Mikrodalga Destekli Suzuki-Miyaura Kenetleme Reaksiyonları ile Çok Yönlü ve Çok Amaçlı Özelliklere Sahip Ninhidrin Türevli Bileşiklerin Sentezi, Fotofiziksel ve Elektrokimyasal Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

ÖZET Bu projede parmak izi belirlemede kullanılan ninhidrin bileşiği ile floresans özelliğe sahip BODIPY çekirdeklerinin kenetlenerek çok yönlü ve çok amaçlı yüksek floresans özellikli yeni bileşiklerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. BODIPY; yüksek molar absorpsiyon katsayısı, keskin floresans emisyonu, yüksek floresans kuantum verimleri ve yüksek fotofiziksel kararlılığı, şaşırtıcı optik ve kimyasal özellikleri nedeniyle floresans bileşikler için anahtar konumundadır. BODIPY bileşikleri aktif olarak, etiketleme reaktifleri, kemosensörler, moleküler problar, yakın IR bölgesinden ışın absorplayan ve yayan boyalar, nonlineer optik materyaller, mesojenik materyaller, supramoleküler polimerler, ışık-saklama sistemleri, fotodinamik terapi (PDT), moleküler mantık sistemleri, boya duyarlı güneş pilleri ve enerji transfer kasetleri gibi bir çok uygulama alanında kullanılmasından dolayı eşsiz bir bileşiktir. Ninhidrin; gizli parmak izlerinin keşfinde kullanılmasının yanı sıra, biyomedikal, klinik kimyası, gıda kimyası, histokimyasal, besinsel ve bitki çalışmalarında, peptitler, proteinler ve ninhidrin-pozitif bileşiklerin analizi ve karakterizasyonunda yaygın olarak kullanıma sahiptir. Her iki bileşik de çok yaygın ve çokamaçlı kullanımlarından dolayı yeni türev ve analogların sentezi ayrıca yeni kullanım alanlarınının araştırılmasına yoğun bir şekilde devam edilmektedir. Bu çalışmanın amacı, bir çok fonksiyonelliğe sahip bu iki grubu bir araya getirerek çok yönlü ve çok amaçlı ve daha çok yaygın kullanım alanı bulan yeni bileşikler sentezlemektir. Bu çalışmada ninhidrin çekirdeği ile BODIPY çekirdeği kenetlenerek yeni bileşikler sentezlenmiştir. Bu bileşiklerin fotofiziksel ve elektrokimyasal özellikleri araştırılmıştır. Bu çalışma neticesinde yüksek floresans özellikli parmak izi tespitinde kullanılabilecek bileşiklerin sentezi gerçekleştirilmiştir. Hedeflenenen bileşiklerin sentezlenmesinde aşağıdaki reaksiyon basamakları uygulanmıştır. (1) Bromindanonlardan çıkılarak 5-brom-2,2-dimetoksi-1,3-indandion sentezlendi. Bu sentez aşamasında 5-bromindanon öncelikle moleküler brom ile muamele edilerek tribromindanon hazırlandı. Akabinde sırayla DMSO ve DMF içerisinde iyodometan ve gümüş (I) oksit ile reaksiyona sokularak metoksininhidrin (BDMİD) elde edildi. (2) BODIPY lerin sentezi gerçekleştirildi. Ticari olarak satın alınan ve arilpirollerden elde edilen başlangıç maddeleri mezo konumundaki sübstitüent değiştirilerek 1,2-dikloretan ile kaynatıldı. Ardından trietilamin (TEA) ve bor trifluorür dietil eterat ile muamele edilerek BODIPY bileşikleri hazırlandı. (3) Farklı gruplar kenetlemek için BODIPY bileşiklerinin moleküler brom ile brominasyonu gerçekleştirilerek dibrom-BODIPY bileşikleri elde edildi. (4) Mezo konumundan sübsitüe bromlu bileşiklerin pinakolat esterlere dönüşümü gerçekleştirilerek Suzuki-Miyaura reaksiyonları için ara ürünler sentezlendi. (5) Pinakolat esterlerine dönüştürülen BODIPY ler ile bromninhidrinin mikrodalga destekli Suzuki-Miyaura kenetleme reaksiyonları yapıldı. (6) Elde edilen bileşiklerin spektroskopik ölçümleri, yapı analizleri, fotofiziksel ve elektrokimyasal özellikleri incelenmiştir. Kirli ve pürüzlü yüzeylerdeki gizli parmak izlerinin tespitinde önemli sorunları çözecek yüksek floresans özellikli yeni bileşikler sentezlendi. Bu bileşiklerin kriminal araştırmalarda kolaylıklar sağlayabilecek potansiyelde olması ve bunların ekonomiye kazandırılması halinde ülke ekonomisine önemli katkılar sunacaktır. Anahtar Kelimeler: Ninhidrin, BODIPY, BODIPY çekirdeğinin brominasyonu, SuzukiMiyaura kenetleme reaksiyonları, mikrodalga, floresans, parmak izi, fotofiziksel ve elektrokimyasal özellikler

ABSTRACT This project is aimed at engaging the fingerprint with the ninhydrin compound is used in determining core BODIPY fluorescence with a versatile and multi-purpose high fluorescence characteristic of synthesizing new compounds. BODIPY is a key molecule due to its high molar absorption efficiency, sharp florescence emission, high fluorescence quantum yields, high photophysical stability and remarkable optic and chemical properties. Meanwhile, this molecule is a unique compound having multifunctional purpose as labeling reagents, chemosensors, molecular probes, dyes absorbing and emitting rays from near IR region, non lineer optic materials, mesogenic materials, supramolecular polymers, light storage systems, photodynamic therapy, molecular logic systems, dye sensitive logic systems, energy transfer cassettes. Ninhydrin, is used for detection of invisible finger print, also used for biomedical, clinic chemistry, studies on nutrition, food, plant and histochemistry, analyzing and characterization of peptides, proteins, ninhydrin positive compounds. Owing to common and multifunctional usage of both molecules, BODIPY and ninhydrin synthesis and new applications of their new derivatives and analogues have been high interest for scientists. Aim of this study is to synthesize more multifunctional and probably more common new compounds by coupled both these multifunctional molecules. However, our literature scanning shows that during application of ninhydrin to the all kinds of surface and detection of all kind fingerprints, brings some problems and to solve the problems a new high florescent ninhydrin derivatives and analogues have been required. BODIPY is well-known florescent molecule. For this reason, this study aims to combine of BODIPY and ninhydrin in a molecule. Proposed study is an orginal work because high florescent molecules would be synthesized for detection of fingerprints. We planned to use mainly following preparative tools for taget novel compounds: (1) Synthesis of 5-bromo-2,2-dimethoxy-1,3-indanedione starting from bromoindanones. During this synthesis step 5-bromindanone was firstly treated with molecular bromine to prepare tribromindane. Subsequently, methoxyninhydrins (BDMİD) were obtained by reaction with iodomethane and silver (I) oxide in DMSO and DMF, respectively. (2) Synthesis of BODIPYs was carried out. Commercially purchasedand the starting materials obtained from arylpyrroles were boiled with 1,2-dichloroethane by changing the substituent at the meso position. BODIPY compounds were prepared by treatment with triethylamine (TEA) and boron trifluoride diethyl etherate. (3) Dibromo-BODIPY compounds were obtained by bromination of the BODIPY compounds with molecular bromine to couple the different groups. (4) Intermediates for Suzuki-Miyaura reactions were synthesized substituent bromine compounds from the meso position by converting to pinacolate esters. (5) Microwaveassisted Suzuki-Miyaura coupling reactions of bromodinhydrin with BODIPYs converted to pinacolate esters were performed. (6) Spectroscopic measurements, structure analyzes, photophysical and electrochemical properties of the obtained compounds were investigated. New compounds with high fluorescence properties were synthesized to solve important problems in detecting hidden fingerprints on dirty and rough surfaces. The potential for these compounds to provide facilities for criminal investigations and if they are brought to the economy, they will make significant contributions to the economy of the country. Key Words: Ninhydrin, BODIPY, bromination of BODIPY core, Suzuki-Miyaura coupling reactions, microwave, fluorescence, fingerprint, photophysical and electrochemical properties