Kovalent organik polimerlerin iedda tepkimeleriyle hazırlanması ve küçük molekül depolama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Kovalent Organik Polimerler (COP), farklı geometrilere ve topolojilere sahip çeşitli organik yapı taşlarının güçlü kovalent bağlanmalarıyla elde edilen, gözenekli malzemeler arasında oldukça dikkat çeken makromoleküllerdir. Gözeneklilik, hafiflik, fiziksel-kimyasal stabilite, yüzey alanı, yapı-fonksiyonalite ilişkisine yönelik önceden tasarlanabilen ve ayarlanabilen moleküler yapılara sahip olmaları gibi avantajlı özelliklerinden dolayı, amaca özel gaz moleküllerinin depolanması-ayrılması, ilaç salımı, enzim immobilizasyonu, fotokatalitik sistemler, kimyasal-biyolojik sensör, enerji depolama, iyot ve boya adsorpsiyonu, kimyasal kataliz gibi çeşitli uygulama potansiyelleri ortaya çıkarılmıştır. Tez kapsamında, bu ilgi çekici makromolekül sınıfındaki malzemelerin hazırlanması için hızlı kinetiğe sahip, ılımlı koşullarda gerçekleşebilen, ilave katalizöre ihtiyaç duyulmayan, birbirine göre seçici gruplar arasında yan ürün oluşturmaksızın nispeten yüksek verimle gerçekleşen, ters elektron gereksinimli Diels-Alder (IEDDA) tepkimesi, özgün bir sentetik yaklaşım olarak kullanılmıştır. Tetrazin ile norbornen arasındaki IEDDA [4+2] siklo-katılma tepkimesi etkin biçimde kullanılarak piridazin veya dihidropiridazin gruplarıyla birbirine bağlı kovalent organik polimerler elde edilmiştir. Sentezlenen polimerlerin gaz adsorpsiyon, ilaç ve iyodin adsorpsiyonu ve optik bant aralıklarının belirlenmesi gibi önemli uygulama potansiyelleri incelenmiştir. Fiziksel ve termal olarak yüksek kararlılığa sahip porfirin temelli PoTz-COP-1, 15:85 oranında, 1,1 atn basınç değerlerine kadar 273 K, 298 K ve 313 K sıcaklıklarda sırasıyla 84, 39 ve 40 CO2/N2 seçiciliği göstermiştir. Bu değer, literatürle kıyaslandığında birçok polimere göre oldukça yüksektir. PoTz-COP-1, 1,66 eV optik bant aralığı değerine sahip olup, yarı iletken doğaya sahip potansiyel bir biyomalzemedir. Porfirin sayesinde fotokatalitik sistemlerde kullanılabilir. Bu polimer ayrıca yüksek Doxorubicin yükleme kapasitesi (DLC %31) ve çözelti içerisinden iyot adsorpsiyon kapasitesi (1163 mg/g) sergilemiştir. Tez kapsamında elde edilen diğer polimerler, benzen temelli BeTz-COP-1 ve BeTz-COP-2'dir. BeTz-COP-2, 2,01 eV optik bant aralığı değerine sahip olup, yarı iletken doğaya sahiptir. Her iki polimer de sahip oldukları fonksiyonel yapı ve bol azot heteroatomları sayesinde yüksek Doxorubicin (yükleme kapasitesi BeTz-COP-1 için %28.14 ve BeTz-COP-2 için %25.20) ve iyot adsorpsiyon kapasiteleri (BeTz-COP-1 için 598 mg/g ve BeTz-COP-2 için 1228 mg/g) sergilemiştir.