Sübstitüe Karbazollerin sentezi, karakterizasyonu ve hesapsal çalışmaları

Abstract

Karbazollerle ilgili çalışmalar 1960'lara dayanmaktadır ve günümüze kadar birçok çalışmada yer almış, hala da almaya devam etmektedir. Azotlu heterohalkalı bileşiklerden olan karbazoller; antitümör, antimikrobiyal, antibakteriyal gibi biyolojik aktivite göstermesinin yanı sıra; foto-iletkenlik, yarı-iletkenlik, yüksek ısısal ve yük taşıma gibi özellikleri sayesinde OLED'ler ve nonlineer optik malzemeler gibi fotonik ve elektronik alandaki çalışmalara da konu olmuştur. İki aşamadan oluşan bu yüksek lisans tez çalışmasında ilk olarak, 3- ve 6- konumlarından fenil, alfa-naftil ve beta-naftil ile sübstitüe edilmiş orijinal biskarbazol türevleri sentezlenmiştir (1,2-bis(2-(3,6-difenil-9H-karbazol-9-il)etoksi)etan (MC-1), Bis(2-(3,6-difenil-9H-karbazol-9-il)etoksi)eter (MC-2), Bis[2-(2-(3,6-difenil-9H-karbazol-9-il)etoksi)etil]eter (MC-3), Bis[2-(2-(3,6-di(naftalin-1-il)-9H-karbazol-9-il)etoksi)etil]eter (MC-4) ve Bis[2-(2-(3,6-di(naftalin-2-il)-9H-karbazol-9-il)etoksi)etil]eter (MC-5)). Sentez aşaması; saf karbazolün 3- ve 6- konumlarından brominasyonu, ardından iki karbazol molekülünün azot atomları üzerinden dikloroeter türevleri ile SN2 reaksiyonu üzerinden bağlanması ve son olarak karbazol üzerinde konumlanmış brom atomlarının Suzuki-Miyaura çapraz kenetlenme reaksiyonu ile benzen, alfa-naftil ve ß-naftil ile yer değiştirmesiyle gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bileşiklerin yapısal karakterizasyonları FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR ve LC-MS yöntemleri kullanılarak aydınlatılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında sentezlenen bileşiklerde kullanılmış karbazol ve 3,6-dibromo-9H-karbazol'ün HF ve DFT (B3LYP ve B3PW91) yöntemleri ile 6-31G (d) ve 6-31+G (d) temel setleri kullanılarak geometrik parametreleri (bağ uzunlukları ve bağ açıları), molekül enerjileri, HOMO-LUMO enerjileri ve HOMO-LUMO enerji seviyelerinin orbital dağılımı GAUSSIAN03W programında hesaplanmıştır. Karbazol için elde edilen geometrik parametreler, literatürde bulunan X-Ray spektroskopisi ile belirlenmiş değerlerle karşılaştırılmıştır.

By the 1960s, many studies about carbazole have taken place to date, and they still continue to be. Carbazoles, which are heterocyclic compounds containing nitrogen, show biological activity due to antitumor, antimicrobiological and antibacterial properties. Additionally they came up for many studies in field of photonic and electronics by their photoconductivity, semiconductivity, high level of thermal and charge transporting properties. In this Master of Science thesis, which contains two parts, firstly; original biscarbazole derivatives (1,2-bis(2-(3,6-diphenyl-9H-carbazole-9-yl)ethoxy)ethan (MC-1), Bis(2-(3,6-diphenyl-9H-carbazole-9-yl)ethoxy)ether (MC-2), Bis[2-(2-(3,6-difenil-9H-karbazol-9-il)etoksi)etil]eter (MC-3), Bis[2-(2-(3,6-di(naphthalene-1-yl)-9H-carbazol-9-yl)ethoxy)etyl]ether (MC-4) and Bis[2-(2-(3,6-di(naphthalene-2-yl)-9H-carbazol-9-yl)ethoxi)ethyl]ether (MC-5)) have synthesized by substitution with phenyl, alfa-naphthyl and beta-naphthyl on positions of 3- and 6- on the carbazole molecule. Within the synthesis process; respectively, bromination of 3- and 6- positions of the carbazole, SN2 reaction of two equivalent carbazole molecule with dichloroether derivatives which resultes with bonding of nitrogen atoms on carbazoles and finally Suzuki-Miyaura Cross Coupling reaction that replaces bromine with phenyl, alpha-naphthyl and beta-naphthyl has taken place. Synthesized compounds' structional characterizations were identified via FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR and LC-MS methods. In the second part of this study; by using HF and DFT (B3LYP and B3PW91) methods with 6-31G (d) and 6-31+G (d) basis sets, geometrical parameters (such as bond lengths and angles), molecular energy, HOMO-LUMO energy levels and HOMO-LUMO orbital distributions of energy leves of carbazole and 3,6-dibromo-9H-carbazole has carried out with GAUSSIAN03W software. Obtained geometric data for carbazole has compared to the data (determined via X-Ray spectroscopy) from taken which belongs to a reported study.