4,306
Archived Theses
1
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Bazı sülfonamid bileşiklerinin karbonik anhidraz enzimi üzerine in vitro etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, glokom hastalığı tedavisinde kullanılmak üzere potansiyel aday olan bazı sülfonamid türevli bileşiklerin karbonik anhidraz enzimi üzerine in vitro etkileri araştırılmıştır. Karbonik anhidraz enzimi, Sepharose-4B-L-Tirozin-Sülfonamid kimyasal yapısına sahip afinite jeli kullanılarak sığır kanından saflaştırılmıştır. Kan örnekleri Siirt ilindeki hayvan kesim noktalarından kesim anında alınmıştır. Spektrofotometrik deneysel çalışmalar, 348 nm'de 0. ve 3. dakikadaki absorbans değerleri belirlenerek yapılmıştır. Sığır karbonik anhidraz enzimine karşı oksadiazol sübstitüye türevli bileşiklerin afiniteleri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarla elde edilen verilerden yararlanarak inhibisyon sabiti olan IC50 değerleri tespit edilmiştir. Diğer inhibisyon sabiti olan Ki ise Cheng&Prusoff denklemi yardımıyla matematiksel olarak hesaplanmıştır.
Bazı oksadiazol sübstitüye türevli bileşiklerin karbonik anhidraz enzimi üzerine in vitro etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, glokom hastalığı tedavisinde kullanılmak üzere potansiyel aday olan bazı oksadiazol sübstitüye türevli bileşiklerin karbonik anhidraz enzimi üzerine in vitro etkileri araştırılmıştır. Karbonik anhidraz enzimi, Sepharose-4B-L-Tirozin-Sülfonamid kimyasal yapısına sahip afinite jeli kullanılarak sığır kanından saflaştırılmıştır. Kan örnekleri Siirt ilindeki hayvan kesim noktalarından kesim anında alınmıştır. Spektrofotometrik deneysel çalışmalar, 348 nm'de 0. ve 3. dakikadaki absorbans değerleri belirlenerek yapılmıştır. Sığır karbonik anhidraz enzimine karşı oksadiazol sübstitüye türevli bileşiklerin afiniteleri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmalarla elde edilen verilerden yararlanarak inhibisyon sabiti olan IC50 değerleri tespit edilmiştir. Diğer inhibisyon sabiti olan Ki değerleri ise Cheng&Prusoff denklemi yardımıyla matematiksel olarak hesaplanmıştır.
Siirt yöresinde halk tarafından şalgam olarak tüketilen turp bitkisinin metal içeriği ve biyolojik aktivitelerinin belirlenmesi
Bu tez çalışması (Eruh) Siirt bölgesinde yetiştirilen bir turp ekotipinden elde edilen şalgam (avtitu) üzerine yapılmıştır. Turptan farklı çözgenler ile elde edilen ekstraklarda antioksidan kapasiteleri, toplam fenolik ve flavonoid miktarları DPPH (serbest radikal süpürme), Ferrik iyon indirgeyici antioksidan gücü (FRAP) analizleri yapılmıştır. Ayrıca örneklerin metal içeriği ve toplandığı alanda alınan toprak numunelerinin element analizi yapılmıştır. Çalışma sonucunda toplam fenolik madde miktarı en yüksek değer 71,97±14,54 mg/mL Gallik asit eşdeğeri ile toprak üstü kısımların metanol ekstraktında tespit edilmiştir. Toplam flavonoid en yüksek değer 298,17±128,13 mg/mL rutin eşdeğeri ile toprak üstü kısımlarına ait metanol ekstraktında tespit edilmiştir. DPPH en yüksek % inhibisyon değeri %66,88 ile turp örneklerinin torak üstü kısmında metanol ekstraktında tespit edilmiştir. Ferrik iyon indirgeyici antioksidan gücü (FRAP) en yüksek değer 3,29±0,01 mg/mL FeSO4 eşdeğeri olarak toprak üstü kısımlara ait metanol ekstraktında tespit edilmiştir. Element içeriği Kalsiyum, Potasyum ve Sodyum gibi besin açısından önemli olan elementler açısından zengin bulunmuştur. Toprak Analizi bakımından bakıldığında organik madde oranı iyi, alınabilir fosfor çok fazla ve alınabililir potasyum iyi olarak tespit edilmiştir.
Hastanede yatan COVID-19'lu hastalara uygulanan bazı biyokimyasal testlerin kemometrik yaklaşım ile değerlendirilmesi
Bu çalışmada hastanede yatmakta olan 61 COVID-19 koronavirüs hastası ile 42 sağlıklı bireyin bazı biyokimyasal parametreleri karşılaştırılmıştır. Hastanede yatan koronavirüs hastalarının, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında bazı testlerde yükseliş ve düşüşler kaydedilmiştir. Cinsiyetler arası karşılaştırmalarda, erkeklerin virüsten daha çok etkilendiği görülmektedir. Hastalar, kontrol grubuyla karşılaştırıldığında, hastalarda CRP, GLUKOZ, ÜRE, KREATİNİN, Mg, ALP, ALT, AST, GGT, LDH, CK seviyeleri yükselirken, Ca, TP, ALB, GLB testlerinde düşüş kaydedilmiştir. Ancak Na, K, Cl, BİLLİRUBİN seviyelerinde herhanngi bir değişiklik görülmemiştir. Hastanede yatmakta olan COVID-19 hastalarının cinsiyetleri baz alınıp karşılaştırıldığında, erkeklerde CRP, GLUKOZ, ÜRE, KREATİNİN, ALT, AST, GGT, CK, LDH değerleri yüksek seviylerde bulunmuştur. Bunun yanısıra erkeklerde Ca, TP, GLB, ALB, P, ÜRİK ASİT seviyeleri düşerken, kadın ve erkek kıyaslamasında Na, K, Cl, BİLİRUBİN ALP düzeylerinde önemli bir fark görülmemiştir. Erkeklerde, CK değerleri keskin bir şekilde yükselirken, kadınlarda ise düşüşü görülmüştür. Kontrol grubu hastalarında ise cinsiyet değerlendirmesi yapıldığında aynı sonuçlar elde edilmemiştir.
Yarıklı kuvars tüp-atom tuzağı atomik absorpsiyon spektrofotometrisini kullanarak potasyum etil ksantat ile oluşan molibden kompleksinin önderiştirme koşullarının araştırılması
Molibden; 1782 yılında keşfedilmesine rağmen ilk olarak 1891'de alaşım elementi olarak bir zırh üretiminde kullanılmıştır. Sert, sağlam ve ısıya dayanıklı alaşımı, günümüzde birçok sanayi alanında kullanılmaktadır. Bakır madenlerinde ikinci ürün olarak çıkarılmakta ve birçok element gibi eser miktarda bulunmaktadır. Bu çalışmasında Molibden elementinin düşük miktarlarda analiz edilebilmesi için yarıklı kuvars tüp-atom tuzağı kullanılarak atomik absorpsiyon spektrofotometresi ile analizi için duyarlı bir yöntem geliştirilmeye çalışıldı. Çalışmada, metanol, etanol, n-bütanol, aseton, benzen, MİBK (metilizobütilketon), asetik asit, asetik asit, fosforik asit, fosforik asit, kloroform ve bunların iki karşımları kullanıldı. 313,3 nm dalga boyunda (döteryumla), ksantat miktarı, optimum çözücü, karıştırma süresi, çözücü ilavesinden sonraki karıştırma süresi, hava akış hızı, gaz akış hızı gibi optimum koşullar belirlenmiştir. Molibden çözeltisine 2 mL Derişik Hidroklorikasit (20 saniye karıştırma süresi), 2 mL 0,25 M Potasyum Etil Ksantat,1 mL benzen eklenip 5 dakika karıştırıldıktan sonra hazırlanan karışımdan 40 µL numune alınarak 313,3 nm dalga boyundaki 2,4 L/dk hava ve 18 L/dk Asetilen karışımında analiz edilmiştir. Kalibrasyon eğrisi, 10-60 mg L-1 Mo konsantrasyonları arasında lineer olduğu aralık elde edilmiş ve LOD 2,52 µg/mL, LOQ 8,39 µg/mL bulunmuştur
Siirt yöresinde bulunan fıstık fabrikalarından çıkan atık suların oksidasyonu ve cevap yüzey metodu ile optimizasyonu
Fıstık fabrikalrında, işlenmesi sırasında her ton işlenen fıstık başına 2-6 m3 atık su ortaya çıkmaktadır. Fıstık işleme sonucu oluşan atık su çevresel sorunlar oluşturabilecek organik yapıdaki bileşikleri içerir. Bu atık sular doğrudan kanalizasyon sistemine verildiğinde yüksek KOİ, TOK ve TF içeriği sebebiyle kentsel atık su arıtma tesisine ağır yük bindirmekte ve arıtma tesisinin verimini düşürerek deşarj standartlarının sağlanmasını engellemektedir Bu çalışmada Siirt fıstığı işleme atık sularının subkritik su ekstraksiyonu kullanılarak CYM metodu ile arıtımı araştırılmış ve sıcaklık, H2O2 konsantrasyonu ve süre parametreleri incelenerek optimum koşullar belirlenmiştir. Bu atık su için, KOİ, COD ve TF giderimleri için elde edilen en yüksek KOİ, COD ve TF giderim sonuçları sırasıyla %50,4, %92,80, ve %99,7 olarak tespit edilmiştir. Bunun yanında fıstık fabrikası atık su örneği ve subkritik su ekstraksiyon işlemine tabi tutulan örneklerin nitrit, nitrat, toplam fosfat, toplam azot ve askıda katı madde analizi yapılmıştır.
Hyacinthella siirtensis endemik bitkisinin uçucu yağlarının biyolojik aktiviteleri ve fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi
Türkiye sınırları içerisinde Orta Fırat ve Dicle Bölümlerinde yayılış gösteren Hyacinthella siirtensis B. Mathev bitkisi biyolojik, kimyasal ve fizikokimyasal özellikleri açısından incelenmiştir. H. siirtensis bitkisinin soxhlet ve maserasyon ekstraksiyon yöntemi kullanılarak toplam fenolik ve flavonoid madde miktarı, antioksidan aktivitesi, kimyasal bileşimi, metal içeriği, antibakteriyel aktivitesi ve fizikokimyasal özellikleri tespit edilmiştir. Farklı çözücülerle ekstraksyonlar yapılarak elde edilen ekstraktlar GC MS ile analiz edilmiştir. GC-MS analizi sonucunda soxhlet yöntemiyle elde edilen ekstraktlardan en fazla bileşik tespiti 51 bileşik ile aseton ekstraktından, metanol ekstraktının LC-MS/MS analizi sonucunda ise 19 farklı fenolik bileşik tespit edilmiştir. Toplam fenolik madde miktarları, Folin-Ciocalteau Reaktifi (FCR) yöntemi ile antioksidan aktiviteleri FRAP ve DPPH yöntemleriyle tespit edilmiş ve toplam flavonoid miktarları bulunmuştur. Toplam fenolik madde miktarının en yüksek değeri 95,87 mg/mL gallik asit eş değeri ile %80'lik metanol ekstraktından, toplam flavonoid bileşik miktarı ise 564,63 mg/mL rutin eş değerliği ile saf su ekstraktından elde edilmiştir. Antioksidan aktivitesi ise DPPH serbest radikal süpürme aktivitelerinin en yüksek inhibisyon değeri %68,72 değeri ile %80'lik aseton ekstraktından, FRAP yöntemiyle yapılan antioksidan kapasite analizlerinde en yüksek değerin 1,91 ug/mL FeSO4 eş değeri ile %80'lik metanol ekstraktına ait olduğu görülmüştür. H. siirtensis bitki ekstraktının birçok çözelti konsantrasyonunda gram-negatif bir yapıya sahip E. Coli bakterisine karşı etkili olduğu ve gram-pozitif yapıya sahip S. aureus bakterisine karşı yok denecek kadar az antibakteriyel etki gösterdiği gözlenmiştir. ICP-OES cihazıyla yapılan metal analizi sonucunda en fazla 5,33±0,00 g/kg ile mikrodalga numunesinde kalsiyum elementi, ICP-MS analiz sonucuda ise en fazla 15,65±0,49 g/kg ile mikrodalga numunesinde kalsiyum elementi tespit edilmiştir.
Kaliks [4]aren tiyazol türevlerinin sentezi ve dna ile etkileşimleri, asetilkolinesteraz enzim inhibisyonu ve antioksidan aktivitelerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, tiyazol grubu içeren yeni Kaliks [4]aren bileşiklerin(5,7,8) calf thymus DNA (CT-DNA) ve plazmit DNA ile etkileşimleri, asetilkolinesteraz (AChE) enzim inhibisyon potansiyelleri ve antioksidan aktiviteleri incelenmiştir. İlk olarak, tiyazol türevi kaliksaren bileşiklerin sentezi gerçekleştirilmiş ve bu bileşiklerin yapısal karakterizasyonları FTIR, ¹HNMR, ¹³CNMR spektroskopileri ile elementel analiz yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. Sentezlenen bileşiklerin CT-DNA ile etkileşimleri, UV-Vis absorbsiyon spektroskopisi ve floresans spektroskopisi teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Üç bileşiğin UV-Vis spektroskopisi sonuçları, absorbans değerlerinde hiperkromik artış olduğunu ortaya koymuştur. Floresans spektroskopisi analizleri, CT-DNA varlığında bileşiklerin emisyon şiddetlerinde bir sönümleme (quenching) meydana geldiğini ortaya koymuştur. Bu etkileşimlerin kantitatif değerlendirilmesi amacıyla Stern–Volmer sönümleme sabitleri (Ksv) hesaplanmıştır. Ayrıca, farklı sıcaklıklarda (298, 303 ve 313 K) etidyum bromür varlığında, bileşikler (5, 7 ve 8) ile CT-DNA arasındaki etkileşimler floresans spektroskopisi ile incelenmiş, sıcaklığın artmasıyla birlikte hem Stern–Volmer sabiti (Ksv) hem de bağlanma sabiti (Kb) değerlerinde gözlenen azalma, floresans söndürmenin statik bir mekanizma ile gerçekleştiğini göstermektedir. Yine elde edilen sonuçlar doğrultusunda bağlanma özellikleri, hesaplanan termodinamik parametreler (ΔH, ΔS ve ΔG) üzerinden değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, serbest enerji değişiminin (ΔG) negatif olması, kaliksaren bileşikleri ile DNA arasındaki etkileşimin kendiliğinden gerçekleştiğini ve termodinamik açıdan uygun olduğunu göstermektedir. Entalpi (ΔH) ve entropi (ΔS) değerlerinin her ikisinin de negatif olması ise, bağlanmanın van der Waals kuvvetleri ve hidrojen bağları aracılığıyla gerçekleştiğine işaret etmektedir. Yürütülen bir diğer çalışmada, pBR322 plazmit DNA ile gerçekleştirilen agaroz jel elektroforez deneyleri aracılığıyla bileşiklerin DNA üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin biyolojik potansiyellerini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilen bir diğer çalışmada, asetilkolinesteraz (AChE) inhibisyon aktiviteleri incelenmiş; bileşiklerin IC₅₀ değerleri belirlenerek inhibitör etkileri nicel olarak değerlendirilmiştir. Lineweaver–Burk çift ters grafik yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen enzim kinetiği analizleri sonucunda, bileşiklerin asetilkolinesteraz üzerindeki inhibisyon mekanizmaları değerlendirilmiş ve inhibitör tipleri buna göre karakterize edilmiştir. Analizler, Bileşik 5'in asetilkolinesteraz üzerinde unkompetitif inhibisyon gösterdiğini, Bileşik 7 ve 8'in ise kompetitif inhibitörler olduğunu ortaya koymuştur. Buna ek olarak, kaliksaren bileşiklerin (5,7,8) antioksidan aktiviteleri, DPPH (2,2-difenil-1-pikrilhidrazil) serbest radikal süpürme yöntemi kullanılarak değerlendirilmiş ve elde edilen sonuçlara göre bileşiklerin antioksidan etkinlik sıralaması 7 > 5 > 8 şeklinde belirlenmiştir. Ancak tüm bileşiklerin gösterdiği antioksidan aktiviteler, referans standart bir antioksidan olan askorbik asit ile karşılaştırıldığında daha düşük bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Asetilkolinesteraz, antioksidan, CT DNA, inhibisyon, kaliksaren, tiyazol
Süperkritik akışkan ekstraksiyon sistemi ile ölmez otunda (Helichrysum arenarium L.) bulunan biyoaktif bileşenlerin ekstraksiyonu ve bazı farmasötik özelliklerinin incelenmesi
Geleneksel bitkisel tıbbi ürünlerde yaygın olarak kullanılan Helichrysum arenarium L. bitkisi, özellikle sindirim sistemi rahatsızlıklarında destekleyici etkileriyle öne çıkmaktadır. Avrupa Birliği monografisinde şişkinlik ve sindirim bozukluklarının tedavisinde kullanımına ilişkin bilimsel onay almıştır. Bu tür bitkisel ürünlerin etkinliğini artırmak ve güvenli bileşik profiline sahip ekstraktlar elde edebilmek için, kullanılan ekstraksiyon yöntemlerinin seçiciliği ve sürdürülebilirliği büyük önem taşımaktadır. Geleneksel çözücü bazlı ekstraksiyon yöntemleri, özellikle fenolik ve flavonoid gibi hidrofilik bileşiklerin ekstrakte edilmesinde başarılı olmakla birlikte, çözeltide kalabilecek çözücü kalıntıları ve işlem süresine bağlı olarak kararlılık sorunları oluşturabilmektedir. Buna karşılık, süperkritik akışkan ekstraksiyon yöntemi (SFE), çözücü kalıntısı bırakmayan, çevre dostu ve lipofilik bileşiklerin seçici ekstraksiyonunda etkili bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Her iki yöntemin farklı bileşik gruplarına yönelik seçiciliği, bu çalışmada geliştirilen formülasyonun temelini oluşturmuş ve SFE ile elde edilen apolar bileşiklerin, alkol-su ile ekstrakte edilen polifenollerin bir araya getirilmesiyle, hem biyoaktif bileşik çeşitliliği hem de biyoyararlanım açısından dengeli standart bir bitkisel preparat hazırlanmıştır. Bu tez çalışmasında; Helichrysum arenarium L. bitkisindeki biyoaktif bileşikler ilk kez SFE yöntemiyle elde edilmiş ve ekstraksiyon verimliliğini artırmak amacıyla sıcaklık, basınç ve süre parametreleri merkezi kompozit tasarım kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyon sonucunda süperkritik akışkan ekstraksiyon çalışma basıncı, sıcaklığı ve süresi sırasıyla 250 bar, 60 °C ve 180 dk. olarak belirlenmiştir. Optimum koşullarda, hem Helichrysum arenarium L. hem de karşılaştırma amacıyla literatürde sıkça incelenen Helichrysum italicum L. türleri de ekstrakte edilmiş; ekstraksiyon verimleri sırasıyla %2,19 ve %3,14 olarak tespit edilmiştir. Aynı türler, karşılaştırma için geleneksel çözücü ekstraksiyonu yöntemiyle de ekstrakte edilmiş ve bu yöntemle elde edilen ekstraksiyon verimleri sırasıyla %12,58 ve %16,11 olmuştur. Elde edilen ekstraktlar, içerik yönünden kapsamlı analizlere tabi tutulmuş ve bu yönüyle çalışma, farklı ekstraksiyon yöntemlerinin tüm özelliklerinin karşılaştırmalı değerlendirildiği öncü bir çalışma olmuştur. HPLC-UV analizlerinde, Helichrysum arenarium L. alkol ekstraktında apigenin-7-O-glikozit içeriğinin 9060,00 mg/kg, SFE ekstraktında ise 7,84 mg/kg olduğu ve hidrofilik flavonoidlerin alkol bazlı çözücülerle daha etkin bir şekilde ekstrakte edildiği tespit edilmiştir. SFE yöntemiyle ise lipofilik bileşenlerin ekstraksiyonu etkili bulunmuş, özellikle tokoferoller ve uçucu terpenoidlerin yüksek oranlarda elde edildiği tespit edilmiştir. HPLC-FLD ile yapılan analizlerde, SFE ekstraktlarının toplam tokol içeriği alkol ekstraktlarına kıyasla 10 kata kadar daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. GC-MS ile yapılan uçucu bileşen analizinde, Helichrysum arenarium L. ekstraktında borneol, eugenol ve carvacrol, Helichrysum italicum L. ekstraktında ise neryl acetate, gamma curcumene ve beta selinene gibi karakteristik terpenoidler tanımlanmıştır. GC-FID ile yapılan yağ asidi analizinde ise, her iki türde de linoleik asit (C18:2) en baskın yağ asidi olarak bulunmuştur. Özellikle Helichrysum italicum L. türü yüksek oranda PUFA (%63-72) içeriği ile öne çıkmıştır. Antioksidan aktivite tayin çalışmasında, alkol ekstraktları daha yüksek radikal süpürücü kapasiteye sahip olmakla birlikte, SFE ekstraktları da belirli koşullarda anlamlı antioksidan aktivite göstermiştir. Antimikrobiyal aktivite tayinleri ise, her iki bitkinin ekstraktlarının Staphylococcus aureus ve Escherichia coli üzerine belirgin bir etki göstermediğini ortaya koymuştur. Sadece Helichrysum italicum L. alkol ekstraktı düşük düzeyde Staphylococcus aureus'a karşı inhibisyon göstermiştir. Tespit edilen biyoaktif bileşik sonuçlarına göre, hem lipofilik hem de hidrofilik özellikteki bileşikleri içeren, daha dengeli ve sinerjik etkiye sahip 6 farklı karışım formülasyonu geliştirilmiştir. Bu formülasyonlarda, Helichrysum arenarium L. ve Helichrysum italicum L. bitkilerinden hem SFE hem de alkol ekstraksiyon yöntemleriyle elde edilen ekstraktlar kullanılmıştır. Formülasyon içeriği, ekstraktların çözünürlüğünü artırmayı hedefleyen bitkisel yağ bazlı sistemlerle desteklenmiş; ayrıca belirli vitaminler ve fonksiyonel katkılarla zenginleştirilmiştir. Helichrysum arenarium L. bitkisinin etken maddesi olan apigenin-7-O-glikozitin yapay bağırsak sıvısındaki çözünürlüğünün belirlenmesi amacıyla dissolüsyon analizleri gerçekleştirilmiş ve en yüksek çözünürlük değeri, %97 ile Helichrysum arenarium L. SFE ve çözücü ekstraksiyonundan elde edilen ekstraktların kullanıldığı formülasyonda elde edilmiştir. Sonuç olarak bu çalışmayla, Helichrysum arenarium L. bitkisi, SFE yöntemiyle ilk kez sistematik olarak sistem parametreleri optimize edilmiş ve elde edilen ekstraktların bileşen profili detaylı bir şekilde tayin edilmiştir. SFE yöntemi ile elde edilen yüksek lipofilik içerikli ekstraktlar ve alkol-su ekstraksiyonuyla elde edilen yüksek flavonoid içeriğine sahip ekstraktlar bir araya getirilerek, fonksiyonel gıda takviyesi olarak kullanılabilecek yenilikçi bir formülasyon geliştirilmiştir. Geliştirilen bu ürün, sürdürülebilirlik, çözücü güvenliği ve etkin bileşik profili açısından endüstriyel ölçekte değerlendirilebilecek güçlü bir aday olarak sunulmuştur.
Çöven (gypsophilal.) rizomlarının süperkritik akışkan sistemleri ile ekstraksiyonu, nanoparçacık eldesi ve emülsifiyer özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada; yurdumuzda endemik olarak doğal yayılış gösteren Gypsophila Arrostii'nin biyoaktif bileşiklerinin ekstraksiyonu gerçekleştirilmiş ve özellikleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Süperkritik akışkan ekstraksiyon yöntemi kullanılarak çöven rizomlarındaki değerli biyoaktif bileşiklerin eldesinin gerçekleştirildiği, türlerinin ve miktarlarının belirlendiği ilk özgün çalışma olması bakımından önem arz etmektedir. Çöven rizomlarının hidrofilik özellikteki biyoaktif bileşenleri geleneksel çözücü yöntemiyle ve lipofilik özellikteki biyoaktif bileşenleri ise süperkritik akışkan ekstraksiyon yöntemiyle elde edilmiştir. Çöven rizomları önce süperkritik akışkan ekstraksiyonuna tabii tutularak genellikle lipofilik özellikteki ekstraktlar elde edilmiştir. SFE'den geriye kalan katı kısım ve ham çöven rizomları kullanılarak su ve etanol karışımları ile çözücü ekstraksiyonları gerçekleştirilerek hidrofilik özellikteki ekstraktlar elde edilmiştir. Ekstraktlardaki; toplam fenolik madde miktarı, toplam flavonoid madde miktarı, antioksidant kapasitesi, uçucu bileşenleri, yağ asit kompozisyonu, tokoferol ve tokotrienol miktarları, trigliserit türleri ve miktarı, fenolik bileşikleri, saponin miktarları ve saponin türleri belirlenmiştir. Ekstraksiyonlardan elde edilen ekstraktlar kullanılarak nano emülsiyonlar hazırlanmış, SFE ekstraktlarındaki değerli biyoaktif bileşenlerin korunması için enkapsülasyon teknikleri denenmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. SFE sistemiyle yapılan ekstraksiyonlarda %0,56, SFE sisteminden geriye kalan katı kısmından çözücü ekstraksiyonları ile %4,8-42,5 aralığında ekstraksiyon verimliliği elde edilmiştir. Ham çövenden ise çözücü ekstraksiyonları ile %4,2-42,1 aralığında ekstraksiyon verimliliğine ulaşılmıştır. Ham çöven kullanılarak çözücü ekstraksiyon sistemleriyle elde edilen ekstraktlardaki saponin miktarları %64,3-66,1 aralığında bulunmaktadır. SFE'den geriye kalan katı kısmından; çözücü ekstraksiyonu sistemleriyle elde edilen ekstraktlarda bulunan saponin miktarları ise %46,6-65,1 aralığında bulunmuştur. Ekstraktlardaki toplam fenolik madde miktarı; çözücü ekstraksiyon sistemiyle elde edilen ektraktlarda 12-16 mg GAE/kg ekstrakt aralığında bulunmuşken, SFE sistemiyle elde edilen ektraktlarında 59-317 mg GAE/kg ekstrakt aralığında tespit edilmiştir. Ekstraktlardaki toplam flavonoid miktarı; çözücü ekstraksiyon sistemiyle elde edilen ektraktlarında 41-59 mg rutin/kg ekstrakt aralığında, SFE sistemiyle elde edilen ektraktlarında 113-204 mg rutin/kg ekstrakt aralığında tespit edilmiştir. Ekstraktların antioksidan aktiviteleri trolox eşdeğer miktarda tespit edilerek, inhibisyon yüzdeleri çözücü ekstraksiyonundan elde edilen ekstraktlarda %29-45 aralığında, SFE sistemi ile elde edilen ekstraktlarda ise %12-59 aralığında olduğu belirlenmiştir. Uçucu bileşen olarak alfa.-Pinene, Eucalyptol (1,8 Cineol), beta.-Pinene, delta. 3-carene, Isolongifolene, Caryophyllene ve Beta. Tumerone olduğu bulunmuştur. Ekstraktların, yağ asit türlerinden; Palmitik asit, Oleik asit ve Linoleik asit bakımından zengin olduğu tespit edilmiştir. LLLn, OLLn, OLL ve PLL trigliserit türleri yüksek oranda belirlenmiştir. Ekstraktlarda tokoferollerden gama tokoferol, tokotrienollerden ise alfa ve beta tokotrienol miktarlarının diğerlerinden daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Ekstraktlarda fenolik bileşiklerden; gallik asit, prokateşin, kafeik asit, 4 dihidroksi benzoik asit, vanilin, rutin, apigenin ve salisilik asit tespit edilmiştir. Çövendeki steroidal ve triterpenik saponin varlığı, numunelerdeki renk değişimi ile belirlenmiştir. GC-MS ile gerçekleştirilen saponin tür analiz sonuçlarına göre steroidal türlerden kolestanol, ergostenol, stigma, sitosterol ve triterpenoid türlerden olenan, ursanoik, lupen saponozitlerin olduğu tespit edilmiştir. Ekstraktlarda Gypsogenin 3-O glucuronoid miktarlarının tayini HPLC ve LC sistemleri ile belirlenmiştir. Çözücü ekstraksiyonu ile elde edilen ekstrakta saponin miktarı 325 mg Gypsogenin 3-o glucuronoıd/kg ekstrakt olarak LC-MS sistemiyle tayin edilmiştir. HPLC-UV sistemiyle; ham çöven rizomlarından ve SFE' den geriye kalan katı kısımdan çözücü ekstraksiyonları ile elde edilen ekstraktlardaki saponin miktarları 22-43 mg Gypsogenin 3-o glucuronoıd/kg ekstrakt aralığında olduğu tespit edilmiştir. SFE' den elde edilen ekstraktlarda bulunan saponin miktarları ise sırasıyla SEP1'de 34,2, SEP2'de 22,4 ve SEP3'te 18,5 mg Gypsogenin 3-o glucuronoıd/kg ekstrakt düzeyde olduğu belirlenmiştir. Çöven rizom ekstraktları kullanılarak yağ/su nano emülsiyonları oluşturulmuş; SFE'den elde edilen ekstraktlar ile hazırlanan emülsiyonların ortalama parçacık boyut dağılımı 125-194 nm aralığında, PDI değerlerinin ise 0,25-0,37 aralığında olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre homojen görünüm ve kararlı bir yapı oluştuğu tespit edilmiştir Süperkritik akışkan ekstraksiyonundan elde edilen ekstraktlarda bulunan esansiyel yağların; kitosan matriksi ile TPP, tween 80 ve saponin kullanılarak kapsülleri oluşturulmuştur. Kapsüllerin ortalama parçacık boyutları DLS ile morfolojik yapılar ise FESEM+EDS ile belirlenmiştir. Doğal emülgatör olan saponinler kullanılarak elde edilen nanoparçacıkların, yeni endüstriyel ürünlerin hazırlanıp, kullanılmasında çok faydalı olacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Çöven (Gypsophıla Arrostii.), Süperkritik akışkan ekstraksiyonu, Kromatografi, Nanoemülsiyon, Saponin, Tokoferol-Tokotrienol, Terpenoid, Trigliserit, Yağ asidi kompozisyonu, DLS, FESEM
Aminoasit bazlı çok yönlü heterosiklik bileşiklerin sentezi ve FE(III), CR(III) metal komplekslerinin incelenmesi
Çalışmamızda, elektron açısından zengin, geniş kullanım alanına sahip heterosiklik bileşiklerden çok yönlü benzimidazol ve benzoksazoller sentezlenmiştir. Reaksiyon aşamasında 1,2-fenilendiamin ve 2-aminofenol ile vücudumuz için gerekli olan ve protein yapısına katılan L-glisin, L-alanin, L-metiyonin, L-tirozin, L-glutamin, L-serin, L-glutamik asit, L-fenilalanin gibi aminoasitler kullanılarak benzimidazol ve benzoksazollerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu aminoasitlerden elde edilen heterosiklik bileşiklerden toplamda 16 farklı ligand sentezi gerçekleştirilmiştir. Bu heterosiklik bileşiklerin tıpta kullanılan ilaçların temel yapısını oluşturması bizim için dikkat çekici olmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında 1,3,5-tribromobenzen merkez maddesi olarak kullanılarak 16 farklı ligand ile 24 farklı çok yönlü heterosiklik bileşikler elde edilmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında; sentezlenen heterosiklik bileşikler, literatüre uygun olarak hazırlanan [{Fe(salen)}₂O] ve [{Cr(salen)}₂O] komplekslerine, sahip oldukları –COOH grupları üzerinden çift oksijen köprüsü oluşturacak şekilde koordine edilmiştir. Elde edilen ligandların ve heterosiklik bileşiklerin yapıları FT-IR, ¹H-NMR, elementel analiz ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen çok yönlü heterosiklik bileşiklerden elde edilen homonükler komplekslerin yapıları ise manyetik süssebtibilite ve elementel analiz ölçümleri ile aydınlatılmışır.
Bölgeye özgü glikolizasyon analizlerinde kullanılan çarpışmalı fragmantasyon tekniklerinin glikopeptit tanımlama performanslarının kıyaslanması
Protein glikozilasyonu, Post Translasyonel Modifikasyon (PTM) çeşitlerinden biridir ve birçok fizyolojik ve biyolojik süreçlerle ilişkilidir. Glikoproteinin kimliği hakkında bilgi sahibi olmak için peptit dizisi, glikozilasyon bölgesi ve glikan yapısı hakkında bilgi üretilmelidir. Glikopeptitlerin analizi için Tandem Kütle Spektrometrisi (MS/MS) yaygın olarak kullanılmaktadır. Peptit ve glikan yapıları farklı kimyasal özellikleri nedeniyle karmaşıktır. Parçalama yöntemlerinden biri olan Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama (CID), Dört Kutuplu-Uçuş Zamanlı Kütle Spektrometrisi (QTOF-MS) enstrümanı ile beraber uyumlu bir şekilde çalışmaktadır. Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama (HCD) yöntemi ise, Dört Kutuplu Orbitrap (Q- Exactive Plus) enstrümanı ile çalışmaktadır. Ayrıca çok benzer olan HCD ve CID tekniği, glikan birimleri için B- ve Y- tipi fragmentleri üretirken peptit omurga parçalaması sonucunda peptit fragmentlerine ait b- ve y- tipi iyonları üretir. Son yıllarda fragment iyonların verimliliği arttırmak için Basamaklı Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama (sCID) ve Basamaklı Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama (sHCD) tekniği ortaya çıkmıştır. Bu tekniklerle farklı enerjiler uygulanarak hem glikan hem de peptit fragmentleri hakkında eş zamanlı bilgi edinilir. Tez kapsamında, QTOF s(CID) (Basamaklı Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama) ve Q-Exactive Plus s(HCD) (Bacamaklı Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama) sistemlerinin glikopeptit tanımlama performansları kıyaslanmıştır. Haptoglobin (Hpt) proteininin, Hpt 1-1, Hpt 2-2 ve Hpt-M adı verilen bu üç farklı varyantı tez çalışmasında kullanılmıştır. Her bir varyant, dört tekrarlı olacak şekilde hem QTOF s(CID) hem de Q-Exactive Plus s(HCD) sistemlerinde analiz edilmiştir. QTOF s(CID) sistemi, Q-Exactive Plus s(HCD) sistemine göre hem daha çok glikozilasyon bölgesi hem de daha fazla glikopeptit sayısı tanımlamıştır. Q-Exactive Plus s(HCD) sistemi, QTOF s(CID) sistemine göre daha yüksek toplam ortalama skor sayısı tespit edilmiştir.
Kontrollü ilaç salımı için kollajen temelli nanobaloncuklar
Nanobaloncuklar temel olarak, taşınan ilacın hedeflenen bölgeye yapısal kararlılığını ve dağıtımını artırmak için tasarlanmış nano-boyutlu baloncuklardır. Küçük boyutları nedeniyle kan dolaşımından istenilen bölgeye nüfuz edebilirler. Baloncukların yapısı, içinde bir dış kabukla çevrili gaz içerir. Literatürde nanobaloncuklar için girişimsel olmayan, hedeflemeli ilaç salım sistemlerini içeren çalışmalar bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında sulu ortamda çözünürlüğü düşük olan ve düşük dozlarda toksik etki göstermeyen perfloropentan (PFP) gazı iç dolgusu olarak kullanılmıştır. İlaç yüklü nanobaloncuklar, ultrasonun etkisi ile patladığında, hücre yüzeylerinde geçici gözenekler oluşmasına neden olur ve taşıdıkları ilacın hücreye alımını artırır. Bu çalışmada, iyi bilinen doğal bir protein olan kollajeninin biyolojik olarak parçalanabilirliği ve mükemmel biyouyumluluğu, lenf kanseri tedavisinde kullanılan ibrutinibin salınması için nanobaloncuklar hazırlamak üzere kullanılmıştır. Bu amaç doğrultusunda taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü infrared-azaltılmış toplam yansıma (FTIR-ATR), ışık mikroskobu ve zeta-boyut ve yük analizi teknikleri kullanılarak karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Çeşitli ilaç dozlarında hazırlanan kollajen nanobaloncukların salım çalışmaları, diyaliz membranı kullanılarak farklı pH (5,5-7,4) ve sıcaklık (4,0-40,0oC) aralığında bir Franz hücresinde gerçekleştirilmiştir. Kollajen nanobaloncuklar ile yapılan salım deneylerinde, pH 7,4'te ilacın yaklaşık %70'inin 6 gün içerisinde salındığı gözlemlenirken, ultrason ile kollajen nanobaloncukların patlatılması ile aynı sonuca 24 saatte ulaşıldığı görülmüştür. Aynı zamanda, sentezlenen nano-baloncukların etkinliğini göstermek için bir sitotoksisite çalışması yapılmıştır.
Determination of molecular traces of various snake venomes using proteomics and glycomic approaches based on mass spectrometry
Viperidae snake species are distributed in a wide geographical region in Turkey. Specific proteome and glycoproteome composition profiles provide comprehensive information to study the venom's biological function and taxonomical classification. In this context, we used proteomics, glycoproteomics, and glycomics strategies to characterize proteins present in the proteome and glycoproteome of five venoms belonging to the Viperidae family. The finding showed a distinct composition for each venom, particularly the glycoproteome profile. The overall mass spectrometry profiles identified 144 different proteins, 36 glycoproteins and 78 distinct N-glycan structures varying in composition across the five venoms. The glycoprotein composition data obtained from glycoproteomics aligns consistently with the findings from glycomics. Many the identified proteins across the five venoms belong to glycosylated protein families, snake venom serine protease (SVSP), snake venom metalloprotease (SVMP), and C-type lectins (CTL). The clustering and principal component analyses (PCA) illustrated the composition-based similarities and differences between venom proteome, glycoproteome and glycan profiles. Specifically, the N-glycan profiles of M. xanthina (Mx) and V. a. ammodytes (Vaa) venoms were identical and difficult to differentiate; in contrast, their proteome profiles were distinct. Clustering analysis enabled the classification of venom species into different groups presenting their taxonomical classification. Interestingly, the variety of the proteins across venom species highlights the impact of glycosylation on the diversity of glycosylated protein in venom proteome. This proposed high throughput approach provides accurate and comprehensive profiles of the composition and function of various Viperidae snake venoms.
Poli(metil vinil eter-ard-maleik anhidrit) ve poli(etilen-ard-maleik anhidrit) kopolimerlerinin çözelti dinamiği ve termodinamiği
Bu çalışmada, Poli(metil vinil eter-ard-maleik anhidrit) (Mw=216.000 g/mol) ve Poli(etilen-ard-maleik anhidrit) (Mw=100.000-500.000 g/mol) kopolimerlerinin, değişik çözücüler ile kimyasal ilgi profillerini belirlemek ve çözelti dinamiği ile termodinamiğini incelemek amacıyla hem teorik yaklaşım hem de deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Seçilen bu iki kopolimerlerin tekrarlanan birimlerinde maleik anhidrit birimi sabit iken, tekrarlanan diğer birimlerden biri metil vinil eter ve diğeri ise etilen olarak seçilmiştir. Fark edilebileceği gibi, kopolimerlerde tekrarlanan birim farklılığı sadece bir metoksi grubu ile değişim göstermektedir. Bu grubun hem teorik anlamda hem de deneysel anlamda farklılık getirebileceği bu tez kapsamında, kapsamlı incelenmiştir. Teorik anlamda termodinamik büyüklüklerin hesaplanması için HSPiP programı kullanılmıştır. Bu programa göre her iki kopolimer için de çok sayıda çözücü için Kimyasal İlgi Profilleri hesaplanmış ve bu değerler 2D ve 3D diyagramlar üzerinden takip edilmiştir. Sonrasında, çözünürlük parametre farklarının da (l∆δTΙ, ∆δT, RED) hesaplaması yapılarak çok sayıda çözücü arasından PMVEMA için DMSO, MEK ve Etil Asetat; PEMA için ise DMSO, DMA ve Aseton seçilerek deneysel çalışma adımları gerçekleştirilmiştir. Deneysel olarak kopolimerlerin belirlenen çözücüler içinde çözeltileri hazırlanıp daha sonra kurutularak elde edilen katı örnekler kullanılarak Spektroskopik (FTIR) ve Termal (DSC) çalışmalar gerçekleştirilirken; kopolimerlerin Çözelti Davranışları ise Işık Saçılması (Statik Işık Saçılması), Viskozimetrik ve Reometrik yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. FTIR çalışmalarında, özellikle karbonil piklerinde çözücüye bağlı olarak anlamlı kaymalar görülmüş, bu kayma değerlerinin 'iyi çözücüler' için sayısal olarak daha büyük olduğu gözlemlenmiştir. DSC'de ise camsı geçiş sıcaklığı,Tg davranışlarının polimer-çözücü arasında hesaplanan Kimyasal İlgi Profillerine uyum sağladığı görülmüştür. Çözelti davranışlarını gözlemlemek üzere kullanılan Statik Işık Saçılması yönteminde, kopolimerlerin farklı çözücüler ile hazırlanan çözeltilerinin başlıca Jirasyon yarıçapı,Rg ve İkinci Virial Katsayı,A2 değerleri hesaplanmış ve sonucunda kopolimer-çözücü arasındaki etkileşimlerinin Kimyasal İlgisini profillerine uygun davranışlar gösterdiği gözlemlenmiştir. Hemen ardından gerçekleştirilen Viskozite ve Reoloji çalışmalarıyla kopolimer-çözücü RED uzlaşmasını gösteren sonuçlar elde edilmiştir. Tüm çözelti davranışlarında görülen ortak sonuç; 'iyi çözücülerde' hidrodinamik hacimlerini ([η]), jirasyon yarıçapı ve polimer-çözücü etkileşimlerinin (A2) büyük olduğu; kısmen 'kötü çözücülerde' ise bu değerlerin daha küçük sayısal değerlerde olduğu gözlemlenmiştir.
RAFT/MADIX polımerızasyonu için yeni bir telekelik fotoaktif zincir transfer ajanı (CTA) sentezi, karakterızasyonu ve kullanımı
Bu tez çalışmasında, RAFT/MADIX polimerizasyonu için yeni bir telekelik fotoaktif zincir transfer ajanı (CTA) sentezlendi, karakterize edildi ve RAFT/MADIX polimerizasyonunda kullanıldı. Çalışma dört aşamada tamamlandı. Birinci aşamada, benzoin bileşiğinin 2-bromopropaniol bromür ile tepkimesinden brom (Br) uç fonksiyonlu bir benzoin fotobaşlatıcısı (B-Br) sentezlendi. İkinci aşamada, benzoin bileşiğinin CS2 ile NaH varlığında tepkimesi gerçekleştirildi ve tepkime sonlandırılmadan tepkime ortamına B-Br ilave edilerek yeni bir fotoreaktif telekelik CTA (RAFT ajanı) sentezlendi. Sentezlenen RAFT vasıtasının karakterizasyonu elementel analiz, FT-infrared, 1HNMR, 13C-NMR, UV-Vis ve floresans teknikleri ile yapıldı. Üçüncü aşamada, sentezlenen ksantat türü bu CTA, stiren (St) ile RAFT/MADIX polimerizasyon tekniği kullanılarak zincirin her iki uç grubunda benzoin fotoreaktif grubu bulunduran iyi tanımlanmış bir polistiren (PSt) makrofotobaşlatıcısı (telekelik makrofotobaşlatıcı, B-PSt-B) elde edildi. Elde edilen telekelik polistiren makrofotobaşlatıcısının karakterizasyonu FT-infrared, 1H-NMR, GPC, UV-Vis ve floresans teknikleri ile gerçekleştirildi. Çalışmanın dördüncü ve son aşamasında ise sentezlenen B-PSt-B'nin fotokimyasal özellikleri incelendi. Bu amaçla B-PSt, siklohekzen oksit (CHO) monomerinin fotokimyasal katyonik polimerizasyonda bir ön-polimer olarak kullanılarak ABA tipi bir blok kopolimer (PCHO-PSt-PCHO) elde edildi. Sentezlenen blok kopolimerin karakterizasyonu FTinfrared, 1H-NMR ve GPC teknikleri ile yapıldı.
Telekelik PCL homo ve PCL-PSt-PCL blok tipi makrofotobaşlatıcılarınsentezi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında telekelik poli (ɛ−kaprolakton) (B-PCL-B) homo ve poli (ɛ−kaprolakton)-polistiren-poli(ɛ-kaprolakton) (B-PCL-PSt-PCL-B) blok tipi makrofotobaşlatıcıların sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirildi. Bu amaçla öncelikle, benzoin başlatıcısı ve Sn(Oct)2 katalizörü varlığında ɛ−kaprolakton monomerinin halka açılması polimerizasyonu (ROP) gerçekleştirilerek zincirin bir ucunda benzoin fotoaktif grubu (B) bulunduran iyi-tanımlanmış PCL makrofotbaşlatıcısı (B-PCL) sentezlendi. Sentezlenen bu PCL makrofotobaşlatıcısı 4,4′-azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA) ile tepkimeye sokularak zincir ortasında azo grubu (-N=N-), zincirin her iki ucunda benzoin fotoaktif grubu (B) bulunduran polimere (telekelik makro azo PCL fotobaşlatıcısı, B-PCL-B) dönüştürüldü. Daha sonra elde edilen telekelik B-PCL-B makrofotobaşlatıcısı stiren monomerinin termal serbest radikalik polimerizasyonunda bir makrobaşlatıcı olarak kullanılarak telekelik B-PCL-PSt-PCL-B blok tipi makrofotobaşlatıcısı sentezlendi. Makrofotobaşlatıcıların karakterizasyonu FT-infrared, 1HNMR, 13C-NMR, GPC, UV-Vis ve floresans teknikleri ile gerçekleştirildi. İlave olarak, elde edilen telekelik B-PCLPSt-PCL-B makrofotobaşlatıcısı siklohekzen oksit (CHO) monomerinin fotokimysal katyonik polimerizasyonunda bir ön polimer kullanılarak PCHO-PCL-PSt-PCL-PCHO (ABCBA tipi) şeklinde beş bloklu bir kopolimer sentezlendi. Sentezlenen beş bloklu kopolimerin karakterizasyonu FT-infrared, 1H-NMR ve GPC teknikleri ile yapıldı.
İyi-tanımlanmış telekelik makro azo poli(L-laktid) fotobaşlatıcısının sentezi ve blok kopolimerizasyonda kullanılması
Bu tez çalışmasında, halka açılması polimerizasyonu (ROP) ve normal kondenzasyon yöntemlerinin birleştirilmesi ile iyi tanımlanmış telekelik makro azo poli(L-laktid) (PLLA) fotobaşlatıcısı sentezlendi ve blok kopolimer eldesinde kullanıldı. Bu amaçla öncelikle, L-laktid (LLA) monomerinin halka açılması polimerizasyonu (ROP) benzoin (B) başlatıcısı ve Sn(Oct)2 katalizörü varlığında gerçekleştirilerek zincir ucunda benzoin fotoaktif grubu bulunduran iyi tanımlanmış PLLA makrofotobaşlatıcısı (B-PLLA) sentezlendi. Daha sonra B-PLLA makrofotobaşlatıcısı 4,4′-azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA) ile kondenzasyona sokularak zincir ortasında azo grubu (-N=N-) ve zincirin her iki ucunda benzoin fotoaktif grubu bulunduran polimer bir polimer olan telekelik makro azo azo poli(L-laktid) fotobaşlatıcısı (B-PLLA-N=N-PLLA-B) elde edildi. Elde edilen bu makrofotobaşlatıcı blok kopolimer eldesinde bir ön polimer olarak kullanıldı. Bu ön polimer stiren (St) monomerinin termal serbest radikalik polimerizasyonunda bir makrobaşlatıcı olarak kullanılması ile telekelik blok tipi bir makrofotobaşlatıcı (B-PLLA-PSt-PLLA-B) elde edildi. Makrofotobaşlatıcıların karakterizasyonu FT-infrared, 1H NMR, GPC, UV-Vis ve floresans yöntemleri ile gerçekleştirilecektir. Son aşamada elde edilen telekelik B-PLLA-PSt-PLLA-B makrofotobaşlatıcısı siklohekzen oksit (CHO) monomerinin fotokimyasal katyonik polimerizasyonunda bir ön polimer olarak kullanılmasıyla ve ABCBA tipi beş bloklu bir kopolimer elde edildi. Sentezlennen ABCBA tipi blok kopolimerin karakterizasyonu FT-infrared, 1H NMR ve GPC teknikleri ile yapıldı.
RAFT/MADIX polimerizasyonu ile iyi-tanımlanmış telekelik poliakrilonitril makrofotobaşlatıcısının sentezi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışmasında, RAFT/MADIX polimerizasyon yöntemi kullanılarak iyi-tanımlanmış telekelik poliakrilonitril (PAN) makrofotobaşlatıcısı sentezlendi ve karakterize edildi. Bu amaçla öncelikle RAFT/MADIX polimerizasyonunda kullanılmak üzere yeni bir telekelik fotoaktif zincir transfer ajanı (CTA) sentezlendi. CTA molekülü, benzoin bileşiğinin 2-bromopropaniol bromür ile tepkimesinden elde edilen brom uç fonksiyonlu bromo benzoin (B-Br) fotobaşlatıcısının sodyum O-(2-okso-1,2-difeniletil) karbonditiyoat (bu bileşik benzoin bileşiğinin CS2 ile NaH varlığındaki tepkimesinden elde edildi) ile tepkimesinden elde edildi. Sentezlenen bu yeni ksantat türü CTA ve 4,4′-azobis(4-siyanovalerik asit) (ACVA) başlatıcısı varlığında 60-70 oC'de gerçekleştirilen Akrilonitril (AN) monomerinin RAFT/MADIX polimerizasyonu sonucunda zincirin her iki ucunda bir benzoin fotoreaktif grubu bulunduran iyi tanımlanmış bir poliakrilonitril makrofotobaşlatıcısı (telekelik PAN makrofotobaşlatıcısı, B-PAN-B) elde edildi. Elde edilen PAN makrofotobaşlatıcısının karakterizasyonu FT-infrared, 1H-NMR, GPC, UV-Vis ve floresans teknikleri ile gerçekleştirildi. İlave olarak, sentezlenen bu PAN makrofotobaşlatıcısı siklohekzen oksit (CHO) monomerinin fotokimyasal katyonik polimerizasyonda bir ön polimerler olarak kullanılması ile ABA tipi bir blok kopolimer (PCHO-PAN-PCHO) elde edildi.
Polimer grup içeren bor bileşikleri ve uygulamaları
Lewis asidik bor merkezlerine sahip bor bileşikleri, geniş uygulama alanlarına sahip olmaları nedeniyle her geçen gün akademik camianın ilgisini çekmektedir. Eşsiz özellikleri ve farklı kimyasal yapıları nedeniyle yeni kimyasal bileşiklerin geliştirilmesinde muazzam bir etkiye sahiptir ve erişilebilir karmaşık moleküllerin yapı iskeleti kapsamını genişletmiştir. Son yıllarda yapılan çalışmalar da polimer grup içeren bor bileşiklerinin kontrollü/canlı polimerizasyon, halka açılma polimerizasyonu (ROP) ve diğer polimerizasyon teknikleri yoluyla mükemmel bir şekilde sentezlenebileceğini açıkça göstermektedir. Burada, bor sınıfının önemli bir üyesi olan polimer grubu içeren bor bileşikleri gözden geçirilmiştir. İlk olarak, iyi tanımlanmış yapılara sahip üç koordineli bor bazlı biyolojik olarak parçalanabilen poli(ε-kaprolakton) (PCL) ve poli(L-laktid) (PLLA) polimerleri ve bunların B←N koordinasyon bağları içeren dört koordineli formları sentezlendi. Sentezlenen boronat ester ve polimerleri, elementel analiz, NMR (1H, 13C ve 11B) spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi, floresans spektroskopisi ve LC-MS/MS spektrometrisi ile karakterize edildi. Bununla birlikte, bor polimerlerinin termal ve morfolojik davranışları TG-DTA, DTG ve SEM teknikleri ile incelenmiştir. İkinci olarak, bor içeren yeni salen ligandları ve bunların N→B koordinasyon bağları içeren dört-koordineli bor bazlı polimerleri uygun koşullar altında sentezlendi. Sentezlenen bor içeren salen ligandları ve karşılık gelen N→B koordinasyon bağları içeren dört-koordineli polimerlerin yapıları erime noktası, elementel analiz, LC-MS/MS spektrometre, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi ve NMR (1H, 13C ve 11B) spektroskopisi ile aydınlatıldı. Sentezlenen bor içeren salen ligandları ve bunların N→B koordinasyon bağları içeren polimerleri uygun koşullar altında çeşitli aromatik ketonların transfer hidrojenasyonunda yeni organokatalizörler olarak kullanımı test edildi. Tüm katalitik sonuçlar göz önüne alındığında, salen ligandlarının ve bunların N→B koordinasyon bağları içeren dört-koordineli bor bazlı polimerlerin gelecekte transfer hidrojenasyonu için uygun organokatalizörler olduğu görülmüştür. Üçüncü olarak da polimer grup içeren boronik asit ve boronat ester bazlı polimerler sentezlendi. Sentezi gerçekleştirilen boronik asit ve boronat ester bazlı polimerlerin yapıları, NMR (1H, 13C ve 11B) spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi, floresan spektroskopisi ve LC-MS/MS spektrometrisi ile karakterize edildi.
Electroanalysis of caffeic acid using glassy carbonelectrode modified with carbon nanotubes, nanofibersand antimony oxide nanoparticles
To detect caffeic acid, a glassy carbon electrode was coated with carbon nanotube, carbon nanofiber, and nanoparticles of antimony oxide and an electroanalytical method was developed. The proposed voltammetric platform showed an improved catalytic properties of caffeic acid and also increased the current response. The electrochemical sensor was used to detect caffeic acid in 0.1 M pH 7 PBS medium. Peak current values increase linearly with caffeic acid concentration in the range of 2.0×10- 9 to 5.7×10-7 M. The detection limit was calculated as 3.4×10-10 M. The developed analysis method has been successfully applied for detection of caffeic acid in grape juice.
Karbon nanotüp, karbon siyahı ve niyobyum nanoparçacık temelli bir elektrokimyasal platform ile parasetamolün saptanması
Camsı karbon elektrotların karbon nanosiyahı, karbon nanotüp ve niyobyum nanotanecikleri ile kaplanması ile parasetamolün voltametrik yöntem ile saptanması için yeni bir voltametrik sensör geliştirilmiştir. Hazırlanan voltametrik sensör, parasetamolün elektrokimyasal reaksiyonunda hem yüksek bir elektrokatalitik aktivite sergilemiş ve akım cevabında önemli artış sağlanmıştır. Voltametrik sensör, pH değeri 7 olan 0.1 M PBS ortamında parasetamolün analitik olarak saptanmasında kullanılmıştır. Akım cevabı, 2.10-7 M ile 1.24.10-6 M aralığında parasetamol derişimi ile doğrusal olarak artış göstermiştir. Saptama sınırı ise 1.3x10-9 mol.L-1 (S/N=3) olarak belirlenmiştir. Hazırlana sensör, parol numunesinde parasetamolün saptanmasına mükemmel bir şekilde uygulanmıştır.
Yeni nötral boronat esterlerin sentezi, spektroskopik ve katalitik özelliklerinin incelenmesi
Bor kimyasının önemli bir grubu olan boronat esterler, Dean-Stark sistemi kullanılarak farklı cis-dioller ile boronik asitlerin uygun koşullar altında esterleşmesi sonucu sentezlenmiştir. Farklı amaçlar için sentezlenen boronat esterler benzersiz fiziksel ve kimyasal özellikleri, farklı kimyasal yapıları, önemli spektroskopik özellikleri ve yüksek katalitik etkinliklerinden dolayı günümüzde sentetik ve endüstriyel kimyada yaygın olarak tercih edilmektedir. Yapılan literatür araştırmasında, boronat esterlerin organokatalizör olarak CO2 ve epoksitlerden beş üyeli halkalı karbonatların sentezlenmesi reaksiyonlarında katalitik etkinliklerinin incelendiği az çalışma bulunmaktadır. Yapılan bu çalışmada ilk olarak farklı yapıdaki sekiz adet boronat esterlerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu bileşiklerin yapıları NMR (1H, 13C ve 11B) spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi, UV-Vis spektroskopisi, LC-MS/MS spektrometresi, elementel analiz ve erime noktası yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Sentezlenen boronat esterlerin (1-8) organokatalizör olarak CO2'nin epiklorhidrine siklo-katılma reaksiyonu sonucu 4-klorometil-1,3-dioksalan-2-on sentezinde katalitik aktiviteleri incelenmiştir. Ayrıca CO2'nin halkalı karbonata dönüşümünde en aktif katalizör belirlendikten sonra en ideal sistem şartlarını belirlemek amacıyla epoksit, baz, süre, sıcaklık, basınç, miktar ve atmosferik basınç gibi optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir.
Çözücü, sıcaklık ve tepkime süresi parametrelerinin L- laktid'in benzoin başlatıcısı ile olan halka açılması polimerizasyonuna etkilerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, L-laktid monomerinin benzoin başlatıcısı ile olan halka açılması polimerizasyonunda (ROP), çözücü, sıcaklık ve tepkime süresi parametrelerinin etkileri incelenip optimum koşullar belirlenmeye çalışıldı. Bilindiği gibi halka açılması polimerizasyonunda alkoller başlatıcı olarak Sn(Oct) 2 de katalizör olarak kullanılmaktadır. Benzoin bileşiği sahip olduğu hidroksil grubu ve fotokromoforik grup sayesinde hem halka açılma polimerizasyonunda hem de katyonik fotopolimerizasyonda fotobaşlatıcı olarak rol alabilmektedir. Dolayısıyla benzoin bileşiği L-laktid monomerinin halka açılma polimerizasyonunda başlatıcı olarak kullanıldı. Yapılan denemeler sonucunda benzoin başlatıcısı varlığında L-laktidin halka açılma polimerizasyonunda optimum şartların çözücüsüz bulk ortamda, 130 °C'de ve 4 saat reaksiyon süresi sonunda ulaşıldığı bulundu. Hazırlanan bu makrofotobaşlatıcı sikloheksen oksit monomerinin katyonik polimerizasyonunda bir ön polimer olarak kullanılarak, AB tipinde diblok kopolimer sentezlendi ve böylece elde edilen makrofotobaşlatıcının fotoaktivitesi kanıtlanmış oldu.
A voltammetric platform with yttrium oxide and tungstennanoparticles for the sensitive detection of methyldopa
A novel electrochemical platform based with carbon nanotubes, yttrium oxide and tungsten has been developed for the voltammetric detection of methyldopa. The electrochemically activearea and charge transfer resistance (Rct) of the proposed electrochemical platform W@Y2O3/CNT/GCE were determined to be 0.227 cm2 and 143 Ω by cyclic voltammetric method(CV) and electrochemical impedance spectroscopic method(EIS), respectively. This indicates that proposed material can be considered as a promising electrocatalyst. The performance of W@Y2O3/CNT/GCE was examined for methyldopa electrode process and compared with other electrodes. W@Y2O3/CNT/GCEimproved the voltametric behavior of methyldopa and exhibited an oxidation peak potential (Epa) of 0.488 V, which less than that of other electrodes. The potential shift and peak improvement ofmethyldopa indicated the higher electrocatalytic activity of electrode modified with W@Y2O3/CNT. W@Y2O3/CNT/GCE exhibited a working range of 2.0×10-8 – 1.0×10-6 M M with a detection limit of3.5×10-9 M (3sb/m) for methyldopa. The Voltammetric measurements showed enormousaccuracy andhigh precision for methyldopa in pharmaceuticals and biological samples.
İzokumarin-pirazol hibrit türevleri içeren bileşiklerin sentezi veinsan karbonik anhidraz izoenzimleri üzerine inhibisyon etkilerininaraştırılması
Bu tezde, yeni bir dizi izokumarin türevi, izokumarin-fenilhidrazon, izokumarin-pirazol ve izokumarin-kalkon (toplam 51 tane bileşik), hibrit bileşiklerin sentezi, karakterizasyonu ve bunlardan 36 tanesinin insan karbonik anhidraz (hCA, EC 4.2.1.1) izoenzimleri, (h)CA I, II, IX ve XII, üzerine inhibisyon etkisi çalışmaları yapılmıştır. Sentezlenen izokumarin türevi bileşikler 3 farklı gruba ayrılmıştır. 1. grup izokumarin türevleri (1a-e, 2a-e, 3a-j) ile 2. grup izokumarin türevleri (4a-4p) ile ve 3. grup izokumarin türevleri ise (5a-5o) ile kodlanmıştır. Bu amaçla, öncelikle 5 tane fenilhidrazon, 5 tane 1-fenil-pirazol ve 10 tane pirazol-sübstitüe pirimidin trion/tiokso-pirimidin dion birimlerini içeren 3-sübstitüe ve 3,4-disübstitüe izokumarin türevi olmak üzere toplam 20 tane bileşik, 1. grup izokumarin türevleri (1a-e, 2a-e, 3a-j), sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Sonrasında, 16 tane izokumarin-kalkon hibrit bileşiği, 2. grup izokumarin türevleri (4a-4p), sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Daha sonra, sentezlenen izokumarin-kalkon, 2. grup izokumarin türevleri (4a-4p), hibrit bileşikleri sübstitüe fenil hidrazin bileşikleri ile uygun koşullarda tepkimeye sokularak 15 tane yeni izokumarin-pirazol hibrit bileşiği, 3. grup izokumarin türevleri (5a-5o), sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Sentezlenen 1. ve 2. gruptaki bileşiklerin insan karbonik anhidraz izoenzimleri, (h)CA I, II, IX ve XII, üzerine inhibisyon etkileri incelenmiştir. Etkili karbonik anhidraz (CA, EC 4.2.1.1) inhibitörleri olarak davranan kumarinler ile izomer olan izokumarinler, bu enzimin inhibitörleri olarak ilk kez bu tezde çalışılmıştır. Sentezlenen tüm bileşiklerin karakterizasyonda FT-IR, 1H-NMR ve 13CNMR teknikleri kullanılmıştır.
Halloysit ve sepiyolit nanokatkılarının polistirene etkilerinin incelenmesi
Polimer/nanokil kompozitlerin üretiminde karşılaşılan başlıca sorun, polimer matrisin özelliklerini geliştirmesi amacıyla katılan nanokatkının matris içinde homojen dağılmaması ve sonucunda gelişmesi istenen özelliklerin daha da gerilemesidir. Bu durum özellikle apolar polimerlerin (poliolefinler, polistiren vb) inorganik katkılarla güçlendirilmesi esnasında görülmektedir. İnorganik katkıların apolar polimer matriste dağılımını arttırmak için inorganik katkı yüzeyi apolar bir molekülle modifiye edilerek matrisle uyumlu hale getirilebilir ve/veya ek katkı olarak uyumlaştırıcı katılabilir. Bu çalışmada inorganik yapıdaki halloysit (HNT) ve sepiyolit (SEP) nanokillerinin, polistiren (PS) matrisle uyumlu hale gelmesi ve polimer içinde karışabilirliğinin artması amacıyla stiren-maleik anhidrit kopolimeri (SMA) ile yüzey modifikasyonu üzerine çalışılmıştır. Nanokillerin yüzey modifikasyonunda ticari olarak piyasada satılan, molekül ağırlıkları ve stiren/maleik anhidrit mol oranları birbirinden farklı dört çeşit SMA kullanılmıştır. Modifiye edilen nanokiller karakterize edildikten sonra ağırlıkça %5, 10 ve 15 oranlarında PS matrise katılmış, çift vidalı ekstrüderde polimer/nanokil kompozitler üretilmiştir. Son olarak elde edilen PS/nanokil kompozitlerin yapısal, termal, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Nanokillerin yüzey modifikasyonunda üç farklı kimyasal reaksiyon yöntemi kullanılmıştır. İlk yöntemde nanokil yüzeyleri (3-aminopropil) trietoksisilan (APTES) ile fonksiyonlandırılmış; yüzeydeki serbest –NH2 grupları üzerinden SMA'ların nanokil yüzeyine bağlanması amaçlanmıştır. İkinci yöntemde nanokiller, doğrudan APTES ve SMA ile birlikte reaksiyona sokularak modifiye edilmiştir. Son yöntemde ise nanokiller doğrudan SMA ile modifiye edilmiştir. Karakterizasyon sonuçları, bir basamak eksik olan üçüncü yöntemin sonuçlarının daha iyi olduğunu göstermiştir. Doğrudan SMA ile modifiye edilen nanokillerin FTIR sonuçları, nanokil yüzeylerinde SMA türlerinin stiren ve maleik anhidrit gruplarının bulunduğunu göstermiş ve bu yöntemle modifikasyona devam edileceği için, hazırlanan modifiye SMA'ların XRD, TGA ve SEM yöntemleriyle karakterizasyonları da yapılmıştır. XRD analizinden, modifikasyon sonucunda nanokillerin kristal yapılarını koruduğu belirlenmiştir. TGA sonuçları, molekül ağırlığı ve stiren/maleik anhidrit mol oranı en düşük olan SMA türünün nanokil yüzeylerine en yüksek verimde bağlandığını; stiren/maleik anhidrit mol oranı en yüksek olan SMA türünün ise en düşük oranda nanokil yüzeylerine bağlandığını göstermiştir. SEM görüntülerinden ise modifikasyonun etkisiyle nanokil yüzeylerinde değişiklik meydana geldiği belirlenmiştir. SMA türleri ile modifiye edilen HNT ve SEP nanokillerini ağırlıkça %5, 10 ve 15 oranında içeren PS nanokompozitler, çift vidalı ekstrüderde hazırlanmış ve üretilen nanokompozitlerin yapısal, termal, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Karşılaştırma amaçlı, PS nanokompozitleri, ağırlıkça %5, 10 ve 15 oranında modifiye edilmemiş HNT ve SEP nanokilleri kullanılarak da hazırlanmış ve aynı karakterizasyonlar yapılmıştır. PS nanokompozitlerinin yapısal analizleri XRD ölçümü ile yapılmıştır. HNT ve SEP bazlı nanokompozitlerin XRD eğrilerinde, katkı miktarı arttıkça nanokillere ait karakteristik difraksiyon piklerinin belirginleştiği görülmüştür. Bunun yanında HNT ve SEP nanokillerinin kristal yapılarını koruduğu anlaşılmıştır. DSC ve TGA analiz yöntemleri ile HNT ve SEP bazlı PS nanokompozitlerin termal karakterizasyonları yapılmıştır. DSC analizinden hem HNT hem de SEP bazlı PS nanokompozitlerin camsı geçiş sıcaklıklarının (Tg), saf PS'ne göre birkaç derece arttığı görülmüştür. HNT bazlı PS nanokompozitlerin TGA analizleri incelendiğinde, katkı miktarına ve türüne bağlı olarak PS nanokompozitlerin termal kararlılığının değiştiği görülmüştür. Saf HNT içeren PS nanokompozitlerin termal kararlılığı, katkı miktarı arttıkça azalmıştır. Ancak modifiye HNT katkılarının PS'nin termal bozunma sıcaklıklarını daha yüksek değerlere ötelediği, dolayısıyla polimerin termal kararlılığını arttırdığı görülmüştür. Modifiye katkılar arasında en dikkat çeken etkiyi, stiren/maleik anhidrit oranı 4/1 olup en düşük Tg'li SMA (SMA-EF40) ile modifiye edilen HNT katkısı (HNT-EF40) göstermiştir. HNT-EF40, PS matrise ağırlıkça %10 oranında katıldığında diğer modifiye katkı türleri ve miktarlarına göre PS'nin termal kararlılığını en çok arttıran modifiye katkı olmuştur. Bu etki HNT-EF40 katkısının diğer modifiye katkılara göre daha yüksek oranda HNT içeriyor olmasından da kaynaklanmıştır. SEP bazlı PS nanokompozitlerin TGA analizleri incelendiğinde, katkı miktarına bağlı olarak PS nanokompozitlerin termal kararlılığının arttığı görülmüştür. Gene özellikle stiren/maleik anhidrit oranı 4/1 olup en düşük Tg'li SMA (SMA-EF40) ile modifiye edilmiş SEP katkısını (SEP-EF40) ağırlıkça %15 oranında içeren PS nanokompozitin termal olarak bozunmaya başladığı Tilk sıcaklığın 20°C ve termal bozunmanın sonlandığı Tson sıcaklığın 25°C kadar arttığı gözlenmiştir. PS nanokompozitlerin mekanik özellikleri çekme testi ve Shore-D sertlik testiyle incelenmiştir. Çekme dayanımlarının ±%5 hata payı ile ölçüldüğü göz önüne alındığında, saf HNT'den ağırlıkça %5 – 15 oranında içeren PS nanokompozitlerin çekme dayanımlarının ölçüm hata sınırları içerisinde azaldığı görülmüştür. Molekül ağırlığı küçük ve stiren/maleik anhidrit oranı 1/1 olan SMA-1000 ve yüksek molekül ağırlıklı stiren/maleik anhidrit oranı 4/1 olan SMA-EF40 kopolimerleri ile modifiye edilmiş HNT katkılarını (sırasıyla HNT-1000 ve HNT-EF40) ağırlıkça %5 oranında içeren PS nanokompozitlerin çekme dayanımları, ölçüm hata sınırları içerinde azalmıştır. Ancak katkı miktarlarının ağırlıkça %15 oranına yükselmesiyle beraber nanokompozitlerin çekme dayanımlarında saf PS'ne göre %20 oranında azalma gözlenmiştir. Molekül ağırlığı yüksek olan SMA'lar ile modifiye edilmiş HNT'leri ağırlıkça %5 ve %10 oranında içeren PS nanokompozitlerin çekme dayanımları saf PS'ne göre ölçüm hata sınırları içinde azalmıştır. Katkı miktarlarının %15'e yükselmesiyle birlikte nanokompozitlerin çekme dayanımlarında %10 oranında azalma meydana gelmiştir. SEP bazlı PS nanokompozitlerin çekme dayanımları incelendiğinde, saf SEP'ten ağırlıkça %5 ve %10 oranında içeren PS nanokompozitin çekme dayanımının değişmediği, ancak SEP miktarının %15'e çıkmasıyla çekme dayanımının azaldığı görülmüştür. SMA-1000 ile modifiye edilen SEP (SEP-1000) katkısından ağırlıkça %5, 10 ve 15 oranında içeren PS nanokompozitlerin çekme dayanımları ise ölçüm hata sınırları içinde kalmıştır. Diğer SMA'lar ile modifiye edilmiş SEP katkıları da ağırlıkça %10'a kadar PS matrise katıldığında nanokompozitlerin çekme dayanımlarını ölçüm hata sınırlarında değişmiş, ancak katkı miktarının %15'e çıkması, çekme dayanımlarında azalmaya görülmüştür. Shore-D sertlik testinde ise HNT bazlı katkıların PS matrisin sertliğinde çok belirgin bir değişikliğe neden olmadığı, %1-5 arasında değişen oranda sertliği arttırdığı görülmüştür. SEP bazlı PS nanokompozitlerin sertliklerinde ise %5 ve %10 nanokatkı kullanıldığında %14'e varan azalma meydana gelmiştir. Bu durum, özellikle saf SEP ve SEP-1000 katkılarını içeren PS nanokompozitlerin sertliklerinde gözlenmiştir. Ancak bu katkıların miktarının %15'e çıkmasıyla PS nanokompozitlerin sertliği kendi sertlik seviyesine geri dönmüştür. Yüksek molekül ağırlıklı ve stiren/maleik anhidrit oranı yüksek olan SMA'ları içeren nanokatkıların ise miktara bağlı olmaksızın PS nanokompozitlerin Shore-D sertliğini %4 oranında arttırdığı belirlenmiştir. Hazırlanan nanokompozitlerin morfolojik incelemesi SEM analizi ile yapılmıştır. HNT bazlı PS nanokompozitlerin morfolojik özelliklerine bakıldığında, saf HNT'nin PS matriste modifiye HNT örneklerine göre daha büyük topaklar/agregalar halinde dağıldığı ve HNT miktarı arttıkça agrega boyutlarının biraz daha küçüldüğü görülmüştür. Burada apolar PS matrisle polar HNT partikülleri arasındaki itme kuvveti nedeniyle birbirine yakın olan HNT partikülleri birbirleriyle etkileşerek agrega oluşturmuştur. HNT miktarı arttıkça partiküller arasındaki mesafe kısaldığı için daha küçük boyutta topaklar meydana gelmiştir. Ancak modifiye katkılarla hazırlanan nanokompozitlerde bu durum gözlenmemiştir. SMA-1000 ile modifiye edilen HNT (HNT-1000) katkısının PS matriste belirgin bir şekilde diğer katkılara göre çok daha iyi dağılım gösterdiği, agregasyonun nispeten çok daha küçük boyutlarda olduğu görülmüştür ve HNT-1000 miktarının artması, agrega boyutlarında herhangi bir değişikliğe neden olmamıştır. HNT-1000 yüzeyinin diğer modifiye HNT katkılarına göre daha yüksek oranda stiren molekülleriyle kaplı olması sayesinde, katkı PS matriste homojen bir şekilde dağılım göstermiş ve agregasyon oluşumu minimum seviyede olmuştur. SEP bazlı PS nanokompozitlerin morfolojik özelliklere bakıldığında, saf ve modifiye SEP nanokatkılarının PS matriste beklendiği gibi tabakalar halinde dağıldığı görülmüştür. Saf SEP'in apolar PS matriste agrega oluşturduğu gözlenirken; modifiye SEP örnekleri agrega oluşturmadan daha homojen bir şekilde PS matriste dağılmıştır. Özellikle yüksek molekül ağırlıklı SMA ile modifiye edilmiş SEP içeren PS nanokompozitlerde SEP tabakalarının birbirine geçtiği, özellikle ağırlıkça %5 katkı içeren örnekte tabaka ayırımının daha az olduğu görülmüştür. Burada bu nanokatkının içerdiği SMA'nın molekül ağırlığının yüksek olması nedeni ile SEP yüzeyinde oluşturduğu apolar stiren katman sayesinde, ağırlıkça %5 oranında katıldığında bile PS matriste etkin bir dağılım sağladığı söylenebilir. Sonuç olarak; SMA-EF40 ile modifiye edilen HNT ve SEP nanokatkıları, (HNT-EF40 ve SEP-EF40) PS matrisinin özelliklerini en çok geliştiren katkılar olarak dikkat çekmiştir. SMA-EF40 kopolimeri sahip olduğu yüksek stiren/maleik anhidrit mol oranı (4/1), en düşük Tg değeri, nispeten kısa zincir uzunluğu gibi özellikleri nedeniyle nanokil yüzeylerine daha düşük oranlarda bağlanmış ve dolayısıyla SMA-EF40 ile modifiye edilen HNT-EF40 ve SEP-EF40 katkılarının organik bileşen içeriği, diğer modifiye nanokillere göre daha düşük olmuştur. Bu durum nanokillerin yüzey modifikasyonu için dezavantaj gibi gözükse de PS matrisin özelliklerinin iyileştirilmesinde avantaj sağlamıştır.
Polietilenglikol sübstitüe yeni makromoleküllerin sentezi, fiziksel ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
Makromoleküler sistemler içerisinde uygulama alanları oldukça geniş olan ftalosiyanin (Pc) molekülleri, 18 π-elektronlu düzlemsel aromatik yapılı bileşiklerdir. Makromolekül yapılı ligantların metal atomları ile oluşturduğu koordinasyon bileşikleri ile çok farklı fonksiyonları gerçekleştirebilen yapılar elde etmenin mümkün olabildiği yapılan araştırmalarla kanıtlandıkça amaca yönelik çok sayıda molekül sentezi yapılmıştır. Özellikle biyoinorganik kimya alanında yapılan önemli çalışmalarla birlikte, farklı metal iyonları ile koordine olmuş sentetik makromoleküller olan ftalosiyaninlerin (Pcs), biyolojik açıdan önemli türler için model oluşturabilecekleri görülmüştür. Makrohalkalı ligantlar sahip oldukları iki benzersiz özellik nedeniyle bu derece yaygın ve yoğun ilgi görmüştürler ve görmeye devam etmektedirler. Bu özelliklerden ilki, halka boyutu etkisi olarak tanımlanan, metal iyonu yarıçapına göre birbirine yakın olan metal iyonları arasında ayrım yapabilme kapasitesine sahip olmaları, ikincisi ise makrosiklik etki olarak tanımlanan, açık zincirli analoglarına göre kıyaslandığında gösterdikleri yüksek kompleks kararlılık sabitleridir. Ftalosiyaninlerin son yıllarda geliştirilen araştırmalarla birlikte, yakıt pillerinde, katalitik uygulamalarda, elektrofotografide, yarı iletken ve sıvı kristal malzemelerin üretiminde bu derece yaygın araştırma konusu olması, yapılarındaki zengin π-konjugasyon sisteminden dolayı, elektromanyetik spektrumun UV-Vis bölgesinde absorpsiyon yapabilme kapasitelerinden kaynaklanmaktadır. Absorpsiyon spektrumlarında bu bileşiklere özgü karakteristik Q ve B bantları gözlenir. Bir ftalosiyanin molekülü, ultraviyole veya görünür bölge ışığını absorpladığında, düşük enerjili dolu orbitaldeki bir elektron yüksek enerjili boş orbitale uyarılmış olur. Uyarılmış hale geçen elektronun izleyeceği ışımalı ve ışımasız geçişlere karşılık gelen çeşitli dönüşümler mevcuttur. Ftalosiyaninlerin fotofiziksel özelliklerinin araştırılmasında floresans ve fosforesans olarak adlandırılan ışımaya sebep olan bu dönüşümlerin kuantum verimi verileri hesaplanarak kullanılır. Ftalosiyaninlerin fotokimyasal özelliklerinin belirlenmesinde ise singlet oksijen kuantum verimi ve fotobozunma çalışmaları kullanılır. Ftalosiyanin molekülünün uyarılmış haldeki enerjisini, kimyasal sönümleyici olan bir başka maddeye aktarmasıyla kimyasal sönümleyici bileşiğin singlet oksijen tarafından yükseltgenmesi sonucu UV-Vis spektrumunda değişiklik gözlenir. Singlet oksijen kuantum verimi ise bu değişiklikten yararlanılarak hesaplanır. Özellikle fotodinamik terapi (PDT) gibi medikal uygulamalarda, ftalosiyaninlerin singlet oksijen oluşturabilme kapasiteleri oldukça önemlidir. Varolan tümörlü dokuda tahribata sebep olan singlet oksijen molekülüdür. Ftalosiyaninlerin fotobozunma çalışmaları için, ışık etkisiyle, karakteristik bantların şiddetinde meydana gelen değişiklikler UV-Vis spektrumu alınarak takip edilir. Medikal uygulamalar için ftalosiyaninlerin biyolojik özelliklerinin belirlenmesi de birçok açıdan önemlidir. Bu amaçla ftalosiyaninlerin DNA (deoksiribonükleik asit) ve BSA (bovin serum albumin) gibi biyolojik materyaller ile olan etkileşimi çeşitli araştırmalarla incelenmiştir. Bu gibi biyolojik moleküllerle kolay etkileşim gösteren kimyasal gruplarla sübstitüe edilmiş ftalosiyanin molekülleri ile yapılan araştırmalarda alınan sonuçlar oldukça başarılıdır. Poli(etilen glikol) (PEG) türevleri bu anlamda en iyi sonuç veren sübsititüentlerden olmuştur. Hem fiziksel hem de biyolojik uygulamalarda kullanılabilir ftalosiyanin bileşiklerinin organik çözücülerin yanında suda da çözünebilir olması gerekmektedir. Literatürde farklı uzunlukta poli(etilen glikol) türevleri ile eksenel veya periferal konumlardan sübstitüe edilmiş Pc örnekleri mevcuttur. Ancak zincir uzunluğu 1000'den düşük olan poli(etilen glikol) grupları yerine genellikle poli(etilen glikol) metil eter'in kullanıldığı Pc bileşiklerinin sentezlendiği görülmüştür. Literatürdeki çalışmaların çoğunda elde edilen PEG sübstitüe Pc bileşiklerinin hem fiziksel hem de biyolojik özelliklerinin birlikte araştırıldığı çalışmaların sayısı daha azdır. Dolayısıyla bu tez çalışmasının ilk kısmında hem iki ucunda OH grubu olan hem de zincir uzunluğu ortalama 1000 olan poli(etilen glikol) seçilmiştir. Bu maddeyi benzerlerinden ayıran en önemli özellik her iki ucunda serbest OH gruplarının bulunmasıdır. Çünkü serbest OH fonksiyonel grupları birbirleriyle reaksiyona girerek dimer, trimer veya daha büyük oligomer yapılar oluşturabileceği için sentezin polimerleşme olmadan durdurulabilmesi ancak optimum şartların sağlanmasıyla mümkün olmuştur. Bu şartlar çok fazla sayıda deneme yapılarak bulunmuştur. Bu tez kapsamında, öncelikle hidroksil fonksiyonel grupları ile sonlanmış, ortalama molekül kütlesi 1000 olan poli(etilen glikol) blokları (PEG1000) ile silisyum(IV) ftalosiyanin diklorür bileşiği arasında gerçekleşen kondenzasyon reaksiyonu ile eksenel konumlardan sübstitüe olmuş silisyum ftalosiyanin bileşiğinin (SiPc(PEG1000)2) (2) sentezi gerçekleştirilmiştir. Suda yüksek çözünürlük gösteren yeni ftalosiyanin molekülü 1H-NMR, FT-IR ve UV-Vis spektrofotometri yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Molekülün yapısal tayininde elementel analiz verileri de belirleyici olmuştur. Buna göre, (O-CH2-CH2) ünitelerinin toplam sayısı 44 olarak hesaplanmış, 1H-NMR spektrumundan elde edilen integral alanlar ile SiPc ve PEG1000 arasındaki oran 1:2 olarak belirlenmiştir. 2 no'lu bileşiğin floresans kuantum verimi, floresans ömrü, singlet oksijen kuantum verimi ve fotobozunma kuantum verimi gibi fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri hem DMSO hem de su içerisinde incelenmiştir. Literatürde sentezlenen analoglarına göre, daha uzun zincir ve iki ucunda OH fonksiyonel grubu içeren yeni Pc bileşiği, içerdiği bu uzun zincirlerden dolayı agregasyunu minimum seviyede tutmuş, bu da singlet oksijen veriminin artışına olanak sağlamıştır. Bunun dışında 2 no'lu bileşiğin, HeLa ve HuH tümör hücrelerine karşı gösterdiği fotositotoksisite araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, HeLa tümör hücrelerinin, HuH hücrelerine göre, 2 no'lu bileşikle PDT tedavisine daha iyi yanıt verdiği görülmüştür. Tüm fiziksel ve biyolojik ölçüm sonuçları göz önüne alındığında, SiPc(PEG1000)2 bileşiğinin (2), PDT için iyi bir potansiyel fotoalgılayıcı madde olabileceği görülmüştür. Tezin ikinci kısmında olarak ise, ortalama molekül kütlesi 2000 olan poli(etilen glikol) metil eter (PEGME2000) blokları ile periferal konumlardan tetra-sübstitüe edilmiş çinko (Zn), indiyum (In(III)) asetat ve lutesyum (Lu(III)) asetat içeren yeni Pc moleküllerinin sentezleri hedeflenmiştir. Bu amaçla öncelikle, bu metal iyonlarını içeren tetraiyodo ftalosiyaninlerin sentezi siklotetramerizasyon ile iyodoftalonitril molekülünden yola çıkılarak gerçekleştirilmiştir. Tetraiyodo-çinko(II) ftalosiyanin (3), Tetraiyodo-indiyum(III) asetat ftalosiyanin (4) ve tetraiyodo-lutesyum(III) asetat ftalosiyanin (5) bileşikleri elde edildikten sonra, Sonogashira Kenetlenme Reaksiyonu yardımı ile bu Pc bileşiklerinin periferal konumları, propargil fonksiyonel grubu ile sonlanan PEGME2000 bileşiği (6) ile tetra-sübstitüe edilmiştir. Elde edilen yeni Pc molekülleri, ZnPc(PEGME2000)4 (7), InPc(PEGME2000)4 (8) ve LuPc(PEGME2000)4 (9), 1H-NMR, FT-IR, UV-Vis spektrofotometri yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. 7, 8 ve 9 no'lu bu yeni makromoleküller suda ve organik çözücülerin çoğunda yüksek çözünürlük göstermişlerdir. Bileşiklerin fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri DMSO ve su içerisinde araştırılmıştır. Ağır atom etksinden dolayı, In ve Lu içeren Pc'ler emisyon vermediklerinden floresans kuantum verimleri ölçülememiştir. Biyolojik özelliklerin araştırılmasında ise moleküllerin DNA ve BSA gibi biyolojik moleküllerle olan etkileşimleri incelenmiştir. DNA ile yapılan çalışmalarda, moleküllerin suda hazırlanan çözeltileri, CT-DNA ile titre edilerek, Q bantlarında meydana gelen değişiklikler UV-Vis spektrofotometresinde izlenmiştir. Sonrasında bu moleküllerin, DNA yapısının termal denatürasyonuna etksini izlemek için belirli sıcaklıklarda UV absorpsiyonlarında meydana gelen değişiklikler incelenmiştir. Ayrıca termodinamik parametreler kullanılarak yapılan hespalamalarla birlikte, en fazla 8 no'lu bileşiğin DNA ile etkileşime girdiği, 7, 8 ve 9 no'lu bileşiklerin içerdikleri uzun zincirli PEGME2000 bloklarının sulu çözeltideki serbest hareketlerinden dolayı DNA heliksini sarmasıyla kararlı Pc-DNA kompleksleri oluştuğu anlaşılmıştır. Bu bileşikler ve DNA arasında entropi kontrollü spontane bağlanma olduğu görülmüştür. Sonuç olarak yüksek reaksiyon verimleri ile edilen PEGME2000 grupları ile sübstitüe edilmiş üç adet yeni Pc moleküllerinin suda ve DMSO içerisinde agregasyon göstermedikleri, maksimum absorbansa karşı derişim grafiklerinin Lambert-Beer yasasına uygun olması ile ispatlanmıştır. Referans olan maddelerle kıyaslandıklarında singlet oksijen kuantum verimlerinin yüksek olduğu görülmüştür. Çalışma süreleri boyunca ışığa maruz kaldıklarında bozunmadıkları yani kararlı oldukları görülmüştür. BSA ve DNA ile etkileşime girdikleri elde edilen UV-vis, floresans spektrumları, termal deaturasyon grafikleri ve termodinamik parametreler (entalpi, entropi ve Gibbs serbest enerjisi) kullanılarak ispatlanmıştır. Yeni Pc bileşikleri DNA ile PEG gruplarından dolayı non-spesifik ve spontane olarak hidrofobik etkileşime girmişlerdir. Tüm termodinamik parametreler, Pc-DNA bağlanma sabitleri ile DNA termal denaturasyon degerleri göze alındığında lutesyum ve indiyuma bağlı asetat grubunun DNA ile hidrofobik etkileşimi arttırdığı ve dolayısıyla çinko türeve oranla daha yüksek bağlanma özelliği göstermesine sebep olduğu tespit edilmiştir. Yeni bileşiklerin bu özelliklerinin medikal uygulamalar için umut verici olduğu görülmüştür.
N ve O donor grupları içeren ftalosiyaninlerin bor türevleri ile etkileşimleri
Porfirazin ve türevlerine nazaran özellikle ftalosiyaninlerin pratikte kullanım alanı geniştir. Ftalosiyaninler kaliteli boya ve pigment olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda ftalosiyaninler lazer teknolojisinde boyar madde, elektrokromik ve elektrofotografik malzeme, katalizör olarak uygulamaları yanında virüs ve tümörlere karşı fotodinamik tedavi amacıyla da yoğun bir şekilde incelenmektedir. Ftalosiyanin kelimesi, "nafta (kaya yağı)" ve "siyanin (koyu mavi)" sözcüklerinin Yunanca karşılıklarından türetilmiş olup "ftalosiyanin" (Pc) ismi ilk kez 1933 yılında Imperial Bilim ve Teknoloji Kolejinde çalışan Profesör Reginald P. Linstead tarafından metalsiz ve metalli ftalosiyaninler ile bunların türevlerinden oluşan organik bileşikler sınıfını tanımlamak için kullanılmıştır. Ftalosiyaninler 20. yüzyılda keşfedilen ilk yeni kromofor türevleri olmalarıyla beraber ilk kez 1907 yılında Braun ve Tcherniac tarafından, South Metropolitan Gas Company'de çalışırken asetik anhidrit ve ftalimid'den o-siyanobenzamid sentezi sırasında koyu renkli çözünmeyen bir yan ürün olarak elde edilmiştir. Bu sübstitüe olmamış demir ftalosiyaninin yapısı çeyrek yüzyıl sonra Linstead ve Robertson tarafından X-ışınları difraksiyon yöntemi ile aydınlatılmıştır. Tetrapirol türev makrosiklik bileşikler üzerinde şimdiye kadar birçok çalışma yapılmış ve bu çalışmalar sonucu tetrapirollerin birçok özelliği ortaya çıkartılmıştır. Porfirin ve ftalosiyaninlerin özelliklerinden biri olan, tümör yapılarında birikebilme kapasitesi, üzerinde önemle durulması gereken noktalardan biridir. Diğer yandan tümör tedavisi için yapılan araştırmalar sonucunda BNCT olarak tanımlanan Bor Nötron Yakalama Terapisi geliştirilmiştir. 10Bor izotoplarının termal nötronları yakalama reaksiyonu sonucu açığa çıkan enerjinin, üzerinde bulunduğu hücreyi yok etmesi esasına dayanan BNCT yöntemi bilim dünyasında şimdiye kadar ki en önemli ve ilgi çekici fikirlerden biri olarak kabul görmüştür. Bu yöntem için ftalosiyanin ve porfirin gibi tetrapirol türevlerinin kullanılması, bu yapılara birden fazla substitue grubun bağlanabilir olmasından kaynaklanmaktadır. Böylelikle hedef hücreye yüksek derişimde bor yüklemesi yapılabilmektedir. Dünya bor rezervlerinin % 70'den fazlasına sahip bir ülke olarak ülkemizde bor her yönü ile çok daha yoğun bir şekilde araştırılmalıdır. Ayrıca bor sanayinin birçok alanında kullanıldığından dolayı bu konu üzerinde önemle durulması gerekmektedir. Tezimizde bu önemli iki önemli konuyu bir araya getirecek yeni bileşikler tasarlanmış, bu bileşiklerin sentez ve karakterizasyonu hedeflenmiştir. Ftalosiyaninler ile ilgili çok sayıda çalışma olmasına rağmen karboran ftalosiyaninler ve subftalosiyaninler haricinde bor içeren ftalosiyanin ve türevlerine fazla ilgi gösterilmemiştir. Tez çalışmamızın kapsamında sübstitüentlerde azot ve oksijen grubu içeren 2 çeşit ftalosiyanin sentezi gerçekleştirilmiştir. Bunlardan biri tirozin aminoasit sübstitüenti içeren ftalosiyanin olup bir diğeri ise dihidroksietilamino sübstitüenti içeren ftalosiyanin olmuştur. Bu sübstitüentlerin 4-nitroftalonitril ile reaksiyonu sonucunda elde edilen ftalosiyanin ve ftalonitril türevlerinin bor kompleksleri ile etkileşimleri incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında; öncelikle tirozin-boc aminoasit (1) bileşiği, tirozin aminoasidinin tert-boc bileşiği ile korunması reaksiyonu sonucu elde edilmiştir. İkinci adımda tirozin-boc ftalonitril (2) bileşiği, 1 nolu bileşik ve 4-nitroftalonitrilin DMF içerisindeki reaksiyonuyla elde edilmiştir. Üçüncü adımda tirozin ftalonitril (3) bileşiği 2 bileşiğinin TFA ile 5 saat karıştırılması sonucu kırma işlemi ile elde edilmiştir. 3 nolu bileşiğin difenil borinik asit ile esterleşme reaksiyonu sonucu 4 nolu bileşik elde edilmiştir. 1 bileşiğinin IR spektrumunda en belirgin farklılık, tersiyer bütil gruplarından gelen baskın alifatik -CH gruplarının 2981-2846 cm-1'da görülmesidir. Ayrıca -NH grubunun 3321 cm-1 ve koruma grubundan gelen amite ait olan C=O piki de 1673 cm-1'de gözlenmiştir. 2 bileşiğine ait IR spektrumundaki C≡N gerilme titreşimleri 2235 cm-1'de çıkmış ve bu pikin varlığı istenilen yapının olduğunu göstermiştir. 2 bileşiğinin 1H-NMR spektrumunda koruma gruplarının protonlarına ait olan alifatik -CH gruplarının piki 1,38 ppm'de gözlenmiştir. 13C-NMR spektrumunda ise 115,64 ppm'de gözlenen pik nitril grubunun karbon atomuna ait olduğu anlaşılmıştır. 3 bileşiğinin IR spektrumundaki gözle görülen değişiklik 2846 cm-1'de çıkan pikin kaybolması ve koruma grubundan gelen C=O 'in 1673 cm-1'teki pikin yok olmasıdır. 1H NMR'daki 1,38 ppm'deki ve 13C-NMR'daki 29 ppm'deki alifatik -CH gruplarına ait pikler ortadan kaybolmuştur. 4 numaralı bileşiğin FT-IR spektrumunda 3 bileşiğinde varolan -COOH grubunun yok olmuş ve B-O ve B-N frekanslarının sırasıyla 1419 cm-1 ve 1277 cm-1'de gözlenmiştir. 4 nolu bileşiğin 1H NMR spektrumunda difenil borinik asitten gelen protonlar 8,11-7,25 ppm aralığında gözlemlenmiştir. 13C-NMR spektrumunda ise difenil borinik asiteki karbonların sinyali 136,88-130,62-127,26 ppm'lerde çıkmıştır. 11B NMR spektrumunun 8,02 ppm'de ortaya çıkması tetrakoordine olan 4 bileşiğinin oluştuğunu kanıtlamıştır. Çalışmanın ikinci kısmında tirozin boc ftalosiyanin (5); tirozin-boc ftalonitril (2) bileşiğinin N,N(dimetilamino)etanol içerisinde çinko (II) asetat ve DBU ile 24 saat boyunca 140oC sıcaklıkta kaynatılmasıyla elde edilmiştir. Dördüncü adımda tirozin ftalosiyanin (6) elde edilmesi 5 bileşiğinin TFA ile 5 saat karıştırılması sonucu boc bileşiğinin kırılması ile elde edilmiştir. Son adımda ise 6 bileşiğinin DMSO çözücüsü içerisinde difenilborinik asit ile kaynatılması sonucu tirozin ftalosiyanin borinik asit (7) bileşiği elde edilmiştir. 5 bileşiğine ait IR spektrumunda nitril grubuna ait olan 2235 cm-1 pik kaybolmuştur. 5 bileşiğinin DMSO içerisinde alınan absorpsiyon spektrumunda Q ve B bantları sırasıyla 680 nm ve 350 nm'de gözlenmiştir. 5 nolu bileşiğin 1H-NMR spektrumunda 2 nolu öncü bileşiğin spektrumuna benzerdir. 6 bileşiğinin IR spektrumunda tert-bütil grubuna ait olan alifatik -CH gruplarının 2846 cm-1'daki ve BOC'deki C=O grubuna ait 1673'teki pik yok olmuştur. 1H-NMR spektrumunda ise öncü olan 5 bileşiğindeki koruma gruplarına ait alifatik -CH'ın 1,40 ppm'de çıkan pik kaybolmuştur. 5 nolu bileşiğin 6 nolu bileşikten temel farkı IR spektrumlarında gözlenen 7 nolu bileşiğin COOH grubuna ait broad pikine rastlanmamasıdır. 7 bileşiğinin UV-Vis spektrumunda Q bandı 677 nm'de, B bandı 348 nm'de ortaya çıkmıştır. 11B-NMR spektrumuna ait pik 21,675 ppm'de olup 7 bileşiğinde bor atomunun trikoordine veya çözücü olarak kullanılan pridin-d5'e bağlandığı tetrakoordine yapıda yapıda olabileceğini göstermiştir. Çalışmanın üçüncü kısmında 4-[bis[2-(asetiloksi)etil]amino]-benzaldehit bileşiğinin (NH4)2CO3 ve NaBH4 ile indirgenmesinden 8 numaralı bileşik elde edilmiştir. Bir sonraki adımda kuru DMF içerisinde potasyum karbonat varlığında oda sıcaklığında 72 saat süre sonunda 9 numaralı bileşik elde edilmiştir. En son adımda ise 9 bileşiği N,N-dimetilaminoetanolde susuz çinko II asetat ve 2-3 damla 1,8-diazobisiklo[5,4,0]undek-7-en (DBU)'un eklenmesiyle 120oC'de 4 saat sonunda 10 nolu bileşik elde edilmiştir. 8 nolu bileşiğin indirgenmesiyle IR spektrumunda -OH grubunun gerilme bandı 3455 cm-1'de çıkmıştır. 8 numaralı bileşiğin 1H NMR spektrumunda alkol grubunda bulunan -CH2 ' ye ait pik 4,61 ppm'de gözlenmiştir. 2,06 ppm'deki pik ise uçlarda bulunan -CH3 gruplarına ait pikler olarak tespit edilmiştir. 8 numaralı bileşiğin 13C NMR spektrumunda alkolün -CH2OH grubundaki karbon atomuna ait karakteristik pik 65,15 ppm'de gözlemlenmiştir. 9 nolu bileşiğin FT-IR spektrumunda karakteristik olan -CN grubuna ait pik 2232 cm-1'de çıkmıştır. 8 numaralı bileşikte -OH grubuna asit olan 3455 cm-1'deki gerilme bandı 9 nolu bileşikte gözlenmemiştir. 9 numaralı bileşiğin 1H NMR ve 13C NMR spektrumlarındaki aromatik halkaya ait protonlar 7,77-7,71-7,48 ppm şeklinde ve 13C NMR'ında 161,90-135,14-125,51-123-85-119,95-115,30-111,28 ppm'de çıkmıştır. 10 nolu bileşiğinin 1H NMR spektrumundaki aromatik protonlar; 7,70-7,08-6,94-6,63-6,56 ppm'de görülmüştür. -OCH2 grubundaki protonlar 4,1 ppm'de ortaya çıkarken sübstitüentteki -OH'a bağlı -CH2 protonları 3,73 ppm'de gözlenmiştir. Sübstitüentteki azot atomuna bağlı -CH2 grubuna ait protonlar ise 4,28 ppm'de gözlenmiştir. 10 nolu ftalosiyanin DMF'teki absorpsiyonunda beklenen Q ve B bantları 685 nm ve 354 nm'de ortaya çıkmıştır.
Synthesis and photovoltaic applications of schiff-base benzothiadiazole-based d-a-d organic molecule
Organic optoelectronic materials have important and effective roles, and applications in today's increasingly technological World. Researches in optoelectronics focus on the development of devices based on next-generation semiconducting material systems that will meet the eco-friendly energy requirements in developing technologies. Organic molecules characterised by low cost, flexibility, easy functionalisation and processability, and applicability on different surfaces have displayed successful applications in a wide range of optoelectronic devices such as organic solar cells (OSCs) organic light emitting diodes (OLEDs), organic field effect transistors (OFETs), lasers, and other photovoltaics (PVs). Organic semiconducting molecules have been of increasing interest in recent years compared to related conjugated polymers due to well-characterised molecular structures, low cost, simplicity in synthetic strategies and purification methods, better processability and reproducibility. A little modification in the structure of organic molecules significantly alters and affects the electrochemical and optical properties of the molecules. In addition, these molecules provide excellent device performance using a vapour deposition technique owing to their high solubility. Conjugated organic molecules possessing donor (D) and acceptor (A) units are one of the most effective methods for designing materials in various optoelectronic applications. Benzothiadiazole (BT) is a strong acceptor due to its high electron affinity and commonly used for the design of molecular systems with low HOMO−LUMO gap. Thieno[3,2-b]thiophene (TT) derivatives are extensively used as donor compounds in material chemistry. Thiophene ring has advantages in D−A containing molecules due to its electron-rich, easy modifications, high chemical and thermal stability. Attachment of electron-rich groups, such as triphenylamine (TPA) and dimethoxytriphenylamine (OMeTPA) on both ends of the molecules further altered their optical and electrochemical properties. Schiff bases have long been synthesised and applied in a wide variety of biological and chemical applications. In recent years, straightforwardness in their syntheses and ability to modify them have been increasing; particularly in optoelectronic applications. For next-generation material synthesis, Schiff base will be used as a conjugated bridge between acceptor and TT substituted by donor groups. In this study, we exploited the donating character of TT and the withdrawing character of BT to create DA and DAD molecular systems. Although results obtained in this research are inconclusive, the potential obtainable diversity in this work is wide; and there remains great room for improvement upon what has been obtained.
Simple and green strategy for the synthesis of miktoarm star copolymers by multi-mode polymerizations
Many reactions are carried out with the help of solar energy by itself in ecosystem. Therefore, chemists are inspired from this energy and apply these photochemical strategies on different chemical synthesis. Photoinitiated polymerization is an important research area for polymer chemistry due to the necessity of low energy and temperature. To obtain polymers at lower temperatures than the traditional polymerization with rapid rates leads to the suppression of side reactions, so that polymerization reaction can be controlled easily. Photopolymerization is most importantly applied to heat sensitive monomers and biochemical systems. Ring opening polymerization (ROP) is a technique used for the polymerization of cyclic compounds such as unsaturated cyclic ethers, cyclic esters (lactones), cyclic amides (lactams) and cyclic amines (imines). Poly(butylene oxide), poly(ethylene oxide), poly(ethylene imine) and poly(caprolactam) are some examples of polymers frequently used in industry synthesized by ROP. ROP possesses some similarities with addition polymerization including addition of monomers to the polymer chains by one by and reaction takes places only between active chains and monomers. In spite of the fact that the similarities, there are also some differences between ROP and addition polymerization. For instance, there must be double-bounded compounds in addition polymerization yet in ROP there is no obligation for this kind of monomers. Besides, in addition polymerization, high molecular weighted polymers are obtained at the beginning of polymerization process while in some of the ROPs they are obtained at the last stages of polymerization. Free radical polymerization is an important field of polymer chemistry whose mechanism was discovered by Flory in 1937. He suggested that the free radical polymerization contains three steps namely initiation, propagation and termination. A great number of physical or chemical factors can initiate the polymerization. At propagation step, chain grows via radicals. Finally, the polymerization terminates either disproportination or coupling. In this thesis, a simple and green strategy for the synthesis of miktoarm star copolymers by the combination of ROP and free radical polymerization is described. Using a multifunctional initiator, bearing primary hydroxyl and tertiary amine functionalities, vinyl and lactone monomers were sequentially polymerized under mild conditions. In the first step, phosphazene base (P2-t-Bu) catalyzed ROP of ε-caprolactone is employed. Secondly, thus obtained poly(ε-caprolactone) with amine end groups was used as co-initiator for the polymerization of methyl methacrylate by utilizing conventional Type II photoinitiators such as camphoroquione, benzophenone and thioxanthone. The structures, molecular weight characteristics and thermal properties of the polymers are analyzed by NMR, gel permeation chromatography (GPC) and differential scanning calorimetry (DSC) measurements, respectively.
Temel bileşeni n-izopropilakrilamit olan, özellikleri değiştirilmiş kompozit hidrojellerin şişme, ilaç salım ve mekanik davranışlarının incelenmesi
N-izopropilakrilamit (NIPAAm) sıcaklığa duyarlı doğrusal ve/veya çapraz bağlı polimer sentezinde yaygın olarak kullanılan monomerlerden biridir. Bu çalışmada, geleneksel poli(N-izopropilakrilamit) (PNIPAAm) hidrojellerinin (gNH) başta mekanik özelliklerinin değiştirilmesi/iyileştirilmesi olmak üzere, şişme, ilaç salım ve biyouyumluluk gibi özelliklerinin de geliştirilmesi amacıyla çeşitli modifikasyonlar gerçekleştirilmiştir. Bu modifikasyonlar; (i) polimerizasyon çözücüsü olarak gNH'lerinin sentezinde sıklıkla kullanılan destile deiyonize su (DDS) yerine 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltilerinin kullanılması (modifiye geleneksel PNIPAAm hidrojelleri:mgNH), (ii) çapraz bağlayıcı olarak N,N'-metilenbisakrilamit (BIS) yerine laponit (LP), Na-montmorillonit (MMT) ve oktadesilamin-montmorillonit (ODA-MMT) gibi inorganik çok tabakalı smektitlerin kullanılması (modifiye kompozit PNIPAAm hidrojelleri:mkNH), (iii) sentez çözücüsü ve tabakalı silikatların dispersiyon ortamı olarak kullanılan 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltilerinin aynı zamanda polimerizasyon hızlandırıcısı olarak da görev yapması ve böylece geleneksel PNIPAAm hidrojellerin sentezinde sıklıkla kullanılmış olan polimerizasyon hızlandırıcısının (N,N,N',N'-tetrametiletilenediamin – TEMED) reaksiyon ortamından çıkarılması, (iv) katyonik ve zwitteriyonik komonomerler kullanılarak modifiye geleneksel ve modifiye kompozit kopolimer PNIPAAm hidrojellerinin sentezlenmesi (modifiye geleneksel kopolimer PNIPAAm hidrojelleri:mgkNH ve modifiye kompozit kopolimer PNIPAAm hidrojelleri:mkkNH) ve (v) mekanik özellikler bakımından yeterli değişmenin/iyileşmenin sağlanamadığı mkkNH'lerinin tam-içiçe geçmiş ağyapılarının (IPN) sentezlenmesidir (modifiye tam-IPN kopolimer PNIPAAm hidrojelleri:m(IPN)kNH). Özetle bu tez çalışmasındaki hidrojel sentezleri polimerizasyon hızlandırıcısı ve organik çapraz bağlayıcı molekülün olmadığı, sentez ortamında olabilecek en az sayıdaki organik bileşenin bulunduğu ve en yüksek biyouyumluluğu sağlayacak koşulların yaratıldığı bir ortamda gerçekleştirilmiştir. Bu modifikasyonlar sonucunda elde edilmiş olan mgNH, mkNH, mgkNH, mkkNH ve m(IPN)kNH'lerinin (a) 30o-45oC aralığındaki tek eksenli sıkıştırma testlerinden elde edilen sıkıştırma modülü değerleri, (b) hidrojel disklerin 30o-45oC aralığındaki çap ve yükseklik ölçümlerinden yararlanılarak hesaplanan V/Vo değerleri, (c) XRD, FTIR, SEM-EDS ve kondüktometrik titrasyonlar ile belirlenen yapısal ve yüzeysel özellikleri, (d) kan uyumlulukları, (e) E.coli'ye karşı antibakteriyel aktiviteleri, (f) tuzlu fosfat tampon (PBS) (pH 7.4) içerisindeki dinamik şişme davranışları, (g) 30oC ve pH 2.0-12.0 aralığındaki faz geçiş davranışları ve (h) Gentamisin (GS) salım özellikleri incelenmiştir. Bu tezde, modifiye PNIPAAm hidrojellerinin malzeme özellikleri üzerine polimerizasyon süresinin etkileri de incelenmiştir. Özellikle kompozit hidrojellerin sıkıştırma modül değerlerinin sentez süresine bağlı olarak artış göstermesi polimerizasyon reaksiyonlarının iki hafta boyunca polimerizasyon koşullarına da bağlı olarak devam ettiğini göstermiştir. Ayrıca, bu tez çalışmasında literatür çalışmalarından farklı şekilde, polimerizasyon ortamı olarak kullanılan 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltilerinin ve uzun polimerizasyon sürelerinin NIPAAm esaslı hidrojeller üzerine hidroliz edici bir etkisi olup olmadığını görmek amacıyla, seçilen örnekler ile kondüktometrik titrasyonlar yapılmıştır. Kontrol hidrojeli olarak seçilen, DDS içerisinde TEMED varlığında ve 24 saatlik polimerizasyon süresi ile sentezlenmiş gNH'inde gözlenen –COOH grubu varlığı % 0.66 mol olarak tespit edilmiştir. 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltilerinde polimerizasyon süresinin 2 haftaya kadar uzatıldığı mgNH'lerinde de hesaplanan -COOH grubu miktarları % 0.69-0.88 mol civarındadır. Elde edilen kıyaslamalı bulgular, 0.1N ve 0.2N NaOH çözelitleri içerisinde ve maksimum iki haftalık reaksiyon süreleriyle sentezlenen mgNH'lerinde hidroliz yüzdesinin geleneksel PNIPAAm hidrojellerinden farklı olmadığını göstermiştir. mkNH'leriyle yapılan kondüktometrik titrasyon sonuçları da benzer bulgular vermiştir. Ayrıca, mgNH ve mkNH'leri ile birlikte bu hidrojellerde çapraz bağlayıcı olarak kullanılan 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltileri ile muamele edilmiş kil örneklerinin XRD ve FTIR analizleri yapılarak, alkali polimerizasyon ortamının çapraz bağlayıcı olarak kullanılan kil yapılara ve kompozit hidrojellerin yapısal özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. NIPAAm esaslı ağyapılardaki amit, hidroksil, izopropil ve silanol (kompozit hidrojellerde) gibi temel fonksiyonel grupların varlığını koruduğu kanıtlanmıştır. Biyouyumlu malzemelerin sentezinde de kullanılan hidrojellerin en dikkat çekici iki temel özelliği, mekanik özelikler ve hidrofiliklik bakımından canlı dokularla yarışan özelliklere sahip olmalarıdır. Bu tez çalışmasında, hidrojel sentezleri için, DDS yanında, literatür çalışmalarından farklı olarak 0.1N ve 0.2N NaOH çözeltileri de polimerizasyon ortamı olarak kullanılmıştır. Bu çalışmadaki sentez koşullarından 0.1N NaOH'in hidrojellerin şişme kapasitelerini koruduğu ve 30o-45oC aralığındaki sıkıştırma modül değerlerinde de önemli iyileşme sağladığı bulgusuna ulaşılmıştır. mkNH'leri ve mkkNH'lerinde çapraz bağlayıcı olarak kullanılan inorganik çok fonksiyonlu kil yapıların (NIPAAm'a göre ağırlıkça %10 oranında) hidrojellerin sıkıştırma modülü değerlerini, sentez koşullarına da bağlı olarak değiştirdiği, esnekliği arttırdığı ve malzemelerin hidrofilik karakterlerini güçlendirdiği sonuçlarına ulaşılmıştır. Özellikle, ODA-MMT'nin kullanıldığı mkNH ve mkkNH'lerinde fizyolojik sıcaklık olan 37oC'da incelenen sıcaklık aralığındaki en yüksek elastik modül değerleri de elde edilmiştir. Bu tez çalışmasının temel amaçlarından bir diğeri, özellikleri değiştirilmiş geleneksel ve kompozit PNIPAAm hidrojellerine pH duyarlılığı ile birlikte antibakteriyel aktivite kazandırmaktır. Bu nedenle, herbiri birer amid türevi olan ve molekül yapısı bakımından temel bileşen olan NIPAAm'e benzerlik gösteren üç farklı komonomer; N-[3-(dimetilamino)propil]metakrilamit (DMAPMAAm), 3-(metakrilamino)propil trimetilamonyum klorür (MAPTAC) ve N,N-dimetil-N-(3-metakrilamidopropil)-N-(3-sülfopropil) amonyum betain (SBMAAm) kullanılmıştır. mgkNH'leri çapraz bağlayıcı olarak BIS, mkkNH'leri ise ODA-MMT kullanılarak sentezlenmişlerdir. mgNH'leri ve mkNH'lerinin tek eksenli sıkıştırma testlerinden elde edilen bulgular dikkate alınarak, kopolimer hidrojellerin sentezi için polimerizasyon ortamı 0.1N NaOH ve polimerizasyon süresi bir hafta olarak belirlenmiştir. BIS ile çapraz bağlanmış eşdeğerlerine kıyasla daha düşük modül değerlerine sahip olan PNIPAAm/MAPTAC ve PNIPAAm/SBMAAm kompozit hidrojellerinin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla, m(IPN)kNH'leri de sentezlenmiştir. m(IPN)kNH'lerine uygulanan tek eksenli sıkıştırma testleri, (i) PNIPAAm/DMAPMAAm IPN hidrojelin başlangıç modül değerinin, geleneksel ve kompozit PNIPAAm/DMAPMAAm hidrojelleri arasında olduğunu, buna karşılık esnekliğin ve dayanımın ise IPN hidrojelde belirgin derecede yüksek olduğunu, (ii) PNIPAAm/SBMAAm IPN hidrojelde başlangıç modül değerinin, geleneksel ve kompozit SBMAAm hidrojellerinden düşük olduğunu, ancak IPN hidrojelin geleneksel ve kompozit PNIPAAm/SBMAAm hidrojellerine kıyasla çok daha yüksek dayanıma sahip olduğunu, (iii) PNIPAAm/MAPTAC IPN hidrojellerinde ise, başlangıç modül değerlerinin geleneksel PNIPAAm/MAPTAC hidrojeline kıyasla düşük ve dayanımın ise yüksek olduğunu göstermiştir. PNIPAAm/MAPTAC geleneksel kopolimer hidrojelinde gözlenen kırılma, MAPTAC varlığında sentezlenen m(IPN)kNH'inde ortadan kalkmıştır. Sentezlenen hidrojeller arasından seçilen örneklerin oda sıcaklığında PBS içerisindeki dinamik şişme davranışları, 30oC'daki pH'a bağlı (pH 2-12) şişme davranışları ve fizyolojik koşullardaki (37ׄoC ve pH7.4) ilaç salım davranışları da incelenmiştir. Korsmayer-Peppas modeli başta olmak üzere, sıfırıncı mertebe, birinci mertebe, Hixon-Crowell ve Higuchi yarı(ampirik) salım modelleri ve kinetik denklemler kullanılarak hidrojellerin dinamik şişme davranışları ve ilaç salım mekanizmaları belirlenmiştir. Bunun yanında kuvvetli katyonik MAPTAC ve pH'a bağlı olarak iyonize olabilen DMAPMAAm'i %2.5 mol oranında içeren kopolimer hidrojellerin, bu komonomerlerin etkisi ile gösterebilecekleri olası bakterisit özellikler, agar disk difüzyonu metodu (modifiye Kirby-Bauer disk difüzyonu metodu) ile Escherichia coli (E.coli)'ye karşı incelenmiştir. Özellikle gram negatif bakteri grupları üzerinde etkili bir antibiyotik olan Gentamisin kullanılarak, seçilen hidrojellerin ilaç salım özellikleri ve antibakteriyel özellikleri sırasıyla UV-Vis spektroskopisi ve agar disk difüzyonu metodu ile incelenmiştir. Hem geleneksel ve kompozit PNIPAAm hidrojelleri hem de kopolimer PNIPAAm hidrojelleri üzerine uygulanmış disk difüzyonu test sonuçları, gentamisin yüklenmiş hidrojel diskler tarafından oluşturulan inhibisyon alanı çaplarının hidrojellerin, inkübasyon sıcaklığı olan 37oC'daki modül değerleri ile ilişkili olduğunu göstermiştir. Ayrıca, DDS ve 0.1N NaOH ortamlarında sentezlenmiş mgkNH'lerinin, mgNH'lerinden (BIS/0/1 ve BIS/0.1/1) daha düşük modül değerleri ve daha geniş inhibisyon alanlarına sahip oldukları da gözlenmiştir. mgNH, mkNH, mgkNH ve mkkNH'lerinden seçilen örnekler ile, 0.1N NaOH çözeltisi ile muamele edilmiş ODA-MMT örneklerinin hemolitik aktiviteleri, biyolojik bir membran sistemi olarak, sağlıklı insan eritrositleri kullanılarak incelenmiştir. 37°C'da 180 dakika süreyle gerçekleştirilen inkübasyon ardından, hidrojel örnekler ile temas halinde bulunan eritrositlerin % hemoliz oranları, UV-görünür alan spektrofotometre ile belirlenen absorbans değerleri kullanılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar, incelenen mgNH, mkNH, mgkNH, mkkNH ve m(IPN)kNH örnekleri için, hemoliz oranlarının kan uyumluluğuna sahip polimerik malzemeler için kabul edilebilir en yüksek hemoliz seviyesi olan %5'in oldukça altında olduğunu göstermiştir. Çalışma kapsamında sentezlenen PNIPAAm hidrojelleri, biyomedikal alanda kullanılacak biyouyumluluğu yüksek, özellikle fizyolojik sıcaklıktaki modül ve dayanımı iyileştirilmiş malzemelerin geliştirilmesi bakımından önemli bir başlangıç çalışmasıdır.
Poliakrilamid biyokompozit sentezi
Kümes hayvancılığı yapan endüstriler için büyük sorun teşkil eden ve imha edilen tavuk tüylerinin %91'i keratin (protein), %8'i su, %1'i ise lipiddir. İçeriği açısından tavuk tüyü değerli bir hammaddedir. Tavuk tüyü keratinin, düşük yoğunluk, yüksek sıkıştırılabilirlik ve elastikiyet, ses geçirgenliğini azaltma, sıcak tutma gibi özellikleri, onların lif olarak tercih edilmesine neden olmaktadır. Buradaki temel problem keratinin lif olarak kullanılmasına yetecek kadar mekanik mukavemete ve termal stabiliteye sahip olmamasıdır. Poliakrilamid ise adsorpsiyon sağlayıcı, çökelti giderici, pıhtılaşma önleyici, koagülan olan ve kozmetik ürünleri başta olmak üzere çeşitli endüstrilerde koyulaştırıcı ve bağlayıcı vb. olarak kullanılabilen bir polimerdir. Bu çalışmadaki hedef, temeli keratin olan keratin graft poliakrilamid kopolimerinin elde edilmesi ve elde edilen kopolimere kolemanit minareli ilave edilerek antibakteriyel özellikli, termal dayanıklılığı arttırılmış biyokompozit elde etmektir. Hedefe ulaşmak üzere öncelikle tavuk tüylerinden çözülebilir keratin elde edilmiş, daha sonra radikalik polimerizasyon ile keratin-graft-poliakrilamid ve keratin graft poliakrilamid/kolemanit biyokompozitleri sentezlenmiş, sentezlenen biyokompozitlerin spektral, termal, mekanik ve morfolojik analizleri ve oluşturup oluşturmadığı incelenerek karakterize edilmişler ve son olarak antimikrobiyal etkinlikleri tespit edilmiştir. Tavuk tüylerinden keratin elde edebilmek için öncelikle tüylerdeki yağ bileşenleri diklor metan kullanılarak geri soğutucu altında uzaklaştırılmıştır. Lipid bileşenlerinden ayrılmış yıkanmış, kurutulmuş ve küçük parçalara ayrılmış tavuk tüyleri NaOH ile ve Na2S veya EDTA kullanarak veya kullanmaksızın sulu çözeltilerinde çözünürleştirilmiştir. Optimum koşullar, 1.5 M NaOH, 0.1 M EDTA, 25°C ve 3 saat oda sıcaklığında karıştırma ve daha sonra bir gün oda koşullarında dolapta bekletme olarak bulunmuştur. Oluşan çözelti asetik asitle pH 4.2'de çöktürülmüş ve çözünmemiş parçalar keratinden ayrılmış, çöken keratin su, asetonla yıkanmış ve keratin elde edilmiştir ve Freeze drier aletinde kurutulup, toz haline getirilmiştir (verim %89). Spektral veriler yapıyı doğrulamıştır. Üzerinde OH, SH ve –NH gibi aktif hidrojenler içeren geri kazanılan keratin, monomer olarak akrilamid ve başlatıcı çifti olarak amonyum persulfat/sodyum metabisülfit kullanılarak keratin graft poliakrilamid biyopolimeri elde edilme çalışmaları yapılmıştır. Yapılan radikalik polimerizasyon çalışmaları polimerleşme veriminin; keratin miktarına, akrilamid miktarlarına, amonyum persulfat konsantrasyonuna ve sıcaklığa bağlı olduğunu göstermiştir. Keratin graft poliakrilamid oluşumunda en yüksek verimin bulunduğu optimum polimerizasyon koşulları; 0.50 g keratin, 2.3 mol/L akrilamid, 0.12 mol/L amonyum persülfat, 0.103 mol/L sodyum metabisülfit kullanılması ve reaksiyonun 35°C'de 3 saat sürdürülmesi, olarak bulunmuştur (%97.3 ). FTIR spektrasında C-O ve C-S bağlarının oluştuğu görülmüş, bandlarda genişleme ve kaymaların olması keratinin AAm ile reaksiyona girdiğini düşündürmüştür. Keratin-graft-poliakrilamid kopolimelerinin 1HNMR spektrasında, keratinin -SH ve -NH protonlarına ait sinyaller kaybolmuş, polimerizasyonun keratindeki -SH ve -NH protonlarından başladığı belirlenmiştir. Keratin ve poliakrilamid fonksiyonel grup benzerliğinden dolayı 13CNMR'de benzeri yerlerde iki bileşeninde piklerine rastlanmıştır. Keratin-graft-poliakrilamid/kolemanit biyokompozit elde etmek için, kolemanit/(keratin+monomer oranı) (gr/gr) %1, %3, %5 olacak şekilde alınarak ve belirlenen optimum graft polimerizasyon koşulları kullanılarak, çalışılmıştır. Tüm biyokompozitleri karakterize etmek için FTIR analizleri yapılmış, elde edilen spektrada kolemanitin yapısal -OH bandının kaybolması, BOH ve BOB eğilim bandlarının ve BO gerilme titreşimine ait bandların oluşması, bor ihtiva eden biyokompozitlerin elde edildiğini göstermiştir. Biyokompozitlerin 1HNMR spektrasında, keratin yapısındaki amino asit zinciri üzerinde bulunan birçok farklı hidrojen atomundan oluşan pik bölgesinde, artan bor miktarıyla orantılı olarak gözle görülür farklılık ortaya çıkmıştır. 13CNMR spektrasında molekül zincirinde farklı metin karbonlarının oluştuğu, metilen karbonlarının azaldığı görülmüştür. Spektrada çıkan farklı karbon piklerinin, kolemanitin kopolimerin yapısına katıldığını göstermiştir. Keratin-graft-poliakrilamid biyokompozitinin ve %1, %3 ve %5'lik bor ilaveli biyokompozitlerinin DSC analizleri bor katkısı arttıkça polimerin camsı geçiş sıcaklığının (Tg) düştüğünü göstermiştir. TGA analizlerinden ise bor katkılı biyokompozitlerin 350°C ile 600°C'deler ve %20, %40 ve %60 kütle kaybının olduğu sıcaklıklarda yapılan incelemede, kalıntı yüzdelerinin kopolimere göre yüksek olduğu yani biyokompozitteki bor oranının artışıyla da kalıntı yüzdesinin arttığı görülmüştür. Ayrıca bor katkılı nanokompozitlerin maksimum bozunma noktası sıcaklığının da kopolimere göre daha yüksek olduğu, görülmüştür. Bor mineralinin kopolimere termal dayanım kazandırdığı ve camsı geçiş noktasında yumuşamaya sebep olduğu belirlenmiştir. Keratin-graft-poliakrilamid biyokompozitinin ve %1, %3 ve %5'lik bor ilaveli biyokompozitlerinin antimikrobiyalite testleri iki farklı kurumda iki farklı yöntem ile yapılmıştır. Her iki kurumda yapılan analizler sonucunda %1, %3 ve %5'lik bor ilaveli biyokompozitlerin antimikrobiyel özellik gösterdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak endüstriyel atık olan doğal bir malzemeden keratin, yüksek verimle geri kazanılmış ve geri kazanılan keratin kullanılarak, keratin tabanlı poliakrilamid kopolimerleri ve kolemanit katkılı biyokompozitleri elde edilmiştir. Elde edilen kopolimer ve biyokompozitlerin homojen ve geçirgen bir film yapısı oluşturduğu belirlenmiştir. Kolemanit katkılı biyokompozitlerde, kolemanitin yapısındaki borun antibakteriyel özelliğinin graft kopolimerlere aktarıldığı, filmlerin camsı geçiş sıcaklığının azaltıldığı ve termal dayanıklılığının geliştirildiği gözlenmiştir.
Ana zincirde benzoksazin blok kopolimeri
Polybenzoxazine has gained increasing interest as one of the valuable high performance polymeric material. They present features such as near-zero volumetric change upon curing, low water absorption, for some polybenzoxazine based materials Tg is much higher than cure temperature, high char yield, release of no toxic by-product, and no strong acid catalysts required. However, polybenzoxazines synthesized from the monomer precursors suffer from some shortcomings incluiding brittleness, need of quite high temperature for curing process and poor film forming. To solve this problems, researchers study on two subjects; blending polybenzoxazines with other polymeric materials and modifying monomers with additional functionalities. In this study, to modify benzoxazines, polyetheramine derivatives were used. In general polyetheramines are used in the process of epoxy curing and they also serve stiff, impact-modified coatings, castings, and adhesives. A new method for the preparation of block copolymers of polymeric benzoxazine precursors with polyetheramines by one-pot two-step or stepwise pathways is described. The method pertains to the use of simple chemicals such as 4-hydroxyaniline, formaldehyde and polyetheramines. The structure and molecular weights of polymers were characterized by FTIR, 1H NMR and GPC. Block copolymer formation was evidenced by the clear shift of the molecular weight of the block copolymer to the higher molecular weight region. Thermal properties of the polymers were also investigated by using DSC and TGA. Block copolymers were shown to undergo thermally activated curing by the ring opening polymerization of benzoxazine block. The thermal stability of the cured product drastically increased compared to the precursor polyetheramine.
Kalsiyum aljinat kürelerinin saf su, izotonik NaCl, yapay mide ve bağırsak sıvılarında zamana bağlı şişmelerinin incelenmesi
Kalsiyum aljinatın kullanıldığı farmakolojik uygulamalar günümüzde artarak devam etmektedir. Özellikle ilaç salım sistemlerinde kullanılan aljinat jellerinin şişme kapasiteleri tasarlanan sistemin temel noktalarından biridir. Kalsiyum aljinat hidrojelinin şişme kapasitesinin ölçümü genel olarak klasik gravimetrik metotla gerçekleştirilirken, bu yöntemde görülen düşük tekrarlanabilirlik ve ölçüm süresinin uzunluğu sebebiyle yeni deney yöntemleri üzerinde çeşitli araştırmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada, aljinat hidrojelinin farklı ortamlarda şişme oranlarını inceleyecek ve analiz hatasını en aza indirebilecek yeni bir ölçüm tekniğinin denenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla rutin laboratuvar analizlerinde nem tayin cihazı olarak bilinen numunenin içerisinde bulunan nem miktarını ölçmeye yarayan ve yapısında halojen ısıtıcı ve hassas terazi bulundurup; termogravimetrik yöntem ile çalışan bir cihaz kullanılmıştır. Şişen aljinat jelleri kurutulurken aynı anda kütle değişimleri tayin edilmiştir. Aljinatın dört farklı ortamda şişme oranları karşılaştırılmıştır. Kalsiyum aljinat küreleri, %1'lik sodyum aljinat çözeltisinin %3'lük CaCl2 çözeltisine enjektör yardımıyla damlatılmasıyla oluşturulmuştur. Kurutulan kalsiyum aljinat küreleri deiyonize su, izotonik NaCl, yapay mide sıvısı (SGF), yapay bağırsak sıvısı (SIF) gibi ilaç salım sistemlerinde önemli yeri olan çözeltilerde belirli zaman aralıklarında şişirilmiştir. Bu işlemden sonra şişmiş olan kalsiyum aljinat kürelerinin yapısındaki çözücü miktarı nem cihazı yardımıyla ölçülmüştür. Cihaz içinde tartım alındığı için, işlem süresi kısalmış ve analiz hatası ihtimali azaltılmıştır ve tekrarlanır sonuçlar elde edilmiştir. Analiz yapılan zamana karşılık iki analiz yapılarak her noktanın tekrarlanabilirliği ölçülmüş ve RSD değeri en fazla altı olarak bulunmuştur. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde şişme yüzdelerinin SIF, izotonik NaCl, SGF ve saf su sıralamasına göre azaldığı gözlenmiştir. Şişme oranları su ve mide sıvısında birbirine yakınken, izotonik NaCl ve bağırsak sıvısındaki şişme oranlarının yakınlığı gözlenmiştir. Şişme davranışlarının kullanılan çözücülerin kimyasal yapılarıyla, ortamın pH ve iyonik şiddetiyle olan ilgisi deney sonucunda irdelenmiştir. Bu bağlamda pH değerleri birbirine yakın olan çözeltilerde yapılan deneylerdeki sonuç farkını iyonik şiddetin belirlediği; iyonik şiddet değerleri birbirine yakın çözeltilerde yapılan deneylerdeki sonuç farkını ise pH değerlerinin belirlediği gözlemlenmiştir. Nem cihazında yapılan ölçümler ile teorik bilgilerin birbiriyle örtüştüğü belirlenmiştir.
Computational investigation of organic reactions via mechanistic approaches
The importance of the theoretical approaches and computational tools has arised significantly in the past decades. The increase in performance of scientific computation has enabled fast and accurate calculations by parallel computing. Moreover, the recent developments in the Density Functionals Theory, such as new realease of advanced hybrid functionals facilitated fast and satisfactory results to explain the complex reaction network of various systems. The main concept and purpose of this Ph.D. thesis is understanding the mechanisms of different classes of organic reactions. For this purpose, for each specific reaction system, all the possible transition states and intermediate structures through the reaction coordinate are evaluated and the detailed mechanism is investigated. Next step is focusing on the several possible pathways of the process which lead to various products and analyze them by means of thermodynamics and kinetics. Herein, computational chemistry methods have been utilized which are powerful tools to explain the outcome of the experiments. Understanding the mechanism in detail will enable synthesizing custom made products and is crucial for both the development of the currently employed procedures. In the scope of this thesis, several computational modeling approaches have been utilized in order to investigate the reaction mechanisms of several systems. The thesis contains four chapters. First one is an organometallic cycloaddition reaction, following two are different reactions of tropolone and diosphenol derivatives and the last one is a co-catalyst assisted reductive amination reaction. Triazoles are the building blocks of many biologically important compounds. They are utilized in many biological applications, including treatment of tumors, HIV, allergy, fungal infection and microbial diseases, since they can mimic peptide bonds. For the first time, 1,2,3-triazoles were assembled synthetically via Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition of azides and alkynes (AAC). However, synthesis with this procedure is not regioselective and the reaction rate is very low even at high temperatures. In 2001, Sharpless et al. reported the first study on Cu catalyzed Click chemisty and since then, this methodology has found widespread usage, varying from functional to biological materials. Triazoles can be synthesized regioselectively with a very high rate in bening reaction conditions, in different solvents, both protic and aprotic, via Click procedure. After the successful application of the Cu catalyst, several transition metals which have been effectively used in alkyne cyclization reactions were tested. In 2005, ruthenium metal, whose catalytic activity on alkynes has been formerly known, was found as a catalyst for AAC that produces 1,5-disubstituted triazoles with internal alkynes. Ag and Au metals have also been tested as good candidates since they are congeners of the efficient Cu catalyst. In 2011, McNulty et al. reported the first Ag (I) catalyzed reaction at room temperature in the absence of Cu metal. This reaction is promising in the sense that it is the first successful application of Ag catalyst alone in AAC reaction and has the advantage of being non toxic, which is especially crucial in biological applications. In the first chapter, this first successful and promising Ag catalyzed azide alkyne cycloaddition has been investigated by quantum mechanical calculations. The feasibility of the experimentally proposed reaction mechanism was investigated by modelling the profound intermediates and the transition state structures connecting them. Then, the number of metal atoms involved in the reaction process was examined comparatively, which is one of the main questions considered in mechanistic studies of Click reactions. Elucidating the reaction mechanism will enable more control over the synthesis and help to obtain tailor made products in good yields without involving toxic copper. Tropolone is classified as a diosphenol, whose derivatives are known to act as medicaments. Stipitatic acid, puberulonic acid, colchicine, and hinokitol are some examples of tropolone derivatives, which have been isolated from natural products and have antimitotic, antiviral, antibacterial, anticancer effects. Tropolone and its derivatives are also used in some reactions as a starting material for synthetic purposes. Therefore, finding new and easy synthetic methods for obtaining tropolone derivatives is a valuable task in synthetic organic chemistry. Thus, quantum mechanical calculations are substantial in order to provide insights into the synthetic pathway and the nature of the regioselectivity in comparison to its analogous. Second chapter deals with experimentally obtained regioselectivity of a system with different ring sizes. DFT calculations were performed on the key elimination step of the mechanism in order to elucidate the factors that led to different regioselectivity in the five-membered diosphenols and seven-membered tropolone. For this purpose, the key steps were modeled for both reagents by using computational tools to account on the proposed reaction mechanism and to investigate the structural and electronic effects that caused the difference in these two cases. The experimentally observed regioselectivity was correlated to the calculated activation barriers on five and seven-membered systems in the elimination step such that in both cases, experimentally observed product was favored over the alternative one. Thus, quantum mechanical calculations have provided insights into the synthetic pathway and regioselectivity of the reaction, in comparison to the analogous five-membered system. Third chapter focuses on the radicalic reactions of 6- and 7-membered diosphenol derivatives with a significant difference in reactivity, ring size, aromaticity and stability. While the former is producing a mixture of products, the latter is resulting with a single product, regioselectively. DFT calculations were performed following the experimental studies in order to describe the outcomes correctly. Therefore, all possible reaction pathways were investigated for both structures to shed light on different selectivity routes governed by several factors. The driving factors for the observed regioselectivity was discussed in terms of the charge distribution at the reactive atoms, entropy factors, variation of dihedral torsion angle between the radicalic center and functionalized double bond and aromatization of the ring. Amines are among the most important and frequently used chemical compounds due to their biologically active features and wide applications in industry. Reductive amination reactions are efficient and facile routes to synthesize long chain amines by using a diversity of aldehydes and ketones, and a variety of amines. The general route for the reductive amination is well documented. The exact mechanism, however, is dependent on the pH of the reaction medium and thus, the protonation state of the intermediates and the role of a coordinating solvent. The parameters affecting reaction performance and the selectivity such as type of the substrate and reaction conditions are still not fully understood. Fourth chapter presents a computational work on the mechanism of reductive amination including neutral and co-catalyst assisted (as explicit water and acid) reaction conditions. The reaction mechanism and the energy profile were characterized by MP2 calculations and an implicit SMD approach to account for polarity effects of the solvent. With explicit water assistance, the addition step proceeded in a stepwise fashion rather than concerted and the activation barrier was lowered. In the co-catalyst assisted system, the first part of the reaction (nucleophile addition) is kinetically disfavored compared to the neutral one and second half of the reaction is thermodynamically driven by the presence of an acid as a co-catalyst. Consequently, altering the reaction parameters does not only influence the reaction kinetics, but also the thermodynamic profile of the pathways in all cases. Further understanding on the reaction dynamics is essential to develop a microkinetic model of the reaction, to control and steer the process in order to rationally design reaction routes. Optimizing the reaction conditions requires realising each mechanism in detail, through the process. In this study, we aim to investigate the feasibility of the experimentally proposed reaction mechanism by modelling the profound intermediates and the transition state structures connecting them. The overall interpretation of the results of this thesis will serve to a better understanding of the reaction thermodynamics, as well as kinetics of the processes. Elucidating the reaction mechanism will enable more control over the synthesis, help to obtain tailor made products in good yields and develop new alternatives for chemistry and beyond.
Synthesis and characterization of urethane based liquid crystal materials
Liquid crystalline polymers are usually synthesized by covalent linking of rigid mesogens and polymer backbones via flexible spacers. Side chain liquid crystalline polymers (SCLCPs) integrates low-molar mass liquid crystals and polymers' one of a kind characteristics. Since SCLCPs have appealing electrical and optical characteristics, they have been the object of intense researching mostly. Among these features they can be used in microelectronic devices in range of date storage and nonlinear optics. Liquid crystals which are the unique state of matter have a wide application area such as digital displays, sensors and LCD screens. In this thesis, urethane compounds and their hydrogen bonded liquid crystal polymers were synthesized and optoelectronic properties are characterized. First, Polyethylene glycol 500 monomethyl ether (PEG 500) was reacted with butyl isocyanate (BI) and toluene diisocyanate (TDI) separately. Also, diethyleneglycol monomethyl ether (DEGME) was reacted with butyl isocyanate and toluene diisocyanate. Urethane based liquid crystalline polymers were prepared by using intermolecular hydrogen bonding concept. For this aim, hydrogen-bonded crystalline polymer was synthesized reacting urethane compounds with H-bond donors. Synthesis of Hydrogen Bond Donors: 11-(4-Cyanobiphenyl-4'-oxy) undecan-1-ol (LC11) was synthesized as a bond donor. The structure of the LC11 was characterized by FT-IR and 1H-NMR spectroscopy. Preparation of urethane based liquid crystalline polymers: Urethane based polymers were engaged as hydrogen bond acceptors and LC11 was employed as a hydrogen bond donor to yield hydrogen bonded PEG based liquid crystalline mesogen. Intermolecular H-bonding between nitrogen of amine of the polymer and hydroxyl groups of the hydrogen donors formed the structure of the side chain liquid crystalline polymers. In characterization of hydrogen bonded urethane based polymers FT-IR (Fourier Transform Infra Red) spectroscopy, DSC (Differantial Scanning Calorimetry) and POM (Polarized Optic Microscope) methods were used. Hydrogen bonding donors and acceptors are positioned that intramolecular hydrogen bonding is favorable, displaying slightly broadened O-H stretching absorption band in the range of 3200 to 3500 cm-1, according to FT-IR spectra of the polymers. The phase behavior of all the hydrogen bonded liquid crystalline polymers was studied using a combination of DSC and POM methods. DSC thermograms were obtained in second heating cycles. The samples were heated with a 10°C/min scan rate in an N2 atmosphere. POM (X200) analysis also confirmed DSC results along with the results of phase transitions.
Thiazole-substituted unsymmetrical and double-decker phthalocyanines
In this thesis, it is aimed to synthesize peripherally 4-(4-phenyl-2-thiazolyl)sulfanyl and tert-butyl substituted unsymmetrical zinc, cobalt and manganese phthalocyanines and 4-(4-phenyl-2-thiazolyl)sulfanyl containing double-decker lutetium phthalocyanine. The structural determination of the synthesized compounds was performed with UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR and MS. Aggregation, electrochemical, spectroelectrochemical, and gas sensing properties of the compounds were also investigated in this thesis. The redox properties of unsymmetrical metallophthalocyanines were investigated with cyclic voltammetry and square wave voltammetry in order to study the effect of metal centers and electrolyte systems on the electrochemical activities of the complexes. While zinc phthalocyanine illustrates phthalocyanine based electron transfer reactions, metal-based redox processes were observed for cobalt and manganese phthalocyanines. It's observed that electrolyte system effects the reversibility and aggregation behaviours of the complexes. The gas sensing properties of newly synthesized phthalocyanines were examined against a series of gases. Unsymmetric zinc phthalocyanine showed a characteristic sensitivity to SO2 gas and it is understood that this molecule can be used as a sensor for SO2. Also, the gas sensor properties of the molecule can be improved by some modifications on the molecule.
Aljinat filmlerinde dış çapraz bağlama ve gliserin katkısının yapı ve fiziksel özelliklere etkileri
Biyobozunur olmayan malzemelerden üretilen ambalaj ürünleri çevreye oldukça büyük zararlar vermektedir. Bunun yanında, her sene daha fazla miktarda ambalaj ürünü ihtiyacı doğmaktadır. Üreticiler genellikle ucuzlukları dolayısıyla, doğada senelerce bozunmadan kalan ve çevre kirliliğine yol açan bu malzemeleri sıklıkla tercih etmektedir. Aljinat ise kahverengi deniz yosunundan elde edilen ve tamamen doğal içerikli bir polimerdir. Aljinat filmleri; yenilebilir, biyo-uyumlu ve biyo-bozunabilir doğaları sayesinde gıda ambalajından biyomedikal uygulamalara kadar oldukça geniş kullanım alanlarına sahiptir. Kolay bulunması, ucuz olması, gıda temasına uygun olması sayesinde gıda ambalajları için oldukça avantajlı bir malzemedir. Aljinatın çözünmesi için organik bir çözücüye ihtiyaç duyulmaması, tamamen suda çözünür olması da aljinatın yenilebilir gıda kaplamaları uygulamaları için oldukça uygun olduğunu bir kez daha göstermektedir. Ancak, sadece suyla karışıtırılarak hazırlanan saf aljinat filmleri kırılgan olmaları ve suda çözünmeleri nedeniyle bu uygulamalar için pek elverişli değildir. Bu çalışmada, aljinat filmlerine gliserin eklenerek kırılgan yapıları giderildi. Gliserin, film yapısına esneklik kattı. Kalsiyum ile dış çapraz bağlama yapılarak filmlerin suda çözünmeleri engellenmiş oldu. Çapraz bağlama işleminde, aljinatın yapısındaki sodyum ile dışarıdan ilave edilen kalsiyumun yer değiştirmesi sonucunda birbirine sıkıca tutunmuş aljinat zincirleri elde edilmiş oldu. Çapraz bağlanmış filmler günlerce sulu çözeltilerde bırakılsa bile yapılarında her hangi bir bozulma ve çözünme yaşanmadı. Gliserinli aljinat filmleri çözeltiden dökme yöntemi ile hazırlandı ve içlerindeki suyun uçurulması sağlandı. Daha sonra hazırlanan filmler farklı kalsiyum klorür çözeltilerine yatırılarak dış çapraz bağlandı. Farklı karakterlerde filmler elde edebilmek için farklı gliserin ve kalsiyum klorür konsantrasyonları içeren filmler hazırlandı. İlk önce gliserin konsantrasyonu %10, %20 ve %30 gibi değişen ve aynı zamanda hiç gliserin içermeyen filmler elde edildi. Daha sonra hazırlanan bu filmler %0,5, %1, %1,5 ve %2 kalsiyum klorür içeren çözeltilerde çapraz bağlandı, aynı zamanda her film tipinden çapraz bağlanmamış filmler de bırakıldı. Hazırlanan filmlerle örneğin; çözünürlük özelliklerine bakıldığında, tam çözünür filmler ve hiç çözünmeyen filmler elde edildi. Mekanik özellikler açısından ise hem sert ve kırılgan hem de yumuşak ve esnek yapılı filmler hazırlandı. Çapraz bağlama derecesi değiştirilerek az ve çok şişen filmler elde edildi. Kalsiyum klorür çapraz bağlaması aljinat filmlerinin tüm fiziksel özelliklerini kuvvetle etkiledi. Hazırlanan filmlerin çeşitli özellikleri incelendi. SEM görüntülemeleri, UV analizleri yapıldı, su buharı geçirgenliği deneyleri, mekanik testleri ve şişme deneyleri yapıldı. SEM görüntüleri, filmlerin yumurta kutusu yapısını net bir şekilde göstererek, çapraz bağlanmış olduklarını kanıtladı, çapraz bağlanmamış ve çapraz bağlı filmler arasındaki fark net olarak ortaya kondu. Filmlerin UV spektrumları incelendiğinde gliserinsiz filmlerde, çapraz bağ derecesi artışı ile ışık geçirgenliği azaldı. Filmlerin görünür bölgede absorbanslarının olmayışı gıda ambalajı uygulamaları için bir avantaj yarattı. Su buharı geçirgenliği deneylerinden, çapraz bağ derecesi arttıkça geçirgenliğin azaldığı görüldü. Mekanik özellikler detaylıca tartışıldı. Kalsiyum ilavesinin filmlere mukavemet verdiği görüldü. Ancak belirli bir limit üzerinde gliserin ve kalsiyum ilavesi mekanik açıdan güçsüz filmlere neden oldu. Çapraz bağlanmış filmler suda çözünmemekte, ancak şişme özelliği göstermektedir. Şişme davranışları ise su, asetik asit ve sitrik asit ortamlarında incelendi. Kalsiyum artışı ile filmler daha az şişti. Gliserin artışı ile de şişmelerde artış görüldü. Filmler en fazla sitrik asit çözeltisinde şişti. Böylece tüm bu deneyler sonucu, gliserin plastikleştiricisi ve dışarıdan kalsiyum klorür çapraz bağlanmasının aljinat filmleri üzerine etkileri geniş bir değişken aralığında incelenmiş oldu. Filmler, ele alınan özelliklerine göre gıda ve ilaç sektörlerinde uygulamaları için değerlendirilebilir hale geldi.
Melittin, a major component of bee venom: Determination by capillary electrophoretic methods
In recent times, bee venom from honey bees (Apis Mellifera) have become subject of excessive pharmacological and biological investigation because of its form of alternative and preventive medication for treatment of variety of ailments. Numerous studies have been showed its capability in treating arthritis, rheumatism, pain, angiocardiopathy, cancerous tumors, sclerosis and skin disease. Bee venom has been used since pheristoric times and in the ancient civilization of China, India, Egypt, Babylon, and Greece for apitherapy, but its composition was established few years ago. Bee venom is natural toxin that produced by the venom gland located in the abdominal cavity of a bee and contains considerable biologically active peptides, including melittin, apamin, adolapin, mast cell degranulation peptide, and enzymes such as phospholipase A2 and hyaluronidase, and also nonpeptides components such as histamine, dopamine and epinephrine. Melittin is the main component and the major pain producing substance of bee venom. It was first identified as a haemolytic factor by Habermann in 1954. Melittin comprises approximately 50% of dry weight of bee venom. It is a small linear peptide composed of 26 amino acids residues. The first twenty amino acids of this peptide are mostly apolar whereas the C-terminal hexapeptide is polar and highly basic. Capillary electrophoresis (CE) is a modern analytical method that offers advantages of short analysis time and minimum consumption of both reagents and samples. It is well suited for the separation of aminoacids, peptides, proteins and has been used for this purpose. In CE, peptides function differently in terms of separation efficiency than small molecules. They differ in electric charge, relative molecular mass, conformation, hydrophobicity, and specific binding. Attributed to these properties, electrophoretic separation can be achived by differences in electrophoretic mobility, size, charge, hydrophobicity, specific interactions with other biomolecules. The aim of this study is determination of mellitin content in bee venom via CE. It was observed that separation of basic peptide melittin has loss of efficiency because of adsorption on the internall surface on the capillary wall. The adsorption occurred due to the electrostatic interactions between positively charged residues of the basic peptide and negatively charged fused silica surface. Two strategies have been tried to prevent wall adsorption. The first is to supresss the negative surface charge of the silica capillary by lowering the pH of the separation buffer, and the other is coating the inner wall of capillary with a positively charged polymer to eliminate the wall negative charge. This study deals with the determination of predominant melittin component using bare fused silica capillary and polymeric coated capillary electrophoresis, and critically compares these two approaches.
Analytical studies on traditional Iranian herbs
Human being has used plants for centuries for food and medicinal purposes. In recent decades, there has been a gradual revival of interest in the use of foods with plant resources due to their nutritional values and potential healing properties. This folklore reputation promotes the importance of determination of plants ingredients by scientists. Plant phenolic compounds are increasingly of interest of food industry as they retard oxidative degradation of lipids and thereby improve the quality and nutritional value of food. Carotenoids, flavonoids, polyphenols and their secondary metabolites have shown great antioxidant and anti-carcinogenic properties. Moreover, phenols have potential to act as food anti-oxidant agents. Among the vast range of plants, which are used as medicinal herbs and foods, some of them due to their taste, color and odor have been found a special place in Iranian food basket. Saffron (Crocus sativus), cardamom (Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) are among the most used herbs in Iranian cuisine due to their taste, color and healing properties. Saffron, the dried stigmas of Crocus sativus L., is the most expensive spice in the world. This plant is cultivated for seasoning, cosmetic, perfume and medicine over centuries. Studies on saffron are extensively evaluated the crocetin ester compounds in this plant which responsible for its color and taste. Crocetin esters are major quality indicators in saffron. Cardamom (Elettaria cardamomum) is the third most expensive spice in the world after saffron and vanilla. There are reports on medicinal properties of cardamom as stimulant, digestive and aphrodisiac. Also, according to some studies cardamom oil has anti-bacterial, anti-microbial and anti-inflammatory effects. Sumac (Rhus coriaria L.) fruits are used as seasoning spice in salads and as souring agent in foods. Sumac fruits contain poly phenols, flavonols, hydrolysable tannins anthocyanins and low molecular organic acids. Sumac extracts have been shown anti-microbial, anti-fungal and anti-viral effects. Barberry (Berberis vulgaris) belonging to the Berberidaceae family, is an evergreen shrub. The root of barberry as medicinal herb, which contains alkaloids like berberine, has showed antidepressant, neuroprotective, anti-inflammatory and anti-apoptotic effects. There were reports on antihistaminic and anticholinergic and hypotensive effects in red fruit extracts. This thesis contains three research themes. In the first study, we determined the riboflavin (vitamin B2) content of saffron by a simple, sensitive, trustable capillary electrophoresis method hyphenated with laser induced fluorescence detector. Capillary electrophoresis has superiorities over other separation techniques such as low cost, less sample and reagent consumption, ease of automation, less analyzing time and high resolution. Optimum separation was obtained with borate buffer in the concentration of 20 mM (background electrolyte) at pH= 9.5 voltage 30 kV. Calibration curve was linear in the range of 0.01-0.5 µM with correlation coefficient above 0.99. The limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) for the method were 4.15 nM (1.56 ng/L) and 13 nM (4.89 ng/mL), respectively. Five saffron samples from the biggest producers in global market, Iran and Spain were analyzed by this method and it was showed that saffron is one of the riboflavin-rich foods. In the second study low molecular organic acids and sugar contents of saffron (Crocus sativus), cardamom (Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) were determined by capillary electrophoresis coupled with UV/Vis detector. Separation of organic acids was made with 5 mM PDC (2,6-pyridinedicarboxylic acid) both as chromophore and background electrolyte. In order to accelerate the co-electroosmotic migration of organic acids, 0.5 mM CTAB, a positively charged surfactant, was added to the background electrolyte (BGE) as dynamic wall coating agent. Separation was made at pH=5.65, while the running voltage was set at 28 kV. Satisfactory recoveries were obtained between 84.0 and 114% for all organic acids in saffron samples, 85-108 % for barberry sample, 91-113 % for sumac and 88-109 % for cardamom sample. The limit of detections, LOD of the method were between 0.372 µg/mL and 2.80 µg/µL. Sugars were determined by indirect UV detection using 50 mM glycylglycine at pH=12.5 as background electrolyte. The separation voltage was set at 22 kV. Calibration curves were drawn in the range of 2-12 mM with regression of 0.990 and 0.997 for glucose and fructose, respectively. The limit of detections, LOD (S/N = 3) of the method were 28.2 µg/mL and 29.1 µg/mL for glucose and fructose, respectively. Recovery values were between 87-99 % for saffron samples, 96 % berberis vulgaris fruits, and 97 % for sumac sample. We could not detect any sugars in cardamom using this method. Principal component analysis and hierarchical cluster analysis classified ten saffron samples from different commercial brands according to their similarities and dissimilarities of organic acid and soluble sugar contents. The results will contribute to a better understanding of nutritional values of saffron (Crocus sativus L), cardamom Elettaria cardamomum), sumac (Rhus coriaria L.), and barberry (Berberis vulgaris) by contributing to the limited number of data on their organic acid and sugar contents. To the best of our knowledge, it is the first reports on organic acid contents of sumac and cardamom in the literature. In the third study, using the ability of high resolution liquid chromatography hyphenated with ion trap-time of flight mass spectrometry in qualitative characterization of unknown structures led to identifying new crocetin ester compounds in saffron extract. Trans and cis-crocin 4(Gn-diG), trans and cis-crocin 3 with unknown glycoside structure and also the isomer of crocin 1 were the compounds tentatively identified in this study. Principal component analysis was used for classification of saffron samples from Spain an Iran according to the country of origin.
Porfirin, orto-karboran ve BODIPY konjuge sistemi: Sentez ve fotolüminesans özellikleri
In the last decades, scientists are highly insterested in the energy transfer process and mimicing this natural process by the way of design, synthesis, characteriation and application of novel artificial molecules. To mimic efficient energy transfer systems like chlorophylls, many model compounds have been synthesized and studied. For this purpose, new molecules bearing donor (D)-acceptor (A) moities are prepared. In this thesis, energy transfer process is investigated via three functional groups such as; porphyrin ring (zinc tetraphenylporphyrin), BODIPY (ethynyl BODIPY) and ortho-carborane. Porphyrins are heterocyclic compounds which include four pyrrole rings joined together through methine bridges. They show strong absorption and emission in the visible region and tunable redox properties which lead to promising applications. They can be readily modified by the substitution on the aromatic ring, either by electron-withdrawing or electron-donating groups, to gain unique optical or electronic properties. Porphyrin systems, as energy acceptors, have been covalently linked to donor units, such as organic compounds that have fluorescent properties, to mimic photosynthetic devices and to develop new efficient molecular systems. The porphyrin core easily allows attaching donor units near the periphery, directly or via spacers, and such a light-harvesting system has a great potential as a suitable system for the functioning of antennae. Among the well-known fluorophores, compounds based on the BODIPY core are preferred because they show significant characteristics, such as a high excitation coefficient, high quantum yield, good solubility in most organic solvents, and excellent stability. Small modifications to BODIPY structures, facilitate tuning of their fluorescence properties, and these types of structures are widely used to label proteins, sensor applications and energy transfer cassettes. ortho-carborane (1,2-dicarba-closo-dodecaborane), a subclass of boron cluster compounds, has unique features based on its icosahedral structure and high polarisable sigma-aromatic character. The cluster has a significantly unsymmetrical electron density distribution, which shows electron-withdrawing character when it is bonded through C vertices. It has been reported that structural parameters obtained by X-ray diffraction studies from numerous carboranes and metallacarboranes indicate that the C1-C2 distances vary considerably if substituents with lone pairs are bonded exo-cluster to the C1 or C2. Computational methods suggested that the cause of the elongation is the transfer of electron density from the available lone pairs on the substituents to the antibonding orbitals on carbon, producing a decrease in the C1-C2 bond order and, thereby, an increase in the C1-C2 distance. In the last decade, several research groups have been interested in combining organic π-conjugated systems with carborane derivatives, to modulate either one or more of their electronic, optical, and photophysical properties. o-Carborane derivatives linked to the π-conjugated groups at the C1 (and/or C2) position have shown aggregation-induced emission (AIE) or aggregation-enhanced emission (AEE) properties. Intramolecular charge transfer from the π-conjugated groups to the C1−C2 bond of o-carborane quenches the emission in solution, but the reduction in emission can be reversed by freezing the C1−C2 bond vibration in the aggregates. In this study, dyad molecule is synthesized through Sonogashira coupling reaction of ZnTPP and BODIPY units. Selective exciation of BODIPY showed an efficient energy transfer from BODIPY unit to ZnTPP. Therefore, ZnTPP acts as energy acceptor (A) and BODIPY acts as energy donor (D). In the case of target triad molecule, a V-shaped ZnTPP- o-carborane- BODIPY structure, o-carborane serves as an photo-induced charge transfer compound unit and quenches the energy transfer. The precursor molecules and target structures are all characterized by UV, FT-IR, NMR and MALDI-TOF-MS. Additionally, X-Ray crystal structure of triad molecule is solved and electrochemical methods such as CV and SWV are used to determine their redox properties.
İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Floresans spektroskopisi ile tayin yapılması, mikromolar seviyenin altındaki konsantrasyonların algılanabilmesi ve analiz kolaylığı nedeniyle kemosensör uygulamaları için etkili bir yöntem sağlamaktadır. Substrat bağlanması sonucunda ışımaları değişen moleküller olan floresans kemosensörler, kimya, biyoloji, farmakoloji ve çevre bilimi gibi birçok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Floresans özelliğine dayanan bu analiz yöntemi moleküler etkileşimlerin gerçek zamanlı izlenmesi için son derece hassas, ucuz ve basit bir optik yöntem sunar. İdeal bir floresans kemosensörün iki temel özelliğe sahip olması gerekir; ilki, reseptör hedef molekülle en güçlü ilgiye sahip olmalıdır (bağlanma seçiciliği), ikincisi ise, floresans sinyali pH, sıcaklık ve polarite gibi ortam şartlarından etkilenmemelidir (sinyal seçiciliği). Bununla birlikte, seçicilik özelliğinin gerçekleşmesi için hedef metal iyonuna uygun şablon üretilmesi gereklidir. Bu nedenle, floresans kılavuz moleküllerin sensör tasarımlarına dahil edilmesi dikkate değer biçimde araştırılmaktadır. Floresans bir indikatör üretiminden sonraki adım katı bir destek malzeme içine sabitlenmesi ve böylece floresans kemosensörün üretilmesidir. Sabitleme adımı kılavuz molekülün polimer matriks içine kimyasal veya fiziksel olarak bağlanması yoluyla gerçekleşir. İşlevsel bir sensör yaratmak için polimer tuzaklamasından sonra optik fiber cihaz üzerine depolama gerçekleştirilmelidir. Sol-jeller kimyasal sensörler için en yaygın kullanılan destek malzemesidir. Çünkü sol-jeller kolayca küçük parçacık halinde işlenebilir ve optik fiberler üzerine ince film halinde depolanabilmektedir. Toksik ağır metal iyonların tayini için seçici kemosensör geliştirilmesi, bu metallerin endüstriyel uygulamalardaki önemi ve çevreye verdikleri zarar nedeniyle ilgi görmektedir. Metal iyonların tayini için geleneksel olarak atomik absorbsiyon spektrometrisi (AAS), indüktif eşleşmiş plazma atomik emisyon spektrometrisi (ICP-AES), iyon seçici potansiyometre ve X-ışını floresans yöntemi kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemler karmaşık numune hazırlama adımları, yüksek cihaz maliyeti ve analizi yapılacak her numune için uygun yöntem belirlenmesi gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle, yüksek hassasiyete, iyi bir seçiciliğe, kısa cevap süresine ve gerçek zamanlı izleme özelliklerine sahip, basit floresans tekniğiyle düşük konsantrasyonlarda metal iyonlarının belirlenmesi oldukça önemlidir. Bu tez çalışmasının birinci kısmında; tiyol sübstitüye edilmiş ftalosiyanin molekülünün (ZnPc), farklı etanol-su karışımları içinde absorbsiyon ve floresans spektrumları analiz edildi ve ZnPc için uygun çözelti karışımı belirlendi. Belirlenen optimum çözelti karışımı içinde, metal iyonu varlığında ve yokluğunda farklı pH larda ZnPc'nin absorbsiyon ve floresans spektrumları elde edildi ve analiz için optimum pH değeri belirlendi. Floresans kılavuz olan ZnPc'nin etanol çözeltisi içinde farklı metal iyonları konsantrasyonuna göre floresans spektrumları alındığında, metal iyonu konsantrasyonuna bağlı olarak emisyon şiddetinde azalma olduğu görüldü. Benzer trendlerde sönümlendirme etkisi gösteren ağır metal iyonlarının (Hg2+, Ag+, Pd2+) seçici tayini için, su:etanol karışımı içinde farklı pH'larda metal iyonları titrasyonları yapıldı ve metal tayinini seçici olarak gerçekleştirmek için optimum çözelti koşulları belirlendi. Ayrıca çözelti ortamında ZnPc'nin yeniden kullanılabilmesi için oluşan kompleks yapısını bozucu madde kullanılarak floresans artışı elde edildi. Çalışmanın ikinci kısmında; ZnPc varlığında sol-jel oluşumunu sağlayacak optimum koşullar ve jelleşme süreleri; metal iyonu, farklı katalizör ve sürfaktan etkilerine bağlı olarak belirlendi. ZnPc içeren pre-jel çözeltisinin zamana bağlı floresans ölçümü alınarak jelleşme zamanının ZnPc'nin emisyon şiddetinin artışına bağlı olarak belirlenebileceği görüldü. Sol-jel elde edilmesinde kullanılacak reçetenin belirlenmesinden sonra hazırlanan pre-jel çözeltisi kullanılarak cam plaka üzerine spin kaplama yapıldı ve filmlerin tamamen kondenzasyona uğraması için vakum altında 40 0C de kurutuldu. Film kaplı cam levha kuartz küvet içine diyagonal olarak yerleştirilip farklı metal iyonları ilavesi ile film içinde yer alan ZnPc'nin floresans sinyaline dayalı olarak hedef metal iyonlarına karşı seçici ve hassas algılama özelliği incelendi.
Polipirolün tiyenil uç gruplu poli (dimetilsiloksan) ile FeCl3 varlığında kopolimerizasyonu
İletken polimerlerin elektriği neredeyse metaller kadar iyi iletmeleri, benzer elektronik ve optik özellikleri göstermeleri, korozyona karşı dayanıklı olmaları ve kolay yöntemlerle elde edilebilmeleri gibi başlıca avantajları bilim ve teknoloji alanındaki ilgiyi üzerlerine çekmelerini sağlamıştır. İlerleyen zaman içinde proses edilmelerindeki güçlükler uygulamada zorluklara sebep olmuş ve ticarileşmelerine engel oluşturmuştur. Dolayısıyla iletken polimer alanındaki yeni çalışmalar konjuge polimerlerin elektriksel özelliklerinden kaybetmeden aynı zamanda işlenebilir bir malzeme elde etmek üzere modifiye edilerek yeni kopolimerlerin dizaynı ve sentezi üzerine yoğunlaştı. Polipirol, iyi bir iletkenlik gösteren ve korozyona dayanıklı, kullanışlı bir iletken polimerdir. İkincil piller, elektrokromik görüntü cihazları, ışık yayan diyotlar (LEDs), kapasitörler, sensörler, membranlar ve enzim elektrotlar gibi geniş kullanım alanlarına yayıldıkça, polimerin özellikleri ile ilgili gelişmeler gözlenmeye başlandı. Polipirol, pirol monomerinin kimyasal redoks polimerizasyonu ile sentezlenebilir. Kimyasal oksidatif polimerizasyon için oksidant ve çözücü seçimi çok önemlidir. Potasyum persülfat (K2S208), hidrojen peroksit (H202), demir (III) ve seryum (IV) tuzları en çok kullanılan oksidantlardır. DMF (dimetil formamide) ve DMSO (dimetilsülfoksit) gibi yüksek donör numaralı solventler dışında protik ve aprotik birçok solvent bu reaksiyonda kullanılabilir. Machida ve diğ. (1989) tarafından yapılan çalışmada en yüksek iletkenlik değeri, solvent olarak metanol seçildiğinde ve oksidant olarak demir (III) klorür seçildiğinde 220 S/cm olarak bulunmuştur. Polidimetilsiloksan polisiloksanlar arasında en yaygın kullanılan polimerdir. PDMS gibi iyi özelliklere sahip polimerik malzemeleri hazırlamak için silikon atomunda sübstitüe edilmiş reaktif gruba sahip polisiloksanlar başlangıç bileşikleri olarak kullanılır. Esnek siloksan kısım iletken polimerlerin fiziksel özelliklerini arttırır. Yumuşak kontakt lensler ve suni ciltler gibi biyomedikal metaryaller, yapıştırıcılar, yüksek performanslı elastomerler ve sıvılar ile yüzey modifikasyonları uygulamalarında yaygın olarak kullanılır. Bu çalışmanın amacı, büyük tanecik boyutları ve birçok çözücüde çözünememesinden dolayı işlenemeyen polipirolün kopolimerini yaparak daha küçük tanecik boyutunda, işlenebilir ve çözünebilir bir polimer elde etmektir. Bu gaye ile, tiyenil sonlu Poli (dimetilsiloksan) ile polipirol'ün demir (III) klorür varlığında kopolimerizasyonu incelenmiştir. Mono hidroksi poli (dimetilsiloksan) 2-tiyofenkarbonil klorür ile reaksiyona girerek tiyenil sonlu bir makromonomer haline gelmiştir. Tiyenil grubunun amacı ileride yapılacak blok kopolimer yapısında iletken polipirol kısmı ve iletken olmayan poli (dimetilsiloksan) kısmı arası köprü görevi görmek ve malzemenin kimyasal yükseltgenme potansiyelini arttırarak demir (III) klorür oksidantı için uygun hale getirmektir. 24 saat süren reaksiyon sonucu tiyenil uçlu Poli (dimetilsiloksan) (PDMS-ThC) elde edilmiş ve reaksiyonun başarıyla sonuçlandığı FTIR sonuçlarıyla kanıtlanmıştır. Tiyenil sonlu poli (dimetilsiloksan) ile pirol monomerinin kopolimerizasyonu demir (III) klorür varlığında, oda sıcaklığında gerçekleşmiştir. Reaksiyon ortamı olarak saf THF kullanıldı. Elde edilen ürünler FTIR spektroskopik yöntemi ile karakterize edildi ve SEM görüntüleri ile morfolojik olarak incelendi. Yapılan deney sonuçlarına göre tiyenilleme reaksiyonunun FTIR verilerine göre başarıyla gerçekleştirildiği ve tiyenil uçlu Poli(dimetilsiloksan) grubunun etkisiyle polipirol ortalama tanecik boyutlarında azalma olduğu gözlemlendi. Kopolimerizasyon işlemleri sırasında mol oranları optimum hesaplanarak da beklenen iletkenlik kaybı minimum düzeyde tutuldu, böylece işlenebilir ve yüksek iletkenlikte bir polipirol kopolimeri elde edildi.
Photochemical routes to hyperbranched polymers
Light plays an important role in many processes in nature, such as atmospheric ozone production and photosynthesis. In the light-induced reactions, absorption of light generates excited state species that may take place in a number of different reactions such as isomerization, dissociation, abstraction, electron transfer and bond formation. Such light induced processes represent several advantages over conventional thermal techniques regarding the level of control since they can be accurately moderated in terms of wavelength, polarization direction and intensity, allowing spatial and temporal of the reactions. Light is used also in polymerization reactions following different mechanisms including radical, cationic, anionic and step-growth polymerization routes. In recent years, light induced processes are successfully employed also in controlled/living polymerization and click reactions for the formation of various complex macromolecular architectures. Hyperbranched polymers (HBPs), a unique class of dendritic macromolecules, have received continuous interest from macromolecular scientists due to their inherent properties such as high level of functional terminal units, high solubility and low viscosity. Despite enormous efforts devoted to the synthesis of HBPs by traditional methods, there are limited attempts to employ light induced processes. Until now, numerous strategies for the synthesis of HBPs have been reported. Depending on the number of monomers used in the polymerization, they can be classified in two categories; single-monomer methodology (SMM) and double-monomer methodology (DMM). SMM is the synthetic method that allows the syntheses of hyperbranched macromolecules by polymerization of only one type of monomers (ABn or latent ABn type). The SMM method covers various specific approaches: (a) polycondensation of ABn monomers; (b) self-condensing vinyl polymerization (SCVP); (c) self-condensing ring-opening polymerization (SCROP) and proton-transfer polymerization (PTP) and (d) chain-walking polymerization; and (e) dialkyne polycyclotrimerization. In 1995, Fréchet et. al. reported a new versatile synthetic strategy, SCVP which considers the polymerization of AB* type vinyl monomers. This strategy can also be defined as 'inimer route'. Inimers (AB*) are specific vinyl monomers consisting of pendant groups that can be converted into an initiating moiety by an external stimulus. In AB*structure, the A group serves as a vinyl moiety and the B* group signifies the initiating site. The chain initiation is realized through the addition of an initiating B* group to the double bond of another monomer. Hence, a dimer form comprised of two active sites B* and A* with one double bond is generated. The created dimer acts as an AB2 monomer, and lead to yield hyperbranched structure. This method fundamentally relies on the difference between the activities of chain propagation of the growth sites and the initiating sites. This behavior results a lower degree of branching (DB) in comparison to the DB of the HBP formed by polycondensation of AB2 monomers. The theoretical maximum DB of SCVP reaches 46.5%. The SCVP approach has been readily applicable to diverse type of controlled polymerization methods, such as living ionic, group transfer polymerization, ring opening and controlled radical polymerization (CRP) by suitably selected inimer structure variations. Taking account of the unique advantages of SCVP, we focused on the development of light induced processes for the synthesis of hyperbranched polymers with various architectures.In the first part of the thesis, a self-condensing vinyl polymerization for the preparation of hyperbranched polymers is explored on the basis of Type II photoinitiated system using benzophenone (BP) and camphorquinone (CQ) under UV and visible light. In this approach, 2-hydroxy ethyl methacrylate (HEMA) or 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA), and methyl methacrylate (MMA) were used as hydrogen donating inimers and comonomer, respectively.In the second part, branched polymers with different branching densities and their cross-linked analogues were synthesized by photoinduced self-condensing vinyl xxi polymerization (SCVP) via benzodioxinone photochemistry. Thus, MMA was copolymerized with two different comonomers, namely HEMA and DMAEMA in the presence bisbenzodioxinone (BBNZ) under UV light. Upon irradiation, BBNZ undergoes irreversible decomposition leading to the formation of benzophenone photosensitizer and bisketene. The released benzophenone is further photoexcited at the same wavelength to give the initiating radicals through hydrogen abstraction from the inimer. In the case of HEMA, additional branching sites were formed by the reaction of bisketen with the hydroxyl functionalities of HEMA.Finally, a novel photoinduced metal free ATRP approach was developed for the preparation of HBPs by SCVP. The approach relies on the copolymerization of MMA and styrene (S) with respective structurally antagonist inimers; 2-(2- bromoisobutryryloxy)ethyl methacrylate (BIBEM) and 4-vinylbenzylbromide (VBB) in the presence of perylene under visible light. In the process, excited state perylene directly reduces alkyl bromides to form carbon-centered radicals capable of iniaiting the polymerization of MMA and S, while BIBEM and VBB inimers contain both polymerizable vinyl moiety and bromide groups to generate branching points. As the halide groups remain at the chain ends, the methodology was shown to be a suitable candidate to form core-shell type block copolymers carrying hyperbranched and linear structures at the inner and outer spheres, respectively.
Katyonik antibakteriyel peptitlerin sentezi
When a tissue is damaged, inflammations, biological response of the body to the injury, is maintained to repair the area. Tissues are regenerated by a chemical network system and then inflammation is removed after repair completed. However, when tissue cells continue to proliferate in an inflammation rich environment, tumor cells evolve from inflammatory cells. As the relationship between inflammation and tumor progression becoming clear, it is crucial to distinguish inflammation from infections by means of early diagnosis of cancer. For this matter, cationic antibacterial peptides can be useful as they accumulate at infection but not inflammations. Surgery, radiotherapy and chemotherapy are the main treatments of cancer. In the early stage of cancer, surgery is the standard application used for either therapy or diagnosis. Besides the constantly improving treatment strategies, new diagnostic agents are needed to be explored. In case of early detection and diagnosis, it is important to utilize proteins that are formed around tumor microenvironment as biomarkers. Specific proteins and its ligands are chosen as they are the basis of the tumor microenvironment formation that consequently provides tumor generation and development. The recent technology named molecular imaging can be used in monitoring these molecular imaging agents. The aim of this thesis is to develop new imaging agents for the detection of infections and imaging of tumors at the cellular and molecular levels. Thus, labeled peptides and peptidomimetics that are able to bind with high affinity and selectivity to bacteria membranes and to biomarkers expressed by immune and stromal cells of tumors respectively were designed and produced. In the scope of this study, molecules were designed with pharmacophore approach. More than one antibacterial peptide sequences were synthesized and then Rhodamine B, which is an antibacterial imaging agent was added. The aim of this project is to use these dye-labeled peptides as molecular contrast agents. As a result of the experiments, antibacterial peptide dye fixation was successfully carried out and the analysis proved that the result was correct. Additionally, organic molecules as fragments of various peptidomimetic structures were synthesized, they were purified and characterized. After laboratory studies are completed biomarker affinity and stability analyses will be performed. According to the obtained results from these studies, modifications and alterations will be applied to improve performance. Once the biologically active compounds have been identified, they will be conjugated with DOTA-chelates radio-labeling with Ga68 for PET-CT imaging.
1,1'-biferrosenilen içeren donör-akseptör (D-A) sistemlerin sentezleri ve özellikleri
Fused heterocyclic molecules with high π-delocalization such as thienothiophenes (TTs) and dithienothiophenes (DTTs), have been attracting great attention as building blocks for the construction of organic semiconductors for organic light emitting diodes (OLEDs), organic field-effect transistors (OFETs), organic solar cells (OSCs) and photovoltaic cells. In comparison to traditional materials used in photovoltaics, the growing interest comes from their relatively easier synthetic strategies, well-defined molecular structures, easier purification methods, better proccessibility and reproducibility. Since the electronic properties of materials exceedingly depend on their electronic energy levels, adjusting the energy levels and band gap size is pivotal in the design and synthesis of efficient materials. The use of strong donor (D) and acceptor (A) units is the most effective way to design low band gap materials. In D−A systems, both electron accepting and donating groups decrease Eg. The electron-accepting unit reduces the LUMO (Lowest Empty Molecular Orbital) energy, while the electron-donating group raises the HOMO (Highest Empty Molecular Orbital) level. Thiophene derivatives are now excellent candidates for a variety of advanced material applications owing to their electron-rich characters and good chemical and thermal stabilities. In this thesis, alkyl-substituted TT used for enhancing solubility and as a π-spacer was synthesized using a novel method. In our method, it can be synthesized in lower steps and higher yield as compared with literature. The synthesis of materials composed of electron-donating (D) and -accepting (A) units offer the ability to manipulate the HOMO−LUMO energy levels. The electron- donating group is 1,1′-biferrocenylene (BFD), which has a mixed-valence class III character for the BFD0/BFD+ redox stage. On the other side, benzothiadiazole (BT) and thieno[3,2-b]thiophene that has benzonitrile are strong acceptors and utilized for designing low HOMO–LUMO gap.
Design of biocompatible hydrogels with regions of different chemical and mechanical properties
A polymer gel is simply a soft and wet material. There are two critical points to form a polymer gel. These are: a crosslinked, elastic three dimentional (3D) polymer network architecture and a fluid, filling the interstitial spaces of network, in which the polymer network can swell without dissolving. Their elastic crosslinked network brings them a soft texture, while the entrapped fluid renders this materials wet. Although polymer gels have wet and soft look, they are capable of bearing large deformations. Therefore, polymer gels are mostly used materials with their wide-ranging and tunable properties in such areas like bone-tissue engineering, biomedical applications, etc. Within this thesis, two different kinds of gels were investigated from two different aspects. First, single network (SN), double network (DN) and triple network (TN) cryogels were investigated in the manner of biocompatibility. Then, in the second part, multi-segmented hybrid hydrogels were discussed within the framework of their synthesis, creation aspects and mechanical properties. Silk, as a biological material, covers a history more than 5000 years. This protein polymer in the form of fibers spun by silkworms has served as a bridge between cultures. Today, silk is mainly utilized in textile industry, for its unique properties such as strength, low heat conductivity, luster and moisture absorbance capacity. Another interesting applications of silk include: the interior decoration of houses, parachute clothing, bicycle tires, bed filling, etc. Moreover, most importantly, silk is used in biomedical fields such as tissue engineering and regenerative medicine with their various physical characteristics, biocompatibility and ability to support the attachment, proliferation and differentiation of many types of cells. Within the scope of this thesis, biocompatibity of Bombyx mori based silk-fibroin protein was investigated as a pre-made scaffold through the specific form of porous gels, SN-, DN- and TN- silk-fibroin cryogels. Investigations were carried out on readily-prepared scaffold samples which of their mechanical and morphological properties were already identified by our research group. Pre-identified feature-dependent changes in cell viability was tested quantitatively by MTT assay and qualitative observations were conducted through layer-by-layer images (3D images, composite images collected from different depths of scaffold) from Laser Confocal Scanning Microscopy (LCSM). For all cell-culturing purposes, Normal Human Dermal Fibroblast (NHDF) cell line was used. Among the scaffolds, there were two kinds of materials available to clarify the relationships between cell viability and pore size, surface area and wall thickness. SN cryogels synthesized by increasing fibroin concentrations represents decreasing pore size and porosity while wall thickness is increasing. The other set of cryogels, named as DN and TN through this thesis, formed by double-networking concept represent increasing fibroin concentrations by the penetration of new networks into the SN. However, DN and TN cryogels exhibit no increase in wall thickness with the help of formed pores inside the bigger pores of single network pores, called as second generation pores. Moreover, decreasing in pore size occasioned by second generation pores and increasing fibroin concentration cases were run with increasing surface area. Besides all, both of two cryogel types have an advantage for biomedical applications as they have interconnected pores. MTT assay results represented that cryogels with the porosity (%) ratios between 90 and 75% reveal better cell viability (%) ratios which are in correlation with literature. Additionally, it was revealed that the cell viability results are independent from silk-fibroin concetrations (CSF) of cryogels. Pore size ranges of scaffolds in dermal fibroblast culturing were reported between 5-15μm. Within the range of scaffolds, SN-4 codded cryogel has the bigger pore sizes as 33μm which decrease to 3.4μm for DN-4/29. For both case, MTT say results show good level of cell viability (far more higher than 50 % for 3rd, 7th and 10th days which are the evidence for the absence of acute toxicity). LCSM images received from the SN-4 (33 μm) and TN4/7/20 (4.3μm) cryogels supported the viability results. This good viability results of TN-4/7/20 is attributed to the extraordinary pore architecture generated by second generation pores. As a summary of these results, it was revealed that the DN and TN cryogels can increase the cell viability and be protected from any loss on mechanical properties as well. For this reason, these "second generation pores" make DN and TN cryogels a good candidate for load-bearing pre-made scaffolding approaches. Within the second part of this thesis, multi-segmented hybrid hydrogels with two or three individual segments, which of each have chemically and physcially different properties were investigated from the stand point of designing and mechanical characterization. As a general meaning, "hybrid" term corresponds to a thing which combines two different elements to obtain a new, mixed character. Within hydrogel studies, hybrid is a common use to describe the material via their structural components' character in a chemical or physical manner. Within a chemical manner, a hybrid hydrogel may be a combination of a synthetic and a natural, organic and inorganic sources. On the other hand, in terms of physical manner, a hybrid hydrogel may be a combination of different components having different physical properties together, such as isotropy and anisotropy, amorphus and semicrystalline structure, rigidity and flexibility, etc. to create a new material with a new desired character. Biological tissues are mainly anisotropic, non-homogenous and multi-phasic natural constructs in an intermeshed architecture of hard and soft components with an extremely tough interface. Such important examples are bone, cartilage, ligament, tendon and intervertebral disc (IVD). Hydrogels are important materials with their similarity to biological tissues as they are matrices with ability to entrap the water or aqueous solutions. However, even their common brittle character was overcome by many techniques improved for decades, these high strength hydrogels reported so far were mostly isotropic. Here, for the first time, preparation step of monomer mixtures for the one-step synthesis of hybrid hydrogels was achieved by stratification method to form an anisotropic multi-segmented hybrid hydrogel. By taking advantage of stratification, it was exhibited that, this method is available for a wide range of monomers. Therefore, with several combination possibilities of different segments (with required physical and chemical properties), a multi-segmented hybrid gel formation serves as a puzzle-like method to use in various desired applications. Additionally, based on the biocompatibity of the polymers utilized in this study, hybrid hydrogels are potentially biocompatible. Within this study, two- and three- segmented hybrid hydrogels were synthesized by using UV-initiated bulk copolymerization technique as polymerized density-stratified monomer solutions of hydrophobic (at least one or more) and hydrophilic monomer mixtures. Hydrophilic monemers were N-dimethyl acrylamide (DMA) or acrylic acid (AAc); hydrophobic monomers were octadecyl acrylate (C18A), stearyl methacrylate (C17.3M) or lauryl methacrylate (C12M). Hydrophobic monomers carrying alkyl side chains of different lengths lead to the formation of supramolecular, semi-crystalline hybrid hydrogels. Through this concept, it was possible to adjust the mechanical and thermal properties of segments and interfaces by varying the combinations of monomers. By this means, anisotropic biological tissue inspired hybrid hydrogels were demonstrated, as intermeshed hard and soft components through a strong interface(s), which never rupture at interface region(s). According to the investigations, two-segmented hybrids exhibit a high modulus (0.46−74 MPa) and tensile strength (0.19−3.9 MPa) and sustain 24−30 MPa stresses at 78−83% compressions which are comparable to the natural IVD. Moreover, it was seen that it is possible to expose these gels to cyclic deformation without any irreversible deformation by the help of their semi-crystalline or supramolecular structure. In case of three-segmented hybrids, obtained results show also a high modulus (89-118 MPa) and tensile strength (3.6−4.6 MPa) with tensile strain of 50−75%. Multi-segmented hybrids have the ability to self-heal upon heating above melting temperatures (Tm) once one or both of their gel components are damaged. It was also tested by separate examinations that the interface regions, also, have self-healing ability. Besides the self-healing ability, they exhibit a pseudo triple- or multiple- shape memory effect as well, arising from the different Tm belonging to the gel components of hybrids. For instance, two-segmented hybrid H2-2 (two-segmented hybrid) have only one semi-crystalline segment because the other segment shows an amorphous character. Thus, the H2-2 exhibit only dual shape memory. However, H2-1 (two-segmented hybrid) possesses two semi-crystalline segments which reflect to the whole body of two-segmented hybrid as a pseudo-triple- shape memory effect. Moreover, in case of three- segmented hybrids, H3-1 hydrogel comprises of three semi-crystalline segments which of their two have close Tm values than that of the remaining segment. Thus, two different Tm are obtained resulted in a pseudo-triple- shape memory. Another hybrid example, three-segmented H3-2 hydrogel, was observed as it has three semi-crystalline segments, hence three Tm which of these are in far different temperatures. Stemming from these three different Tm, H3-2 is able to exhibit pseudo-multiple- shape memory effect. The synthetic strategy presented here thus enables combination of multiple gel components in a single, intermeshed material, leading to the preparation of multiple-shape memory hydrogels with multi-responsivity. Moreover, it is also possible to decide the place of stretchable and rigid parts in a multi component hybrid structure, according to the requisite, by using the monomers in different densities and chemical properties.
Surface modification of carbon nanotubes (CNTs) via click reactions
Carbon nanomaterials have crucial importance in the science and commercial applications. Carbon-based materials like diamond, fullerene, graphite, nanotubes and nanowires are used in some applications such as electronic, optic-electronic, biomedical engineering, tissue engineering, medical implants, medical devices and sensors. New nano-hydrids obtained by hybridization of carbon-based materials with materials having different properties like metals, metal oxides and polymers have increased their area of usage. CNTs can be defined as simply rolled graphite and can be grouped based on their layer numbers as; single walled, double walled and multi walled CNTs. Their circular curve structure is the main reason for quantum restrictions and σ-π re-hybridization. After re-hybridization, three σ bonds slightly move out of the plane and increase the elbowroom of π orbitals. These special characteristics makes CNTs to have better mechanical strength, electrical and thermal conductivity, and chemical and biological activity when it's compared to graphite. However, their area utilization is limited because of their handling restrictions, one of which is their low solubility especially in organic solvents. This results as disadvantage when they need to be purified or be treated so their usage cannot be possible unless they have been pre-modified. Small molecules or polymers can be grafted via covalently or non-covalently approach to the surface of CNTs to increase its dispersion. Frequently used sidewall halogenation reactions, hydrogenation, Diels-alder cycloaddition, [2+1] nitrene addition, thiol-ene reaction can be examples for grafting onto the surface of the π-conjugated skeleton by covalent modification. Surface of carbon nanotubes are non-covalently functionalized by the way of adsorption of polynuclear aromatic compounds having functional groups such as anthracene, naphthalene, pyrene or porphyrin. Small aromatic molecules are attached onto the surface of CNTs via π-π stacking in non-covalent strategy. This strategy has an advantage in terms of preserving mechanical and electronic properties of CNTs' surface after modification. In this study, increasing the usage area of hybrit materials that are obtained by the application of different click chemistries onto the surface of single and multi walled CNTs that increase their solubility in many organic solvents.The first two parts of the stu The walls (surfaces) of carbon nano tubes are modified by different reactions that have significant importance for green chemistry applications. For direct covalent modification, methodologies that does not require any metal ligand complexes are choosen such as Diels-Alder, [2+1] nitrene cycloaddition and thiol-ene reactions whereas for indirect covalent modification, active ester reactions are used dy are focused on the modification of the sidewalls of carbon nanotubes by the covalent approach. In the first part of the thesis, four model reactions between CNTs and small molecules having functional groups such as furan, maleimide, anthracene and azide were carried out to evaluate efficiency of Diels-Alder and nitrene cycloaddition reactions. Positive results obtained from model reactions proceeded the study to the next step which is mono modification of carbon nanotubes with the polymers having suitable functional groups. So, firstly, polymers having an end group (PMMA, PtBA, PS, PEG etc.) such as furan, maleimide, anthracene, azide and thiol were synthesized and characterization of them were supported by the NMR, FT-IR and GPC measurements. Diels-Alder, nitrene cycloaddition and thiol-ene click reactions were performed between these polymers and SWCNTs, MWCNTs, and MWCNT-COOH. In accordance with the results obtained from experiments, second modification methodologies such as Diels-Alder, nitrene cycloaddition and thiol-ene reaction was applied to mono-modified carbon nanotubes, which have positive results from the previous step in the presence of polymers having suitable functional groups. Besides sequential double modification, sequentially one-pot double modification methodology was applied to unmodified CNTs. Double combinations of these chemistries such as nitrene addition - thiol-ene click reaction, Diels-Alder cycloaddition - thiol-ene click reaction, nitrene addition - Diels-Alder cycloaddition were used for double modification of carbon nanotubes sequentially. And, combinations of nitrene addition - Diels-Alder cycloaddition, thiol-ene click reaction - nitrene addition and Diels-Alder cycloaddition - nitrene addition were used for one-pot double modification of CNTs by sequential approach. Thermal gravimetric analysis of the performing experiments from both approaches showed that carbon nanotubes can be functionalized with these approaches. In the second part of the thesis, firstly grafting of amine-terminated PEG to the surface of multi walled CNTs by active ester reaction is performed. This is further followed by the grafting of azide-terminated PS polymers by nitrene reaction. Firstly, acid functions of commercially available carbon nanotubes (MWCNT-COOH) were changed to acid chloride (MWCNT-OCCl). This reaction can be performed by the presence of thionyl chloride or oxalyl chloride together with a catalytic amount of DMF once the optimum reaction temperatures are obtained (0 °C to 60 °C). Then, pentaflourophenyl ester of MWCNTs (MWCNT-COOC5F6) was synthesized by the presence of MWCNT-OCCl pentaflourophenol and pyridine. MWCNT-COOC5F6 were very active against amines and its reaction with amine-terminated PEG (PEG-NH2) completed the first modification reaction of the surface. For the second surface modification, MWCNT-CONHPEG which have been obtained in the first step was dispersed in o-dichlorobenzene. Afterwards, PS-g-MWCNT-CONHPEG was obtained via nitrene addition in the presence of PS-N3 on high temperatures (130 °C). In the last part of the thesis, surface of carbon nanotubes was functionalized by polyesters containing pyren via non-covalent adsorption interaction which is an advantageous method in terms of preserving mechanical, electronic properties of CNTs. Polymers having polynuclear aromatic group were attached onto the surface of CNTs via π-π stacking in non-covalent strategy. So firstly, five different of polyesters (P1-P5) containing electron deficient internal alkyne units derived from acetylene dicarboxylic acid in the main backbone were sythesized. Afterwards, firstly, polyesters gave Huisgen type 1,3-dipolar copper free cycloaddition reaction with pyrene-1-ylmethyl 3-azidopropanoate. One of the choosen polyester backbone (P2) which was previously synthesized gave Huisgen type 1,3-dipolar copper free cycloaddition reaction with pyrene-1-ylmethyl 3-azidopropanoate and the second molecule which had azide function (2-azidoethanol, 3-azidopropionic acid, prop-2-yn-1-yl 3-azidopropanoate). Eight polyesters having pyrene which is a polynuclear aromatic compound were employed as a polymeric platform in the non-covalent modification of carbon nanotubes. The 1,3-dipolar cycloaddition reactions were performed at 40 °C in 1,4-dioxane for 4 hours. Characterization of polymers was supported by the NMR and GPC measurements. Synthesized polyesters were adsorbed into the sidewalls of MWCNTs for 10 days reaction time by non-covalent approach. Characterization of polyester modified MWCNTs were performed with TGA, UV and HR-TEM measurements.
Counterion effect of amine salts on ring-opening polymerization of 1,3-benzoxazines
Polymers are advanced materials with a wide range of use in our daily lives, as a remarkable area where many researchers have been working. Recently, applications of polymers in science, technology and different areas of the industry and simple synthesis with the help of many different processes for these applications have highlighted the important features of the polymers. According to the changes by heat, polymers can be divided into two classes as thermoplastic and thermoset polymers. Thermoplastics are polymers which can be reshaped by heat. They have a wide range of uses depending on the structural differences such as poly(hexamethylene adipamide), poly(ethylene terephthalate), poly(vinyl chloride). As thermoplastics can be re-melted, they can also be used many times. Thermoset polymers can not re-melt because of their cross-linked structure. Due to these cross-linked structures, they are rigid and insoluble in solvents. Although there are types of phenolic resins such as phenol-formaldehyde, melamine-formaldehyde, and urea-formaldehyde, when looked the world-wide production schemes, phenol-formaldehyde resins appear to have a great importance. These phenolic resins, which are the first man-made thermoset plastics, are used in many areas, especially in the wood and wood industry, and are synthesized by the reaction of phenol, formaldehyde solutions. Although the traditional phenolics have excellent thermal and mechanical properties, there are disadvantages such as the formation of voids during vulcanization which prevents the formation of a void-free composite product. As since the first days of development of polybenzoxazines have eliminated almost all deficient due to their properties such as near-zero volumetric change upon curing, low water absorption, for some polybenzoxazines Tg much higher than cure temperature, high char yield, release of no toxic by-product during curing and no strong acid catalysts required for curing, they have became a good competitor against to traditional phenolic resins. When synthesized the first benzoxazine monomer by Holly and Cope in 1944, phenol, formaldehyde and primary amine groups used in the synthesis were varied and different benzoxazine monomers were developed. The polymerization of the benzoxazines is accomplished by heat, light and with catalysts. The polymerization occurs via ring opening reaction of the oxazine ring of benzoxazine. In addition to the many properties that make the benzoxazine structure in the polymer field superior to the classical resins and which are superior to the conventional resins, the high opening temperature (curing temperature) in the polymerization, which is one of the disadvantages of the industrial applications, requires new processes in production and increases the energy consumption significantly. Benzoxazines can be cured with acid catalysts at room temperature. However, the use of these catalysts is not preferred as it requires extra equipment and production scheme in terms of production. Many studies have been carried out based on the lower curing temperature benzoxazine synthesis due to the temperature sensitive side groups they have and the reducing of the curing temperature of the benzoxazines. In this thesis, the counterion effect of amine salts as catalyst has been investigated via the proposed mechanism for the purpose of reducing the high ROP of 1,3 classical benzoxazines. Aliphatic and aromatic different amine salts with Cl-, Br-, I-, NO-3 that provided the reduction on curing temperature for the synthesized P-a, P-Bn, B-a benzoxazine monomers was followed by DSC. In our results, it was observed that the amine salts decreased the ring-opening temperature and these decreases were interpreted according to the effect of the nucleophilic character of the counterion species of the amine and ammonium salts. As well as the nucleophilic character of counterions, the solubility and ionization of the amine salts in the melted benzoxazines have also been shown to play an important role on catalytic activity. The thermal properties of the cured polymers were analyzed by TGA. The latent (hidden) catalyst character of the amine salts was analyzed by using 1H NMR in solvent and at room temperature. This analysis showed that even after 24 hours the oxazine ring of benzoxazines was protected and the HX salts could be stored in the same container together with the benzoxazines in the long storage period. Accordingly, at the end of the study, it has been shown that the HX salts in the formulations can be used as strong and cost effective latent catalysts for the ring-opening polymerization of 1,3-benzoxazines.