Dibenzotiyofen-S,S-dioksit tabanlı iletken polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokromik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of electrochromic properties of dibenzotiyofen-S, S-dioxide-based conducting polymers
Yazar: TARIK DURAK
Danışman: DOÇ. DR. PINAR ÇAMURLU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada donör-akseptör-donör yaklaşımı ile tasarlanmış, literatürde yer almayan, iki faklı monomer sentezlenmiştir. Monomerlerin akseptör grubu (elektron çekici özellikte grup) olarak dibenzotiyofen-S,S-dioksit, donör grubu (elektron verici özellikte grup) olarak ise EDOT ve 3-heksiltiyofen kullanılmıştır. Monomerlerin akseptör grubu dibenzotiyofen'in sülfonlanmasının ardından brominasyonu ile elde edilmiştir. Daha sonra bu gurubun stanillenmiş EDOT ve 3-heksiltiyofen ile Stille Coupling reaksiyonu sonucu sırası ile 3,7-di(2,3-dihidrotiyeno[3,4-b][1,4]dioksin-7-il)dibenzotiyofen-S,S-dioksit (EDOTSO2) ve 3,7-bis-(4-heksil-tiyofen-2-il)-dibenzotiyofen-S,S-dioksit (THSO2) monomerleri elde edilmiştir. Monomerler ve ara basamak ürünlerinin karakterizasyonları 1H-NMR, 13C-NMR, FTIR, UV-Vis, Kütle, Fotolüminesans Spektroskopi teknikleri kullanılarak yapılmıştır. Monomerlerin elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri ile incelenmiş ve uygun koşullar altında homopolimerler elde edilmiştir. Daha sonra, EDOTSO2 ve THSO2'nin sırası ile EDOT ve 3-heksiltiyofen varlığında kopolimerleri elektrokimyasal yöntemle sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Ayrıca elde edilen bütün polimerlerin elektrokromik özellikleri, spektroelektrokimya, kinetik ve renk ölçüm çalışmaları ile değerlendirilmiştir. Böylelikle donör grubu değişimi ve kopolimerizasyonun dibenzotiyofen-S,S-dioksit tabanlı iletken polimerlerin özelliklerine yapığı etkiler değerlendirilmiştir. Ayrıca THSO2'nin demir (III) klorür varlığında kimyasal yöntem ile homopolimerizasyonu sonucu, ticari uygulamalar yönelik yüksek çözünürlükte, floresan özellikli bir polimer elde edilmiştir. Son olarak P(EDOTSO2-EDOT), P(THSO2-HTh) ve poli(3,4-etilendioksitiyofen) kullanılarak elektrokromik cihazlar kurulmuştur. Bu cihazlarda kopolimerler yükseltgendiğinde, poli(3,4-etilendioksitiyofen) ise indirgendiğinde renklenen katman olarak kullanılmıştır. Cihazlar spektroelektrokimya, kinetik çalışmaları ile değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, two novel monomers designed through donor-acceptor-donor approach have been synthesized. Dibenzothiophene-S,S-dioxide and EDOT, 3-hexylthiophene were utilized as acceptor and donor groups, respectively. Acceptor group of the monomers was achieved via consecutive sulfonation and bromination steps. The monomers, 3,7-di(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-7-yl) dibenzothiophen-S,S-dioxide (EDOTSO2) and 3,7-bis-(4-hexyl-thiophen-2-yl)-dibenzothiophene-S,S-dioxide (THSO2) were synthesized through Stille coupling reaction of stannylated EDOT and 3-hexylthiophene with the acceptor group, respectively. Characterization of the monomers and products of the intermediate steps were performed via 1H-NMR, 13C-NMR, FTIR, UV-Vis, Mass, Photoluminescence spectroscopy techniques. Electrochemical behaviors of monomers were investigated by cyclic voltammetry and under proper conditions the homopolymers were also synthesized. Furthermore, EDOTSO2, THSO2 were subjected to electrochemical copolymerization in the presence of EDOT, 3-hexylthiophene and the resultant copolymers were characterized. Moreover, electrochromic properties of all of the synthesized conducting polymers were investigated through spectroelectrochemistry, kinetic and colorimetry studies. Hereby, effect of donor groups and copolymerization on the properties of the dibenzothiophen-S,S-dioxide-based conducting polymer were investigated. In addition, chemical polymerization of THSO2 in the presence of iron (III) chloride was performed and a homopolymer revealing high solubility and florescence was achieved. Finally, dual type electrochromic devices were constructed with P(EDOTSO2-EDOT), P(THSO2-HTh) and poly(3,4-ethylenedioxythiophene). In these devices, copolymers were utilized as anodically and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) cathodically coloring layers. These devices were investigated through spectroelectrochemistry, switching and stability studies.