Kiral gruplar içeren farklı dioksaborinan bileşiklerinin hazırlanması, spektroskopik ve katalitik özelliklerinin araştırılması
Preparation, investigation of spectroscopic and catalytic properties of different dioxaborinane compoundscontaining chiral groups
Yazar: FATMA ASLANLI
Danışman: PROF. DR. AHMET KILIÇ
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bor bileşikleri = Boron compounds ; Karbon dioksit = Carbon dioxide ; Sentez = Synthesis ; Spektroskopik yöntemler = Spectroscopic methods

Özet:
Günümüzde farklı dioksaborinan bileşikleri, sentetik kimya, tıp ve endüstriyel uygulama alanlarında etkin bir şekilde kullanılmaktadır. Farklı kimyasal yapılara sahip olan bu bileşikler, spektroskopik özellikleri ve kimya uygulamalarındaki zengin geçmişleri nedeniyle çok çeşitli endüstriyel işlemlerinde kendilerine yer bulmuştur. Boronik asitlerin, dioksaborinan bileşikleri oluşturmak için diollerle kolayca ve tersine çevrilebilir şekilde reaksiyona girdiği bilinmektedir. Dioksaborinan bileşikleri tersine çevrilebilir olduğundan, makrosikller, dendrimerler, sarmallar, nanotüpler veya gözenekli kovalent organik çerçeveler gibi karmaşık yapılar oluşturmak için de kullanılırlar. Buradaki kararlılığın nedeni, bor atomunun geometrisi trigonal düzlemden tetrahedral geometriye geçtiğinde halka gerilimindeki azalmadır. Bu potansiyel problemlerin üstesinden gelebilmek için dioksaborinan bileşiklerinin uygun koşullar altında Dean-Stark sisteminde sentezlenmesi gerekmektedir. Değerli iyi kimyasallar olarak organik halkalı karbonatların üretimi, yeşil ve sürdürülebilir bir katalizör ve çevre dostu bir CO2 fiksasyonu kullanılarak gerçekleştirildi. Bir dizi yeni bor bileşikleri (B1 ve B2) ve farklı kiral grup içeren dioksaborinan bileşikler (B1a-1d ve B2a-2d) içeren sentezlendi ve uygun koşullar altında CO2'nin çeşitli epoksitlere siklo-katılma yoluyla halkalı organik karbonatların sentezi için metal içermeyen organokatalitler olarak test edildi. Hazırlanan yeni bor bileşikleri (B1 ve B2) ve farklı kiral grup içeren dioksaborinan bileşikler (B1a-1d ve B2a-2d) yapılarını karaterize için NMR (1H, 13C ve 11B) spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi, LC-MS/MS spektrometresi, elemental analiz ve erime noktası ölçüm teknikleri kullanıldı. Yeni bor bileşikleri (B1 ve B2) ve farklı kiral grup içeren dioksaborinan bileşiklerinin (B1a-1d ve B2a-2d) yapılarını ayrıntılı olarak karakterize edildikten sonra, tüm bor bileşikleri CO2 ve farklı epoksitlerin siklo-katılma reaksiyonlarında baz olarak 4-dimetil aminopiridin (DMAP) varlığında atmosferik ve farklı basınç altında organokatalizör olarak test edildi. Katalik çalışmanın ilk bölümünde bor temelli Lewis asidinin CO2'nin epoksitlere siklo-katılma reaksiyonundaki performansı, substrat olarak stiren oksit (SO) ve heksen oksit (EPH) kullanılarak atmosferik koşullar altında gerçekleştirilmiştir. Atmosfer koşullarında istenilen katalitik dönüşümler sağlanamadığından, katalik çalışmalar farklı koşullar altında sıcaklık ve basınç ayarlı bir reaktörde gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Nowadays different dioxaborinan compounds are used effectively in synthetic chemistry and in the fields of medicine and industrial application. These compounds with different chemical structures have found a place in a wide variety of industrial processes due to their spectroscopic properties and their rich history in chemistry application. Boronic acids are known to react readily and reversibly with diols to form dioxaborinan compounds. Because dioxaborinan compounds are reversible, they are also used to form complex structures such as macrocycles, dendrimers, helices, nanotubes or porous covalent organic frameworks. The reason for the stability is due to the decrease in the ring tension when the geometry of the boron atom changes from the trigonal plane to the tetrahedral geometry. In order to overcome these potential problems, it is necessary to synthesize dioxaborinan compounds in the Dean-Stark system under suitable conditions. The production of organic cyclic carbonates as valuable fine chemicals was achieved using a green and sustainable catalyst and an environmentally friendly CO2 fixation. A series of novel boron compounds (B1 and B2) and chiral groups containing different dioxaborinan compounds (B1a-1d and B2a-2d) have been synthesized and characterized as the metal-free organocatalyts for the synthesis of cyclic organic carbonates via CO2 insertion various epoxides under suitable conditions. The prepared novel boron compounds (B1 and B2) and chiral groups containing different dioxaborinan compounds (B1a-1d and B2a-2d) were characterized by NMR (1H, 13C, and 11B) spectra, FT-IR spectra, UV-Vis spectra, LC-MS/MS spectrometry, elemental analysis, and melting point measurement techniques. After the structures of novel boron compounds (B1 and B2) and chiral groups containing different dioxaborinan compounds (B1a-1d and B2a-2d) compounds were characterized in detail, all boron compounds have been used as a organocatalyts for the cycloaddition reaction of CO2 to epoxides under atmospheric and different pressure in the presence of 4-dimethyl aminopyridine (DMAP) as base. In the first part of the study, the performance of boron-based Lewis acid for the cycloaddition reaction of CO2 to epoxides was carried out under atmospheric conditions using styrene oxide (SO) and hexene oxide (EPH) as a substrate. Since the desired catalytic conversions could not be obtained in atmospheric conditions, the studies were carried out in a reactor with adjustable temperature and pressure under different conditions.