Ion sensing and molecular logic in supramolecular systems
Süpramoleküler sistemlerde iyon algılanması ve moleküler mantık kapıları
- Tez No: 201706
- Danışmanlar: PROF. DR. ENGİN U. AKKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: boradizaindasen, moleküler mantık kapısı, iyon algılayıcı, enerji transferi, katenan
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Bölümü
- Bilim Dalı: Organik Kimya Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Süpramoleküler kimya geniş uygulama alanlarından dolayı, son yıllarda kimyanın, hızla gelişen bir dalı haline gelmiştir. Bunun sonucu olarak da, fonksiyonel supramoleküler yapıların dizaynın da ve geliştirilmesine oldukça fazla ihtiyaç vardır. Bu amaçla, iyon algılayıcı sistemlerde kullanılmak üzere, oranlanabilir floresans moleküler algılayıcılar ve moleküler elektronik alanında uygulanmak üzere birbiri içine geçmiş yapılar geliştirilmiştir. Bu çalışmada, tek bir basamakta etkin bir enerji transfer diyadına çevirilebilen, yeni dimerik borodiazaindasen boyar maddeleri hazırlanmıştır. Bunun yani sıra, eğer bu modifikasyon uygun ligand ile yapılırsa, enerji transferi iyon algılanmasıyla birleştirilebilir. Bu yaklaşımın uygulanabilirliği, Ag(I) katyonuna oldukça yüksek selektivite gösteren emisyon orantılamalı bir moleküler algılayıcı ile gösterilmiştir. İkinci bölümünde, enerji transfer kaseti seklinde bulunan boradiazaindasen diyadları, orantısal olarak katyon konsantrasyonu'nu sinyalleyebilecek bir biçime dönüştürülebilir. Eğer enerji transferinin etkinliği, katyon bağlanması sonucunda spektral örtüşmeyi değiştirerek arttırılırsa, emisyon sinyali oranlarında bir artış elde edilebilir. Bu oranlardaki artış, moleküler algılayıcının analit konsantrasyonuna duyarlılığını arttırır. Biz bu yaklaşımı, Hg(II) katyonuna oldukça yüksek seçicilik gösteren, yeni moleküler algılayıcımızda göstermiş bulunmaktayız. Bu çalışmamızın son bölümünde, 2 istasyona sahip bir [2]-Katenan sentezlemiş bulunmaktayız. Bu iç içe geçmiş halkalardan biri ?-elektronca zengin bis-1,5-dihidroksinaftalin38-crown-10 (1/5DNPC10), diğeri ise naftodiimid (NpI) ve bipiridinyum (BIPY)2+ birimlerini içermektedir. Bu birimler Cu(I) katalizörlüğünde, Huisgen 1,3-siklo katılması olarak da bilinen metotla birleştirilmiştir. Elde edilen [2]Katenan, tek bir konformasyonda izole edilmiştir, bu konformasyonda 1/5DNP38C10 halkası tamamıyla NpI birimi üzerindedir. Saf NpI izomerinin 70°C ve 60 saat sure ile termal aktivasyonu sonucunda, halka, tetra-arilmetan birimlerinden kaynaklanan sterik bariyeri asarak, BIPY2+-izomerini oluşturmuştur. 1:1 karışım üzerinde yapılan elektrokimyasal çalışmalar bize, aradaki sterik bariyerler nedeniyle, elde edilen [2]katenan'ın mekanik olarak hareket ettirilemeyeceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Supramolecular chemistry is an emerging field of chemistry which has attracted much attention in recent years as a result of its broad applicability in many areas. Thus, the design of functional supramolecular systems is strongly in demand in this field. For this purpose, we have developed ratiometric fluorescent chemosensors for ion sensing and mechanically interlocked structures for their application in molecular logic. In the first part, we report a novel dimeric boradiazaindacene dye which can be converted in one step to an efficient resonance energy transfer (RET) dyad. In addition, if this modification is done with appropriate ligands, RET can be coupled to ion sensing. The utility of this approach is demonstrated in a highly selective, emission ratiometric chemosensor for Ag(I). In the second part, boradiazaindacene dyads designed as energy transfer casettes were modified to signal cation concentrations ratiometrically. If the energy transfer efficiency is increased by changing spectral overlap on cation binding, an enhancement of emission signal ratios can be obtained. A larger range of ratios results in highly improved sensitivity to analyte concentrations. We demonstrate this approach in a de novo design of a novel and highly selective ratiometric chemosensor for Hg(II) ions. In the last part, we synthesized a two-station [2]catenane composed of an ?- electron rich bis-1,5-dihydroxynapthalene[38]-crown-10 (1/5DNPC10) ring interlocked with a second macrocycle containing two ?-electron deficient unit, namely, napthodiimide (NpI) and bipyridinium (BIPY)2+ unit using the Cu(I)- catalyzed Huisgen 1,3-cycloaddition reaction. The resulting bistable [2]catenane is isolated as a single co-conformation which is comprised of the 1/5DNP[38]C10 ring around the NpI unit. Thermal activation of the pure NpIisomer at 70°C for 60 h leads to the formation of the BIPY2+-isomer by virtue of the circumrotation of the crown-ether ring along the backbone of the other macrocycle over the steric barrier of the tetra-aryl methane units. The energy barrier for the circumrotation is 28.5±0.3 kcal/mol. Electrochemistry of a 1:1 mixture of the two possible isomers shows that the [2]catenane cannot be switched mechanically on account of the large steric barriers presented by the tetra-aryl methane groups on the electron-accepting ring. Keywords; boradiazaindacene, molecular logic gate, ion recognition, energy transfer, catenane
Benzer Tezler
- Novel supramolecular ion sensing systems and their application in molecular logic gates
Yeni süpramoleküler iyon algılayıcı sistemler ve moleküler mantık kapılarındaki uygulamaları
ALİ COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN AKKAYA
- Fluorescence sensing of cations, anions and neutral molecules towards information processing at molecular level
Moleküler seviyede bilgi işlenmesine yönelik katyonların, anyonların ve nötr moleküllerin floresan algılanması
H. TARIK BAYTEKİN
Doktora
İngilizce
2002
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Synthesis and ion sensing properties of novel boradiazaindacene dyes
Boradiazaindasan boyarmaddelerinin sentezi ve iyon algılayıcı özellikleri
NALAN ZALİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Novel molecular building blocks based on bodipy chromophore: applications in metallosupramolecular polymers and ion sensing
Bodıpy kromoforu esaslı yeni molküler yapı blokları; metallo süpramoleküler polimerleri ve iyon algılanmasında uygulamalar
ONUR BÜYÜKÇAKIR
- Development of optical sensor for magnesium determination and molecular imprinted polymer for chloramphenicol
Magnezyum tayini için optik sensor geliştirilmesi ve kloramfenikol için moleküler baskılı polimer
ELİF TOPOYAN