Yeni retinal esaslı boyaların sentezi, karakterizasyonu, fotofiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Synthesis, characterization and investigation of photophysical and electrochemical properties of novel retinal
Yazar: ESER KIRMACI
Danışman: PROF. DR. HALUK DİNÇALP
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Benzimidazol türevleri = Benzimidazole derivatives

Özet:
Bu tez çalışmasında, OPV (organik fotovoltaik) sistemlerinde kullanılmak üzere, küçük molekül olarak nitelendirilen organik yapılar sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Küçük molekül olarak kullanılan retinal molekülünün modifikasyonu yeni hazırlanan benzimidazol türevi yapılarla sağlanmıştır. Yeni gruplarla retinal molekülünün soğurma bandının görünür bölgeye kaydırılması, band aralıklarının düşürülmesi ve LUMO enerji bandının aşağıya kaydırılması hedeflenmiştir. 

Tezin ilk sentez kısmında, benzotiyadiazol türevleri sentezlenmiş ve bunların bisamin yapılarına indirgenmesi gerçekleştirilmiştir. Sonrasında ise elde edilen bisamin yapılarıyla, doğal bileşikler sınıfında olan retinal yapısının reaksiyonu sonucu hedef moleküllerimiz olan; 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimetil-8-(2,6,6-trimetilsiklohekz-1-en-1-yil)okta-1,3,5,7-tetraen-1-yil]-4,7-bis(3-metoksifenil)-1H-benzimidazol (Ret-I), (3-{4-[3-(Dimetilamino)fenil]-2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimetil-8-(2,6,6-trimetilsiklohekz-1-en-1-yil)okta-1,3,5,7-tetraen-1-yil]-1H-benzimidazol-7-yil}fenil)dimetilamin (Ret-II), 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimetil-8-(2,6,6-trimetilsiklohekz-1-en-1-yil)okta-1,3,5,7-tetraen-1-yil]-4,7-bis(3-florofenil)-1H-benzimidazol (Ret-III) ve 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-Dimetil-8-(2,6,6-trimetilsiklohekz-1-en-1-yil)okta-1,3,5,7-tetraen-1-yil]-4,7-bis[3-(triflorometil)fenil]-1H-benzimidazol (Ret-IV) yapılarının sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin yapıları UV-vis, FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR spektroskopik yöntemleri ile aydınlatılmıştır. 

Tezin ikinci spektroskopi kısmında, sentezlenen yapıların florimetre ile emisyon değerleri tespit edilerek fotofiziksel özellikleri, döngüsel voltametri ile elektrokimyasal özellikleri ortaya konmuştur. Döngüsel voltametri ölçümlerinde elde edilen bilgiler ışığında HOMO-LUMO enerji seviyelerine ve enerji bant aralıkları hesaplandığında, Ret-I, Ret-II, Ret-III ve Ret-IV ürünlerinin OPV sistemleri için umut verici yapılar olduğu görülmektedir.

Abstract:
In this thesis, some organic molecules which are described as small molecules in the terms of OPV (organic photovoltaic) systems were synthesized and characterized. The retinal molecule, used as small molecule, was modified by attaching the newly synthesized benzimidazole derivatives. The target of the synthesis is the shifting of the optical absorption of the retinal into the visible region, and also reducing its band gap and LUMO energy levels to the suitable level. 

In the first part of thesis, synthesis part, benzothiadiazole derivatives were synthesized and their bisamine compounds were prepared. Then, the reaction between these bisamine groups and the retinal molecule, known as a natural dye, gave the target dyes such as 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimethyl-8-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl)octa-1,3,5,7-tetraen-1-yl]-4,7-bis(3-methoxyphenyl)-1H-benzimidazole (Ret-I), (3-{4-[3-(Dimethylamino)phenyl]-2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimethyl-8-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl)octa-1,3,5,7-tetraen-1-yl]-1H-benzimidazole-7-yl}phenyl)dimethylamine (Ret-II), 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-dimethyl-8-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl)octa-1,3,5,7-tetraen-1-yl]-4,7-bis(3-fluorophenyl)-1H-benzimidazole (Ret-III) ve 2-[(1E,3E,5E,7E)-2,6-Dimethyl-8-(2,6,6-trimethylcyclohex-1-en-1-yl)octa-1,3,5,7-tetraen-1-yl]-4,7-bis[3-(trifluoromethyl)phenyl]-1H-benzimidazole (Ret-IV). All the synthesized dyes were characterized by UV-vis, FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR spectroscopy. 

In the second part of thesis, spectroscopy part, photophysical and emission properties of the dyes were studied by the fluorometer instrument. Electrochemical properties of the dyes were studied by the cyclic voltammetry method. HOMO-LUMO energy levels and band gap energy values of the dyes were calculated by this method. As a result, it is thought that Ret-I, Ret-II, Ret-III and Ret-IV dyes are porpmising structures for the OPV systems.