Yakın infrared bölgede absorpsiyon yapan bodıpy türevlerinin sentezi ve fotofizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of bodipy derivatives absorbing in the near infrared region and investigation of their photophysicochemical properties
- Tez No: 1011182
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAYBARS KÖKSOY, DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÇİFTÇİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Difloroboron-dipirrometen (BODIPY) çekirdeği, pirol, azafulven ve diazaborinin tipindeki halkaları içeren genişletilmiş bir π-konjugasyon sistemine sahip ve bu yapısal özellikleri sayesinde organik floroforlar arasında seçkin bir konuma yerleşmiştir. Yüksek molar absorpsiyon katsayıları, güçlü floresan kuantum verimleri, dar bant genişliklerine sahip absorpsiyon ve emisyon profilleri ile dikkate değer fotokimyasal kararlılık, BODIPY temelli boyaların en karakteristik avantajları arasında yer alır. Geleneksel BODIPY sentezi, dipirrometen ara ürününün bor triflorür dietat (BF₃·OEt₂) benzeri bor kaynaklarıyla şelatlanmasına dayanan iki basamaklı bir yöntem üzerinden ilerler ve bu süreç, BODIPY floroforlarının modifikasyona son derece elverişli bir temel yapı sunmasını sağlar. Son yıllarda özellikle fotodinamik terapi (PDT) ve biyogörüntüleme gibi canlı içi uygulamalarda kullanılmak üzere yakın kızılötesi (NIR, λ>700 nm) bölgede etkili absorpsiyon ve emisyon veren floroforların geliştirilmesi önemli bir araştırma alanı hâline gelmiştir. Bu gereklilik, moleküllerin elektronik özelliklerinin ince ayarının yapılmasını zorunlu kılmakta; bu bağlamda elektron verici–π–elektron alıcı (D–π–A) mimarileri, molekül içi yük transferini (ICT) artırarak spektral kaymanın kırmızıya doğru ötelenmesini sağlayan en etkili stratejilerden biri olarak öne çıkmaktadır. Donör ve akseptör gruplarının konjugasyon yoluna kontrollü biçimde yerleştirilmesi hem elektronik yapıda hem de fotofiziksel davranışlarda belirgin iyileşmeler sağlamaktadır. Mevcut tez çalışması, literatür ihtiyacı doğrultusunda, BODIPY çekirdeğinin spektral özelliklerini modifiye etmeye odaklanmıştır. Bu amaca ulaşmak üzere, ilk adımda uygun aldehit ve pirol türevleri kullanılarak asit katalizli kondenzasyon ve ardından oksidasyon ile dipirrometen ligandı sentezlenmiştir. İkinci adımda ise ligandın BF2 ile şelatlanmasıyla temel BODIPY yapısı elde edilmiştir. Bu temel yapıyı takiben, güçlü bir elektron verici (donör) olan N,N-dimetilaminobenzaldehit grubunun mezo pozisyonuna ve konjugasyon uzunluğunu etkin biçimde artıran elektron çekici (acceptor) sinamaldehit gruplarının C3 ve C5 pozisyonlarına dahil edilmesiyle yeni D-π-A tipi BODIPY türevleri sentezlenmiştir. Bu stratejik fonksiyonelleştirme ile, bileşiklerin NIR bölgesine kayan güçlü absorpsiyon ve emisyon spektrumları elde edilmesi hedeflenmiş olup, sentezlenen bu yeni türevlerin özellikle in vivo PDT ve ileri biyogörüntüleme uygulamaları açısından umut vadeden bir potansiyel taşıdığı ortaya konulacaktır. Sentezlenen tüm bileşiklerin moleküler yapıları, modern spektroskopik yöntemlerle (Nükleer Manyetik Rezonans -NMR, FT-IR spektroskopisi, Kütle spektrometresi) aydınlatılmış ve saflıkları teyit edilmiştir; fotofiziksel davranışları ise UV-Vis ve Floresan spektroskopisi ile detaylı olarak incelenmiştir. Ölçülen fotofizikokimyasal parametreler (absorpsiyon/emisyon maksimumları, floresan kuantum verimi ve floresan ömrü), tasarlanan D–π–A yapısının NIR bölgeye geçişteki etkinliğini açıkça göstermiştir. Son olarak, bileşiklerin fotokimyasal kararlılığı test edilmiş ve uzun süreli uyarım altında dahi yapısal bütünlüklerini korudukları gözlenmiştir; elde edilen bu kapsamlı fotofizikokimyasal parametreler, sentezlenen türevlerin biyolojik uygulamalar için yüksek potansiyel taşıdığını doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The Difluoroboron-dipyrromethene (BODIPY) core occupies a distinguished position among organic fluorophores due to its extended π-conjugation system, which includes pyrrole, azafulvene, and diazaborin type rings, imparting superior structural characteristics. Key advantages of BODIPY-based dyes include high molar absorption coefficients, strong fluorescence quantum yields, absorption and emission profiles with narrow bandwidths, and remarkable photochemical stability. The conventional synthesis of BODIPY proceeds via a two-step method that involves the chelation of a dipyrromethene intermediate with boron sources like boron trifluoride diethyl etherate (BF3.OEt2), a process that provides the BODIPY fluorophores with a highly modifiable core structure. In recent years, the development of fluorophores that exhibit effective absorption and emission in the Near-Infrared (NIR, λ>700 nm) region has become a significant research area, particularly for in vivo applications such as Photodynamic Therapy (PDT) and bioimaging. This necessity mandates the fine-tuning of molecular electronic properties, where the Donor-π-Acceptor (D-π-A) architectures stand out as one of the most effective strategies for promoting Intramolecular Charge Transfer (ICT), thus achieving a red-shift in the spectral output. The controlled placement of donor and acceptor groups along the conjugation pathway leads to marked improvements in both electronic structure and photophysical behavior. This thesis work, addressing a need in the literature, focused on the precise modification of the BODIPY core's spectral properties. To achieve this, the first step involved the synthesis of the dipyrromethene ligand using suitable aldehyde and pyrrole derivatives via acid-catalyzed condensation followed by oxidation. In the second step, the fundamental BODIPY structure was obtained through chelation of the ligand with BF2. Following this fundamental structure, new D-π-A type BODIPY derivatives were synthesized by incorporating a powerful electron-donating group, N,N-dimethylaminobenzaldehyde, at the meso position, and electron-withdrawing cinnamaldehyde groups, which effectively increase the conjugation length, at the C3 and C5 positions. This strategic functionalization aimed to obtain strong absorption and emission spectra of the compounds shifted to the NIR region, demonstrating that these newly synthesized derivatives possess promising potential for in vivo PDT and advanced bioimaging applications. The molecular structures of all synthesized compounds were elucidated and their purities confirmed using modern spectroscopic methods (Nuclear Magnetic Resonance-NMR, FT-IR spectroscopy, Mass spectrometry); their photophysical behaviors were thoroughly investigated using UV-Vis and Fluorescence spectroscopy. The measured photophysicochemical parameters (absorption/emission maxima, fluorescence quantum yield, and fluorescence lifetime) clearly demonstrated the efficiency of the designed D-π-A structure in achieving the NIR shift. Finally, the photochemical stability of the compounds was tested, and they were observed to maintain their structural integrity even under prolonged excitation, confirming the high potential of the synthesized derivatives for biological applications based on the comprehensive photophysicochemical parameters obtained.
Benzer Tezler
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER
- Analog dijital çeviricilerin analiz ve sentezi
Başlık çevirisi yok
ALİ ÇAPRAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU