Mikrodalga yöntemiyle karbazol türevlerinin sentezi, karakterizasyonu ve hesapsal çalışmaları

Abstract

Karbazolün keşfi, pratik ve teorik çalışmaları 1960'lı yıllardan günümüze kadar devam etmektedir. Halkalı Azotlu bileşiklerden oluşan karbazoller; antimikrobiyel ve antibakteriyel biyolojik etki gösterdiği gibi, iletkenlik ve ısısısal dayanım gibi fiziksel özellikleri sayesinde bir çok biyoteknolojik ve mühendislik alanlarında araştırma ve çalışma konusu olmuştur. Günümüzde mühendislik alanında önemli çalışma konularından biri olan OLED teknolojisinin gelişmesinde karbazollerin sahip olduğu iletkenlik ve fotokimyasal özellikleri önemli rol oynamaktadır. Bu tez çalışması çeşitli aşamalardan oluşmaktadır. Nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu ile saf karbazol n-heptil ile alkilizasyonu şeklindedir. (9-heptil-9H-karbazol). Sentezlenen bu karbazol türevi; 3-, 6- konumları nitrolandı (9-heptil-3,6-dinitro-9H-karbazol). Fonksiyonel grupların bağlanabileceği aktif merkezleri oluşturabilmek için indirgeme işlemi ile Amin gruplarının bulunduğu karbazol türevi sentezlendi. (9-heptil-9H-karbazol-3,6-diamin) İkinci aşama ise bu merkezler üzerinden aromatik aldehitlerin kondenizasyon reaksiyonları ile bağlanması sonucu Schiff baz türevlerinin sentezlenmesidir. Sentezlenen Schiff baz türevleri; F-1, (N3,N6-bis((antrasen-9-il)metilen)-9-heptil-9H-karbazol-3,6-diamin), F-2, 9-heptil-N3-((naftalen-2-il)metilen)-N6-((naftalen-3-il)metilen)-9H-karbazol-3,6-diamin), F-3, (9-heptil-N3,N6-bis((fenantren-10-il)metilen)-9H-karbazol-3,6-diamin), F-4, (9-heptil-N3-((1,3-dihidropiren-7-il)metilen)-N6-((piren-2-il)metilen)-9H-karbazol-3,6-diamin)'dir. Sentezlenen bu bileşiklerin karakterizasyonları ise FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR ve MS yöntemleri kullanılarak aydınlatılmıştır. Çalışmanın son aşamasında ise sentezlenen bileşiklerin bağ açıları, bağ uzunlukları, molekül enerjileri, HOMO-LUMO enerjileri ve HOMO-LUMO enerji seviyelerinin orbital dağılımı, UV absorpsiyon geçişleri; Moleküler Mekanik, Semi-Emprik (PM3) temel setleri kullanılarak HyperChem 8.0.7 programı ile hesaplanmıştır. Elde edilen geometrik parametreler ve UV absorpsiyon değerleri deneysel ve literatürde yer alan değerler ile uyum içinde oldukları gözlenmiştir.

The discovery, practical and theoretical studies of carbazole have been proceeding since 1960s. Carbazoles of cyclic nitrogenous compounds; besides its antimicrobial and antibacterial biological effects, it has been the subject of researches and scientific studies in many biotechnological and engineering fields due to its physical properties such as conductivity and thermal resistance. The conductivity and photochemical properties of carbazoles play an important role in the development of OLED technology, which is one of the most important research topics in the field of engineering. Our thesis study consists of several stages. The first step of the stages is alkylation with heptyl bromide to pure carbazole structure. (9-heptyl-9H-carbazole). Nitro groups are attached to the 3-, 6- positions by nitrolation from this synthesized compound. (9-Heptyl-3,6-dinitro-9H-carbazole) The carbazole derivative containing the amine groups is synthesized by reduction to form active centers which the functional groups can be attached. (9-Heptyl-9H-carbazole-3,6-diamine). In the second stage, Schiff base structures were formed by connecting various aromatic aldehyde groups with condensation reactions via these centers. F-1 (N3, N6-bis ((anthracen-9-yl) methylene) -9-heptyl-9H-carbazole-3 , 6-diamine), F-2 (9-Heptyl-N3 - ((naphthalen-2-yl) methylene) ) -N6 - ((naphthalen-3-yl) methylene) -9H-carbazol-3,6-diamine) F-3 (9-heptyl-N3, N6-bis ((phenanthren-10-yl) methylene) -9H-carbazole-3,6-diamine), F-4 (9-heptyl-N3 - ((1,3-dihydropyrene-7 -yl) methylene) -N6 - ((pyren-2-yl) methylene) -9H-carbazol-3,6-diamine) compounds were synthesized. The characterizations of synthesized compounds have been proven by using FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR and MS methods. In the last stage of the thesis study, bonding angles of synthesized compounds, bond lengths, molecular energies, HOMO-LUMO energies and orbital distribution of HOMO-LUMO energy levels, UV absorption transitions was calculated by HyperChem 8.0.7 program using primary sets by Semi-Empirical (PM3) and Molecular Mechanics methods. The obtained geometric parameters and UV absorption values have been compared with the values in the literature.