Tetralon ve kinazolin içeren yeni konjuge sistemli maddelerin dizaynı, sentezi ve yenilikçi uygulamaları

Organik ve organometalik bileşikler, fen bilimleri alanında yürütülen bilimsel araştırmaların önemli bir kısmını oluşturan, doğal ve sentetik maddeler arasında kritik bir yere sahiptir. Bu bileşikler, kanser gibi toplum sağlığını derinden etkileyen hastalıklara karşı mücadelede etkili sonuçlar ortaya koyarak biyomedikal alanda dikkat çekmektedir. Ayrıca, çevreci özellikleriyle, günümüz dünyasının enerji ihtiyacını ekolojik yollarla karşılamaya yönelik çalışmalarda umut vadeden bulgular sunmaktadır. Enzim-substrat ilişkisinden ilham alınarak tasarlanan organik ve organometalik bileşikler, akıllı malzeme olarak kullanıldığında etken maddelerin vücuda minimum zarar vererek maksimum fayda sağlaması hedeflenmektedir. Bu yaklaşım, hedef bölgeye özgü yüksek performanslı iyileşme süreçlerini mümkün kılarak, enzim-substrat ilişkisine benzer şekilde %100'e yakın etkinlik sağlamayı amaçlamaktadır. Şalkon türevi bileşikler, bitki kaynaklı flavonoidlerin temel yapı taşları arasında yer alan önemli bir bileşik sınıfıdır. Doğal kaynaklardan elde edilebilme potansiyeline sahip olan şalkonlar, antimikrobiyal, antioksidan, antienflamatuar ve antikanser gibi geniş bir biyolojik aktivite yelpazesine sahiptir. Bu özellikleriyle, bitkisel kaynaklı bileşikler arasında öne çıkan şalkonlar, biyomedikal ve farmasötik araştırmalarda yoğun ilgi görmektedir. Şalkon türevlerinin akıllı malzeme olarak geliştirilmesi, hedefe yönelik tedavi yöntemlerinde yenilikçi çözümler sunma potansiyeline sahiptir. Kinazolin türevi bileşikler, heterosiklik yapılarıyla biyomedikal uygulamalarda önemli bir yere sahip olan bir başka bileşik sınıfıdır. Çeşitli türevleri, biyolojik olarak aktif maddeler ve ilaç moleküllerinde temel yapı olarak kullanılmaktadır. Antimikrobiyal, antienflamatuar, antioksidan ve antikanser gibi geniş bir farmakolojik aktivite yelpazesine sahip olan kinazolin türevleri, biyologlar ve tıbbi kimyagerler tarafından yoğun bir şekilde araştırılmaktadır. Gelecekte, bu bileşiklerin popülerliğinin artarak biyomedikal yeniliklerde merkezi bir rol oynayacağı öngörülmektedir. Ftalosiyanin (Pc) bileşikleri, çok yönlü uygulamaları ve sağlam kimyasal yapılarıyla dikkat çeken bir diğer önemli bileşik sınıfıdır. Başlangıçta mavi ve yeşil boyar maddeler olarak kullanılan ftalosiyaninler, günümüzde fotokopi cihazlarında fotoiletken maddeler, kimyasal sensörler, elektrokromik cihazlar, fotodinamik tedavi (PDT) için reaktif bileşikler, fotovoltaik hücreler, sıvı kristaller ve Langmuir-Blodgett filmleri gibi geniş bir uygulama alanına sahiptir. Ftalosiyaninlerin çok amaçlı yapısı, bu bileşikleri hem temel bilimlerde hem de endüstriyel uygulamalarda vazgeçilmez kılmaktadır. Kuantum noktalar (QD'ler), nanometre ölçeğindeki boyutlarıyla maddenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini dramatik bir şekilde değiştiren yenilikçi malzemelerdir. Tanecik boyutunun azalması, maddenin etkinliğini artırarak, örneğin kuantum dot (QD) teknolojisine sahip televizyonlarda daha hassas renk duyarlılığı sağlamaktadır. Katalizör olarak incelendiğinde, büyük tanecik boyutunda etkisiz olan maddelerin, kuantum noktalar gibi küçük boyutlara indirgendiğinde yüksek etkinlik gösterdiği gözlemlenmiştir. QD'lerin sentezi ve uygulamaları, özellikle insan sağlığı ve enerji üretiminde çığır açıcı potansiyele sahiptir. Ancak, bu malzemelerle çalışmak, sentez ve karakterizasyon süreçlerinde önemli zorluklar barındırmaktadır. Bu tez çalışmasında, akıllı malzeme özellikleri sergileyen şalkon, kinazolin ve ftalosiyanin türevleri ve bunların hibrid yapıları sentezlenerek detaylı bir şekilde incelenmiştir. Çalışma, aşağıdaki temel başlıkları kapsamaktadır: Sentezlemiş olduğumuz ftalosiyanin bileşiklerinden birincisi olan (E)-4-(4-((1-okso-3,4-dihidronaftalen-2(1H)iliden)metil)fenoksi) ftalonitril türevli olanı farklı çözücüler ve ph değerlerindeki floresans, fotokimyasal olarak singlet oksijen verimi (ΦΔ) ve ışık karşısındaki bozunma kuantum verimi (Φd), biyolojik olarak α-glukozidaz ve karbonik anhidraz enzimlerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen göstergeler molekül davranışları açısından maddenin özel bir madde olduğunu ve çevre şartlarına karşı farklı duyarlılıklar gösterdiğini sergilemektedir. Bu fiillere baktığımız zaman bu maddenin normal sıradan maddelerden farklı olduğu görülmektedir. Sentezlenen bu bileşik sahip olduğu bu özelliklerle akıllı ve yenilikçi malzeme sınıfına dahil edilmektedir. İkinci çalışmada sentezlenen diğer madde serisi olan 4-(4-(2-amino-5,6-dihidrobenzo[h]kinazolin-4-il)fenoksi)ftalonitril türevi ftalosiyaninler farklı çözücüler ve farklı ph değerlerindeki floresans özellikleri açısından fotokimyasal olarak singlet oksijen verimi (ΦΔ) ve ışık karşısındaki bozunma kuantum verimi (Φd) incelenmiştir. Biyolojik olarak fototoksit, sitotoksit ve meme kanseri tedavisi için in vitro fotodinamik antitümör aktiviteleri özellikleri incelenmiş olup vermiş olduğu reaksiyonlar molekülün özel bir madde olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak kendine özel şartlar içeren ortamlarda bu moleküller etkili sonuçlar ortaya koymaya aday özel maddelerdir. Akıllı ve yenilikçi malzemeler sınıfı, sentezlemiş olduğumuz bu maddelerin neticesinde üstün özellikler gösteren yeni üyelere sahip olmuştur. Üçüncü olarak yapmış olduğumuz önemli bir çalışma da diyabet rahatsızlığı ile doğrudan bağı olan aldoz redüktaz enzimini inhibe edici özelliği olan indol, karbazol, fenotiyazin türevli ve tetralon ana iskeletli şalkon türevlerinin sentezi olmuştur. Bu bileşikler ile aldoz reduktaz enziminin inhibe edilmesi sonucu glikozun metabolize edilmesi engellenir ve diyabetik komplikasyonların ortaya çıkmasını engellemiş olur. Sentezlenmiş olan bu bileşikler göstermiş olduğu akıllı malzeme özellikleriyle insan yaşam kalitesini kötü etkileyen rahatsızlıklar; periferal sinir hücrelerinden kaynaklanan, retina ile ilgili problemler ve böbrek dokularında meydana gelen işlevsel bozuklukların giderilmesinde önemli rol oynamış, diyabet tedavisinde önemli bir alternatif etken madde olmuştur. 4. ve son çalışma olarak QD'lerin Lüminesans ve Güneş Pili Uygulamaları: İndol, karbazol, fenotiyazin türevli tetralon ve kinazolin ana iskeletli bileşiklerle QD'lerin sentezi gerçekleştirilmiş ve lüminesans söndürme özellikleri analiz edilmiştir. Bu özellik, sentezlenen bileşiklerin elektron sağlayıcı (donör) olarak işlev gördüğünü ve QD'lerle oluşturulan hibrid yapıların güneş pili hücrelerinde akıllı malzeme olarak kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Ayrıca, bu hibrid yapılarla yeni tip moleküler güneş pili hücreleri geliştirilerek literatüre kazandırılmıştır. Genel olarak, bu tez çalışması organik bileşiklerin (şalkon, kinazolin, ftalosiyanin) biyolojik ve fotokimyasal avantajlarıyla birleştirilerek hibrid yapıların akıllı malzeme olarak potansiyelini ortaya koymaktadır. Ftalosiyanin türevleriyle enzim temelli biyomedikal uygulamalar, kinazolin türevleriyle kanser terapileri, şalkon türevleriyle diyabet tedavisi ve CdSeS QD'lerle enerji çözümleri gibi geniş bir yelpazede elde edilen bulgular, hem temel bilimlerde hem de endüstriyel uygulamalarda araştırma alanlarını genişletmeyi hedeflemektedir. Bu hibrid yapıların çevresel duyarlılık, biyolojik etkinlik ve enerji verimliliği gibi özellikleri, gelecekteki uygulamalarda önemli bir rol oynayacağını göstermektedir.