Mezo-sübstitüe BODIPY bileşiklerinin sentezi, fotofiziksel ve elektrokimyasal özellikleri
Synthesis, photophysical and electrochemical properties of meso-substituted BODIPY compounds
Yazar: BÜŞRA ALBAYRAK
Danışman: PROF. DR. AHMET TUTAR
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
BODIPY (4,4-Difloro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indasen) boyaları floresans özellik
gösteren oldukça renkli bileşiklerdir ve yüksek floresans kuantum verimi, düşük
absorpsiyon-emisyon bant genişliği ve yüksek kararlılık gibi arzu edilen çok farklı
özellikler sergilemektedirler. Ayrıca bu boyaların önemli özelliklerinden biri de
BODIPY çekirdeğine farklı sübstitüentlerin bağlanması ile fotofiziksel ve
elektrokimyasal özelliklerinin istenen uygulama alanı için kolayca
tasarlanabilmesidir.
Bu tez çalışması kapsamında ilk olarak 4 farklı mezo-BODIPY bileşikleri
sentezlenmiştir. İkinci adımda ise bu bileşiklere C2 ve C6 konumlarından brom
bağlanmıştır. Son olarak da sübstitüentlerin (fenil, 4-bromfenil, 4-metoksifenil, etil)
ve brom atomunun fotofiziksel ve elektrokimyasal özelliklere etkileri incelenmiştir
Sübstitüentlerin fotofiziksel özelliklere etkisini anlamak için, BODIPY çekirdeğinin
mezo konumuna bağlamak üzere elektron çekici ve verici gruplar seçilmiştir
Bütün BODIPY türevleri 1H NMR, 13C NMR, 19F NMR ve FT-IR teknikleriyle
karakterize edilmiştir. Spektral özellikleri incelemek amacıyla UV-Vis, floresans
spektroskopisi ve dönüşümlü voltametri kullanılmıştır. Sentezlenen bileşiklerin mezo
konumunda elektron çekici bir grubun bulunması Stokes kaymasını arttırırken molar
absorpsiyon katsayısını azalttığı gözlenmiştir. Bileşik 78'in 4-bromfenil grubunun
elektron çekici doğasından dolayı maksimum absorpsiyon ve emisyon yaptığı
dalgaboyunda batokromik kayma gözlenmiştir. Ayrıca elektron verici grup bağlı olan
bileşik 81, daha düşük dalga boyunda absorpsiyon spektrumu göstermiştir. Yapıya
brom eklenmesi Stokes kaymalarında önemli bir değişikliğe sebep olmazken molar
absorpsiyon katsayısını artırmış ve daha yüksek absorpsiyon dalga boyuna kaymaya
neden olmuştur.

Abstract:
BODIPY (4,4-Difloro-4-bora-3a,4a-diaza-s-indasen) dyes are highly colored
compounds which show fluorescence properties and exhibit desirable very different
properties such as high fluorescence quantum yield, low absorption-emission
bandwidth and high stability. In addition, one of the important characteristics of
these dyes is that the photophysical and electrochemical properties of the desired
application area can be easily designed by introducing different substituents to the
BODIPY core.
In this thesis, firstly 4 different meso-BODIPY compounds were synthesized. In the
second step, bromine was bound to C2 and C6 positions of these compounds.
Finally, the effects on the photophysical and electrochemical properties of the
substituents (phenyl, 4-bromophenyl, 4-methoxyphenyl, ethyl) and the bromine atom
were investigated. In order to understand the effect of the substituents on
photophysical properties, electron donor and acceptor groups bearing at meso
position of the BODIPY core are chosen.
All BODIPY derivatives were characterized by 1H NMR, 13C NMR, 19F NMR and
FT-IR spectroscopy techniques. In addition, UV-Vis, fluorescence spectroscopy and
cyclic voltammetry were used to investigate their spectral properties. The presence of
an electron acceptor group at the meso position of the synthesized compounds was
shown to decrease the molar absorption coefficient while increasing Stokes shift.
Because of the electron acceptor nature of 4-bromophenyl group, compound 78
shows the red shift at absorption and emission spectra. Besides, the compound 81
with the electron donating group shows the absorption spectra at lower wavelenght.
The addition of bromine to the structure did not cause a significant change in Stokes
shifts, but increased the molar absorption coefficient and lead to a higher absorption
wavelength shift.