Porfirin esaslı metal-organik kafes yapıların sentezi, karakterizasyonu ve yapısal özelliklerinin araştırılması
Investigation of synthesis, characterization and structural features of porphyrin based metal-organic frameworks
Yazar: CEYDA BALKANER
Danışman: PROF. DR. YUNUS ZORLU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Metal-organik kafes yapılar (MOF'lar) ya da başka bir deyişle gözenekli koordinasyon polimerleri hem inorganik hem de organik bileşenlerin özelliklerini aynı yerde toplayabilen gözenekli kristal yapılardır. Son yıllarda araştırmacıların dikkatini üzerlerine çeken bu yapıların sentezleriyle ilgili yapılan çalışmalar oldukça hız kazanmıştır. MOF'lar muazzam yapısal çeşitlilik ve istenilen özelliklere sahip malzemelerin oluşturulması için geniş imkanlar sunan modüler bir yapıya sahiptirler. Ayarlanabilir gözenek boyutları ve işlevsellikleri ile oldukça yüksek yüzey alanları gösterebilirler. Tüm bu istenilen özelliklerinden dolayı, keşiflerinden bu yana çok çeşitli potansiyel uygulamalar için araştırılmaktadırlar. İstenilen özelliklere sahip MOF yapıları elde etmek için, akıllıca tasarlanmış yeni tip ligandlar seçmek gerekir. Bu bağlamda porfirinler MOF yapıları için ideal ligandlardan biridir. Porfirinler elektronik, fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptirler. Yapısal olarak da rijit olan porfirinler, mezo konumlarına uygun grupların getirilmesiyle, gözenekli malzemelerin sentezinde yaygın olarak kullanılırlar.

Bu tez kapsamında, fosfonik asit grupları içeren porfirin bazlı ligandının metal-organik kafes yapıları sentezlenmesi ve karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, 5,10,15,20-tetrakis(p-fenilfosfonik asit) porfirin bileşiği sentezlenmiş ve sentezlenen porfirin ligandı ile Cu metali kullanılarak koordinasyon bileşiği oluşturulmuştur. Elde edilen metal porfirin kullanılarak solvotermal şartlarda  MOF yapıları elde edilmiştir. Sentezlenen komplekslerin yapıları tek kristal X-ışını kristalografisi, NMR ve termogravimetrik analiz tekniklerinden elde edilen verilerle karakterize edilmiştir.
 
Anahtar Kelimeler: Metal-organik kafes yapılar, Porfirinler, Organofosfonatlar, Yüzey alanı

Abstract:
Metal-organic frameworks (MOFs) or in other words, porous coordination polymers, are porous crystal structures that can combine the properties of both inorganic and organic compounds on the same where. In recent years, studies on the synthesis of these structures, which have attracted the attention of researchers, have gained momentum. They have a modular structure that offers enormous structural diversity and extensive possibilities for the creation of materials with the desired properties. They can show very high surface areas with their adjustable pore sizes and functionality. Because of all these desired features, they have been explored for a wide variety of potential applications since their discovery. In order to obtain MOF structures with desired properties, it is necessary to choose new types of ligands that are cleverly designed. In this context, porphyrins are one of the ideal ligands for MOF structures. Porphyrins have electronic, physical and chemical properties. These structurally rigid porphyrins are widely used in the synthesis of porous materials by introducing suitable groups into their meso positions.

In this thesis, it is aimed to synthesize and characterize metal-organic frameworks of porphyrin-based ligand containing phosphonic acid groups. For this purpose, 5,10,15,20-tetrakis(p-phenylphosphonic acid) porphyrin compound was synthesized and coordination compound was formed by using the synthesized porphyrin ligand and Cu metal. By using the obtained metal porphyrin, MOF structures were obtained under solvothermal conditions. The structures of synthesized complexes were characterized with data obtained from single crystal X-ray crystallography, NMR and thermogravimetric analysis techniques.

Key Words: Metal-organic frameworks, Porphyrins, Organophosphonates, Surface area