Yeni çok fonksiyonlu ferrosenil naftakinon bileşiğinin sentezi ve seçici katyon bağlama özelliklerinin incelenmesi

Organometalik kimya günümüzde hızla büyüyen, endüstriyel ve akademik alanda önemli yere sahip, genel anlamda metal-karbon bağlarını inceleyen bir kimya dalıdır. 18. yüzyılın ortalarında ilk organometalik bileşikler sentezlenmesine karşın en büyük gelişmeler 19. yüzyıl sonlarında Mond ve Grignard ile olmuş, 1951 yılında ferrosenin sentezi, modern organometalik kimya için bir başlangıç noktası olarak belirlenmiştir. Ferrosen, Pauson ve Miller tarafından, susuz eter içerisinde siklopentadienil ile demir(II) klorürün reaksiyonundan fulvalen sentezlemek amacıyla yapılan bu çalışma sonucu, tesadüfen turuncu renkli bir bileşik elde edilmiş, yapılan elementel analiz sonucu, Fe(C5H5)2 molekül formülüne sahip katı bir bileşik olduğu gözlenmiştir. Yapı aydınlatılması ise Wilkinson, Fischer ve Woodward tarafından yapılmıştır. Bu iki bilim insanı bu konudaki çalışmalarıyla 1979 Nobel Kimya Ödülüne layık görülmüştür. Kinonlar doğada bakteri, mantar, bitki ve hayvan kökenli bulunabilen veya sentetik yollarla elde edilebilen, konjuge diketon yapılarıdır. İlk kinon sentezi, kuinik asitin yükseltgenerek p-benzokinona çevrilmesiyle gerçekleşmiştir. Basit kinonlar, tahriş edici özelliği olan, yüksek buhar basıncına sahip katılardır. Kinonlar, biyolojik ve sentetik kimya açılarından önemli yer tutan bileşiklerdir; fotosentez, kan pıhtılaşması, hücresel solunum, farmokoloji, boya, yük transfer kompleksleri, oksitleyicilik gibi konularda kinonlar yaygın olarak kullanılır. Ayrıca antikanser ajanı nitelikli, klinik olarak test edilen binin üzerinde kinon yapısı mevcuttur. Naftakinonlar ise iki halkalı kinon yapısı olarak nitelendirilebilir. Günlük hayatta en bilinen naftakinon yapıları, pıhtılaşma ajanı olarak işlev gören, Vitamin K1 ve K2'dir. Hidroksinaftakinon türevleri olan juglon, mantar öldürücü, lavson, boyar madde, fitiyokol ise antibiyotik olarak kullanılır. Naftakinonlar, naftalendiol, aminonaftol gibi hidroksi grubu içeren naftalen türevlerinin yükseltgenmesiyle, p-benzokinonun Diels-Alder reaksiyonlarıyla veya aromatik substitüye skuarik asitin yükseltgenmesiyle sentezlenebilir. Makrosiklik kimyada önemli yer tutan bileşiklerden olan taç eterler, 1967 yılında Pedersen tarafından sentezlenen bileşiklerdir. Taç eterler, dioksan molekülünün halkalı oligomeri olarak görülebilir; oksijen heteroatomlu türevlerinden sonra, azataç eter, tiyataç eter gibi farklı heteroatomlu türevleri sentezlenmiş ve metal katyonlarıyla ilişkisi incelenmiştir. Taç eterlerin en bilinen özelliği çözünürleştirme işlemidir. Bu sayede taç eterler faz tranfer katalizörü olarak reaksiyonlarda etkin yer alırlar. Taç eterler sentezlendiği döneme kadar problem olarak görülen alkali ve toprak alkali kompleksleşmesine çözüm getirmiştir. Pedersen ve çağdaşları Lehn ve Cram ile birlikte sentez ve kompleksleşme çalışmalarıyla 1987 yılında Nobel Kimya ödülüne layık görülmüşlerdir. Pedersen ilk makalesinde yer verdiği dört sentetik yöntem ile, farklı türevlendirilmiş ve farklı halka boyutlarında halkaların eldesi mümkündür. Supramoleküler kimya, moleküler tanınma ve ev sahibi-konuk etkileşimini de içine alan iki veya daha fazla türün etkileşmesini inceleyen kimya dalıdır. Supramoleküler kimyadaki atılım, "schiff" bazları ile başlarken, taç eterler, kriptanlar, siklofan, sferand ve karserandlar ile yeni bir dönem başlamıştır ve bu moleküllerin kompleksleşmeleri çeşitli gruplarca çalışılmıştır. Supramoleküler kimyada türlerin arasındaki etkileşimin ölçülebilmesi sayesinde bu alanda çalışan diğer çalışmacılara ligand dizaynı konusunda yardımcı olur. Endüstride sıkça kullanılan berilyum, toksik özelliklerinden ötürü hassas ve doğru miktarının tayini yapılması gerekmektedir. Berilyum oluşturduğu kompleksler sayesinde spektroskopik, elektrokimyasal, kromatografik olarak tayin edilebilmektedir. Bu çalışmada taç eterlerin kompleksleşme özellikleri ve yük transfer bandındaki değişimler kullanılarak, yeni sentezlenen ferrosenil naftakinon bağlı 9-taç-3 bileşiği ile UV-VIS Spektrofotometresi yardımıyla, seçici ve hassas berilyum tayini amaçlandı. Çalışma iki aşama olarak değerlendirilebilir; ilk aşamada ligandın sentezi gerçekleştirildi. Sentezin ilk basamağında ticari olarak bulunmayan benzo-9-taç-3 (1) bileşiği sentezlendi ve bromlanarak 4'-bromo-benzo-9-taç-3 (2) bileşiği elde edildi. Sentezin diğer basamağında ise ferrosenil siklobütendion bileşiği ile 4'-bromo-benzo-9-taç-3 (2) bileşiğinin reaksiyonundan ferrosenil naftakinon bağlı 9-taç-3 (ligand; (3a) ve (3b)) molekülü iki izomer halinde sentezlendi. Sentezlenen moleküller, FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, kütle spektroskopisi ve elementel analiz yöntemleri ile karakterize edildi. Çalışmanın ikinci aşamasında ligandlar (3a) ve (3b) ile metal katyonları arasındaki kompleksleşme ilişkisi UV-VIS Spektrofotometrik titrasyon yöntemi ile yapıldı. (3a) ve (3b) bileşiklerinin, alkali (Li+, Na+, K+, Cs+), toprak alkali (Be2+, Mg2+, Ca2+, Ba2+), geçiş metal (Fe2+, Ni2+, Zn2+) katyonları ve kurşun (Pb2+) katyonu ile kompleksleşmeleri incelendi. Berilyum iyonu (Be2+) ile ligandlar, çıplak gözle bile seçilebilen bir kompleks oluşturduğu gözlendi. Ligandların diğer katyonlar varlığında Be2+ iyonunu seçici olarak bağladığı tespit edildi. Devamında kantitatif tayin için, Be2+ iyonu ile ligandın kompleksleşmesini analitik boyuta getiren tayin sınırı, kesinlik, lineer aralık gibi uygulamalar ile çalışmalar sonlandırıldı.