kullanılan kinonlar. (2) Aromatik taneciklerin birleşmesiyle oluşan ürünler. Oksidasyondaki temel sorun seçici olarak ya kinon türevlerini ya da eşleşmiş ürünleri elde etmek ve yan reaksiyonları önlemektir.Bu çalışma kapsamında, daha önce Sorokin ve arkadaşları tarafından 2,3,6-trimetilfenolün oksidasyonunda katalizör özelliği test edilen -SO3H ve ?SO2NPr2 ile sübstitüe demir ftalosiyanin monomerinin semi-empirik metod (PM3) ve yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) kullanılarak fizikokimyasal özellikleri hesaplanmış, katalitik özelliklerini etkileyen yapısal ve elektronik faktörler bulunmuştur. Önerilen oksidasyon mekanizmasında, Fe+3'ün Fe+2'ye indirgenmesi ve açil perokso radikalinin oluşumu reaksiyonu ile FeIV=O kompleksi oluşumu, spin yoğunluğu, atomik net yük gibi yük-transfer tanımlayıcıları ile etkileşim enerjileri ve dipol moment değerleri yardımıyla açıklanarak, oksidasyon reaksiyonunun daha önce açıklanmayan ilk basamaklarına ışık tutulmuştur.

Abstract:
Metal phtalocyanines are used for selective oxidation of aromatic compounds. The catalitic activity of complex depends on both the structure of phthalocyanines and the central metal atom. Catalytic oxidation of phenols is very important in the synthesis of fine chemicals. Two kinds of product can be formed: (1) quinones which are important used for the preparation of drugs, vitamins and fragrances (2) products of coupling of the aromatic moieties. The main problem is to carry out an oxidation leading selectivity either to quinine derivatives or to coupling products and to avoid side reactions.In this study, the catalytic performance of iron phthalocyanine was calculated for the aromatic oxidation of 2,3,6-trimethylphenol (TMP) and compared with that phthalocyanine having -SO3H ve ?SO2NPr2 substituents which was tested by Sorokin and his friends by using semi-empirical method (PM3) and density functional theory (DFT). Physico chemical properties of these phthalocyanines were calculated and structural and electronic factors that effects the catalytic properties were investigated. The oxidation of Fe+3 to Fe+2 phthalocyanine with the possible formation of acyl oxo radicals and FeIV=O complex in the suggested oxidation mechanism were clarified by spin density and atomic net charge that is good descriptors for the charge transfer process, interaction energy and dipole moment. The first step of oxidation mechanism was explained.